Fotopolimerizacijos spausdinimas pastaraisiais metais nuėjo ilgą kelią. Kadaise buvęs nišinis mėgėjų žaislas tapo pagrindine papuošalų liejimo, dantų modeliavimo, figūrėlių prototipų ir net pramoninių dalių gamybos įrankiu. SLA, DLP ir LCD platformos užėmė didelę rinkos dalį. Tačiau naudotojams vis labiau spaudžiant šias mašinas, išlieka vienas nuolatinis galvos skausmas: kaip patikimai ir nuosekliai tiekti dervą į kubilą.
Ankstyviausias būdas buvo liejimas rankiniu būdu. Prieš pradėdami spausdinti įvertinate reikiamą tūrį – per daug išeikvojama dervos, per mažai ir spaudinys išdžiūsta įpusėjus. Tada atsirado gravitacijos šėrimas: aukštai virš mašinos pakabintas rezervuaras, kuris priklausė nuo skysčio galvutės, kad būtų tiekiama derva. Iš principo paprasta, tačiau praktiškai srauto greitis kinta, kai skysčio lygis krenta, todėl kubilo paviršius kyla ir leidžiasi per visą spaudinį. Pirmieji ir paskutiniai sluoksniai yra visiškai skirtingos paviršiaus kokybės.
Kai kurie bandė diafragminius siurblius arba peristaltinius siurblius automatiniam papildymui. Šių siurblių pulsavimas sukuria raibuliavimą kubilo paviršiuje ir prideda papildomų sluoksnių linijų, kurių ten neturėtų būti.
Taigi grįžkime prie pagrindinio klausimo: kokio siurblio iš tikrųjų reikia dervos padavimui?
Pirma, supraskite dervos „temperamentą“.
Fotopolimerinė derva nėra vanduo. Jo klampumas paprastai svyruoja nuo 200 iki 1200 cps, o stipriai užpildytos pramoninės dervos gali viršyti 2000 cps. Žvelgiant į perspektyvą, vanduo kambario temperatūroje yra apie 1 cps, o derva yra nuo šimtų iki tūkstančių kartų storesnė. Įprastas išcentrinis siurblys, kuris remiasi greitaeigiu sparnuotės ratu, kuris išmeta vandenį į išorę, labai praranda efektyvumą, kai tvarkomas toks sirupas kaip derva. Tiek srautas, tiek galva nuslopina nosį.
Daugiau problemų kelia dervatiksotropija. Daugelis dervų pasižymi dideliu klampumu, kai stovi, tačiau kai jas veikia šlyties jėgos, pvz., gniuždymas ir trintis siurbimo metu, jų klampumas laikinai sumažėja ir jos tampa skystesnės. Ši savybė gali būti naudinga, jei siurblio tipas pasirinktas teisingai: siurbliui veikiant srauto pasipriešinimas mažėja. Tačiau, jei pasirinksite netinkamą siurblį, tarkime, sparnuotės siurblys su dideliais tarpais - derva išslysta atgal pro tarpus, eikvodama energiją ir generuodama šilumą, kuri iš tikrųjų pagreitina priešlaikinį kietėjimą siurblio ertmėje.
Kita dažnai pamirštama problema: fotoiniciatoriai ir pigmento dalelės dervoje turi skirtingą savitąjį svorį. Jei paliekama ramiai sėdėti ilgiau nei 4–6 valandas, jie pamažu nusėda. Dėl to kubilo apačioje esanti derva tampa „sunkesnė“, o viršutinė – „lengvesnė“. Iš tos pačios partijos atspausdintos dalys gali turėti skirtingas mechanines savybes tarp apatinės ir viršutinės sekcijų. Jei siurbimo sistema gali palaikyti švelnią cirkuliaciją maitinimo metu, ši nusėdimo problema veiksmingai pašalinama.
