FDM 3Dプリンター詰まり診断: ノズル構造

FDM 3Dプリンター詰まり診断: ノズル構造
Antarctic Bear の紹介: FDM デスクトップ 3D プリンターのユーザーは、マシンの使用時に詰まりなどの問題に遭遇することがあります。Antarctic Bear は、Aurora Innovation が技術的な観点からこの問題を解決する方法を紹介したことに気づきました。
詰まりの原因を理解するために、2 つの記事を使用します。機械の詰まりの問題を診断する方法を学ぶことは、医学を学ぶようなものです。治療方法を学びたい場合は、まず身体と病理を研究する必要があります。この記事では、ノズルの構造を分析します。

これはノズルの基本構造であり、その断面構造は次のようになります。

テフロン チューブは実際には 2 つのセクションに分かれており、1 つは空気圧ジョイントに接続された材料ガイド チューブで、もう 1 つはノズル内部にあります。フィラメントは材料ガイドチューブからノズル内部のテフロンチューブに入り、スロートと放熱スリーブで包まれ、ノズル位置に到達してテフロンチューブから出るまで溶融して押し出されることはありません。

押出の精度を最大限に確保するために、溶融ガラス消耗品が押出および引き戻し中に消耗品の量に影響を与えないように、消耗品は少量の溶融物のみが押し出されるようにする必要があります。

その中で、テフロンチューブとスロートはどちらも高温に耐え、耐熱性が強く、アルミ放熱パイプのマルチピース構造により放熱効果を高めることができます。これらは、ノズルの上にある消耗品が形状を維持し、溶けないようにするためのものです。

ノズルは主に銅や鉄などの熱伝導率の高い材料で作られており、加熱ブロックからの熱を素早く伝導し、ノズル内の消耗品を素早く溶かすことができます。

温度調節効果を高めるために、放熱エリアに冷却ファンを追加することが多く、水冷システムを設置する人もいます。加熱エリアで​​は、断熱ボードや断熱スリーブを使用して温度を維持します。 Aurora の革新的な特許取得済み貫通型ノズルには、スロートから銅ノズルまで伸びるテフロンチューブがあり、テフロンチューブからノズルまでの距離が短くなり、溶ける消耗品の量が減少します。利点は、詰まりを効果的に回避し、温度制御の焦点を確保し、押し出し精度を向上させることです。欠点は、高速印刷時にワイヤ不足が発生しやすいことです。

ノズル構造には、シーリング、浸透、温度制御という 3 つの重要なポイントがあり、これらはノズルの詰まり、フィラメント出力の不均一、印刷品質の低下を引き起こす要因の 1 つでもあります。

具体的な症状は次のとおりです。

ノズルとスロートが十分にしっかりと組み立てられていない場合、たとえば締め付けられていない場合、またはテフロンチューブが短すぎる場合、密閉性が悪く、隙間からフィラメントが溢れる可能性があります。溢れた後、フィラメントは空気に触れて冷えて固まり、内部のフィラメントに付着し、フィラメントが生成されなくなります。

加熱ブロックを高く設置しすぎると、フィラメントが早期に溶解し、未溶解フィラメントの温度が継続的に上昇して、押し出し精度が低下します。内部のフィラメントが膨張し続け、押し出せなくなり、完全にブロックされる可能性があります。

消耗品には不純物、接着剤、一部の高融点物質が含まれており、温度制限により、長期印刷中にテフロンチューブとノズルチャネルに蓄積し続け、フィラメントの出力が妨げられ、細いフィラメントしか押し出せなくなったり、フィラメントがまったく押し出せなくなったりします。この時点でノズルを分解すると、ノズルまたはテフロンチューブに黒と黄色の粘性油汚れが見られるため、適時に交換する必要があります。

長期間の使用や不適切な使用により、ノズル口、特に先端ノズルが摩耗したり変形したりしやすくなります。これにより、押し出されたフィラメントがカールして細くなります。フィラメントの出力量が減少しても、押出機が元の指示に従って押し出しを続けると、内部圧力が上昇し、フィラメントとテフロンチューブの隙間が埋まり、フィラメントとテフロンチューブがくっついて、フィラメントを出力できなくなります。

長期間の高温環境では、ノズルに近いテフロン チューブの端が収縮して炭化し、ワイヤーが不均一に出てくるか、ワイヤーがまったく出てこなくなることがあります。ただし、このような状況はめったに発生しません。もっと注意が必要なのは、テフロン チューブの面取りです。一部のテフロン チューブには、Aurora Innovation ノズル キットのテフロン チューブのように、端が面取りされているものがあります。この面取りは、材料がスムーズに入るように材料の方向に行う必要があります。逆さまに設置すると、新しい材料をロード/補充するときに材料が詰まる可能性があります。

次回は、問題の顕在化から始まり、詰まりの原因となる要因の調査・診断までを解説します。引き続きご注目ください。

出典: Aurora Innovation 3D プリンター www.jgew3d.com



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