Szybkość druku FDM
Czy szybkość drukowania za pomocą drukarki 3D w technologii FDM ma jakieś ograniczenia prędkości? Jak pokazują użytkownicy, wygląda na to, że chyba niewielkie. Oczywiście nic za darmo, zawsze będzie to kosztem jakości wydruku. Ale w sumie, co się dzieje podczas druku 3D w naszej drukarce? Porozmawiajmy o fizyce w dyszy.
Aby móc drukować za pomocą filamentu należy go uplastycznić w miejscu, w którym jest wyciskany przez dyszę ekstrudera. Jednocześnie pozostała część filamentu powinna być sztywna aby mogła wypychać uplastycznioną część. Filament ma średnicę większą od średnicy dyszy. Przykładem jest np. moja dysza 0,8mm średnicy a filamentu 1,75mm. Oznacza to, że przez dyszę przejść musi, przede wszystkim, środkowa część filamentu. Tutaj zaczyna się nasza ścieżka poznania klucza do szybkiego druku 3D.
Przewodność cieplna/termiczna
Przewodność cieplna – właściwość fizyczna ciała opisująca zdolność substancji do przekazywania energii wewnętrznej
https://pl.wikipedia.org/wiki/Przewodność_cieplna
Weźmy dla przykładu idealną próżnię. Nie ma tam materii, która mogła by odebrać energię i przekazać ją dalej. Dlatego sama próżnia nie może zwiększyć swojej temperatury. Teraz weźmiemy za przykład styropian. Używamy go do ocieplania budynków. Dlaczego? Gdyż jego przewodność cieplna jest niewielka. Dzięki temu ciepło potrzebuje bardzo dużo czasu aby zostało przekazane na drugą stronę ocieplonej strony ściany i tam zostało wyemitowane do otoczenia czyli ogrzało cząsteczki atmosfery.
A co z naszym filamentem? Dzieje się z nim to samo co w przypadku styropianu. Głowica drukująca stara się ogrzać nasz filament. Powinno to być wykonane szybko i w określonym punkcie. W przypadku głowicy drukarki Ender-3 jest to odcinek około 10mm, realnie 7mm. Nie było by w tym nic problematycznego gdyby nie fakt, że filament się przesuwa. Jeśli założymy, że filament wysuwa się z prędkością 4mm na sekundę to głowica ma około 2,5s na uplastycznienie filamentu. A co będzie jeśli nasz filament jest oporny na transfer ciepła? W takiej sytuacji, prawidłowo uplastyczni się tylko jego zewnętrzna część a rdzeń nie zdąży osiągnąć prawidłowej temperatury.
Niestety, producenci nie chwalą się takimi informacjami jak przewodność cieplna. A warto podawać tą informację aby kupujący świadomie wybrał dobry filament, który szybciej się ogrzewa. Kij ma dwa końce i producenci, którzy wytwarzają słabe filamenty zaświadczali by w ten sposób, że ich filament jest do druku z niskimi prędkościami. Pewnego rodzaju zamiennikiem tej informacji jest podawana prędkość druku, którą można osiągnąć. Ale nie jest to parametr, który nie zawsze oznacza to samo. Każdy producent testuje na innej drukarce, na innej głowicy(hotend), na innej dyszy(średnica i materiał). Wszystko to powoduje, że jeden filament oznaczony, że drukuje się nim 80mm/s wcale nie musi oznaczać, że jest lepszy od tego oznaczonego opisem 60mm/s.
Aby szybko drukować, nasza drukarka musi posiadać zdolność ogrzania filamentu w bardzo krótkim czasie. Podnoszenie temperatury nie jest tutaj rozwiązaniem gdyż zewnętrzna warstwa filamentu może już ulec degradacji a wewnętrzna jeszcze nie osiągnie właściwych parametrów. Zatem potrzebny jest czas na ogrzanie. A czas kosztuje. Grzałka grzeje „na pusto” i tylko czekamy aż filament raczy się ogrzać.
Czytaj również inne artykuły o filamentach i druku 3D.
