Filamento 1,75mm

De uns tempos para cá, notei que existe uma tendência em usar o filamento de 1,75mm nas impressoras 3D.

Fiquei curioso em usar esse filamento para poder comparar o desempenho em relação ao de 3mm.

Comecei pesquisando o extrusor para essa medida de filamento, pois os extrusores usados para 3mm até servem para o de 1,75, mas não é o mais indicado, o filamento pode "embolar" com mais facilidade devido aos furos a as distâncias entre eles serem bem maiores do que o necessário.

Achei vários modelos de extrusores no Thingiverse, o escolhido foi DirectDriveNema17v0.6.STL disponivel no link abaixo:

http://www.thingiverse.com/thing:42495

Vídeo de montagem, neste link

Escolhi esse modelo porque serve na maioria dos carros X que o pessoal usa para os extrusores de 3mm.

A principal peça para um bom funcionamento do mini extrusor é o direct drive.

Essa peça vai acoplada diretamente no eixo do motor sem a necessidade de uma redução como acontece com o filamento para 3mm, isso porque o filamento de 1,75mm exige muito menos força para ser extrusado, pode ser comprado aqui neste link.

A relação de ferragens usadas para esse extrusor de 1,75mm além do direct-drive acima, é a seguinte:

1 Parafuso 1/8" x 2"

1 Porca 1/8"

2 Porcas 4mm

1 Mola de 6,8x15,8mm com fio de 0,8mm 

2 Parafusos 3x10 mm

3 Parafusos 3x25 mm

1 Parafusos sem cabeça 3x3 mm

2 Parafusos 4x20 mm

4 Arruelas 3x6 mm

2 Arruelas 4 mm

1 Rolamento 626Z

1 Eixo 6x16mm

Testes com ABS 1,75mm

O hotend tem basicamente o mesmo design que o usado para filamento de 3mm, mudando apenas os diâmetros dos furos internos. Pode ser comprado neste link

O furo da extrusão mais indicado para ABS continua sendo o 0,4mm, é possível usar furo de 0,3mm, porém é mais difícil de extrusar, a velocidade de impressão tem que ser reduzida da mesma forma que quando usamos o filamento de 3mm.

O resultado final das peças impressas com o filamento de 1,75mm não é significativo em termos de ganho na qualidade de impressão, se a impressora e o fatiador estiverem bem calibrados a qualidade é praticamente a mesma, porém em teoria como o volume de plástico que entra no extrusor é menor permite um controle mais preciso pelo software sobre a extrusão.

Abaixo o mini extrusor em funcionamento, para colocar o filamento, é fácil, basta empurrar até a o direct-drive começar a puxar:

Uma das vantagens do mini extrusor, é o seu tamanho reduzido, utilizando dois deles virados de frente um para o outro, é possível montar uma impressora dual extruder, com distância entre os bicos de apenas 20mm, perdendo assim pouca área de impressão, montei uma para testar, utilizando uma Ramps com 5 drivers.

Portanto o mini extrusor funciona bem utilizando ABS de 1,75 e é inclusive uma boa opção para quem estiver pensando em montar uma Dual extruder, abaixo mais um vídeo mostrando dois mini-extrusores em ação na dual extruder bem na hora que muda de cor.

Testes com PLA 1,75mm

Diferente do ABS, o PLA de 1,75mm não se comportou tão bem quanto o ABS, depois de um tempo o PLA começa a amolecer dentro do extrusor, até mesmo antes de entrar na barreira térmica do hotend, quando isso acontece, o filamento dobra e enrosca nas engrenagens, parando a extrusão.

Para corrigir esse problema, a solução é simples, basta colocar um Fan de 40x40x10mm bem na frente do mini-extrusor.

Dessa forma o PLA não derrete antes da hora e a impressão vai até o final sem problemas, porém não recomendo uma dual extruder usando PLA, pois o mesmo escorre muito o tempo todo, e vai manchar a peça, fora isso, a disposição não poderia ser um de frente para o outro como fiz acima para o ABS, pois não teria como colocar o FAN.

Conclusão:

O filamento 1,75mm funciona muito bem com ABS, e é perfeito para quem quer fazer uma dual extruder sem utilizar bawden (extrusor fora do carro X) não necessita de ventilação e imprime com perfeição, porém não se nota diferenças na qualidade final da peça em comparação com o filamento de 3mm.

