Warum 3D-Druck-Enthusiasten das neue E3D Revo Hot End zur Kenntnis nehmen sollten
Der 3D-Druck-Raum existiert in zwei parallelen Universen: dem professionellen, das hinter Patenten gesperrt ist, wo Drucker zaubern, aber ein paar hunderttausend Dollar pro Stück kosten, und das von uns Verbrauchern bewohnte, die jahrzehntelang warten müssen, bis lächerliche Patente ablaufen, nur um zu drucken alles andere als die einfachsten Kunststoffe.
Dies passiert nicht allzu oft, aber der 3D-Druckbereich für Verbraucher hat dank des neuen Revo-Hot-Ends des britischen 3D-Druckunternehmens E3D Grund zur Freude. Lassen Sie uns in 3D-Druck-Extrusionssysteme eintauchen, um zu verstehen, worum es bei der Aufregung geht.
Was ist ein heißes Ende?
Es ist einfacher, das Konzept des 3D-Drucks zu verstehen, wenn man es sich als Bäcker vorstellt, der Zuckerguss auf einen Kuchen spritzt. So wie ein Bäcker einen Spritzbeutel manövriert, um Namen auf Geburtstagstorten zu drucken, bewegt ein 3D-Drucker die Düsen herum, um Kunststoff auf der Bauoberfläche aufzubringen.
Tatsächlich ähnelt das 3D-Drucker-Extrusionssystem einem Spritzbeutel eines Bäckers.
Die Verwendung der Hand, um Zuckerguss auf einen Kuchen zu drücken, unterscheidet sich nicht von einem Extruder, der das Filament durch die Düse drückt. Der 3D-Drucker ist jedoch etwas komplizierter. Da Kunststoff bei Raumtemperatur nicht wie Zuckerguss fließt, muss jeder 3D-Drucker mit einer beheizten Düse ausgestattet sein.
Dies ist im Wesentlichen ein Hightech-Spritzbeutel, der aus einem Extruder besteht, der das Filament durch eine beheizte Düsenbaugruppe drückt und gleichzeitig die Düsentemperatur und den Druck steuert, um den Filamentfluss zu lenken.
Das Problem mit bestehenden Hot-Ends
Da die Verbraucher-3D-Druckindustrie die Pionierarbeit des Open-Source-RepRap-Projekts huckepack trägt, verfolgen 3D-Drucker in Verbraucherqualität den gleichen DIY-Ansatz der Verwendung von handelsüblichen Teilen.
Das moderne Hot-End-Design ist ein großartiges Beispiel für dieses Phänomen.
Ein traditionelles heißes Ende besteht aus einer Düse, die in den Heizblock eingeschraubt wird, der wiederum von einer separaten zylindrischen Heizpatrone erhitzt wird. Der Block enthält auch einen abnehmbaren Thermistor zur Temperaturmessung. Schließlich isoliert ein separater Hitzeschutz das heiße Ende thermisch vom Filamentzuführpfad, wodurch verhindert wird, dass es auf dem Weg zum heißen Ende schmilzt.
Leider ist dies ein sehr ineffizientes System.
Das Vorhandensein eines Luftspalts zwischen Heizblock und Thermistor sowie Heizpatronen macht eine effiziente Wärmeübertragung und eine genaue Temperaturregelung unmöglich. Auch der vergrößerte Abstand zwischen diesen Elementen und der Düse hilft nicht weiter.
Dies führt zu Extrusionssystemen, die nicht in der Lage sind, die Düsentemperatur mit einer nennenswerten Geschwindigkeit oder Genauigkeit zu steuern.
Dies ist ein großes Handicap, da 3D-Druck mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Extrusionsvolumina ohne schnelle Änderungen der Düsentemperatur, die erforderlich ist, um mit der schwankenden Filamentflussrate Schritt zu halten, nicht möglich ist.
Dies wiederum manifestiert sich als 3D-Druck-Gremlin , der von allen 3D-Druckern für Endverbraucher ausgestellt wird und bis heute ungelöst bleibt.
Inspiriert von modernen Lötkolben
Die Lötindustrie hat genau dieses Problem vor vielen Jahrzehnten gelöst, indem sie den Luftspalt zwischen Spitze, Heizelement und Temperatursensor eliminiert hat, indem diese drei Elemente zu einem einzigen Verbundteil kombiniert wurden. Solche Lötkolben könnten sich schneller erhitzen und Verbindungen mit hoher thermischer Masse problemlos löten.
