Prusa mini用 中国製デュアルドライブエクストルーダーを注文してみた

3Dプリンター

こんにちは。
中国のなんでも売ってるAliExpressでBlackFridayセールを行っていたのでPrusa miniのカスタム用にデュアルドライブエクストルーダーと、ヒートブレイクを購入してみました。

元々は英Bondtechのパ○リ商品なのですが、Trianglelabのデュアルドライブエクストルーダーと、ヒートブレイク
スポンサーリンク

3Dプリンターの種類

Prusa miniはボーデン式の3Dプリンターです。
ボーデン式とダイレクト式の違いについてはもっと詳しい情報を調べた方が良いとは思いますが、簡単に説明してみます。

ボーデン式

ボーデン式はエクストルーダーというフィラメントを送り出す装置がノズルとは離れた場所にあります。
エクストルーダーで送り出されたフィラメントは、PTFEチューブを通ってヒートブレイク、ホットエンド、ノズルへと到達します。
ボーデン式のメリットはエクストルーダーをノズルから遠くに置けるので、ノズル周りがコンパクトになる事とそれに伴う軽量化です。

銀の縦軸の奥にあるオレンジのパーツがエクストルーダー、さらに奥に黒いモーターが見える
裏から見たエクストルーダー
ヘッド部分が軽くて小さいため比較的コンパクト

ダイレクト式

こちらはノズルセット一式のすぐ上にエクストルーダーが付いています。
送り出してすぐ下でフィラメントを溶かすイメージです。
ノズル回りが大きくなると、モーターのパワーや、躯体の剛性が必要となり、大きなノズルが動き回る分、ステージの前後左右に空間が必要です。

ノズルが二つあるタイプのダイレクト式、モーターが有るため重い
ノズルが二つのせいもあるが、ヘッド周りのパーツが当たらないようベッド周りにクリアランスが必要
保温も兼ねているが重く大きい

ボーデン式のデメリット

押し出しギアのあるエクストルーダーからノズルまでの距離が遠いため、TPEチューブをガイドに無理やりフィラメントをノズルまで押し出す事になります。
そのためTPUなどの柔らかいフィラメントの押し出しが苦手なのと(柔らかいのでうまく押し出せない)、物理的距離のため引き戻しに少し余裕が必要でフィラメントがノズルからたれやすいです。
TPEチューブも劣化してくると、フィラメントの押し出し力に負け、裂けたチューブからフィラメントが飛び出してくる、なんてことも考えられます。

今回購入を考えたのはeSUNのPLA+というフィラメントの購入がきっかけでした。
今までのPLAよりも強度があってPETGよりも扱いやすいはずなのがPLA+です。
しかし、Prusa miniで出してみると最初は220°Cくらいで溶けてくれるのですが、プリントが進むにつれエクストルーダーからカツカツという異音が聞こえてきました。
温度を試しに240°Cまで上げると音は消え順調にプリントが進みました。試しに250°Cまで上げるとまた同じようにカツカツ鳴り始めます。

ヒートクリープ現象で途中で印刷の止まったオブジェクト

ヒートクリープ現象

いろいろと調べた結果Prusa miniで起きやすいヒートクリープ現象っぽい事がわかりました。
ノズルでフィラメントが溶けきらず、エクストルーダーで押し出そうとしても溶けてないから押し出せず、次第にフィラメントを押し出すギアがフィラメントを摩耗させギアの当たっている部分が削れて凹んでしまい押すことも引くこともできなくなって、印刷が途中で止まってしまいます。

240°Cでプリントできているのだからそれで良いかと思っていましたが、やはり温度が高すぎるのかノズルの移動時に無駄に垂れて糸引きしやすいようです。

フィラメントがギアに削られてしまうと押し出すことも引き戻すこともできず、分解してフィラメントを抜くはめになります。

デュアルドライブエクストルーダー

というわけでデュアルエクストルーダーに変えれば物理的に押し出すためギアが増えるため、上記の問題点が解消するらしいです。

ヒートブレイク

ヒートブレイクはPTFEチューブの先、ノズルとの間にある金属のチューブです。
ノズルにはホットエンドが付いていて高温になりますが、ノズルの熱があまり上まで上がってくると変なところでフィラメントが溶けて詰まってしまうので、それを防ぐためにヒートブレイクがあります。

ヒートブレイクはヒートシンクと接触しておりヒートシンクは常にファンで冷却しています。
今回購入したヒートブレイクは熱伝導率の低いチタン製なのと、下部にくびれを設けることの両方で上部のヒートシンクに接触する部分まで熱がなるべく伝わりにくい構造になっています。

物によればバイメタルという事で、くびれの下(ノズルの近く)はチタン、くびれの上(ヒートシンクの近く)は銅でノズルの熱を受け取りにくく、受け取ってしまった熱は熱伝導率の高い銅でヒートシンクに素早く逃す。といった構造を持っているものもあります。

フィラメントはノズルの中でだけ溶けていて欲しい

グリス

ヒートブレイクとヒートシンクの接触部は密着性を上げるためグリスが塗ってあります。
今回は熱伝導率が11.0W/m.kのainex ナノカーボングリスを使用します。
動作温度も-30〜280°Cと幅広いです。
グリスとしてはゴテっとして伸ばしにくいです。
PCパーツショップで購入したCPUグリスですが、CPUはここまで温度が上がらないため200°C以上の温度まで対応していると書いて(検証して)あるものは少ないです。
ですが対応温度が低くてもそこまでヒートブレイクの温度は上がらないはずなので問題はないと思います。

ainex GS-11

とりあえずまだ到着していないので購入したよ。という報告だけになりますが、また到着次第ブログにアップしたいと思います。

タイトルとURLをコピーしました