O filamento 1,75 de PLA também funciona bem porém necessita de ventilação forçada no extrusor para evitar que o filamento amoleça antes de entrar no hotend.

Uma das vantagens para quem tem impressoras com pouca altura no eixo Z é o ganho de 2cm na área de impressão desse eixo, devido ao tamanho reduzido do extrusor. Outro aspecto positivo é que o mecanismo é bem mais simplificado em comparação com os extrusores para 3 mm que necessitam de redução. O filamento de 1,75mm é em média mais caro que o de 3mm, portanto se você estiver pensando em mudar apenas por causa da qualidade não vale a pena.

LINKS:

Abaixo links para quem quiser adquirir o Kit de mini-extrusor, hotend, direct-drive para filamento de 1,75mm

http://www.3dmachine.com.br/extrusores/mini-extrusor-para-filamento-de-1-75-mm.html

http://www.3dmachine.com.br/hotend-bico/hotend-3dm-para-pla-e-abs-1-75mm.html

Nos próximos links, disponibilizei 2 vídeos com instruções completas de como montar o mini extrusor para filamento de 1,75mm e instalação o mini-ventilador:

http://manuais3dm.blogspot.com.br/2013/11/mini-extrusor-para-filamento-175mm.html

http://manuais3dm.blogspot.com.br/2014/05/como-fixar-o-ventilador-para-mini.html

Até o próximo Post.

Novo Hotend - The best

Apenas 51mm de comprimento total !!!

Acima o novo Hotend da 3D Machine, barreira térmica em Peek com camisa de PTFE interna e bloco aquecedor/bico usinados em alumínio.

Para quem viu as últimas postagens, sabe que eu estava testando um hotend, cuja a barreira térmica era feita de aço inoxidável.

Após muitos testes, desisti de produzi-lo pelos seguintes motivos:

1- Ele só funciona com refrigeração forçada, ou seja, é necessário usar um ventilador para resfriar o aço inox, a não ser que a barreira térmica em inox, seja mais comprida e com mais aletas, mas gostaria que fosse bem curto para ganhar altura de impressão no eixo Z da Prusa Air;

2- A usinagem do aço inox é mais difícil, e portanto mais cara;

3- É complicado fazer um duto de ventilação para resfriar o aço inox, que se acomode embaixo de qualquer carro X.

Por esses motivos resolvi testar outros materiais, procurando na internet, acabei no site do J-Head, um hotend cuja a barreira térmica é feita de Peek, um polímero que tem a mesma resistência ao calor que o PTFE (teflon) e com uma integridade estrutural muito alta, permitindo a confecção de roscas, como no aço inox.

Para mim, esse material é o melhor de dois mundo, escolhi fazer a versão II da barreira térmica em Peek e o bloco/bico em alumínio/latão para o protótipo.

Site do J-Head: http://reprap.org/wiki/J-head

Assim que montei esse protótipo, iniciei os mesmos testes que havia feito com o Hotend de aço inoxidável:

Coloquei um termistor na parte de cima da barreira térmica feita em Peek e aqueci a parte quente em 250ºC, deixei ligado por horas e o PEEK com o seu baixíssimo coeficiente de transferência térmica, apenas 0,25, não aqueceu a parte de cima, podia segurar inclusive com a mão, ela não chegou nem nos 40º C.

Abaixo um gráfico que mostra a temperatura do bico em vermelho e a temperatura da parte superior do Peek em Azul, e sem necessidade de nenhuma refrigeração.

Clique na imagem para ampliar.

Outra fato que gostei muito é que o comprimento total do hotend, ficou apenas com 51mm, bem mais curto que os modelos anteriores que testei.

O produto final, já usinado profissionalmente:

A versão do Hotend J-head da 3D Machine teve algumas alterações:

1- Bico mais pontudo;

2- Além do parafuso para fixar o cartucho/resistor aquecedor, agora tem mais um parafuso M3 para facilitar a fixação do termistor também;

3- colocação de faca na traseira do corpo do bico para que o mesmo nunca vaze.

E mais uma novidade, agora os Hotends da 3D Machine são enviados completamente montados e com conector de 4 vias, permitindo uma rápida e fácil troca do hotend quando necessário.

                            Foto 1

                            Foto 2

                            Foto 3

                            Foto 4

O bloco aquecedor pode ser montado com resistor de 5W (foto 1 e 2) ou com cartucho aquecedor de 40w (foto 3 e 4).

