Η εκτύπωση με φωτοπολυμερισμό έχει προχωρήσει πολύ τα τελευταία χρόνια. Αυτό που κάποτε ήταν ένα εξειδικευμένο παιχνίδι χομπίστων έχει ωριμάσει σε ένα βασικό εργαλείο παραγωγής για χύτευση κοσμημάτων, οδοντιατρική μοντελοποίηση, πρωτότυπα ειδώλια, ακόμη και βιομηχανικά εξαρτήματα επικύρωσης. Οι πλατφόρμες SLA, DLP και LCD έχουν αποκτήσει σημαντικό μερίδιο αγοράς. Όμως, καθώς οι χρήστες πιέζουν αυτά τα μηχανήματα σκληρότερα, παραμένει ένας επίμονος πονοκέφαλος: πώς να τροφοδοτείτε τη ρητίνη στο δοχείο αξιόπιστα και με συνέπεια.
Η παλαιότερη προσέγγιση ήταν η χειροκίνητη έκχυση. Υπολογίζετε τον απαιτούμενο όγκο πριν ξεκινήσετε μια εκτύπωση - πάρα πολλά απόβλητα ρητίνης, πολύ λίγο και η εκτύπωση στεγνώνει στη μέση. Στη συνέχεια ήρθε η τροφοδοσία με βαρύτητα: μια δεξαμενή κρεμόταν ψηλά πάνω από το μηχάνημα, βασιζόμενη στην κεφαλή υγρού για την παροχή ρητίνης. Απλό κατ' αρχήν, αλλά στην πράξη ο ρυθμός ροής ποικίλλει καθώς πέφτει η στάθμη του υγρού, με αποτέλεσμα η επιφάνεια του κάδου να ανεβαίνει και να πέφτει σε όλη την εκτύπωση. Οι πρώτες στρώσεις και οι τελευταίες στρώσεις καταλήγουν σε εντελώς διαφορετική ποιότητα επιφάνειας.
Μερικοί δοκίμασαν αντλίες διαφράγματος ή περισταλτικές αντλίες για αυτόματη επαναπλήρωση. Ο παλμός από αυτές τις αντλίες εισάγει κυματισμούς στην επιφάνεια του κάδου, προσθέτοντας επιπλέον γραμμές στρώματος που δεν θα έπρεπε να υπάρχουν.
Επιστροφή λοιπόν στο θεμελιώδες ερώτημα: τι είδους αντλία χρειάζεται πραγματικά η τροφοδοσία ρητίνης;
Πρώτα, Κατανοήστε την «Ιδιοσυγκρασία» της Ρητίνης
Η φωτοπολυμερής ρητίνη δεν είναι νερό. Το ιξώδες του κυμαίνεται τυπικά από 200 έως 1200 cps και οι βαριά γεμισμένες βιομηχανικές ρητίνες μπορούν να υπερβούν τα 2000 cps. Για να το θέσουμε σε προοπτική, το νερό σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 1 cps - η ρητίνη είναι εκατοντάδες έως χιλιάδες φορές παχύτερη. Μια συμβατική φυγοκεντρική αντλία, η οποία βασίζεται σε μια πτερωτή υψηλής ταχύτητας για να πετάει το νερό προς τα έξω, χάνει δραματικά την απόδοση όταν χειρίζεται κάτι τόσο σιροπιαστό όπως η ρητίνη. Το Flow και το κεφάλι και τα δύο παίρνουν μια ώθηση.
Αυτό που είναι πιο ενοχλητικό είναι η ρητίνηθιξοτροπία. Πολλές ρητίνες παρουσιάζουν υψηλό ιξώδες όταν είναι ακίνητες, αλλά όταν υποβάλλονται σε δυνάμεις διάτμησης, όπως η συμπίεση και η τριβή κατά την άντληση - το ιξώδες τους πέφτει προσωρινά και γίνονται πιο ρευστά. Αυτή η ιδιότητα μπορεί να είναι επωφελής εάν ο τύπος της αντλίας επιλεγεί σωστά: η αντίσταση ροής μειώνεται καθώς λειτουργεί η αντλία. Ωστόσο, εάν επιλέξετε τη λάθος αντλία - ας πούμε, μια αντλία φτερωτής με μεγάλα διάκενα - η ρητίνη γλιστράει πίσω μέσα από τα κενά, σπαταλώντας ενέργεια και δημιουργώντας θερμότητα που στην πραγματικότητα επιταχύνει την πρόωρη σκλήρυνση μέσα στην κοιλότητα της αντλίας.
