Jednym z elementów niezbędnych w drukarce jest hotend (rysunek 6). To w nim przetapiany jest filament, który następnie nakładany jest warstwa po warstwie tworząc wydruk 3D. Na końcu hotendu znajduje się zazwyczaj mosiężna dysza (1) (dostępne są również dysze stalowe, lecz są one rzadziej spotykane m.in. przez gorszą przewodność cieplną). Dysza posiada otwór zazwyczaj od 0,3 do 0,6 mm (są również inne wymiary: mniejsze – 0.1 mm oraz większe np. 1 mm). Mniejszy otwór dyszy pozwala na drukowanie małych elementów z dużą dokładnością, natomiast większe rozmiary pozwalają przyspieszyć czas wydruku kosztem gorszego odwzorowania małych detali. Powyżej dyszy znajduje się blok grzewczy (2). Jest to blok z metalu z miejscem na grzałkę oraz termistor. Grzałka rozgrzewa blok grzewczy, aby było możliwe topnienie filamentu. Temperatura jest stale monitorowana i utrzymywana przez sterownik drukarki. Powyżej znajduje się łącznik z radiatorem (3). Musi on być aktywnie chłodzony wentylatorem, aby filament nie upłynniał się zbyt wysoko. Gdy filament będzie stawał się plastyczny już przed blokiem grzewczym, może to powodować jego blokowanie się.

 

 

Rys. 6. Konstrukcja hotendu (1 – dysza, 2 – blok grzewczy, 3 – łącznik z radiatorem) [7]

Filament musi być jakoś doprowadzony do hotendu. Tym zadaniem zajmuje się ekstruder. Wyróżniamy dwa podstawowe typy ekstruderów: Direct (bezpośredni) oraz Bowden (pośredni).

Rys. 7. Extruder Wade – Direct (bezpośredni) 

W ekstruderze bezpośrednim (rysunek 7) dystans między radełkiem a hotendem jest niewielki, co umożliwia drukowanie z nietypowych filamentów np. gumowych lub drewnopodobnych. Wadą tego rozwiązania jest duża masa ekstrudera (silnika krokowego, przekładni itp.) co nie pozwala na uzyskanie bardzo dużych prędkości druku (może powodować np. wibracje, które będą wpływać negatywnie na jakość wydruków).

Rys. 8. Eksturder pośredni – umieszczony obok drukarki [9]

Inaczej sprawa przedstawia się w ekstruderach pośrednich (rysunek 8). W przeciwieństwie do ekstruderów bezpośrednich, silnik krokowy odpowiedzialny za podawanie filamentu nie znajduje się na blisko hotendu (jest zamocowany np. na boku drukarki), a filament jest podawany do ekstudera poprzez nylonową rurkę. Pozwala to na odciążenie karetki osi X, a co za tym idzie na uzyskiwanie większych prędkości druku. Wadą takiego rozwiązania są trudności z używaniem materiałów gumowych poprzez opory, które powstają podczas przesuwania filamentu w rurce teflonowej. Wymiana filamentu na inny również jest bardziej problematyczna niż w przypadku ekstruderów bezpośrednich.

Kolejnym elementem drukarki 3D jest stół na którym powstają wydruki. Może być podgrzewany lub niepodgrzewany. Niektóre materiały wymagają podgrzewanego stołu, np. ABS. Na stole zazwyczaj znajduje się szyba, na którą można aplikować odpowiednie preparaty lub specjalne podkładki. Sprawiają one że wydruki nie odpadają od stołu.

Rys. 9. Stół grzewczy MK2 z zamocowaną szyba za pomocą klipsów biurowych [10]

Podgrzewanie stołu odbywa się poprzez użycie specjalnych grzałek. Są one dostępne na rynku w różnych rozmiarach (np. 20 x 20 cm lub 30 x 30 cm).

Ostatnim elementem każdej drukarki jest odpowiedni zasilacz. Zazwyczaj stosuje się zasilacze 12 V, ale istnieją rozwiązania zasilane napięciem 24 V. Zasilacze użyte w drukarkach 3D muszą mieć dużą obciążalność prądową, ponieważ grzałki (stołu oraz głowicy) mogą pobierać nawet kilka amperów.

Rys. 10. Przykładowy zasilacz używany w drukarkach 3D [11]

Podsumowując, drukarka 3D to skomplikowany system składający się z elementów zarówno elektronicznych jak i mechanicznych. Muszą one współgrać ze sobą, aby było możliwe skuteczne tworzenie wydruków 3D.

 

Źródła:

[1] https://robu.in/wp-content/uploads/2016/04/Geeetech_2ramps1.4.jpg

[2] https://cdn.sparkfun.com//assets/parts/2/7/1/5/09238-01.jpg

[3] Prusa i3 MK2 – Press Kit http://www.prusa3d.com/press/

[4] http://static.pokazywarka.pl/bigImages/5737991/14689980.jpg

[5] https://www.thingiverse.com/thing:730199

[6] https://3dprinting.com/wp-content/uploads/2016/04/Delta-11.jpg

[7] https://3dprint.com/wp-content/uploads/2015/04/e5.png

[8]https://antonovich.me/media/uploads/IMG_0843.JPG

[9] https://i.ytimg.com/vi/yuo8SfcDjJg/maxresdefault.jpg

[10] http://reprap.org/mediawiki/images/9/99/Heatbed_glass_clips_1a.jpg

[11] http://www.3dsuppli.com/wp-content/uploads/2013/05/PowerSupply.jpg