Das Revo-Hot-End verfolgt den gleichen Ansatz, indem die Heizung und der Thermistor in einen kleineren Verbund-Heizkern integriert werden. Dies löst eine Reihe von Problemen mit existierenden heißen Enden.
Und das Beheben einer langsamen Düsenaufheizung ist nur der Anfang, wie ein E3D Revo-Prototyp beweist, der Betriebstemperaturen innerhalb eines Bruchteils der Zeit erreicht, die ein konkurrierendes Hot-End mit höherer Leistung benötigt.
Die höhere thermische Effizienz des Revo-Heizkerns hat es E3D ermöglicht, ein deutlich kleineres Hot-End zu bauen. Seine winzige Stellfläche verringert die Behinderung des Luftstroms vom Teilelüfter. Dies verbessert folglich die Druckqualität von komplizierten Teilen, die Brücken und steile Überhänge erfordern.
Obwohl einige argumentieren könnten, dass die geringere thermische Masse des winzigen Heizkerns des Revo-Hot-Ends die Temperaturregelung erschweren würde, entscheiden sich moderne Lötkolben, die denselben Ansatz verwenden, auch für Designs mit reduzierter thermischer Masse.
E3D könnte hier etwas finden.
Eine hocheffiziente Heizeinheit muss keine große Wärmemenge speichern. Tatsächlich ermöglicht die geringere thermische Masse des Revo-Hot-Ends auch eine schnellere Abkühlung.
Schneller, werkzeugloser Düsenwechsel
Es gibt einen guten Grund, warum Sie möchten, dass dieses heiße Ende schneller abkühlt. Der Grund dafür ist die werkzeuglose Düsenwechselfähigkeit von E3D Revo. Dies ist ein Glücksfall für einen Raum, in dem die Häufigkeit von Düsenverstopfungen nur durch die daraus resultierenden Störungen übertroffen wird.
Bisher war der Düsenwechsel ein Herkules-Unterfangen mit zahlreichen Aufheiz- und Abkühlzyklen, unterbrochen von einem Heißanzug der Düse bei der maximal zulässigen Temperatur. Andernfalls würde es zu weiteren Verstopfungen kommen.
Aufschäumen, ausspülen, wiederholen.
Die E3D Revo-Düsen hingegen lassen sich einfach mit bloßen Fingern auf- und abschrauben. Sobald das heiße Ende abgekühlt ist, natürlich. Da Düse und Heatbreak eine Einheit bilden, müssen Sie sich keine Sorgen um das Heißspannen und die damit verbundene Gefahr von Verstopfungen oder Kunststofflecks machen.
Dabei geht es nicht nur darum, Düsenverstopfungen zu vermeiden.
Durch unterschiedliche Düsengrößen können Sie außerdem ein feines Gleichgewicht zwischen Druckgeschwindigkeit und Qualität finden. Möchten Sie ein kleines Objekt mit engeren Toleranzen drucken? Brechen Sie die 0,2 mm Düse aus. Sie müssen in kurzer Zeit viel Plastik verlegen? Verwenden Sie stattdessen die 0,8-mm-Düse.
Wenn die Schnellwechseldüsen des Revo-Ökosystems wirklich wie beworben funktionieren, wird dies endlich Werkzeugwechsel im 3D-Druckbereich fast auf Augenhöhe mit denen seiner subtraktiven High-End-CNC-Fertigungsgegenstücke bringen.
Integrierte Sicherheit und schnelle Beschleunigung
Brandgefahren sind bei 3D-Druckern ein echtes Problem, wenn Temperaturregelungsfehler zu einer thermischen Landebahn führen, die anschließend dazu führt, dass das Heizelement durch den Heizblock schmilzt und Brände auslöst.
Das Revo-Hot-End enthält ein Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC), das seinen Innenwiderstand erhöht, wenn es heißer wird. Dadurch wird die zugeführte Leistung (Heizleistung) automatisch verringert, wenn sich die Düse zunehmend erwärmt. Auf dem Papier sollte dies die Wahrscheinlichkeit, dass Ihr 3D-Drucker das Haus abbrennt, erheblich reduzieren.
