РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЭКСТРУДЕРА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИТИ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В 3D ПРИНТЕРЕ ИЗ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО ПЛАСТИКОВОГО СЫРЬЯ

Основная причина разработки таких устройств, как экструдер для пластика это - высокая цена на готовые изделия, полученные при 3D печати различных моделей или прототипируемых деталей.

Так, например, в Европе и Соединенных Штатах Америки цена за 1 килограмм нити из пластика начинается с 40 долларов. Так, что экструдер для изготовления пластика полностью оправдывает все финансовые затраты, уже после производства первых 4-6 килограмм пластиковой нити.

Вторая причина, почему все-таки имеет смысл такая разработка, это, то что существующие настольные 3д-принтеры очень несовершенны. И как правило, иногда результатом их работы становятся деформированные, а то и вовсе не допечатанные модели или детали. [1]

Бесспорные плюсы таких экструдеров филамента

Итак, среди самых главных и неоспоримых достоинств, таких устройств для переработки нити из пластика, неоспоримо можно перечислить такие:

• Снижение затрат, которые идут на расходные материалы для 3D печати.
• Пластик для 3D печати теперь может изготавливаться из любого желаемого цвета и типа сырья;
• Появилась возможность смешивать различные типы сырья, и тогда в результате получите уникальный по своим физическим характеристикам филамент;
• А при экспериментах с сочетанием пластика различных цветов и оттенков вы получите свой особый цветовой набор, для создания уникальных отпечатанных материалов;
• Возможность повторной переработки неудачного результата принтера позволит не выбрасывать в мусор деньги на его покупку, а вторично использовать с той же целью, уже после переработки. [1]

Минусы самодельных приборов для вторичной работы с пластиковой нитью

Это может вам и покажется немного странным, но минусы у этих безумно полезных и экономичных устройств так же имеются:

• Зачастую качество нити оказывается хуже заводского, возможно нарушен технологический процесс и изменяются такие параметры как толщина нити, а исходный материал может несколько отличаться по химическим или физическим свойствам;
• Пластик во время нагрева может выделять вредные вещества в воздух, и вам придется дышать этими испарениями не только в процессе печати, но и при переработке пластика;
• При повторной отработке окрашенного пластика у вас не будет информации о составе красителя, и кроме токсичности вы можете получить не уникальный оттенок, а довольно неприятный окрас.

Рисунок 1. Внешний вид измельченного пластика [1]

Экструдер прутка Лимана.

Первым публичным шагом к этому стало объявленное в марте 2013 года изобретение с открытым источником – экструдер для самостоятельного создания пластиковой нити для 3D принтеров. Изобретатель Хью Лиман представил свою машину на конкурс и выиграл главный приз от фонда Кауфмана и Maker Faire. Одним из главных условий конкурса была цена устройства – не более 250$. Победивший экструдер позволяет выдавливать нить диаметром 1,75 или 3 мм с погрешностью в 0,01мм, причем это был уже второй вариант представленного устройства, первый не прошел по цене. Изобретение Лимана с открытым исходным кодом, что позволяет любому использовать и строить его.

Схема устройства экструдера прутка

Рисунок 2. Устройство экструдера Лимана [2]

Рисунок 2. Устройство экструдера Лимана с пояснением [2]

1.Латунная заглушка 1/2″ 2. Кольцевой нагреватель 1″ 3. Муфта стальная с резьбой 1/2″ 4. Сгон с резьбой 1/2″, длиной 4″ 5. М4 гайки с нейлоновой вставкой 6. 3/8″ алюминиевый фланец с резьбой 1/2″ 7. Сверло 5/8″ 8. Деревянный брусок 9. Винты М4 * 40 мм 10. Фанерка 11. Шурупы 12. Напечатанный на 3D принтере корпус 13. Двигатель с редуктором и энкодером 14. Напечатанная на 3D принтере соединительная муфта 15. Винты М4 * 15 мм 16. Шайбы М4 17. Бронзовая втулка с фланцем 3/8″ 18. Упорный подшипник 7/16″ 19. Плоская шайба 7/16″ 20. Бронзовая втулка с фланцем 3/8″ 21. Термопара Тип К. 22. Напечатанная на 3D принтере загрузочная воронка [2]

Принцип работы такого устройства упрощенно выглядит следующим образом:

1. Измельчённые частички пластика поступают в бункер, который по своему устройству напоминает мясорубку
2. Шнек вращается и проталкивает частички пластика к концу экструдера, где находится нагревательный элемент.
3. На конце экструдера находится отверстие из которого выходит пластиковая нить.
4. Нить охлаждается и наматывается на катушку.

Заключение

По результатам данной работы были сделаны следующие выводы:

• Разработана схема работы устройства
• Определены детали, и их функции.

В дальнейшем планируется:

• Разработать в САПР Autodesk Inventor модель устройства и создать первый опытный образец.

Список литературы:

1. Производство и поставка экструзионного оборудования - термопластавтоматы и экструдеры, выдувные и термоформовочные машины– [Электронный ресурс] / Официальный сайт компании – Режим доступа: http://www.cntomo.com/ekstrudery/1029-ekstruder-dlya-plastikov-svoimi-rukami.html – свободный. – Загл с экрана. – Яз. рус. (дата обращения: 20.12.2017).
2. Форум любитей 3D печати – [Электронный ресурс] / Некоммерческий электронный ресурс - ТриДэшник– Режим доступа: https://3deshnik.ru/blogs/akdzg/obzor-ekstrudera-prutka-limana-v4-1 – свободный. – Загл с экрана. – Яз. рус. (дата обращения: 20.12.2017).