Kodėl krumpliaračių siurbliai gali „įkąsti“ dervą
Krumpliaračio siurblio veikimo principas yra apgaulingai paprastas. Tvirtame korpuse sukasi dvi susietos krumpliaračiai. Įleidimo pusėje besiplečiantys tarpai tarp krumpliaračio dantų sukuria dalinį vakuumą, kuris įtraukia skystį. Tada skystis pernešamas aplink korpuso sieneles dantų kišenėse ir išleidžiamas išleidimo pusėje, kur susiliejimas išstumia skystį. Tai klasikateigiamas poslinkismechanizmas – kiekvienas apsisukimas tiekia fiksuotą skysčio kiekį.
Ši teigiamo poslinkio charakteristika keičia dervos padavimą. Srauto greitis yra griežtai proporcingas sukimosi greičiui, o tai reiškia, kad valdydami variklio sūkius, galite tiksliai išmatuoti dervos kiekį, tiekiamą į baką per laiko vienetą. Sujungus su rezervuaro lygio jutikliu, skirtu uždarojo ciklo valdymui, skysčio paviršius gali būti stabilus ±0,5 mm – daugiau nei reikia DLP mašinoms, kurių sluoksnio storis yra 50–100 µm.
Pavarų siurbliai iš prigimties puikiai tinka didelio klampumo skysčiams. Krumpliaračio sujungimo metu susidaręs šlytis veikia su dervos tiksotropija – derva laikinai suplonėja, kai yra suspaudžiama tarp krumpliaračio dantų, todėl sumažėja srauto pasipriešinimas ir iš tikrųjų siurblys tampa efektyvesnis nei naudojant šaltą vandenį. Pramoninėse aplinkose krumpliaračių siurbliai yra geriausias pasirinkimas pumpuoti šokolado sirupą, melasą, tepalinę alyvą ir kitas lipnias medžiagas – fizika yra ta pati.
Palyginti su diafragminiais siurbliais, krumpliaračių siurbliai neturi stūmoklinės membranos, todėl jų išėjimo srautas yra daug pastovesnis. Kiekvienas diafragminio siurblio smūgis sukuria trumpą pertrūkį, kuris virsta nedideliu, bet nuolatiniu paviršiaus drebėjimu kubile. Fotopolimerizuojant skysčio paviršiaus stabilumas kiekvieno ekspozicijos metu tiesiogiai įtakoja dervos tolygumą. Palyginti su peristaltiniais siurbliais, krumpliaračių siurbliai neturi susidėvėjusių vamzdelių. Peristaltiniai siurblio vamzdeliai – dažniausiai silikoniniai – palaipsniui išsipučia ir sukietėja ilgai kontaktuodami su dervos tirpikliais, todėl per 3–6 mėnesius pastebimas srauto trūkimas. Krumpliaračių siurblių su metalinėmis arba inžinerinėmis plastikinėmis pavaromis tarnavimo laikas matuojamas metais dervos aplinkoje.
Kas yra geras dervos padavimo siurblys?
Atsižvelgiant į dervos savybes ir krumpliaračių siurblių privalumus, čia pateikiamos pagrindinės specifikacijos, į kurias reikia atkreipti dėmesį renkantis miniatiūrinį krumpliaračių siurblį dervos spausdinimui.
Pirma, spaudimas.Norint tiekti dervą, paprastai reikia pakelti iš grindų lygyje esančio rezervuaro iki spausdintuvo kubilo – vertikalaus 1–2 m aukščio ir 3–5 m vamzdelių, kurių lenkimai ir jungiamosios detalės padidina vietinį atsparumą. Bendras sistemos priešslėgis paprastai būna 30–80 kPa diapazone. Jei siurblio maksimalus darbinis slėgis yra mažesnis už tai, padidėjus priešslėgiui srautas smarkiai sumažės ir gali net visiškai sustoti. 40–150 kPa darbinio slėgio diapazonas patenkina daugumą stalinių kompiuterių ir smulkiosios pramonės tiekimo poreikių – net jei rezervuaras yra ant grindų, o spausdintuvas – ant stalo, tiekimas išlieka stabilus.