Configurações disponíveis:

Para filamento: 1,75mm ou 3mm.

Diâmetro do furo de extrusão: 0,3mm; 0,4mm ou 0,5mm.

O novo Hotend foi bem testado e aprovado pela 3D Machine, veja exemplo abaixo:

Se você gostou desse hotend, saiba que o mesmo pode ser adquirido no link abaixo:

http://www.3dmachine.com.br/hotend-bico.html

Novo Iron Hotend - Duto de Ventilação

Agradeço ao Tiago Peixoto, membro do grupo de estudo Boteco3D, que fez o desenho do duto de ventilação para ser usado com um ventilador de 30x30x10cm, o desenho da peça foi feito no Google Scketchup.

Abaixo, mais algumas fotos para vocês verem como ficou.

Como o ventilador de 30x30mm cabe entre as guias lisas, coloquei o duto nesse local, fixado abaixo do carro X, do mesmo lado do motor do extrusor, assim não atrapalha em nada.

                                                  Notem na imagem da direita, que o ar do duto passa apenas pelas aletas da barreira térmica.

Teste do toque:

No vídeo abaixo, testei o aquecimento da barreira térmica com o próprio dedo, uma vez que a temperatura é suportável ao toque, significa que está bem abaixo do necessário para o correto funcionamento da barreira.

Este final de semana aproveitei para imprimir várias peças, afim de testar ao máximo o desempenho do Iron Hotend, até agora sem problemas, abaixo o final de mais uma impressão.

Estou muito satisfeito com o desempenho do Hotend de aço inoxidável utilizando a ventilação forçada, pois ela se mostrou mais eficiente do que eu imaginava, mesmo sendo um ventilador tão pequeno. Essa ventilação permite ao hotend alcançar temperaturas muito perto dos 300ºC o que vai de encontro com a possibilidade de usar novos materiais com as impressoras 3D, como o Nylon e o Policarbonato, mas isso só os testes futuros poderão confirmar.

Novo Iron Hotend - Testes Preliminares

Após a finalização do protótipo da Prusa Air, tenho me dedicado a produção de peças para os kits da Mendel e da Air, imprimindo peças e mais peças, todos os dias com as impressoras trabalhando a todo vapor.

Em paralelo a atividade de produção de Kits, iniciei a criação de vídeos manuais mais detalhados possíveis em português para facilitar a montagem dos Kits que distribuímos, esses manuais estão em um novo blog, todos os vídeos foram gravados em Full HD para melhor visualização:

http://manuais3dm.blogspot.com.br/

Por esse motivo, não tinha novidades para postar aqui no blog de pesquisa e desenvolvimento até hoje.

Novo Hotend de aço inoxidável - Iron Hotend.
(Para filamento de 3mm)

A alguns meses atrás o Renato Parisotto, membro atuante no grupo de estudo Boteco3D, amigo e cliente da 3DMachine, apareceu aqui na minha oficina com peças muito bem usinadas em aço inoxidável e latão, ele estava desenvolvendo um novo hotend e gostaria que eu fizesse alguns testes.

A barreira térmica era de aço inoxidável aletada, usando uma camisa de teflon por dentro com 6mm de diâmentro externo e 3,2mm interno, o corpo do bico e bloco aquecedor para 2 resistores, eram de latão e os bicos furados a laser com altíssima precisão, eram de aço inoxidável também, com furos de 0,1mm, 0,2mm, 0,3mm, 0,4mm, 0,5mm, 0,6mm e 0,7mm.

Por falta de tempo, não testei o conjunto gentilmente fornecido pelo Renato e acabei engavetando as peças por meses, mesmo porque o hotend RepRapBR/3DMachine funciona muito bem.

O único detalhe que me incomoda no hotend RepRapBR / 3DMachine é que a barreira térmica de teflon é usada como uma peça estrutural no conjunto e o teflon não é um material muito indicado para essa função por ser um pouco mole, não permitindo o uso de rosca e por isso usa muitas peças adicionais, dificultando a montagem do mesmo,  pois se o teflon e o latão não forem perfeitamente alinhados, ele pode vazar com o tempo e por esse motivo, todos são enviados montados.

Independente disso o Hotend RepRapBR/3DMachine continua em produção, funcionando muito bem, todas as impressoras da 3DMachine usam esse Hotend, o qual imprime por muitas horas por dia sem apresentar nenhum problema ou vazamentos, usando bicos de 0,35mm a 0,6mm, imprimindo peças com excelente qualidade.