Ένα άλλο ζήτημα που συχνά παραβλέπεται: οι φωτοεκκινητές και τα σωματίδια χρωστικής στη ρητίνη έχουν διαφορετικό ειδικό βάρος. Εάν αφεθούν να καθίσουν ακίνητοι για περισσότερες από 4-6 ώρες, σιγά-σιγά καθιζάνουν. Το αποτέλεσμα είναι η ρητίνη στο κάτω μέρος της δεξαμενής να γίνεται «βαρύτερη» σε σύνθεση, ενώ η πάνω «ελαφρύτερη». Τα εξαρτήματα που εκτυπώνονται από την ίδια παρτίδα μπορεί να εμφανίζουν διαφορετικές μηχανικές ιδιότητες μεταξύ του κάτω και του άνω τμήματος. Εάν το σύστημα άντλησης μπορεί να διατηρήσει μια ήπια κυκλοφορία κατά τη διάρκεια της τροφοδοσίας, αυτό το πρόβλημα καθίζησης εξαλείφεται αποτελεσματικά.
Γιατί οι γραναζωτές αντλίες μπορούν να «τσιμπήσουν» στη ρητίνη
Η αρχή λειτουργίας μιας γραναζωτής αντλίας είναι απατηλά απλή. Δύο γρανάζια πλέξης περιστρέφονται μέσα σε ένα σφιχτό περίβλημα. Στην πλευρά εισόδου, οι διαστελλόμενοι χώροι μεταξύ των δοντιών του γραναζιού δημιουργούν ένα μερικό κενό που αναρροφά υγρό. Στη συνέχεια, το υγρό μεταφέρεται γύρω από τα τοιχώματα του περιβλήματος στις τσέπες των δοντιών και εκκενώνεται στην πλευρά εξόδου, όπου η δράση πλέξης αναγκάζει το υγρό να βγει έξω. Αυτό είναι ένα κλασικόθετική μετατόπισημηχανισμός-κάθε περιστροφή αποδίδει ένα σταθερό όγκο υγρού.
Αυτό το χαρακτηριστικό θετικής μετατόπισης αλλάζει το παιχνίδι για τροφοδοσία με ρητίνη. Ο ρυθμός ροής είναι αυστηρά ανάλογος με την ταχύτητα περιστροφής, πράγμα που σημαίνει ότι ελέγχοντας τις σ.α.λ. του κινητήρα, μπορείτε να μετρήσετε με ακρίβεια την ποσότητα ρητίνης που παραδίδεται στον κάδο ανά μονάδα χρόνου. Όταν συνδυάζεται με έναν αισθητήρα στάθμης κάδου για έλεγχο κλειστού βρόχου, η επιφάνεια του υγρού μπορεί να διατηρηθεί σταθερή εντός ±0,5 mm - περισσότερο από το κατάλληλο για μηχανές DLP με πάχος στρώσης 50–100 μm.
Οι γραναζωτές αντλίες είναι εγγενώς κατάλληλες για ρευστά υψηλού ιξώδους. Η διάτμηση που δημιουργείται κατά το πλέγμα του γραναζιού λειτουργεί με τη θιξοτροπία της ρητίνης - η ρητίνη λεπταίνει προσωρινά καθώς συμπιέζεται ανάμεσα στα δόντια του γραναζιού, μειώνοντας την αντίσταση ροής και πράγματι καθιστώντας την αντλία πιο αποτελεσματική από ό,τι με κρύο νερό. Σε βιομηχανικά περιβάλλοντα, οι αντλίες γραναζιών είναι η καλύτερη επιλογή για την άντληση σιροπιού σοκολάτας, μελάσας, λιπαντικών ελαίων και άλλων κολλωδών υλικών - η φυσική είναι η ίδια.
