ارتقاء از Bowden به اکسترودر درایو مستقیم مزایایی دارد، اما با چند مشکل کیفیت چاپ همراه است.
چاپگر سه بعدی دستگاهی پیچیده است که پلاستیک را به اشکال پیچیده سه بعدی ذوب می کند. ارتقاء یکی شامل سرهم‌بندی با سیستم‌های حرکتی پیچیده و الکترونیک پیچیده، همراه با پیچیدگی افزوده اصلاح سیستم‌افزار است.
این موضوع هنوز تعداد فزاینده ای از علاقه مندان به پرینت سه بعدی را از خرید چاپگرهای سه بعدی سطح پایه و تغییر آنها به مدل های گران قیمت منصرف نکرده است. یکی از محبوب ترین مدها شامل ارتقاء اکسترودرهای استوک Bowden به اکسترودرهای درایو مستقیم است.
منصفانه است که فرض کنیم ارتقاء هد چاپ به خودی خود تضمین کننده بهبود کافی برای توجیه دردسر است. اما اگر به شما بگوییم که این ارتقاء گران قیمت اغلب کیفیت چاپ را کاهش می دهد، چه؟
سردرگم؟ در ادامه بخوانید تا دریابید که چرا ارتقاء اکسترودر آنطور که به نظر می رسد ساده نیست.
باور غلط: اکسترودرهای Direct Drive کیفیت چاپ را بهبود می بخشند
از هر انجمن چاپ سه بعدی دیدن کنید، مطمئناً پس از ارتقا به اکسترودرهای مستقیم، اعضایی را خواهید یافت که از کیفیت چاپ ضعیف شکایت دارند. ممکن است برخی از این موارد را به قطعات ارتقاء معیوب و شیوه‌های نصب نامناسب نسبت دهید، اما اینها اتفاقات مجزایی نیستند.
در واقع، پیشکسوتان پرینت سه بعدی می دانند که حتی چاپگرهای گران قیمت هم تقریباً غیرممکن است که با کیفیت چاپ خارج از جعبه چاپگرهای Creality Ender-3 مطابقت داشته باشند. خب، اینجا چه خبر است؟
اما ابتدا، بیایید یک قدم به عقب برگردیم تا بفهمیم اکسترودرهای درایو مستقیم چیست، چه تفاوتی با اکسترودرهای استوک دارند، و چرا به‌روزرسانی‌های ارزشمند در نظر گرفته می‌شوند.
اکسترودرهای Bowden چیست؟
پرینترهای سه بعدی محبوب سطح ابتدایی، مانند Ender-3، با اکسترودرهای Bowden عرضه می شوند. این طرح هد چاپی اکسترودر را (که فیلامنت را به داخل نازل فشار می‌دهد) را از مجموعه انتهای داغ متشکل از هیت سینک، شکستن حرارتی، بلوک بخاری و نازل جدا می‌کند.
این اکسترودرها نام خود را از لوله Bowden (یا PTFE) به طور قابل توجهی طولانی تر گرفته اند که اکسترودر را به مجموعه انتهای داغ متصل می کند. این یک طراحی نسبتا ساده است که مقرون به صرفه است. اما مسیر رشته طولانی تر اکسترودر Bowden نیز چاپ رشته های انعطاف پذیر را تقریبا غیرممکن می کند.
شما اساساً در حال تلاش برای فشار دادن یک طناب به پایین شیلنگ در آن نقطه هستید. و اینجاست که اکسترودرهای درایو مستقیم وارد تصویر می شوند.
چه چیزی اکسترودرهای Direct Drive را بهتر می کند؟
این طرح سر چاپ اکسترودر و مجموعه انتهای داغ را در یک واحد ترکیب می کند. ایده این است که مسیر رشته را با نزدیک کردن اکسترودر تا حد امکان به نازل کاهش دهیم. انجام این کار به طور قابل توجهی طول رشته ای را که باید در لوله PTFE فشار داده شود، کوتاه می کند. این همچنین به این معنی است که بخش کوتاه تری از رشته باید به نازل فشار وارد کند تا فشار اکستروژن ایجاد شود.
بخش کوتاه‌تر فیلامنت ذاتاً سفت‌تر است و در نتیجه در مسیر رسیدن به نازل احتمال انباشتگی و گرفتگی کمتری دارد. این امر به اکسترودرهای درایو مستقیم اجازه می دهد تا رشته های انعطاف پذیر را به راحتی چاپ کنند، در حالی که تنظیمات فاصله انقباض را برای رشته های معمولی کاهش می دهد. کنترل بخش کوتاه‌تری از رشته نیز با دقت آسان‌تر است، که مشکلات رشته‌ای مشهود در پرینت‌های سه بعدی پیچیده را کاهش می‌دهد.
