FDM-принтеры становятся всё быстрее, и вместе со скоростью растёт число узких мест, которые мешают установить очередной рекорд скоростной печати тестового кораблика 3DBenchy.
Одно из главных физических ограничений — пропускная способность хотэнда. Пластиковая нить должна успеть расплавиться за то короткое время, пока она проходит через сопло. Если подавать её быстрее, прогреться полностью она уже не успевает.
Почему поток упирается в сопло
Обычно этот параметр выражают в кубических миллиметрах пластика в секунду. Чем выше скорость печати и толще слой, тем больше материала нужно расплавить за единицу времени. Производители идут разными путями: удлиняют зону плавления, как в хотэндах с длинными соплами, или увеличивают площадь контакта пластика с нагретым металлом.
Один из вариантов второго подхода — разделить путь материала на три извилистых канала. В теории это должно помочь потоку: тонкие струи прогреваются быстрее и равномернее, чем одна толстая.
Сопла, напечатанные из металла
Проверить эту и другие конструкции взялся известный энтузиаст 3D-печати Томас Санладерер (Thomas Sanladerer). Для экспериментов он изготовил сопла методом селективного лазерного спекания (SLS), которое позволяет получить сложные внутренние полости, недоступные при обычной механической обработке.
Напечатанные заготовки всё равно пришлось доводить на токарном станке, в том числе сверлить выходное отверстие диаметром 0,4 мм.
В итоге получился набор сопел с самой разной внутренней геометрией. Среди них есть и упомянутый вариант с тремя каналами, и множество конструкций с выступами внутри, призванными максимально увеличить площадь контакта пластика со стенками.
Как проходили испытания
Сопла тестировали на принтере Prusa Core One, оценивая качество печати на высоких скоростях подачи. Кроме того, использовался специальный стенд для измерения давления в сопле: этот показатель помогает определить, при каком потоке сопло начинает не справляться с плавлением.
Лучше всех показала себя конструкция Fuge. Однако у результатов есть серьёзная оговорка: все сопла напечатаны из стали MS1, которая по сути является инструментальной. Для сопел это не лучший материал — сталь проводит тепло заметно хуже латуни, из которой обычно делают стандартные сопла.
