Mahor V4 Pellet-Extruder

Eine der additiven Fertigungstechnologien neben FFF, SLA/LCD/DLP und SLS ist FGF, auch bekannt als Fused Granulate Fabrication. Sie besteht in der Verschmelzung von Pellets für das Spritzgießen, das Rotationsgießen, die Herstellung von Filament für den 3D-Druck oder sogar die direkte Extrusion auf die Druckoberfläche mit Hilfe eines Pellet-Extruders. Der Mahor V4 Pellet-Extruder ist ein hervorragendes Beispiel für Letzteres, da er den 3D-Druck direkt aus Pellets ermöglicht. Diese 3D-Druckmethode ist etwas günstiger und nicht weniger vielseitig als der 3D-Druck mit Filament. Der Mahor V4 Pellet-Extruder kann Kunststoffe wie PLA, ABS, PET, PP, LDPE, HDPE, PBS und PCL verarbeiten. Materialien wie TPU, PC, PA, TPE, EVA, PVC, PS, POM, PBT und PVB sind noch in der Testphase.

Der Mahor V4 Pellet-Extruder ist ein kompakter und leichter (190 mm x 86 mm x 42 mm, 750 g), aber sehr leistungsfähiger (bipolarer Schrittmotor Nema 17 mit Planetengetriebe und einem Übersetzungsverhältnis von 5.18:1) Extruder, der neu entwickelt wurde, um seine Vorgängerversionen in Bezug auf Größe und Fähigkeiten zu übertreffen, und der mit den meisten FDM-3D-Druckern auf dem Markt und DIY-3D-Druckern kompatibel ist. Der Mahor V4-Extruder ist in der Lage, 200 g Kunststoff pro Stunde aufzutragen und dabei Schmelztemperaturen von 30-300 ºC und Druckgeschwindigkeiten von 60 mm/s zu erreichen. Der Druckkopf kann sich mit einer maximalen Geschwindigkeit von 120 mm/s bewegen, mit einer Beschleunigung von bis zu 500 mm/s2. Für den Extruder stehen 3 Optionen zur Verfügung: 12 V 50 W, 24 V 50 W und 24 V 70 W. Vor dem Kauf des V4 Pellet-Extruders sollte der Benutzer darauf achten, die richtige Spannung zu wählen.

Bild 1: Die Trichterhalterung und die Düse des Mahor V4 Pellet-Extruders. Quelle: Mahor XYZ.

Der Extruder besteht aus hochwertigen Materialien (Verbindungselemente aus rostfreiem Stahl, Schmelzkammer aus Messing, Schnecke aus gehärtetem Stahl, Wärmeblock aus Aluminium, Aluminiumabdeckung zum Schutz vor Verbrennungen) und Komponenten, die speziell für den Mahor V4-Extruder entwickelt und mit Hilfe verschiedener industrieller Technologien wie Laserschneiden und CNC-Bearbeitung hergestellt wurden.

Der Pellet-Extruder V4 verfügt über zwei Ventilatoren, die für die Kühlung zuständig sind: einen Kopf-Axialventilator und einen Zentrifugal-Schichtventilator. Um Temperaturen von ca. 300 ºC zu erreichen, wird empfohlen, das Kopfgebläse auf die Hälfte seiner Leistung zu regeln. Dadurch wird die Kühlung reduziert und höhere Arbeitstemperaturen können in kürzerer Zeit erreicht werden. Der Zentrifugal-Schichtlüfter kühlt automatisch auf der Grundlage der Einstellungen der Schneidesoftware, je nach Kunststofftyp.

Bild 2: Das Axialkopfgebläse (rechts) und das Zentrifugalschichtgebläse (links) am Mahor V4 Pellet-Extruder. Quelle: Mahor XYZ.

Ein weiteres interessantes Merkmal des Mahor V4 Pellet-Extruders ist, dass die Intensität des Extrusionsstroms verändert werden kann, indem der Heizblock näher oder weiter von der Düse entfernt platziert wird. Wird der Heizblock nach oben verschoben, erhöht sich der Durchfluss, wird er nach unten verschoben, verringert sich der Durchfluss.

Bild 3: Beeinflussung der Strömung durch Veränderung der Position des Wärmeblocks. Quelle: Mahor XYZ.

