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O hotend é uma das partes fundamentais de uma impressora FDM 3D,e apesar de sua aparente simplicidade uma das mais complexas. Este componente depende não apenas da resolução da impressora,mas também da capacidade de imprimir certos materiais,como abrasivo ou de alta temperatura. Existem várias opções ao selecionar um hotend,bem como várias peças de reposição e acessórios para cada uma delas. Não há hotend perfeito para todas as aplicações, e a escolha do mais adequado para cada usuário será condicionada pelo uso preferencial que dá à impressão 3D ou pelos materiais que você geralmente usa.
Para saber como selecionar e configurar o hotend mais adequado para cada usuário, é necessário entender como ele funciona e quais partes o compõem.
O hotend é o conjunto de elementos destinados a derreter e extrusir o filamento, antes de depositá-lo no espaço de construção. Sempre trabalhe em conjunto com a extrusora,seja na montagem direta ou indireta (bowden). O seu funcionamento consiste na extrusora empurrando o filamento para uma pequena câmara onde derrete e pela pressão gerada o material derretido sai através de um pequeno buraco onde se solidifica quando depositado na base da construção ou da peça. Como o filamento é empurrado, é necessário manter a rigidez máxima antes de chegar à zona de fusão. Para isso, no hotend deve haver duas partes claramente diferenciadas: uma zona fria e uma zona quente,com uma transição entre elas o mais curta possível.
Hotends consistem principalmente de seis componentes:
É a parte final do hotend e a que determina a resolução da impressora no plano XY. Ao selecionar os mais adequados, devemos considerar três parâmetros: o sistema ao qual pertencem, o diâmetro e o material.
Sistema:
Existem vários sistemas hotend, embora os mais comuns sejam dois: o sistema V6 e o Mk8. Além dessas, algumas marcas reconhecidas como Ultimaker, BCN3D ou Raise 3D têm suas próprias.
Embora os bocais V6 e MK8 tenham um fio M6x1 e possam parecer compatíveis à primeira vista, este não é o caso. As dimensões diferem consideravelmente entre os dois. Enquanto os bicos do sistema MK8 têm um comprimento de 8 mm,os do sistema V6 têm um comprimento de 5 mm. Isso implica que nas impressoras onde o sensor de nível está localizado na cabeça, o bocal será mais alto e não será imprimível. Embora modificações possam ser feitas na impressora para adaptar hotends de outro sistema, é aconselhável ficar dentro do sistema original e evitar misturar componentes de outros sistemas. Atualmente, isso não é um problema, pois existem fabricantes em ambos os sistemas que produzem componentes de qualidade extraordinária, como E3D, MicroSwiss ou 3DSolex.
Diámetro:
Em geral, a maioria dos hotends usa um bocal de 0,4 mm por padrão, pois é considerado o compromisso ideal entre resolução e tempo de impressão. No entanto, existem muitas outras opções de diâmetro que podem ser melhores em certos casos.
A gama de bocais disponíveis varia de acordo com o sistema e o fabricante, mas geralmente varia de 0,25 a 0,8 mm. Isso se deve às limitações intrínsecas da tecnologia FDM. Os plásticos, quando derretidos, mantêm uma viscosidade considerável que torna necessário aplicar uma pressão maior quanto menor o diâmetro. É por isso que abaixo de 0,25 mm a pressão necessária é tão alta que é impossível imprimir alguns plásticos de maior viscosidade. No entanto, alguns fabricantes como o E3D possuem bicos experimentais de até 0,15 mm,com os quais é possível obter excelentes resultados imprimindo com PLA em baixa velocidade.
Para bicos acima de 0,8 mm, a limitação deve-se à capacidade dos hotends de derreter fluxo volutrico plástico suficiente para manter a extrusão adequada. Um bocal de diâmetro grande requer uma velocidade de extrusão é tão alto que pode ser impossível derreter o filamento na mesma velocidade. Apesar disso, dois dos fabricantes mais reconhecidos conseguiram resolver parcialmente esse limite usando duas estratégias diferentes.
