El error de la semana: la actualización del extremo caliente de metal

Mi hijo, Patrick, ha observado en más de una ocasión que no me gusta la impresión 3D. Eso puede sonar extraño, porque construí una impresora en 2012 y desde entonces he construido muchas impresoras y actualmente tengo al menos tres en mi laboratorio. Pero Patrick se dio cuenta correctamente de que en realidad no disfruto imprimiendo cosas que necesito. Lo que sí disfruto es construir, reparar y, lo que es más importante, mejorar las impresoras. Si estás leyendo Hackaday, probablemente sepas cómo es eso. Esta es la historia de una actualización que salió mal, aunque el final es bastante feliz. Si alguna vez pensó en pasar de un extremo caliente tradicional a un extremo caliente totalmente metálico, es posible que desee escucharme y tal vez pueda ahorrarle algunos problemas.

Hace unos años compré una Anet A8 por un precio realmente bajo. A medida que avanzan las impresoras, es adecuado. No está mal, pero no es increíble. Pero es una impresora divertida porque realmente necesita trabajar en ella para reforzar el marco acrílico y corregir otras deficiencias. Felizmente mejoré bastante la impresora en un período de tiempo relativamente corto y también compré un montón de extrusión de aluminio para reconstruir el marco según los planos AM8 que puedes encontrar en Thingiverse.

Pero la vida pasa, y esa caja de extrusiones permaneció en el estante durante algunos años. Buscando un proyecto pandémico, decidí que era hora de dar el paso y los resultados fueron geniales. Tener un marco de metal sólido en la impresora realmente la convirtió en una impresora de clase mundial. Excepto por una cosa.

La extrusora en el A8, en realidad, todo el ensamblaje X, en realidad no cambia en la construcción AM8. Hice algunos cambios muy simples en la extrusora, pero en su mayoría era original y eso fue un fastidio. El extrusor es un paso a paso NEMA17 en un marco de metal en forma de U con un extrusor convencional atornillado. Un ventilador cubre totalmente la extrusora y los tornillos de rotura de calor hasta el fondo, seguidos por el bloque de calor y la boquilla.

Ya había movido el ventilador para acceder, algo que hace la mayoría de las personas con A8. Sin embargo, la cosa era un dolor de cargar y con el enfriamiento no tan bueno en la pausa de calor, los atascos eran razonablemente comunes, si no tan comunes como cabría esperar. Sin embargo, despejar atascos fue bastante doloroso.

Durante mucho tiempo supe que quería poner algo mejor en su lugar y tenía algunos extremos calientes de E3D V6 de imitación sentados. Al igual que las extrusiones, han estado almacenadas durante algunos años. Imprimí una montura y funcionó muy bien. Una vez que funcionó, rediseñé la montura, puse un extrusor Titan clon y lo alimenté con un tubo Bowden.

¡Fue grandioso! Fácil de cargar, rara vez se atascaba y cualquier obstrucción era fácil de arreglar. Es hora de llamarlo un día, ¿verdad? Por supuesto que no. Tuve que hacer solo un cambio más.

Si no ha desmontado un extremo caliente antes, el flujo general es que el plástico entra en un disipador de calor. Luego viaja a través de un pequeño tubo llamado rotura de calor o garganta. Este tubo trata de aislar la parte caliente del hot end del filamento que se dirige hacia la boquilla. El otro extremo de la rotura térmica se apoya contra la boquilla dentro del bloque térmico, que es un bloque de metal que sostiene el elemento calefactor y el termistor. Idealmente, el filamento se derrite justo antes de salir de la rotura de calor y entrar en la boquilla.

La rotura de calor normal tiene PTFE en el interior que mantiene el filamento en el camino incluso si se ablanda un poco. Sin embargo, a temperaturas superiores a 250C, el tubo de PTFE puede romperse, por lo que también hacen que el calor se rompa solo con el metal. Una rotura de puente térmico de metal normal será de acero inoxidable muy delgado, pero también puede obtener algunos hechos de titanio o incluso algunos que usan dos metales diferentes. El siguiente video muestra una buena guía de ensamblaje para dos tipos comunes de hotends.