Σε σύγκριση με τις αντλίες με διάφραγμα, οι γραναζωτές αντλίες δεν έχουν παλινδρομική μεμβράνη, επομένως η ροή εξόδου τους είναι πολύ πιο συνεχής. Κάθε διαδρομή μιας αντλίας διαφράγματος δημιουργεί μια σύντομη διακοπή, η οποία μεταφράζεται σε μικροσκοπικούς αλλά σταθερούς επιφανειακούς τρέμουλους στον κάδο. Για τον φωτοπολυμερισμό, η σταθερότητα της υγρής επιφάνειας κατά τη διάρκεια κάθε έκθεσης επηρεάζει άμεσα το πόσο ομοιόμορφα απλώνεται η ρητίνη. Σε σύγκριση με τις περισταλτικές αντλίες, οι γραναζωτές αντλίες δεν έχουν σωληνώσεις για φθορά. Οι σωλήνες περισταλτικής αντλίας -συνήθως σιλικόνης- διογκώνονται και σκληραίνουν σταδιακά με παρατεταμένη επαφή με διαλύτες ρητίνης, προκαλώντας αισθητή αποσύνθεση της ροής μέσα σε 3-6 μήνες. Οι γραναζωτές αντλίες, με τα μεταλλικά ή μηχανικά-πλαστικά γρανάζια τους, έχουν διάρκεια ζωής μετρούμενη σε χρόνια σε περιβάλλον ρητίνης.
Τι κάνει μια καλή αντλία τροφοδοσίας ρητίνης;
Λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιότητες της ρητίνης και τα πλεονεκτήματα των αντλιών με γρανάζια, εδώ είναι οι βασικές προδιαγραφές που πρέπει να προσέξετε όταν επιλέγετε μια μινιατούρα γραναζωτή αντλία για εκτύπωση ρητίνης.
Πρώτον, πίεση.Η τροφοδοσία ρητίνης συνήθως απαιτεί ανύψωση από μια δεξαμενή στο επίπεδο του δαπέδου μέχρι τη δεξαμενή του εκτυπωτή - κατακόρυφο ύψος 1–2 m, συν 3–5 m σωλήνα, με κάμψεις και εξαρτήματα που προσθέτουν τοπική αντίσταση. Η συνολική αντίθλιψη του συστήματος συνήθως πέφτει στην περιοχή 30–80 kPa. Εάν η μέγιστη πίεση λειτουργίας της αντλίας είναι κάτω από αυτή, ο ρυθμός ροής θα μειωθεί απότομα καθώς αυξάνεται η αντίθλιψη και μπορεί ακόμη και να σταματήσει εντελώς. Ένα εύρος πίεσης λειτουργίας 40–150 kPa καλύπτει τη συντριπτική πλειονότητα των απαιτήσεων τροφοδοσίας για επιτραπέζιους υπολογιστές και μικρές βιομηχανίες - ακόμα κι αν το δοχείο βρίσκεται στο πάτωμα και ο εκτυπωτής σε έναν πάγκο, η παράδοση παραμένει σταθερή.
Δεύτερον, ρυθμός ροής.Η κατανάλωση ρητίνης εξαρτάται από την περιοχή εκτύπωσης και το πάχος του στρώματος. Ένας τυπικός εκτυπωτής DLP καταναλώνει περίπου 50–150 mL την ώρα. Τα μεγαλύτερα μοντέλα LCD μπορούν να φτάσουν τα 200–300 mL. Ο ρυθμός ροής της αντλίας χρειάζεται μόνο να ταιριάζει ή να υπερβαίνει ελαφρώς τον ρυθμό κατανάλωσης - η υπερβολική ροή στην πραγματικότητα κάνει τον έλεγχο της στάθμης πιο δύσκολο. Βαθμολογία μεγαλύτερη ή ίση με 100 mL/min, με έλεγχο μεταβλητής ταχύτητας, καλύπτει εύκολα τις ανάγκες επιτραπέζιου έως μεσαίου κλάδου και διατηρεί σταθερή απόδοση ακόμα και σε χαμηλές στροφές χωρίς "γλιστρήματα".
Τρίτον, συμβατότητα υλικού.Όλα τα εσωτερικά μέρη που έρχονται σε επαφή με τη ρητίνη πρέπει να ανθίστανται στα μονομερή και στους φωτοεκκινητές. Οι ρητίνες με βάση το ακρυλικό είναι ήπια διαβρωτικές στον χαλκό και τα κράματα αλουμινίου, επομένως το σώμα της αντλίας είναι καλύτερα κατασκευασμένο από ανοξείδωτο χάλυβα ή κατασκευασμένο πλαστικό και τα γρανάζια χρειάζονται μια καλή ισορροπία αντοχής στη φθορά και χημικής αντοχής.