Por um lado, o E3D oferece dois subsistemas V6 conhecidos como Volcano e Supervulcão que são baseados no aumento do comprimento da zona quente, conseguindo derreter um fluxo plástico muito maior. Isso envolve a possibilidade de imprimir em velocidades mais altas com bicos de tamanhos padrão, bem como a possibilidade de usar bicos de até 1,4 mm.
Por outro lado, a fabricante 3DSolex introduziu a inovadora tecnologia "Tecnologia de Aquecimento Núcleo". Esta tecnologia baseia-se na divisão do interior do hotend em três câmaras,alcançando uma superfície quente maior em contato com o filamento e, portanto, uma fusão mais rápida e homogênea sem a necessidade de aumentar o comprimento da zona quente. Graças a este 3DSolex oferece bicos com diâmetros de até 2 mm compatíveis com o sistema V6.
Materiais:
Nos últimos anos, o surgimento de novos materiais avançados também significou a necessidade de projetar bicos em novos materiais. Atualmente, os materiais mais comuns na fabricação de bicos são os seguintes:
É o elemento responsável por transmitir calor para o bocal e a zona quente do calor. Há principalmente dois tipos: temperatura normal e alta. Os blocos de aquecimento padrão são geralmente feitos de alumínio. Eles são os mais econômicos, mas só suportam temperaturas de até 300 oC. As altas temperaturas são feitas de cobre banhado a níquel, e podem suportar temperaturas de até 500 oC.
Alguns, como os do sistema V6, têm como opção uma caixa de silicone ou meia que ajuda a proteger a peça do calor irradiado,algo de particular importância com materiais como PLA.
É o elemento responsável por medir a temperatura do bloco de aquecimento. Existem vários tipos diferentes, com diferentes fatores de forma e parâmetros. Talvez seja um dos elementos mais difíceis de trocar,pois além de ter diferentes fatores de forma, pode ser necessário modificar o firmware da impressora ou até mesmo adicionar componentes eletrônicos adicionais. Os tipos mais comuns são três:
Consiste basicamente em uma resistência que, quando uma corrente passa por ela, transmite calor para o bloco de aquecimento. Os mais comuns têm um poder de 30 W ou 40 W. Com exceções, suas dimensões são geralmente universais. Eles estão disponíveis nas versões 12V e 24V,é essencial usar a tensão adequada à placa da impressora.
Um dos elementos mais importantes do hotend. Sua função é separar a zona quente e a zona fria do hotend e sua qualidade é decisiva para evitar possíveis engarrafamentos. É o componente que determinará se um hotend é do tipo All-Metal ou não,dependendo se seu interior é revestido de Teflon ou não. É fabricado com materiais de transmissão térmica de baixo coeficiente, como aço inoxidável, para aumentar o efeito de heatbreak. As mais altas qualidades são produzidas em titânio ou com combinações bimetálicas como a Slice Engineering.
Sua função é resfriar a zona fria do hotend,e evitar que o filamento rebladging antes de chegar à zona de fusão. É muito importante que sua qualidade e desempenho sejam muito altos, especialmente quando se usa altas temperaturas ou polímeros com baixa temperatura de amolecimento, como o PLA. No caso do uso de extrusoras diretas, outra função importante é evitar queo calor seja transmitido para isso, exceto para exceções de extrusoras compactas como a E3D Aero e a Hemera, nas quais o próprio corpo extrusor age como um dissipador de calor.
Como discutimos no início, não há um hotend ideal capaz de trabalhar no máximo desempenho em todos os casos. Para cada situação, há um modelo ou combinação ideal. Embora hotends padrão geralmente tenham um bom desempenho em impressões ocasionais com materiais básicos, quando situações mais exigentes ocorrem pode ser necessário substituir o hotend ou certos componentes dele. Entre essas situações especiais estão essas seis situações mais comuns:
Embora em geral os materiais mais comuns tenham temperaturas de impressão abaixo de 280 oC,existem alguns filamentos de engenharia cuja temperatura de impressão pode ser ligeiramente acima, como é o caso do policarbonato ou mesmo bem acima de PEKK. Nestes casos, é essencial selecionar um hotend cujos componentes são capazes de suportar altas temperaturas. Para isso, tanto o bloco de aquecimento quanto o bocal são feitos de cobre banhado a níquel. Além disso, devem ser acompanhados por um termômetro All-Metal com o menor coeficiente possível de transmissão térmica,como os feitos de compostos de titânio ou bimetálico.
