Expertgids voor 3D-printer extruders & hotends: types, merken en prestaties

In dit artikel gaan we praten over de typen extruders en hotends die het meest voorkomen in de wereld van 3D-printen. Voordat we beginnen moet worden verduidelijkt dat alles wat wordt geciteerd het resultaat is van onze ervaring, altijd gebruikmakend van producten van toonaangevende merken, zoals de producten van E3D Online, een bedrijf gespecialiseerd in hoogwaardige 3D-printercomponenten, extruders, hotends en uitmondingen. Deze nuance is noodzakelijk omdat als extruders en hotends van lage kwaliteit worden gebruikt, het kan zijn dat de eigenschappen die we hieronder noemen niet worden vervuld.

De hoofdfunctie van de extruder is om het filament van de spoel naar de hotend te bewegen op de meest nauwkeurige manier en met de geschikte snelheid voor 3D-printen, maar er zijn verschillende classificaties van extruders. In deze post zullen we de belangrijkste analyseren.

Typen extruders afhankelijk van de aandrijving

Binnen extruders zijn er twee typen afhankelijk van het type aandrijving: Direct en Bowden. Bij de directe extruder loopt het filament direct van het tandwiel van de extruder naar de hotend. Er zijn zelfs systemen waarin deze twee delen samen zitten, zoals de Titan Aero.

Directe extruders

Voordelen:

• Printen van flexibele materialen, zowel PLA Soft of TPU, als TPE (FilaFlex) in 1,75 mm en 2,85 mm.
• Printen van allerlei materialen zonder problemen, ongeacht de afbraak die bepaalde filamenten vertonen. Om 3D-afbraakende materialen te printen, bijvoorbeeld grafene, raden we aan de Olsson Ruby Nozzle te gebruiken, een messingneus met een robijnpunt die een bijna oneindige levensduur heeft.
• Dit systeem heeft korte retraktielengtes nodig om goede 3D-prints te verkrijgen, wat de kans op verstoppingen vermindert.

Nadelen:

• Aanzienlijke inertie in de as waarlangs de extruder en de hotend bewegen. Deze factor neemt toe wanneer je 3D-prints wilt maken met hoge snelheden door het gewicht van de hele set (extruder, extrudermotor en hotend) te moeten verplaatsen, vooral als de 3D-printer meerdere extruders heeft.
• Temperatuurproblemen in de elektriciteitsmotor van de extruder. In gesloten 3D-printers en met een getemperde kamer kunnen temperaturen in de extrudermotor bereikt worden die de werking beïnvloeden.

Bowden-extruders

Voordelen:

• Lage inertie in de verplaatsingsas van de hotend. In het Bowden-systeem, omdat de extruder en de extrudermotor aan het chassis van de 3D-printer vastzitten, worden de inerties in de beweging om de print te maken sterk verminderd. Dit stelt heel snelle en hoge kwaliteit prints mogelijk.
• Hoge trek kracht van het filament. De meerderheid van 3D-printers die dit extrudersysteem gebruiken (BCN Sigmax, 3NTR-A2) hebben een set tandwielen (verlagingsgroep) die het trekmoment van het filament verhoogt, waardoor ze spoelen groter dan normaal kunnen verplaatsen.

Nadelen:

• Problemen bij het printen met flexibele filamenten met een diameter van 1,75 mm. Dit komt doordat het een flexibel filament is, het niet mogelijk is om de druk in het filament constant te houden langs de Bowden PTFE-buiz tot de hotend omdat het het filament kanaliseren. In 2,85 mm Bowden-systemen is het echter wel mogelijk om flexibele filamenten op lage snelheid te printen.

Typen hotends afhankelijk van de diameter van het materiaal

De hotend is verantwoordelijk voor het smelten van het filament om het gewenste deel te maken. Het configureert het type hotend (V6 of Volcano) en de uitmonding afhankelijk van de diameter van het materiaal, afhankelijk van het type deel, kwaliteit en afwerking die je wilt verkrijgen. We classificeren de hotends in V6- en Volcano-typen en noemen vervolgens de voor- en nadelen tussen deze twee typen hotends.

Voordelen en nadelen van hotend V6

Voordelen:

• De V6 is de meest veelzijdige hotend op de markt, geldig voor alle typen prints, zelfs voor flexibele materialen (vooral met 2,85/3 mm filament). Met de hotend V6 kun je allerlei delen maken met een uitzonderlijke afwerkingskwaliteit.

Nadelen:

• De maximaal aanbevolen diameter van de uitmonding voor dit type extruder is 0,80 mm / 1 mm, aangezien voor grotere diameters meestal stroomcontinuïteitsproblemen optreden.

Voordelen en nadelen van hotend Volcano

Voordelen:

• Dankzij de parallelle positie van de verwarmingspatroon ten opzichte van de uitmonding, wordt een groter verwarmd gebied bereikt, wat grote controle en stabiliteit over het smelten van het filament geeft. Hierdoor kun je 3D-prints maken met grotere uitmondingsdiameter (1,2 mm), wat leidt tot kortere productietijden en de mogelijkheid om met een hogere laagdikte te printen dan in de V6.
• Meer weerstandsfähige delen. Dankzij het maken van hogere lagen met een laminare stroom (zonder bellen) zijn de verbindingen tussen de chemische bindingen van het materiaal sterker, wat meer rigide en weerstandsfähige delen oplevert.

Nadelen:

• Oppervlakteafwerking van lage detail. Door de hoge laagdikten worden de delen gemaakt met trappen in gebieden waar er gekromde oppervlakken op verschillende hoogtes zijn.

Sommige fabrikanten noemen de hotend afhankelijk van het extrudersysteem en de filamentdiameter die je wilt gebruiken. Bijvoorbeeld, E3D Online gebruikt de aanduiding "universeel" voor zijn 1,75 mm hotend (universeel direct en universeel bowden) waarin de TPFE-buiz het interne van de heat break bereikt, het filament zonder onderbrekingen naar het verwarmingsblok kanaliseren. Voor de 2,85/3 mm hotend gebruiken ze simpelweg de aanduiding "direct" of "bowden".

Onze aanbeveling is dat elke gebruiker zijn specifieke geval bestudeert op basis van het type delen en de snelheid waarmee ze 3D willen printen, maar altijd eersteklas componenten gebruikt die kwaliteit in al hun producten garanderen.