Τέταρτον, θόρυβος.Πολλοί εκτυπωτές ρητίνης χρησιμοποιούνται σε γραφεία, κλινικές ή εργαστήρια, όπου τα όρια θορύβου είναι πολύ πιο αυστηρά από ό,τι σε ένα εργοστάσιο. Ο περιστροφικός ήχος μιας αντλίας με γρανάζια είναι εγγενώς λιγότερο παρεμβατικός από το κρουστικό σφυρηλάτηση μιας αντλίας διαφράγματος. Η προσθήκη ενός ελαστικού μαξιλαριού απόσβεσης μεταξύ της αντλίας και της βάσης της μειώνει περαιτέρω τον θόρυβο των δομικών κραδασμών.
Πέμπτον, ευκολία οδήγησης.Οι περισσότερες μητρικές πλακέτες εκτυπωτών παρέχουν έξοδο 24 V DC. Η αντιστοίχιση της τάσης κίνησης της αντλίας σάς εξοικονομεί από την προσθήκη μιας επιπλέον μονάδας ισχύος. Διατηρώντας το ρεύμα λειτουργίας κάτω από 200 mA αποφεύγεται η υπερφόρτωση της πλακέτας και εξαλείφεται η ανάγκη για πρόσθετη ψύκτρα.
Πώς αποδίδει το SC2301CPW στην τροφοδοσία ρητίνης
Τώρα ας συντάξουμε αυτά τα κριτήρια με τη μινιατούρα γραναζωτή αντλία SC2301CPW - η εφαρμογή γίνεται προφανής.
24 V DCταιριάζει με τις κοινές τάσεις της κεντρικής πλακέτας του εκτυπωτή, επομένως δεν απαιτείται μετατροπέας υποβάθμισης ή ενίσχυσης.
Μεγαλύτερο ή ίσο με 100 mL/minη ροή παρέχει άφθονο χώρο για προσαρμογή. Στην πράξη, ο έλεγχος ταχύτητας PWM μπορεί να τον μειώσει στα 30–80 mL/min, ταιριάζοντας ακριβώς με τον ρυθμό κατανάλωσης διαφόρων εκτυπωτών.
40–150 kPaΗ πίεση εργασίας χειρίζεται εύκολα μια κατακόρυφη ανύψωση 2–3 m και πολύπλοκη αντίσταση σωλήνων, ακόμη και με ρητίνες χύτευσης υψηλότερου ιξώδους ή σύνθετα υλικά με γέμιση κεραμικού.
Λιγότερο ή ίσο με 200 mAΗ λήψη ρεύματος σημαίνει άμεση τροφοδοσία στην κεντρική πλακέτα-χωρίς ξεχωριστή καλωδίωση υψηλού ρεύματος, μειώνοντας την εσωτερική ακαταστασία και τα σημεία αστοχίας.
Μικρότερο ή ίσο με 60 dBΟ θόρυβος στα 50 cm είναι περίπου το επίπεδο της κανονικής συνομιλίας - απόλυτα αποδεκτό για περιβάλλοντα γραφείου ή κλινικής.
Η αντλία χρησιμοποιεί έναν άξονα από ανοξείδωτο χάλυβα και ένα ζεύγος γραναζιών ανθεκτικό στη φθορά, αποδεδειγμένο για μακροχρόνια λειτουργία σε μέσα ρητίνης. Η τακτική συντήρηση περιορίζεται στον έλεγχο των δακτυλίων στεγανοποίησης και στον καθαρισμό του φίλτρου εισόδου-χωρίς συχνή αντικατάσταση φθαρμένων εξαρτημάτων.
Το πιο σημαντικό, η συνεχής, ομαλή απόδοση μιας γραναζωτής αντλίας ευθυγραμμίζεται τέλεια με τις απαιτήσεις διαδικασίας της εκτύπωσης με ρητίνη. Η επιφάνεια του κάδου παραμένει απαλλαγμένη από κυματισμούς που προκαλούνται από παλμούς, η ρητίνη απλώνεται ομοιόμορφα κατά τη διάρκεια κάθε έκθεσης και διατηρείται η συνοχή του πάχους από στρώμα σε στρώμα. Η ρητίνη στη γραμμή τροφοδοσίας παραμένει σε αργή κίνηση, έτσι οι φωτοεκκινητές και οι χρωστικές παραμένουν ομοιόμορφα αιωρούμενες - πολύ καλύτερα από τη στατική αποθήκευση. Το σύστημα τροφοδοσίας εξελίσσεται από "παθητική αναμονή για πτώση του επιπέδου" σε "ενεργητική διατήρηση σταθερού επιπέδου" - μια θεμελιώδης αναβάθμιση της διαδικασίας.
Πρακτικές συμβουλές εγκατάστασης
Ακόμη και με τη σωστή αντλία, οι λεπτομέρειες εγκατάστασης έχουν σημασία.