Antra, srauto greitis.Dervos suvartojimas priklauso nuo spausdinimo ploto ir sluoksnio storio. Įprastas DLP spausdintuvas sunaudoja apie 50–150 ml per valandą; didesni LCD modeliai gali pasiekti 200–300 ml. Siurblio debitas turi atitikti arba šiek tiek viršyti suvartojimo greitį – per didelis srautas iš tikrųjų apsunkina lygio valdymą. Didesnis nei 100 ml/min arba lygus reitingas su kintamo greičio valdymu lengvai patenkina stalinių kompiuterių iki vidutinio pramonės poreikius ir išlaiko stabilią išvestį net esant žemiems apsisukimams be „paslydimo“.
Trečia, medžiagų suderinamumas.Visos vidinės dalys, kurios liečiasi su derva, turi būti atsparios monomerams ir fotoiniciatoriams. Akrilato pagrindu pagamintos dervos yra silpnai ėsdinančios vario ir aliuminio lydinius, todėl siurblio korpusą geriausia gaminti iš nerūdijančio plieno arba dirbtinio plastiko, o krumpliaračiams reikia gero atsparumo dilimui ir cheminio atsparumo pusiausvyrai.
Ketvirta, triukšmas.Daugelis dervos spausdintuvų naudojami biuruose, klinikose ar laboratorijose, kur triukšmo ribos yra daug griežtesnės nei gamyklose. Sukamasis krumpliaračio siurblio garsas iš prigimties yra mažiau įkyrus nei smogiamasis diafragminio siurblio plaktukas. Pridėjus guminį amortizatorių tarp siurblio ir jo laikiklio, dar labiau sumažinamas konstrukcinis vibracijos triukšmas.
Penkta, vairavimo paprastumas.Dauguma spausdintuvo pagrindinių plokščių turi 24 V nuolatinės srovės išvestį. Suderinus siurblio pavaros įtampą, nereikia pridėti papildomo maitinimo modulio. Išlaikant žemesnę nei 200 mA darbinę srovę, plokštė neperkraunama ir nereikia papildomo šilumos šalinimo.
Kaip SC2301CPW veikia tiekiant dervą
Dabar palyginkime šiuos kriterijus su miniatiūriniu krumpliaračio siurbliu SC2301CPW – tinkamumas tampa akivaizdus.
24 V DCatitinka įprastas spausdintuvo pagrindinės plokštės įtampas, todėl nereikia jokio sumažinimo ar padidinimo keitiklio.
Didesnis arba lygus 100 ml/minsrautas suteikia daug erdvės reguliuoti. Praktiškai PWM greičio reguliatorius gali jį sumažinti iki 30–80 ml/min, tiksliai suderindamas įvairių spausdintuvų suvartojimo greitį.
40–150 kPadarbinis slėgis lengvai atlaiko 2–3 m vertikalų pakėlimą ir sudėtingų vamzdžių atsparumą, net ir naudojant didesnio klampumo liejimo dervas arba keramika užpildytus kompozitus.
Mažesnė arba lygi 200 mAsrovės suvartojimas reiškia tiesioginį pagrindinės plokštės maitinimą – nėra atskirų didelės srovės laidų, todėl sumažėja vidinė netvarka ir gedimų vietos.
Mažesnis arba lygus 60 dBtriukšmas 50 cm atstumu yra maždaug normalus pokalbio lygis – visiškai priimtinas biuro ar klinikos aplinkoje.
Siurblys naudoja nerūdijančio plieno veleną ir nusidėvėjimui atsparų krumpliaračių porą, kuri įrodyta, kad ilgai veikia dervos terpėje. Įprastinė priežiūra apsiriboja O žiedų patikrinimu ir įleidimo filtro valymu – nereikia dažnai keisti susidėvėjusių dalių.