Devido à limitação dos termistores, será essencial que o hotend realize a medição de temperatura através de um termopar ou uma sonda PT100.
No caso de usar uma extrusora direta, o dissipador de calor deve ser de alta qualidade e ser refrigerado da melhor forma possível.
Entre as opções disponíveis, provavelmente as melhores para este tipo de aplicação são os hotends Mosquito e Copperhead da Slice Engineering.
Provavelmente um dos casos mais exigentes. A escolha seria a mesma do caso anterior, exceto que seria necessário substituir o bocal de cobre banhado a níquel por um adequado para materiais abrasivos, como o Bocal de Aço Endurecido ou o Bocal E3D X em tamanhos de 0,6 mm. Ambos compatíveis com hotends da Slice Engineering.
Ao utilizar materiais abrasivos, mas não necessários para atingir temperaturas acima de 285 oC, também é aconselhável, como nocaso anterior, usar um bocal resistente à abrasão e um quebra-calor All-Metal. Embora um quebra-calor Teflon também funcionasse corretamente, o desgaste seria alto, e o tubo ptfE precisava ser substituído com frequência. Dentro dos calor metálicos, oscalorosos de titânio têm maior durabilidade diante de materiais abrasivos devido à sua alta dureza. No entanto, neste caso, um bloco de aquecimento de alumínio seria mais do que suficiente.
No caso da impressão de peças com materiais biocompatíveis ou para uso de alimentos,o essencial é evitar contaminação com resíduos metálicos que possam causar toxicidade. É melhor que todos os componentes em contato com o filamento sejam feitos de aço inoxidável ou titânio. É por isso que um hotend E3D V6 com terme de titânio e bocal de aço inoxidável seria a combinação perfeita.
Ao imprimir peças com grandes volumes, o tempo de impressão pode ser preparado antes da resolução. Nestes casos pode ser útil o uso de bicos com diâmetros grandes, superioresa 1 mm. Isso envolve o uso de hotends capazes de derreter grandes fluxos de filamento a uma taxa razoável. Nessas situações, o sistema V6 Volcano ou Supervulcão é uma das melhores opções.
Como no caso anterior, o limite é determinado pela velocidade com que nosso hotend é capaz de derreter o filamento. Embora neste caso tanto o sistema V6 Volcano quanto o V6 Supervolcanosejam adequados, a opção ideal é o uso de bicos Solex com tecnologia de aquecimento "Core" capaz de atingir taxas de fluxo de até 30 mm3/s e compatíveis com hotends E3D e Slice Engineering.
Em muitos casos, nossas necessidades não se limitam a apenas um desses casos,por isso será necessário buscar um compromisso que permita um desempenho adequado em diversas situações.
No entanto, é ideal ter um sistema altamente modular, como o E3D V6 ou o novo Copperhead da Slice Enginnering. Graças a esses dois sistemas é possível reconverter nosso hotend para fornecer o máximo desempenho em cada situação.
Esto si que es una entrada en un blog. Vaya información.Muchas gracias por compartir conocimientos.Sugiero hacer más entradas básicas, aclaratorias de conceptos básicos.En definitiva los que hacen estas búsquedas son los que, como yo, tenemos dudas simples.Conforme vamos aprendiendo, se busca menos, así que el público está muy definido.Enhorabuena al redactor, le ha salido bordado.
Acabo de empezar y es de lo mejorcito que he leído. Muy aclaratorio y práctico.Espero que sigas poniendo cosas así. Mil gracias.
Le texte est intéressant mais la traduction en Français est médiocre.
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