Mit dem Mahor V4 Pellet-Extruder ist es möglich, wie mit einem normalen 3D-Drucker zu drucken (sogar ein Rückzug ist möglich), jedoch mit einigen zusätzlichen Vorteilen. Am wichtigsten ist, dass der Mahor V4 Extruder es ermöglicht, verschiedene Farben und Arten von Kunststoffen zu mischen, indem man Basispellets mit anderen Materialien oder Farb-Masterbatches mischt, um maßgeschneiderte Materialien zu schaffen. Darüber hinaus kann additivierter Kunststoff durch die Verwendung von Additiven entsprechend den technischen oder dekorativen Anforderungen des Designs hergestellt werden. So können den Pellets beispielsweise feste Partikel wie Holzfasern zugesetzt werden, sofern die maximale Größe der Fasern den Durchmesser der Düse des Mahor V4 Extruders nicht überschreitet. Es wird jedoch nicht empfohlen, Glasfasern, Kohlenstofffasern oder andere aggressive Materialien direkt in den Trichter einzuführen, da dies zu einem übermäßigen Verschleiß der Schmelzkammer führen kann. Es gibt mehrere Möglichkeiten der Pellet-Zuführung mit dem Mahor V4 Pellet-Extruder: direkte Schwerkraft-Zuführung, automatische Pellet-Zuführung oder Schwerkraft-Schlauch.

Bild 4: Fütterungsmethoden mit Pellets. Quelle: Mahor XYZ.

Neben fertigen Pellets kann mit dem Mahor V4 Pellet-Extruder auch recycelter Kunststoff als Rohmaterial verwendet werden. Die Quellen des recycelten Kunststoffs können Kunststoffflaschen, Abfälle aus dem 3D-Druck, entfernte Träger, unbenutzte Prototypen usw. sein. Diese Eigenschaft macht den Extruder zu einem nachhaltigen und erschwinglichen Gerät für die Kunststoffextrusion. Ein Kunststoff-Häcksler kann verwendet werden, um den Kunststoff zu recyceln und brauchbare Schnipsel zu erhalten. In diesem Fall ist es unbedingt erforderlich, dass alle Schnitzel eine einheitliche Größe haben (Pellets mit einem Durchmesser von 1-4 mm), um einen gleichmäßigen Kunststofffluss zu gewährleisten. Die Größe der Schnipsel kann mit einer Schieblehre gemessen werden, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Bild 5: Der Inhalt des Pakets. Quelle: Mahor XYZ.

Der Mahor V4 Pellet-Extruder wird fast vollständig montiert geliefert. Es werden lediglich einige Inbusschlüssel benötigt, um ihn auf dem 3D-Drucker zu installieren. Die Verpackung enthält den vormontierten V4-Pellet-Extruder, den Widerstand, den +400 ºC-Thermistor, etwas Wärmeleitpaste, die Lüfter, Schrauben, einige PLA-Pellets und das technische Datenblatt des Produkts. Es gibt keine besonderen Softwareanforderungen, der V4-Extruder arbeitet mit der gleichen Slicing-Software, die auch der 3D-Drucker verwendet (Slic3r, Cura, Simplify), mit den gleichen Parametern wie bei herkömmlichem Filament.

Die große Vielfalt der zulässigen Materialformate und Kunststofftypen ermöglicht unbegrenztes Experimentieren im Bereich der Kunststoffextrusion und des direkten 3D-Drucks mit personalisierten Materialien. Die kompakte Größe und das geringe Gewicht beeinträchtigen den Betrieb des 3D-Druckers nicht, und das offene Design erleichtert die Verwendung von Düsen von Drittanbietern. Obwohl das Hauptziel des Mahor V4 Pellet-Extruders der Direktdruck ist, ist es möglich, mit ihm 1.75 mm Filament herzustellen. Die einzige Voraussetzung dafür wäre die Entwicklung eines Kühl- und Wickelsystems. Die Möglichkeit, Filament herzustellen, macht den Mahor V4 Pellet-Extruder zu einer wirklich vielseitigen Maschine mit großem Potenzial, vom Benutzer modifiziert und angepasst zu werden, um sich dem jeweiligen Projekt anzupassen und die Grenzen der additiven Fertigung zu einem erschwinglichen Preis zu erweitern.

Weitere Ressourcen wie STL-Dateien mit Musterteilen, technische Datenblätter des Extruders und seiner Komponenten sowie Fotos, die den Extruder im Betrieb zeigen, finden Sie auf der Website des Herstellers und in dieser PDF-Datei. Auf der Wiki-Seite des Pellet-Extruders bietet Mahor XYZ eine ausführliche Anleitung zur Montage, Verwendung und Wartung des Pellet-Extruders V4 sowie Tipps zur Softwarekonfiguration und Codes. Technische Informationen über den Extruder und den Schrittmotor sowie eine übersichtliche Montageanleitung im PDF-Format finden Sie im Bereich Downloads.