Dar svarbiau, kad nuolatinis, sklandus krumpliaračio siurblio našumas puikiai atitinka dervos spausdinimo proceso reikalavimus. Kubilo paviršiuje nėra pulsacijos sukeltų bangelių, derva pasiskirsto tolygiai kiekvieno ekspozicijos metu ir išsaugoma sluoksnio storio konsistencija. Derva tiekimo linijoje išlieka sulėtinti, todėl fotoiniciatoriai ir pigmentai išlieka tolygiai suspenduoti – daug geriau nei statinis saugojimas. Šėrimo sistema vystosi nuo „pasyviai laukimo, kol lygis nukris“ iki „aktyvaus pastovaus lygio palaikymo“ – esminio proceso atnaujinimo.
Praktiniai montavimo patarimai
Net ir pasirinkus tinkamą siurblį, montavimo detalės yra svarbios.
Įleidimo vamzdelius laikykite kuo trumpesnius ir tiesesnius, sumažindami nereikalingus lenkimus.
Ant įleidimo angos sumontuokite 60–100 akių nerūdijančio plieno filtrą, kad sulaikytumėte neištirpusias daleles ar išorines šiukšles, kol jos nepateks į siurblio ertmę.
Nukreipkite išleidimo vamzdelį taip, kad jis patektų į baką žemiau skysčio paviršiaus, išvengiant purslų ir burbuliukų susidarymo.
Siurblį montuokite arčiau kubilo, o ne prie rezervuaro – sutrumpėjus išleidimo angos eigai sumažėja slėgio nuostoliai. Jei vidinė erdvė yra maža, sumontuokite siurblį iš išorės korpuso šone naudodami greito sujungimo jungtis, kad būtų lengviau prižiūrėti.
Valymas po spausdinimo yra ne mažiau svarbus. Likučiai, palikti pompoje ilgą laiką, gali sukietėti fotonuotraukomis arba suželti. Po kiekvieno spausdinimo paleiskite trumpą valymo ciklą su izopropilo alkoholiu arba specialiu valymo tirpalu per siurblį. Jei jūsų spausdintuvas palaiko automatines valymo procedūras, įtraukus siurblio plovimą į kasdienės priežiūros grafiką, darbas beveik nekelia rūpesčių.
Dervos šėrimo permąstymas
Daugelis žmonių, kurdami ar modifikuodami dervinį spausdintuvą, atkreipia dėmesį į šviesos šaltinį, ekraną, Z ašies tikslumą – „matomą“ techninę įrangą. Maitinimo sistema dažnai traktuojama kaip pasekmė, pritvirtinta vamzdelio gabalėliu. Tačiau spausdinimas yra sistemos lygio procesas; kiekviena silpna grandis palieka savo pėdsaką paskutinėje dalyje.
Nestabilaus paviršiaus raibuliavimas, nusistovėjusių pigmentų spalvos nukrypimai, spausdinimo pertraukimai dėl rankinio papildymo – šie „nežymūs“ nemalonumai dažnai siejami su maitinimo sąranka. Įdėkite šiek tiek pastangų, kad tinkamai sutvarkytumėte tiekimo sistemą, ir jūs įgysite žymiai patobulintą spausdinimo nuoseklumą ir daug malonesnę naudotojo patirtį.
Krumpliaratinis siurblys nėra vienintelis sprendimas, bet dervos padavimui jis užtikrina balansinį srauto tęstinumą, slėgio prisitaikymą, medžiagų suderinamumą ir ilgalaikį patikimumą. SC2301CPW yra tipiškas pavyzdys, patvirtinantis miniatiūrinių krumpliaračių siurblių pritaikymą fotopolimerizacijos spausdinimui.
Jei susiduriate su dervos padavimo problemomis, verta dar kartą peržiūrėti visą skysčio kelią iš krumpliaračio siurblio perspektyvos. Kartais raktas į geresnį spaudinį yra ne ekspozicijos parametrų padidinimas iki ribos, o tinkamų šėrimo pagrindų nustatymas.