Arten von 3D-Extrudern und Hotends

In diesem Artikel werden wir über die gängigsten Arten von Extrudern und HotEnd in der 3D-Druckwelt sprechen. Bevor wir beginnen, sollte klar sein, dass alles, was ich erwähnt habe, das Ergebnis unserer Erfahrung ist, immer Produkte von führenden Marken zu verwenden, wie z. B. Produkte von E3D Online, einem Unternehmen für hochwertige 3D-Druckerkomponenten, das sich auf Extruder, HotEnd und Düsen (Düsensysteme) spezialisiert hat. Diese Nuance ist notwendig, denn wenn Sie Extruder und HotEnd von geringer Qualität verwenden, kann es sein, dass die Eigenschaften, die wir im Folgenden besprechen, nicht erfüllt werden.

Die Hauptfunktion des Extruders ist es, das Filament von der Spule zum HotEnd in der genauesten Weise und mit der richtigen Geschwindigkeit für den 3D-Druck zu bewegen, aber es gibt verschiedene Klassifizierungen von Extrudern. In diesem Beitrag werden wir die wichtigsten davon analysieren.

Typen von Extrudern je nach Antrieb

Bei den Extrudern gibt es je nach Antriebsart zwei Typen: Direkt und Bowden. Beim Direktextruder gelangt das Filament, wie der Name schon sagt, direkt vom Zahnrad des Extruders zum HotEnd. Es gibt sogar Systeme, bei denen diese beiden Teile zusammen sind, wie beim Titan Aero.

Bild 1: Titan Aero Extruder. Quelle: E3D

Bei Bowden-Extrudern hingegen erfolgt die Verbindung mit dem HotEnd durch einen PTFE-Schlauch, durch den das Filament läuft.

Direkt-Extruder

Bild 2: Direkter Extruder

Vorteile:

• Drucken Sie flexible Materialien, sowohl PLA Soft oder TPU, als auch TPE (FilaFlex) in 1,75 mm und 2,85 mm.
• Drucken Sie alle Arten von Materialien ohne Probleme, unabhängig vom Abrieb bestimmter Filamente. Für den 3D-Druck von abrasiven Materialien, z. B. Graphen, empfehlen wir die Olsson Ruby Nozzle, eine Messingdüse mit einer Rubinspitze, die eine nahezu unendliche Lebensdauer hat.
• Dieses System erfordert kurze Rückzugslängen für gute 3D-Drucke und reduziert so die Wahrscheinlichkeit von Verstopfungen. Mehr zum Thema Retraktion erfahren Sie im Artikel unter dem folgenden Link.

Benachteiligungen:

• Erhebliche Trägheit in der Achse, durch die sich der Extruder und das HotEnd bewegen. Dieser Faktor wird erhöht, wenn Sie 3D-Drucke mit hohen Geschwindigkeiten machen wollen, indem Sie das Gewicht des gesamten Sets (Extruder, Extrudermotor und HotEnd) bewegen müssen, besonders wenn der 3D-Drucker mehrere Extruder hat.
• Temperaturprobleme im Elektromotor des Extruders. Bei geschlossenen 3D-Druckern mit beheizter Kammer können im Extrudermotor Temperaturen erreicht werden, die die Betriebsleistung beeinträchtigen.

Bowden-Extruder

Bild 3: Bowden-Extruder

Vorteile:

• Geringe Massenträgheiten in der Verschiebeachse des HotEnd. Da beim Bowden-System der Extruder und der Extrudermotor am Chassis des 3D-Druckers verankert sind, werden die Trägheiten bei der Bewegung zur Durchführung des Drucks stark reduziert. Dies ermöglicht sehr schnelle und gleichzeitig qualitativ hochwertige Ausdrucke.
• Hohe Durchzugskraft des Filaments. Die meisten 3D-Drucker, die dieses Extrudersystem verwenden (BCN Sigmax, 3NTR-A2), haben einen Satz Ritzel (Reduziergruppe), der das Schleppmoment des Filaments erhöht und somit größere Spulen als normal bewegen kann.