Mas em um processo de melhoria continua, identifiquei alguns pontos que podem ser melhorados no Hotend atual, são eles: 

1-Alta integridade estrutural em todas as peças;

2-Facilidade para montar, sem necessidade de alinhamentos;

3-Facilidade de desmontar para limpeza;

4-Mais curto para ganhar mais altura no eixo Z; 

5-Trocar apenas o bico (0,5 ou 0,3, etc.) sem desmontar o resto.

6-Aprova de vazamentos;

Por que Aço Inoxidável ?

Eu já tinha visto na internet, em sites gringos, muitos modelos de Hotends, cuja a barreira térmica era feita com aço inoxidável, material esse que garante a integridade estrutural do conjunto, fora isso a condutividade térmica desse material é uma das mais baixas para os metais, de apenas 15,9 k. Para se ter uma ideia da diferença, veja a tabela abaixo:

Prata = 428 k

Cobre = 398 k

Ouro = 315 k

Alumínio = 247 k

Latão = 120 k

Aço Inoxidável 15,9 k

Teflon = 0,25 k

Baquelite = 0,15 k

Modificação das peças:

O Renato já tinha me alertado que nos testes dele, o bico de aço inoxidável não funcionava bem, acredito que devido a baixa condutividade térmica, por isso fiz a 

Primeira alteração:

Usinar bicos de latão com furos de vários diâmetros diferentes.

Segunda modificação:

Diminuir o bloco aquecedor para usar apenas 1 resistor de 5w - 6R8 igual ao outro hotend.

Terceira modificação:

Retirar a rosca da parte superior da barreira térmica e refazer o pescoço dessa área igual a barreira de teflon do hotend atual, para encaixar no extrusor de maneira padrão, seja com o uso de parafusos laterais ou base de metal.

Quarta modificação:

Abrir o furo do corpo do bico para 3,5mm, estava com 3,2mm.

Por dentro da barreira térmica de aço inoxidável passa um tubo de teflon com 6mm de diâmetro externo e 3,2mm de furo para passagem do filamento, ele tem praticamente todo o comprimento da peça de inox, menos 2mm em cada ponta.

Montagem do Bloco Aquecedor:

O corpo do bico e o furo por onde ele passa tem agora uma rosca de 6mm para sua fixação, isso permitiu fazer um bloco menor. Outra modificação, foi colocar um parafuso M3 que serve para prender o termistor e ao mesmo tempo travar o resistor no lugar, facilitando a montagem, pois os componentes ficam firmes no lugar.

Não dispensei o uso de fita de teflon para fazer o isolamento térmico do bloco aquecedor, esse novo layout facilitou muito o ato de "mumificar" o bloco.

Para quem não sabe, isso evita que o bloco irradie calor para a peça que esta sendo impressa e também faz o bloco aquecer de forma mais eficiente.

Adicionei um conector de 4 vias para facilitar a troca do Hotend.

Testes Preliminares:

1º) Teste - aquecimento sem ventilação forçada.

Conectei o Iron Hotend na minha velha Prusa Air, fora do extrusor e fixei um termistor extra na lateral superior do inox, liguei esse termistor na entrada da mesa aquecida, assim posso monitorar graficamente o aquecimento da parte superior do inox, pois essa é parte que encaixa na base do extrusor.

Liguei o Hotend e defini a temperatura de 230º C, fiquei surpreso como subiu rápido a temperatura, levou apenas 1 minuto para atingir 230º C usando apenas um resistor de 5w (6R8). No gráfico abaixo podemos ver na linha azul (onde marcaria a aquecimento da mesa) a temperatura da parte superior do inox (barreira térmica), vejam que demorou 15 minutos para atingir 80 º C.

Depois de quase 1 hora, a temperatura da parte superior do inox estava se mantendo perto dos 90º C com o bico em 230º C.

                                                                          Subi a temperatura do bico para 250º C e coloquei um pregador de roupa para melhorar a leitura do termistor que estava encostado na parte superior do inox, vejam que a linha azul parou de oscilar.

Após 2 horas com o Hotend ligado e definido em 250º C a parte superior do inox atingiu 99ºC e se manteve assim, essa temperatura é muito alta para ficar em contato direto com a base de plástico do extrusor, fora isso, o ABS dentro da barreira térmica pode expandir e travar, entupindo o sistema, portanto, vamos ao segundo teste.