اما آیا آنها واقعا بهتر هستند؟
اکسترودرهای درایو مستقیم در واقع چاپ سه بعدی با رشته های منعطف را آسان می کنند، اما با این وجود تقریباً همه از مشکلات زشت باند Z پس از ارتقاء از Bowden به اکسترودرهای درایو مستقیم شکایت دارند. این گرملین ها به صورت نوارهای زشتی که به صورت عمودی در سطح چاپ قرار دارند ظاهر می شوند و در امتداد محور Z چاپگر سه بعدی قابل مشاهده هستند.
شدت باند می تواند از چاپگری به چاپگر دیگر متفاوت باشد، اما کاملاً در همه اکسترودرهای درایو مستقیم آشکار می شود. من شخصا از پنج اکسترودر درایو مستقیم مختلف استفاده کرده ام که هر اکسترودر این مشکل را به درجات مختلف نشان می دهد.
و این فقط من و چند نفر آماری پرت نیستیم که با این مسائل روبرو هستیم.
شماره 602 زمین بایر
صاحبان پرینترهای درایو مستقیم Prusa وقتی متوجه شدند که دستگاه‌های گران قیمت آنها نمی‌توانند با کیفیت چاپ چاپگرهای ارزان‌تر Ender-3 مطابقت داشته باشند، دچار بحران شدند. آنچه که به عنوان یک گزارش باگ با استناد به اکستروژن فیلامنت ناسازگار شروع شد، در نهایت در شماره بدنام شماره 602 ایجاد شد.
Josef Prusa، مالک و بنیانگذار Prusa Research، با بسیج ارتش مهندسان خود برای بررسی این موضوع پاسخ داد، اما این موضوع تا به امروز حل نشده باقی مانده است. یک انجمن کامل Discord وجود دارد که به آن 602 Wasteland نامیده می شود، که در آن علاقه مندان به چاپگرهای سه بعدی نه تنها در مورد پدیده حل نشده به همان اندازه ناله می کنند و شوخی می کنند، بلکه برخی حتی در حل این مشکل نیز شکاف می کنند.
به طور خلاصه، زمانی که چاپگرهای سه بعدی مجهز به اکسترودر درایو مستقیم به پایگاه کاربر نصب شده به اندازه کافی بزرگ برسند، کاربران باید از این پدیده شکایت کنند. صاحبان چاپگرهای سه بعدی Voron DIY بسیار محبوب (به راهنمای مبتدی Voron ما مراجعه کنید) این پدیده را به عنوان شماره 6 می شناسند. افرادی را خواهید یافت که با گرفتن عکس در شرایط نوری مطلوب، ناهماهنگی اکستروژن را پنهان می‌کنند، اما این مشکل زمانی که پرینت‌های سه‌بعدی تحت نور بالای سر گرفته می‌شوند کاملاً قابل مشاهده است.
چه چیزی باعث این مشکلات اکستروژن مستقیم درایو می شود؟
هنگامی که مشکلات مونتاژ و تنظیم نامناسب را بررسی کردید، تئوری های اصلی برای اکستروژن ناسازگار مرتبط با اکسترودرهای درایو مستقیم به چرخ دنده های اکسترودر “Dual Drive” Bondtech خلاصه می شود. اینها دقیقاً همان چرخ دنده های پینیون برش مستقیم هستند که تقریباً در هر اکسترودر درایو مستقیم مورد استفاده در طرح های چاپگرهای سه بعدی محبوب Prusa و Voron یافت می شوند.
پرینت سه بعدی YouTubers Design Prototype Test و MihaiDesigns کار فوق‌العاده‌ای برای محدود کردن مشکل به چرخ‌دنده‌های اکسترودر Bondtech انجام داده‌اند، و بررسی اولی ارزش بررسی دارد. هر دو کاربر یوتیوب استفاده از طراحی چرخ دنده اکسترودر مارپیچ یا شاه ماهی را برای از بین بردن مشکل اکستروژن ناسازگار پیشنهاد کرده اند.
تا زمان نگارش این مقاله، نه Bondtech و نه هیچ سازنده اکسترودر دیگری طراحی بهبود یافته ای را به بازار ارائه نکرده اند.