Benachteiligungen:

• Probleme beim Drucken mit flexiblen Filamenten mit einem Durchmesser von 1,75 mm. Dies ist darauf zurückzuführen, dass es nicht möglich ist, einen konstanten Druck im Filament entlang des Bowden-PTFE-Schlauchs bis zum HotEnd aufrechtzuerhalten, da sich das Filament biegt.  In 2,85-mm-Bowden-Systemen ist es jedoch möglich, flexible Filamente mit niedriger Geschwindigkeit zu drucken.

HotEnd-Typen in Abhängigkeit vom Materialdurchmesser

Das HotEnd ist für das Schmelzen des Filaments verantwortlich, um das gewünschte Teil herzustellen. Der HotEnd-Typ (V6 oder Volcano) und die Düse werden je nach Durchmesser des Materials konfiguriert, je nach Art des Teils, der Qualität und der gewünschten Oberfläche. Auf diese Weise klassifizieren wir die Extruder in die Typen V6 und Volcano und werden dann die Vor- und Nachteile zwischen diesen beiden Typen von HotEnd erwähnen.

Vor- und Nachteile des HotEnd V6

Bild 4: HotEnd V6 universal 1,75 mm. Quelle: E3D

Vorteile:

• Das V6 ist das vielseitigste HotEnd auf dem Markt, gültig für alle Arten von Druck, auch für flexible Materialien (insbesondere mit 2,85 / 3 mm Filament). Mit dem HotEnd V6 können Sie alle Arten von Teilen mit einer außergewöhnlichen Verarbeitungsqualität herstellen.

Benachteiligungen:

• Der maximal empfohlene Düsendurchmesser für diesen Extrudertyp ist 0,80 mm / 1 mm, da größere Durchmesser oft Probleme mit der Fließkontinuität verursachen.

Vor- und Nachteile des Volcano HotEnd

Bild 5: Volcano E3D HotEnd

Vorteile:

• Dank der parallelen Position der Heizpatrone in Bezug auf die Düse wird eine größere beheizte Fläche erreicht, was eine große Kontrolle und Stabilität über das Schmelzen des Filaments ermöglicht. Aufgrund all dessen können 3D-Drucke mit einem größeren Düsendurchmesser (1,2 mm) hergestellt werden, was zu kürzeren Fertigungszeiten und der Möglichkeit führt, mit einer größeren Schichthöhe als beim V6 zu drucken.
• Stärkere Teile. Dank der Herstellung höherer Schichten mit einem laminaren Fluss (keine Blasen) sind die Verbindungen zwischen den chemischen Bindungen des Materials stärker, was steifere und widerstandsfähigere Teile ergibt.

Benachteiligungen:

• Detailarme Oberflächenbearbeitung. Aufgrund dieser hohen Schichthöhen bleiben die Teile in Bereichen, in denen es Flächen mit Kurven in unterschiedlichen Höhen gibt, mit Stufen versehen.

 Einige Hersteller benennen das HotEnd nach dem Extrudersystem und dem zu verwendenden Filamentdurchmesser. So verwendet E3D Online die Bezeichnung "universal" für sein 1,75 mm HotEnd (universal direct und universal Bowden), bei dem der TPFE-Schlauch bis in den Heat Break reicht und das Filament ohne Unterbrechung zum Heizblock leitet. Für das 2,85 / 3 mm HotEnd verwenden Sie einfach die Bezeichnung "direkt" oder "Bowden".

Bild 6: Typen des E3D HotEnd

Wir unsererseits empfehlen jedem Anwender, seinen speziellen Fall zu studieren, abhängig von der Art der Teile und der Geschwindigkeit, mit der Sie 3D drucken wollen, aber immer unter Verwendung erstklassiger Komponenten, um die Qualität in allen seinen Produkten zu gewährleisten.