Διατηρήστε τη σωλήνωση εισόδου όσο το δυνατόν πιο κοντή και ευθεία, ελαχιστοποιώντας τις περιττές κάμψεις.
Εγκαταστήστε ένα φίλτρο από ανοξείδωτο χάλυβα 60 έως 100 mesh στην είσοδο για να συλλάβετε αδιάλυτα σωματίδια ή εξωτερικά υπολείμματα πριν εισέλθουν στην κοιλότητα της αντλίας.
Κατευθύνετε τη σωλήνωση εξόδου έτσι ώστε να εισέρχεται στον κάδο κάτω από την επιφάνεια του υγρού, αποφεύγοντας το πιτσίλισμα και το σχηματισμό φυσαλίδων.
Τοποθετήστε την αντλία πιο κοντά στον κάδο παρά στο ρεζερβουάρ-βραχύνοντας τη διαδρομή εξόδου μειώνει την απώλεια πίεσης. Εάν ο εσωτερικός χώρος είναι στενός, τοποθετήστε την αντλία εξωτερικά στο πλάι του περιβλήματος με εξαρτήματα ταχείας σύνδεσης για εύκολη συντήρηση.
Ο καθαρισμός μετά την εκτύπωση είναι εξίσου σημαντικός. Τα υπολείμματα που μένουν μέσα στην αντλία για παρατεταμένες περιόδους μπορεί να φωτοσκληρυνθούν ή να γέλησουν. Μετά από κάθε εκτύπωση, εκτελέστε έναν σύντομο κύκλο καθαρισμού με ισοπροπυλική αλκοόλη ή ειδικό διάλυμα καθαρισμού μέσω της αντλίας. Εάν ο εκτυπωτής σας υποστηρίζει αυτοματοποιημένες ρουτίνες καθαρισμού, η ενσωμάτωση της έκπλυσης της αντλίας στο καθημερινό πρόγραμμα συντήρησης καθιστά τη λειτουργία σχεδόν χωρίς προβλήματα.
Επανεξέταση της τροφοδοσίας με ρητίνη
Πολλοί άνθρωποι, όταν κατασκευάζουν ή μετασκευάζουν έναν εκτυπωτή ρητίνης, δίνουν την προσοχή τους στην πηγή φωτός, την οθόνη, την ακρίβεια του άξονα Z - το "ορατό" υλικό. Το σύστημα τροφοδοσίας αντιμετωπίζεται συχνά ως εκ των υστέρων σκέψη, κολλημένο με ένα κομμάτι σωλήνα. Αλλά η εκτύπωση είναι μια διαδικασία σε επίπεδο συστήματος. κάθε αδύναμος κρίκος αφήνει το σημάδι του στο τελευταίο μέρος.
Κυματισμοί από ασταθή επιφάνεια, αποκλίσεις χρώματος από καθιζάνουσες χρωστικές, διακοπές εκτύπωσης από χειροκίνητα ξαναγεμίσματα - αυτές οι «μικρές» ενοχλήσεις συχνά ανάγονται στη ρύθμιση τροφοδοσίας. Επενδύστε λίγη προσπάθεια για να φτιάξετε σωστά το σύστημα τροφοδοσίας και θα αποκτήσετε σημαντικά βελτιωμένη συνέπεια εκτύπωσης και μια πολύ πιο ευχάριστη εμπειρία χρήστη.
Η γραναζωτή αντλία δεν είναι η μόνη λύση, αλλά για τροφοδοσία ρητίνης, επιτυγχάνει μια γλυκιά συνέχεια ροής εξισορρόπησης σημείου, προσαρμοστικότητα πίεσης, συμβατότητα υλικού και μακροπρόθεσμη αξιοπιστία. Το SC2301CPW είναι ένα αντιπροσωπευτικό παράδειγμα που επικυρώνει τη δυνατότητα εφαρμογής μικροσκοπικών γραναζωτών αντλιών στην εκτύπωση φωτοπολυμερισμού.
Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα τροφοδοσίας ρητίνης, αξίζει να επανεξετάσετε ολόκληρη τη διαδρομή του υγρού σας από την οπτική γωνία της αντλίας μετάδοσης κίνησης. Μερικές φορές το κλειδί για μια καλύτερη εκτύπωση δεν είναι να ωθήσετε τις παραμέτρους έκθεσής σας στο όριο - αλλά να κάνετε σωστά τις βασικές αρχές της τροφοδοσίας.