چگونه اکسترودرهای Bowden در برابر این مسائل مصون هستند؟
آیا به یاد دارید که چگونه اکسترودرهای Bowden را با نشان دادن اینکه چگونه طراحی فیلامنت فیلامنت آنها معادل فشار دادن یک طناب به پایین شیلنگ است، کنار گذاشتیم؟ خوب، داشتن آن درجه شلی و تأخیر متعاقب آن در افزایش فشار نازل، برای رفع تناقضات اکستروژن ناشی از طراحی ضعیف چرخ دنده اکسترودر درایو مستقیم عالی است.
کاستی‌های طراحی مشابهی که اکسترودرهای Bowden را از داشتن فواصل پس‌کشی کوتاه‌تر و کنترل سریع‌تر و پاسخگوتر بر فشار نازل باز می‌دارد، همچنین برای جلوگیری از تجلی مصنوعات اکستروژن ناسازگار در اشیاء پرینت سه بعدی واقعی مفید است.
اگر باورش برایتان سخت است، چاپ سه بعدی تمیز (و عدم وجود نوار Z در آن) را که از چاپگر استوک Ender-3 من مجهز به اکسترودر Bowden است، به دست آورید. من از آن زمان از اکسترودرهای مستقیم درایو مختلف استفاده کرده ام، بدون اینکه هرگز بتوانم به این سطح از سازگاری اکستروژن دست پیدا کنم.
جای تعجب نیست که برخی از صاحبان چاپگرهای سه بعدی Voron هنوز به همین دلیل قسم می خورند و از اکسترودرهای Bowden استفاده می کنند. با این حال، انجام این کار چند اخطار دارد.
آیا باید به اکسترودر Bowden “ارتقا” کنید؟
اگر قصد چاپ رشته های منعطف را دارید، که کاملاً به مسیر رشته کوتاه تر یک اکسترودر درایو مستقیم نیاز دارند، مطمئناً نباید این کار را انجام دهید. کسانی که پرینترهای سریع CoreXY دارند نیز بهتر است از اکسترودرهای درایو مستقیم خود استفاده کنند.
این امر مخصوصاً زمانی صادق است که آنها نخواهند سرعت یا ویژگی پیشرفته فشار را قربانی کنند. برای اکسترودرهای Bowden غیرممکن است که تنظیم فشار نازل پیشرفته را با سرعت های سریع چاپ انجام دهند. برای چاپ سریع با فعال کردن پیشروی فشار، به یک اکسترودر درایو مستقیم نیاز دارید.
ناسازگاری اکستروژن مرتبط با اکسترودرهای درایو مستقیم پایان دنیا نیست. چاپ افزودنی قرار نیست در ابتدا از نظر زیبایی شناسی تمیز باشد، بنابراین باند Z جزئی قابل قبول است.
با این حال، اگر ناسازگاری های اکستروژن فاحش را تجربه می کنید، بهتر است به دلایل احتمالی دیگر مانند تنظیم حرارت بستر، اتصال محور Z و سرعت جریان رشته نگاه کنید.
اکسترودر چرخ دنده ای Prusa XL برای نجات
همه این مشکل را دراز کشیدن نمی پذیرند. Prusa Research تغییرات اساسی در طراحی اکسترودر جدید به کار رفته در چاپگر Prusa XL CoreXY آینده ایجاد کرده است، همانطور که در پرایمر ما در Prusa XL به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. بسیاری بر این باورند که این طرح می تواند مشکل شماره 602 را حل کند که همچنان در پرینترهای درایو مستقیم Prusa موجود است.
کمی زود است که بتوانیم به Prusa XL امیدوار باشیم، اما مطمئناً ادامه استفاده از همان چرخ دنده‌های اکسترودر درایو مستقیم Bondtech که مشکوک به ایجاد مشکلات اکستروژن ذکر شده هستند، شکست می‌خورد.
مشکلات اکسترودر Direct Drive
همانطور که بررسی کردیم، در حالی که اکسترودرهای درایو مستقیم پرینت سه بعدی با رشته های انعطاف پذیر را بسیار آسان تر می کنند، ارتقاء به یکی از Bowden می تواند منجر به مشکلات زشت باند Z شود.
من شخصاً با ناهماهنگی‌های جزئی اکستروژن مرتبط با اکسترودرهای درایو مستقیم صلح کرده‌ام تا از مزایای چاپ رشته‌های انعطاف‌پذیر، عدم وجود رشته و توانایی چاپ بسیار سریع بهره ببرم. این یک معامله عادلانه است.