Direct drive - co warto wiedzieć?

Direct drive to rodzaj ekstrudera drukarki 3D, w którym silnik podający filament jest zamontowany na głowicy, tuż nad hotendem. Krótka droga filamentu ułatwia druk z elastycznych materiałów, takich jak TPU, i pozwala na krótszą retrakcję. Przeciwieństwem jest układ bowden, w którym ekstruder stoi na ramie drukarki.

Jak działa direct drive?

Ekstruder to mechanizm, który przepycha filament do hotendu. Składa się z silnika (zwykle jest to silnik krokowy), koła zębatego chwytającego filament i docisku, który dociska go do koła. W układzie direct drive cały ten zespół jest częścią głowicy, więc filament po wyjściu z kół zębatych ma do pokonania zaledwie kilka centymetrów.

W układzie bowden silnik jest przykręcony do ramy, a filament trafia do głowicy przez rurkę PTFE o długości często 30-60 cm. Głowica jest wtedy lżejsza, ale ekstruder „pcha” filament na odległość, co przypomina przesuwanie liny w rurce. Różnicę między oboma rozwiązaniami widać na poniższym rysunku - po lewej bowden, po prawej direct drive.

Bowden (po lewej) i direct drive (po prawej) - rysunek poglądowy

Co ważne, sam hotend i dysza są w obu układach takie same. Różni się tylko miejsce, w którym pracuje mechanizm podający, a to wpływa na precyzję podawania filamentu i na masę elementów, które drukarka musi szybko przesuwać.

Direct drive czy bowden?

Który ekstruder jest lepszy? Wszystko zależy od materiałów i konstrukcji drukarki. Krótka droga filamentu w układzie direct drive daje kilka praktycznych zalet:

• pewny druk z elastycznych filamentów, np. TPU,
• krótsza retrakcja, zwykle 0,5-2 mm zamiast 4-7 mm,
• szybsza reakcja na zmiany przepływu, czyli mniej nitkowania,
• brak luzów i zużycia rurki PTFE na długim odcinku.

Ceną jest większa masa głowicy. Cięższa głowica to większa bezwładność, która przy dużych przyspieszeniach może powodować drgania i tzw. ghosting, czyli „echo” krawędzi na ściankach wydruku. Dlatego układ bowden długo był standardem w tanich drukarkach (np. w pierwszym Creality Ender-3) i wciąż jest popularny w drukarkach typu delta, w których głowica musi być jak najlżejsza.

Retrakcja to cofanie filamentu przy przejazdach jałowych. Ekstruder na chwilę wycofuje filament, a razem z nim stopione tworzywo z dyszy, dzięki czemu nie wycieka ono podczas przejazdu i nie tworzy cienkich nitek między elementami wydruku. Działanie retrakcji widać na poniższym rysunku.

Retrakcja filamentu w hotendzie - rysunek poglądowy (grafika AI)

W układzie bowden część ruchu „ginie” na luzie filamentu w rurce, dlatego trzeba cofać go znacznie dalej. Przy direct drive wystarczy kilka dziesiątych milimetra do 2 mm, a krótszy ruch to mniej czasu traconego przy każdym przejeździe głowicy i mniejsze ryzyko nitkowania.

Direct drive a filament TPU

Najczęstszy powód, dla którego hobbyści szukają hasła direct drive, to druk z miękkich materiałów. Elastyczny filament w długiej rurce zachowuje się jak sprężyna - ugina się, zwija i blokuje między kołem zębatym a wejściem do rurki. Twardsze odmiany TPU da się drukować w układzie bowden przy niskiej prędkości, ale bardziej miękkie filamenty (np. 85A) praktycznie wymagają ekstrudera na głowicy.

Popularne drukarki z układem bowden można przerobić na direct drive. Do Creality Ender-3 i Ender-3 Pro dostępny jest gotowy ekstruder direct drive z silnikiem, hotendem, przewodami i elementami montażowymi. Taki zestaw widoczny jest poniżej.

Po przeróbce trzeba zmienić ustawienia w slicerze: skrócić retrakcję i ewentualnie skalibrować liczbę kroków silnika ekstrudera na milimetr filamentu. W drukarce typu bed slinger głowica z silnikiem porusza się tylko w osi X, więc dodatkowa masa rzadko jest problemem przy umiarkowanych prędkościach.

Rodzaje ekstruderów direct drive

Ekstrudery direct drive różnią się przede wszystkim napędem. W najprostszej wersji filament chwyta jedno koło zębate na wałku silnika. Lepsze konstrukcje mają podwójny napęd zębaty (ang. dual gear), w którym filament ściskają z obu stron dwa napędzane koła, oraz przekładnię, która zwiększa siłę podawania. Dzięki przekładni można zastosować mniejszy i lżejszy silnik, np. płaski silnik typu pancake.

Takie lekkie ekstrudery sprawiły, że direct drive trafił do szybkich drukarek w układzie CoreXY. Korzystają z niego m.in. drukarki Bambu Lab, Prusa MK4 oraz Creality K1 i K2. Producenci oferują do nich osobne ekstrudery jako części zamienne, co widać na poniższych zdjęciach.

Nowe drukarki 3D idą jeszcze dalej i montują na głowicy dwa ekstrudery albo dwie dysze, co skraca zmianę koloru i materiału. Więcej o takim rozwiązaniu znaleźć można w naszym artykule o drukarce Bambu Lab X2D:

Bambu Lab X2D – recenzje i pierwsze wrażenia po ponad 200 godzinach druku. Czy drugi ekstruder ma sens?

Bambu Lab po raz kolejny próbuje namieszać na rynku drukarek 3D. Ich najnowszy model X2D już trafił w ręce pierwszych…... Czytaj dalej »

Ekstrudery direct drive i części zamienne do drukarek 3D są dostępne w Polsce u naszego partnera - w sklepie Botland, który ma w swojej ofercie szeroki wybór filamentów i akcesoriów do druku 3D. Znaleźć tam można gotowe ekstrudery do konkretnych modeli drukarek, a także wersje ze stali hartowanej.

Sprawdź ekstrudery do drukarek 3D w Botland »

Warto pamiętać, że koło zębate ekstrudera też się zużywa. Filamenty z dodatkiem włókna węglowego lub szklanego (np. PETG-CF) szybko ścierają zęby z miękkiej stali i mosiądzu, przez co filament zaczyna się ślizgać. Przy takich materiałach lepiej wybrać ekstruder z kołami ze stali hartowanej.

Odnośniki do niektórych produktów umieszczone w tym wpisie prowadzą do głównego partnera serwisu – sklepu Botland. Nie są to linki afiliacyjne. Na tej podstronie opisaliśmy na czym dokładnie polega nasza współpraca.