Ekstruder - co warto wiedzieć?

Ekstruder to mechanizm drukarki 3D, który podaje filament ze szpuli do hotendu, gdzie tworzywo jest topione i wytłaczane przez dyszę. Nazwa pochodzi od ekstruzji, czyli wytłaczania, a w praktyce ekstruderem często nazywa się całą głowicę drukującą. Od jego precyzji zależy, czy drukarka poda dokładnie tyle materiału, ile przewiduje slicer.

Jak działa ekstruder?

Sercem ekstrudera jest silnik krokowy, który obraca koło napędowe z drobnymi zębami. Filament jest dociskany do niego rolką osadzoną na ruchomym ramieniu, a siłę docisku ustawia się śrubą ze sprężyną. Budowę typowego ekstrudera widać na rysunku poniżej.

Budowa ekstrudera - rysunek poglądowy 

Rysunek przedstawia jedną z najprostszych konstrukcji: jedno koło osadzone bezpośrednio na osi silnika i rolkę na ramieniu ze sprężyną. Nowoczesne ekstrudery są znacznie bardziej rozbudowane - mają przekładnie, dwa zębate koła i czujniki. Przykładowo, w drukarce Bambu Lab H2D filament napędza bezszczotkowy serwosilnik, a czujniki śledzą m.in. naprężenie filamentu, prędkość podawania i ciśnienie wytłaczania. Dzięki temu drukarka wykrywa częściowe zapchanie dyszy, zanim zepsuje ono wydruk.

Sterownik zlicza kroki silnika, więc wie, ile milimetrów materiału trafiło do dyszy. Parametr ten nazywa się E-steps (kroki na milimetr) i warto go skalibrować po wymianie ekstrudera. Element ten pracuje też w drugą stronę: przed przejazdem jałowym cofa filament (tzw. retrakcja), dzięki czemu z dyszy nie wycieka tworzywo, a na wydruku nie powstają nitki.

Mechanizm podający bywa nazywany zimną częścią (ang. cold end), a hotend z blokiem grzejnym i dyszą - gorącą (ang. hot end). W wielu drukarkach oba elementy tworzą jeden moduł, tak jak w ekstruderze do Creality Ender-3.

Jak sprawdzić, czy ekstruder podaje dobrze? Wystarczy zaznaczyć markerem filament 120 mm nad wejściem do ekstrudera i zlecić podanie 100 mm materiału. Jeśli znacznik zatrzyma się 20 mm od wejścia, wszystko jest w porządku. Większa różnica oznacza, że trzeba poprawić wartość E-steps.

Direct drive czy bowden?

W drukarkach FDM spotyka się dwa główne układy. W ekstruderze direct drive napęd stoi bezpośrednio nad hotendem, więc droga filamentu jest krótka. Retrakcja wystarcza na poziomie ok. 0,5-2 mm, a drukarka poradzi sobie z elastycznym TPU. Ceną jest cięższa głowica. Taki układ mają m.in. drukarki Bambu Lab i Creality K1.

W ekstruderze bowden silnik jest przykręcony do ramy, a filament wędruje do hotendu przez rurkę PTFE (teflonową). Głowica jest lżejsza, ale materiał ma luz w rurce, więc retrakcja sięga 4-6 mm, a miękkie filamenty potrafią się w niej zwijać. Różnice między oboma układami widoczne są poniżej - po lewej bowden, po prawej direct drive.

Ekstruder bowden i direct drive - rysunek poglądowy

Popularną odmianą jest ekstruder z podwójnym napędem (ang. dual drive), w którym filament chwytają dwa zębate koła z obu stron. Materiał mniej się ślizga, a ślady po zębach są płytsze. Wiele takich konstrukcji ma też przekładnię (np. 3:1), która zwiększa siłę docisku przy niewielkim silniku.

Co ciekawe, niektóre drukarki mają dwa ekstrudery i dwie dysze. Pozwala to łączyć dwa kolory albo drukować podpory z innego materiału, np. rozpuszczalnego w wodzie. Więcej na ten temat znaleźć można w naszej relacji z testów drukarki 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 »

Ekstruder do drukarki 3D - gdzie kupić?

Ekstruder zużywa się jak każda część ruchoma. Najszybciej tracą zęby koła podające, zwłaszcza przy filamentach z włóknem węglowym lub szklanym. Do takich materiałów stosuje się koła ze stali hartowanej. Ekstrudery 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. Przy wyborze trzeba zwrócić uwagę na zgodność z konkretnym modelem drukarki.

Sprawdź ekstrudery w Botland »

Jak wyczyścić ekstruder?

Problemy z ekstruderem najczęściej zdradza charakterystyczne klikanie, czyli przeskakiwanie kroków silnika. Typowe przyczyny to:

• zapchana dysza albo zator w gardzieli,
• zbyt niska temperatura hotendu dla danego filamentu,
• za duża prędkość druku w stosunku do możliwości hotendu,
• koła podające zabrudzone pyłem z filamentu.

Koła podające czyści się szczoteczką z mosiężnym włosiem albo igłą, a pył wydmuchuje sprężonym powietrzem. Zator w hotendzie najłatwiej usunąć metodą cold pull, czyli wyciągając na zimno filament, który zabiera ze sobą zanieczyszczenia.

Warto pamiętać, że kurz osiadający na szpuli trafia razem z filamentem do ekstrudera i dyszy. Prostym zabezpieczeniem jest filtr z kawałka gąbki założony na filament tuż przed wejściem do ekstrudera.

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.