Fotopolymerointitulostus on edennyt pitkälle viime vuosina. Aiemmin niche-harrastelijan lelu on kypsynyt valtavirran tuotantotyökaluksi korujen valuun, hampaiden mallintamiseen, prototyyppihahmoihin ja jopa teollisiin validointiosiin. SLA-, DLP- ja LCD-alustat ovat kumpikin saaneet huomattavan markkinaosuuden. Mutta kun käyttäjät työstävät näitä koneita kovemmin, yksi jatkuva päänsärky jää jäljelle: kuinka syöttää hartsia altaaseen luotettavasti ja johdonmukaisesti.
Varhaisin tapa oli manuaalinen kaataminen. Arvioi tarvittava tilavuus ennen tulostuksen aloittamista - liian paljon hukkaa hartsia, liian vähän ja tuloste kuivuu puolivälissä. Sitten tuli painovoiman syöttö: korkealle koneen yläpuolelle ripustettiin säiliö, joka luotti nestepään syöttämiseen hartsia. Periaatteessa yksinkertainen, mutta käytännössä virtausnopeus vaihtelee nesteen tason laskeessa, jolloin altaan pinta nousee ja laskee koko painatuksen ajan. Ensimmäiset kerrokset ja viimeiset kerrokset päätyvät täysin erilaiseen pintalaatuun.
Jotkut kokeilivat kalvopumppuja tai peristalttisia pumppuja automaattiseen täyttöön. Näiden pumppujen sykkiminen aiheuttaa aaltoilua altaan pintaan, mikä lisää ylimääräisiä kerrosviivoja, joita siellä ei pitäisi olla.
Joten takaisin peruskysymykseen: millaisen pumpun hartsin syöttö todella tarvitsee?
Ensinnäkin, ymmärrä hartsin "temperamentti".
Fotopolymeerihartsi ei ole vettä. Sen viskositeetti vaihtelee tyypillisesti välillä 200-1200 cps, ja voimakkaasti täytetyt teollisuushartsit voivat ylittää 2000 cps. Perspektiivistä katsottuna vesi huoneenlämpötilassa on noin 1 cps - hartsi on satoja tai tuhansia kertoja paksumpaa. Perinteinen keskipakopumppu, joka käyttää nopeaa juoksupyörää, joka heittää vettä ulos, menettää tehonsa dramaattisesti käsiteltäessä jotain niin siirappimaista kuin hartsi. Virtaus ja pää vaikuttavat molemmat.
Ongelmallisempaa on hartsitiksotropia. Monilla hartseilla on korkea viskositeetti paikallaan, mutta kun niihin kohdistuu leikkausvoimia, kuten puristamista ja kitkaa pumppauksen aikana, niiden viskositeetti laskee tilapäisesti ja niistä tulee nestemäisempiä. Tämä ominaisuus voi olla edullinen, jos pumpputyyppi valitaan oikein: virtausvastus pienenee pumpun käydessä. Kuitenkin, jos valitset väärän pumpun, vaikka siipipyöräpumppu, jossa on suuria välyksiä, hartsi liukuu takaisin rakojen läpi, tuhlaa energiaa ja tuottaa lämpöä, joka itse asiassa nopeuttaa ennenaikaista kovettumista pumpun ontelossa.
Toinen usein huomiotta jätetty ongelma: hartsin fotoinitiaattoreilla ja pigmenttihiukkasilla on erilaiset ominaispainot. Jos ne jätetään istumaan paikoillaan yli 4–6 tuntia, ne asettuvat hitaasti. Tuloksena on, että altaan pohjassa oleva hartsi "painostuu" koostumukseltaan, kun taas yläosasta tulee "kevyempi". Samasta erästä painetuilla osilla voi olla erilaisia mekaanisia ominaisuuksia ala- ja yläosan välillä. Jos pumppausjärjestelmä pystyy ylläpitämään kevyen kierron ruokinnan aikana, tämä laskeutumisongelma eliminoituu tehokkaasti.
Miksi hammaspyöräpumput voivat "purrata" hartsia
Hammaspyöräpumpun toimintaperiaate on petollisen yksinkertainen. Kaksi ristikkäistä hammaspyörää pyörii tiiviin kotelon sisällä. Tulopuolella hammaspyörän hampaiden väliset laajenevat tilat muodostavat osittaisen tyhjiön, joka imee nestettä sisään. Neste kuljetetaan sitten kotelon seinien ympäri hammastaskuissa ja poistuu ulostulopuolelta, jossa hankaustoiminta pakottaa nesteen ulos. Tämä on klassikkopositiivinen siirtymämekanismi - jokainen kierros antaa kiinteän määrän nestettä.
Tämä positiivinen syrjäytysominaisuus muuttaa hartsin syöttämistä. Virtausnopeus on tiukasti verrannollinen pyörimisnopeuteen, mikä tarkoittaa, että ohjaamalla moottorin kierroslukua, voit mitata tarkasti altaaseen toimitetun hartsin määrän aikayksikköä kohti. Yhdistettynä altaan tasoanturin kanssa suljetun silmukan ohjausta varten nesteen pinta voidaan pitää vakaana ±0,5 mm:n sisällä - enemmän kuin riittävä DLP-koneille, joiden kerrospaksuus on 50–100 µm.
Hammaspyöräpumput sopivat luonnostaan hyvin korkeaviskoosisille nesteille. Hammaspyörän yhdistämisen aikana syntyvä leikkaus toimii hartsin tiksotropian kanssa - hartsi ohenee tilapäisesti, kun se puristuu hammaspyörän hampaiden väliin, mikä vähentää virtausvastusta ja tekee pumpusta tehokkaamman kuin kylmällä vedellä. Teollisissa olosuhteissa hammaspyöräpumput ovat paras valinta suklaasiirapin, melassin, voiteluöljyjen ja muiden tahmeiden materiaalien pumppaamiseen – fysiikka on sama.