2º) Teste - aquecimento com ventilação forçada.

                                                                                Para realizar o segundo teste, precisava instalar um ventilador para refrigerar as aletas da barreira de aço inox. O Thiago Peixoto, também membro do grupo de estudo RepRapBR já havia feito um duto de ar para essa finalidade e enviou os arquivos prontamente para mim, porém vou ter que editar o arquivo devido a diferença de comprimento total do Iron Hotend.

Portanto, para agilizar o teste improvisei um duto de papel com um ventilador de 12v de 40x40x10mm. Instalei o duto/ventilador sem desligar o aquecimento Hotend para ver graficamente a diferença.

Assim que, liguei o ventilador a temperatura na parte de cima do inox começou a cair rapidamente (linha azul) e estabilizou em 40º C. O PWM do hotend não teve que fazer um esforço extra significativo, para manter a temperatura da parte de baixo em 230º C, como pode ser visto em verde no gráfico PWM, creio que o teflon continua ajudando nisso.

Subi novamente a temperatura do hotend para 250º C e aguardei durante 1 hora, as leituras foram: 250ºC no bico, 152º C na parte de baixo do inox e, apenas 38º C na parte superior do inox.

No gráfico acima, a linha azul está medindo a temperatura da parte superior da barreira térmica feita em aço inoxidável.

3º) Teste - Impressão de peças.

Já estava ficando ansioso para iniciar os testes de impressão.

Para fixar o Iron Hotend no extrusor, usei dois parafusos M3 de 30cm que passam por dois buracos na base do extrusor, travando a barreira térmica pelo pescoço.

O extrusor utilizado foi o AJGW, ele foi projetado pelo Alain do grupo de estudo RepRapBr e pode ser baixado aqui, hoje esse extrusor equipa todas as minhas impressoras, além de ser muito bom, é muito prático na hora de trocar o filamento.

O Hotend ficou muito firme com esse sistema de ancoragem, porém algumas pessoas vão me falar que se mantiver a base de alumínio para prender o hotend no pescoço, vai ajudar a dissipar o calor, porém dessa forma, ganhei mais alguns milímetros na altura do Z.

O conjunto ficou bem mais simples.

Primeiro teste de extrusão do Iron Hotend, sem problemas.

A primeira peça escolhida, foi uma das peças da impressora, um endstop. Notem que, fixei o duto de papel abaixo do carro X do lado esquerdo, ele está soprando diretamente nas aletas da peça de aço inox.

A primeira impressão ocorreu sem problemas, usei um bico com 0,4mm de diâmetro, e altura de camada de 0,3mm.

A segunda peça a ser impressa foi um polvo, já conhecido pelo pessoal.

A qualidade ficou muito boa, apesar de imprimir em velocidade alta e com camada de 0,3mm de altura.

Depois imprimi um vaso que também é bem conhecido pelo pessoal das impressoras 3D.

A impressão ficou ótima, porém notem que algumas camadas descolaram um pouco, mas isso não foi culpa do Hotend e sim da minha garagem que estava muito fria às 3 horas da manhã !!

Após 3 horas imprimindo sem parar, queria saber como andava a temperatura na parte superior da barreira térmica, foi quando notei que existe um furo na base do extrusor, logo abaixo da dobradiça do filamento, onde podia ver o aço inox da barreira.

Usando novamente um termistor com pasta térmica, consegui medir a temperatura, a qual estava em 55º C !

Conclusão.

O Iron Hotend passou com louvor nos testes preliminares, não vazou nada, aqueceu muito rápido e se manteve nas temperaturas desejadas em todas as partes. Hoje ele continuou imprimindo o dia todo e até agora não apresentou problemas.

Quanto a utilizar a ventilação forçada, já era previsto para esse modelo de Hotend. Pode ser que com uma barreira de aço inoxidável mais comprida, e com mais aletas, não precise, porém queria um hotend bem curto, e não há problemas em colocar um pequeno ventilador com um duto impresso em ABS, pois melhora muito a eficiência desse sistema e é muito fácil de instalar.

Próximos passos:

Vou desenhar um duto para ser usado com um ventilador menor, de 30x30x10mm, feito isso, usinarei mais algumas unidades do Iron Hotend e pedirei a ajuda da comunidade RepRapBR para que alguns membros voluntários me ajudem a testar os protótipos, e se tudo der certo em breve teremos mais uma opção de Hotend no mercado nacional.

Até o próximo post.