Entonces, obviamente, un hotend totalmente metálico sería mejor, ¿no? Tal vez no. Depende de lo que estés tratando de hacer. Si bien un hotend totalmente metálico te permitirá aumentar la temperatura, tienen sus propios problemas. Primero, algunos plásticos realmente quieren adherirse al metal. Esto es especialmente problemático para hacer retracciones. En segundo lugar, si el calor sube por la ruptura térmica, puede derretirse antes de tiempo y esto también puede causar atascos y subextrusión.

Si no necesita temperaturas superiores a 250 ° C, podría considerar no cambiar a todo metal. Pero claro, yo quería ese rango de temperatura y lo hice. Eso condujo a un misterio y, como muchas historias de misterio, el culpable resultará ser un jugador menor vislumbrado brevemente.

Al principio, puse un freno de calor genérico de acero inoxidable con la nueva boquilla. Venía con una pequeña envoltura de compuesto térmico y lo usé en el extremo frío del descanso térmico. La impresora se atascaría casi de inmediato. Tenga en cuenta que con la boquilla vieja y la rotura de calor, todo estaba bien.

Se supone que una rotura de calor tiene la menor conductividad térmica posible, de modo que el filamento no se derrita hasta que llegue al bloque de calor. Por lo general, el tubo es muy delgado ya que conduce menos calor. Por alguna razón, la nueva rotura de puente térmico sin PTFE se estaba atascando gravemente.

Los atascos parecían ocurrir en la retracción. Desactivar la retracción funcionó, pero me dejó huellas muy fibrosas. Traté de reducir la retracción, pero no importaba lo bajo que bajara, el extremo caliente se atascaba. Cuando sacaba el filamento, tenía una cabeza en forma de hongo que impedía que volviera a entrar en la ruptura de calor.

Todo en una impresora 3D parece estar interrelacionado. Así que quité el ventilador de enfriamiento de 30 mm (después de todo, era un clon barato) y lo reemplacé con un ventilador de 40 mm que debería haber tenido más flujo. Usé un adaptador impreso para armarlo. No pareció ayudar.

También pedí una rotura de calor de titanio. El titanio tiene una conductividad térmica aún peor, por lo que, en teoría, debería mantener la parte fría del extremo caliente aún más fría. Eso tampoco parecía funcionar muy bien y me estaba quedando sin pasta térmica.

Como tenía tan poca pasta térmica, pensé en usar algún compuesto de CPU. Sin embargo, mirando lo que tenía, la temperatura máxima era un poco baja. Sin embargo, después de reflexionar, me di cuenta de que el lado frío de la rotura de calor no debería estar tan caliente como la boquilla de todos modos, por lo que debería funcionar.

La idea de solo poner compuesto en los hilos superiores es que deliberadamente quiere detener la transferencia de calor desde el bloque caliente hasta la rotura de calor. Pero sea cual sea el calor que entra en el descanso, desea transmitirlo al disipador de calor con la máxima rapidez.

La nueva pasta térmica, algo llamado Ice Mountain #1, funcionó. No sé si la pasta blanca genérica era vieja o de mala calidad. Ice Mountain es un compuesto de carbono/silicona y parece funcionar muy bien. No más atascos ni fugas de calor.

Este es un gran ejemplo de cómo casi todas las configuraciones y componentes en la impresión 3D están interrelacionados. El nuevo extremo caliente requería el ajuste de la altura de la cama, la temperatura de flujo y la configuración de retracción. También requería una transferencia de calor adecuada entre los componentes del extremo caliente.

¿Valió la pena al final? Solo para PLA, probablemente no. Sin embargo, ahora estoy listo para experimentar con diferentes filamentos y las impresiones PLA parecen funcionar bien.

¿Que sigue? ¿Quizás multiextrusión? Si realmente quieres poner a prueba tus conocimientos sobre hotends, intenta resucitar una máquina maltratada.