2015年3月9日 星期一

雙噴頭環吹降溫風扇開發_02

雙噴頭環吹降溫風扇開發_02(內容完成度50%)
Cooling Fan Duct for Dual Extruder 3D Printer Part_2
適用機種:MakerBot Replicator Dual 以及相關山寨機型

本系列文章共分上下兩集,上集請參考這裡
雙噴頭環吹降溫風扇開發_01

發牢騷時間
創作的原動力出自於興趣,甘願去做然後開心的分享,並不是為了甚麼特別的目的而去,但由於這個開發產品,不論是時間點與效益,都太過於敏感,所以只能先賣個關子。有機會自然會放出來給大家看到(也許就在今年五月的 Maker Faire Taipei ?)

附上奇蹟美照 + 馬賽克效果圖一張

DEMO影片
容許我稍微囉嗦一下,這段影片是稍早剪接完成的部分,大致上就是結合了一些先前操作與測試的心得,然後加上一些設計上的堅持(可列印、低誤差、單風扇對應雙噴頭、減少支撐、側邊安裝、要帥有型....)得出來的結果。有鑑於這陣子太多朋友私下討教,關於某些模型是某些機型才能印出來,這部分【礙於大環境因素】小弟我只能先冷處理。 
關於3D列印的技術,這門顯學的討論一直高燒不斷,我想把這門技術稱為魔術,應該也不為過吧!『魔術』與其說是騙術,更貼切的說法就是,設定合理的科學實驗。以下這段就是要讓各位見證奇蹟發生?

網路頻寬足夠的朋友,可以順手點開全螢幕+1080P HD 畫質


以下來就破解這個魔術,教大家如何按部就班的列印這個彈簧
請勿識破人家手腳後,得了便宜又賣乖(機台廠商等營利單位就不用費心了)

分段開放
在揭開這個魔術的設定之前,先來設個解密條件吧! 不管別人的機台是如何印製的,我個人認為,機台要能成功列印出免開支撐的彈簧,要具備四個核心的關鍵。但是最近實在太忙,這麼忙還把寫文章放在優先順位實在太不明智,況且寫了又沒人看....不如這樣!以 50 個 LIKE 為基數,滿了我就來寫一個區塊,如何?(其實為閉關做事找個台階下,不然文章寫完都何時了)
可別小看這個散熱裝置
夯不啷噹也是用掉了數個工作天,畫了好幾個不同的版本

也有朋友來信問我們是使用哪套軟體做編輯>Rhinoceros

(以下長篇先暫且空白/大家如果沒有特別急著想知道這些內容,我們五月中忙完再回頭來補齊)


溫度設定
溫度設定可以說是3d列印第一堂就該教的課題!如果想像3d列印就是一個不斷移動的熱熔槍....那溫度的控制就是想像我們一直在擠熱熔膠,【溫度足夠的時候很好擠壓,溫度不足的時候阻力很大】。好的列印狀態,應該是以列印順暢為前提,減輕步進馬達的負擔,又不將溫度拉過高(以免電流浪費以及電路老化)
但是以上這些理論在這個模型的印製上不適用!所以這就是我們對於這個模型的列印有點感冒的原因。
一般設定在印製無支撐彈簧時,都會遇到翹曲的問題,而翹曲的原因來自於材料本身的溫差(熱漲冷縮,請看這篇文章)。為了有效達到材料內部溫度的均勻降溫,除了把散熱做好,另一個關鍵就是降低列印溫度了。
降低列印溫度所造成的副作用很多,比較明顯的就是:
1.喉管內部的阻力會增加,進一步增加步進馬達的擠出負擔;
2.造成列印物件在層與層之間的黏著力降低(容易分層)

留意畫面左邊的白色物件,由於材料本身受溫度影響
列印完的部分會有翹曲(curling)的現象發生
而列印出來的物件也會因為不良堆疊,造成不均勻的成形結果

泛 MakerBot 的機台搭配 MK8 擠出機為例,要把這個模型列印好,搭配我們用的這家 PLA 塑料的列印溫度是 165 度/正常列印溫度約莫 200 度。(等等,剛不是說要把溫度調到適合列印的溫度才不會傷到機台嗎?)溫度的設定主要還是要看塑料,原則上就是以能被擠出的最低溫度為提升列印成功的第一步。當然如果硬體本身有配備良好的降溫機制(下一個章節會提到),溫度自然可以拉高一點,減輕擠出的阻力。
總之,機器是無辜的,有心的是使用者,還是希望大家能順利列印出自己想要的東西,愛物惜物。


降溫機制
需要單元 
M3皿頭內六角25mm X 2
M3帶頭內六角24mm X 2 (總長約28mm)
M3防滑螺絲 X 2
(待補充)

噴頭設計
副標題下的其實不甚精準,正確地來說,影響無支撐彈簧列印的關鍵在於【噴嘴/Nozzle】。以手邊的機器為例,噴嘴大致上可以分成 7mm 與 9mm 兩種規格(如下圖)。


但是看官先不要緊張,不要急著拿油標尺量噴頭的尺寸!因為問題不是在尺寸,而是尖銳度!經過我們交叉測試,影響列印件翹曲的另一個關鍵,在於噴嘴頭與列印物件的【接觸面積】,說穿了就是噴嘴是【尖頭/平頭】的差別。

左右同為 7mm 的噴嘴,但是不同世代有新舊款式之分
越尖銳的噴嘴,代表接觸列印件的面積越小(如圖右)
也意味著【熱能】透過擠出頭傳遞到列印件的機會越小

如果有嘗試挑戰列印這個模型的人,應該就知道接下來會發生甚麼事....
列印物件的尾端(畫面中央偏左)已經因為材料內部應力,逐漸翹曲

我們試著用幾近相同的機台設定(僅噴頭差異)做了交叉列印測試,作了以下的簡單推論。平頭(大接觸面積)噴嘴在列印的同時,從加溫區塊夾帶過多的熱量到列印件上面,於是承受較高熱能的列印件有較劇烈的翹曲反應。(如果有更合理的推論,歡迎指正!)

切片引擎路徑控制
(待補充)

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3D列印可調式自動微量吸管

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