Ein Hot-End-Design mit reduzierter thermischer Masse hat den angenehmen Nebeneffekt, dass es bemerkenswert leicht ist. Das Revo-Hot-End wiegt nur 30 Gramm, wodurch es möglich ist, die Beschleunigungswerte des Schrittmotors ohne Angst vor Vibrationen einzustellen.
Dies sollte es den Druckern ermöglichen, ihre maximalen Geschwindigkeiten für eine längere Dauer der eigentlichen Druckbewegungen zu erreichen und gleichzeitig das Klingeln und andere qualitätszerstörende 3D-Druckartefakte zu reduzieren, die mit dem Schleudern um schwerere heiße Enden bei hohen Geschwindigkeiten verbunden sind.
An der Haltbarkeitsfront sind die Heizungs- und Thermistorkabel mit einer stahlarmierten Zugentlastung verstärkt. Dies sollte sich als praktisch erweisen, wenn es um massive Druckfehler geht, bei denen geschmolzener Kunststoff vom heißen Ende abgezogen werden muss. Nur dieses Mal ist es weniger wahrscheinlich, dass Sie die Kabel versehentlich abreißen.
E3D-Patente: Die gute Nachricht…
Das in Großbritannien ansässige Unternehmen hat sich der Open-Source-Philosophie verschrieben und hat Engineering-Ressourcen freigegeben, die die 3D-Druck-Community benötigt, um seine Angebote zu modifizieren und in andere DIY- und Open-Source-Projekte zu integrieren.
Während der Revo Micro das neue Hot-End-Design ist, ist der Revo Six ein direkter Ersatz für allgegenwärtige E3D V6-Hot-Ends, die in einer großen Anzahl von Consumer- und DIY-3D-Druckern zu finden sind. Das bedeutet, dass praktisch jeder, der E3D-Hardware verwendet, einen Upgrade-Pfad zum neuen Revo-Extrusionsökosystem hat.
Diese Tradition wird mit dem Revo fortgesetzt, denn E3D hat sich dafür entschieden, die Cold-Side-Schnittstelle Open Source zu machen. Das sollte 3D-Druck-Enthusiasten helfen, ihre eigenen Kühlkörper und Halterungen für die Revo-Düsen und Heizkerne zu entwickeln.
Mit anderen Worten, Open-Source-3D-Drucker wie Rat Rig, HevORT, HyperCube, die Voron-Reihe und andere können problemlos aktualisiert werden, um diese potenziell bahnbrechenden Hot Ends in naher Zukunft zu integrieren.
…Und die schlechten Nachrichten
Auf der anderen Seite argumentiert E3D, dass der grassierende IP-Diebstahl es gezwungen hat, Patente auf nicht näher spezifizierte Aspekte des Revo-Extrusionssystems anzumelden und (in Zukunft) durchzusetzen. Es verspricht jedoch auch, keine Rechtsstreitigkeiten gegen Einzelpersonen, Forscher, Hochschulen und gemeinnützige Organisationen zu führen, die ihre Entwürfe zur Förderung der 3D-Drucktechnologie verwenden.
Da die Patente von E3D zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht veröffentlicht wurden, kann man nur vermuten, ob es sich um den einheitlichen Heizkern oder das zusammengesetzte Einschraubdüsendesign mit integriertem Heatbreak handelt.
Leider würden beide hypothetischen Patente gegen das Versprechen des Unternehmens verstoßen, es zu vermeiden, „die breitesten und breitesten Patente einzureichen, die Menschen daran hindern, auch zum technischen Fortschritt beizutragen“.
Der vereinheitlichte Heizkern, der Heizer und Temperatursensor in einer Einheit vereint, wird seit mehreren Jahrzehnten in der Lötindustrie eingesetzt. Inzwischen existiert bereits ein 3D-Druck-Patent für ein ziemlich ähnliches Einschraubdüsen-Design mit integriertem Heatbreak.
Wir haben E3D zur Klärung des Themas kontaktiert und werden diesen Artikel aktualisieren, sobald wir von ihnen hören. Auf jeden Fall verdient ein potenziell revolutionäres Extrusionssystem mit vier Düsengrößen für 120 US-Dollar den Hype vor seiner Einführung definitiv.