Kalvopumppuihin verrattuna hammaspyöräpumpuissa ei ole edestakaisin liikkuvaa kalvoa, joten niiden lähtövirtaus on paljon jatkuvampi. Jokainen kalvopumpun isku aiheuttaa lyhyen keskeytyksen, joka johtaa pieniin, mutta jatkuviin pinnan tärinoihin altaassa. Valopolymeroinnissa nestepinnan stabiilius jokaisen altistuksen aikana vaikuttaa suoraan hartsin tasaiseen leviämiseen. Peristalttisiin pumppuihin verrattuna hammaspyöräpumpuissa ei ole kuluvaa letkua. Peristalttiset pumppuputket - tavallisesti silikoni - turpoavat ja kovettuvat vähitellen joutuessaan pitkäaikaiseen kosketukseen hartsiliuottimien kanssa, mikä aiheuttaa huomattavaa virtauksen heikkenemistä 3–6 kuukauden kuluessa. Hammaspyöräpumppujen, metalli- tai teknis-muovivaihteineen, käyttöikä mitataan vuosissa hartsiympäristöissä.
Millainen on hyvä hartsin syöttöpumppu?
Ottaen huomioon hartsin ominaisuudet ja hammaspyöräpumppujen edut, tässä on tärkeimmät tekniset tiedot, jotka on otettava huomioon valittaessa pienoisrataspumppua hartsitulostukseen.
Ensinnäkin paine.Hartsin syöttö vaatii tyypillisesti nostamisen lattiatasosta säiliöstä tulostimen altaaseen – pystysuoraan 1–2 m korkeuteen sekä 3–5 m putkia, joissa taivutukset ja liittimet lisäävät paikallista vastusta. Järjestelmän kokonaisvastapaine on yleensä 30–80 kPa. Jos pumpun maksimikäyttöpaine on tätä pienempi, virtaus laskee jyrkästi vastapaineen noustessa ja se voi jopa pysähtyä kokonaan. 40–150 kPa:n käyttöpainealue kattaa suurimman osan pöytäkoneiden ja pienteollisuuden syöttövaatimuksista – vaikka säiliö olisi lattialla ja tulostin pöydällä, toimitus pysyy vakaana.
Toiseksi virtausnopeus.Hartsin kulutus riippuu tulostusalueesta ja kerroksen paksuudesta. Tyypillinen DLP-tulostin kuluttaa noin 50–150 ml tunnissa; Suuremmat LCD-mallit voivat saavuttaa 200–300 ml. Pumpun virtausnopeuden tarvitsee vain vastata kulutusnopeutta tai hieman ylittää sen - liian suuri virtaus itse asiassa vaikeuttaa tasonsäätöä. Luokitus, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 100 ml/min, säädettävällä nopeudella, kattaa helposti pöytätietokoneiden ja keskitason teollisuuden tarpeet ja ylläpitää vakaan tehon jopa alhaisilla kierrosluvuilla ilman "luisumista".
Kolmanneksi materiaalien yhteensopivuus.Kaikkien sisäosien, jotka koskettavat hartsia, on kestettävä monomeerejä ja fotoinitiaattoreita. Akrylaattipohjaiset hartsit syövyttävät lievästi kuparia ja alumiiniseoksia, joten pumpun runko on parasta tehdä ruostumattomasta teräksestä tai muovista, ja vaihteet tarvitsevat hyvän tasapainon kulutuskestävyyden ja kemikaalien kestävyyden välillä.
Neljänneksi melu.Monia hartsitulostimia käytetään toimistoissa, klinikoilla tai laboratorioissa, joissa melurajat ovat paljon tiukemmat kuin tehtaalla. Hammaspyöräpumpun pyörivä ääni on luonnostaan vähemmän häiritsevä kuin kalvopumpun iskevä vasara. Kumivaimennustyynyn lisääminen pumpun ja sen telineen väliin vähentää rakenteellista tärinää edelleen.
Viidenneksi, ajon helppous.Useimmat tulostimen emolevyt tarjoavat 24 V DC ulostulon. Pumpun käyttöjännitteen sovittaminen säästää ylimääräisen tehomoduulin lisäämiseltä. Käyttövirran pitäminen alle 200 mA:ssa välttää levyn ylikuormituksen ja eliminoi ylimääräisen jäähdytysvaipan tarpeen.
Kuinka SC2301CPW toimii hartsinsyötössä
Rivitetään nyt nämä kriteerit SC2301CPW-pienihammaspyöräpumppua vastaan - sopivuus tulee ilmeiseksi.
24 V DCvastaa tulostimen yleisiä emolevyn jännitteitä, joten alas- tai tehostusmuunninta ei tarvita.
Suurempi tai yhtä suuri kuin 100 ml/minvirtaus antaa runsaasti säätövaraa. Käytännössä PWM-nopeudensäätö voi hidastaa sen 30–80 ml/min, mikä vastaa tarkasti eri tulostimien kulutusta.
40-150 kPatyöpaine kestää helposti 2–3 metrin pystysuoran noston ja monimutkaisen letkun vastuksen jopa korkeamman viskositeetin valuhartseilla tai keramiikkatäytteisillä komposiiteilla.
Vähemmän tai yhtä suuri kuin 200 mAvirrankulutus tarkoittaa suoraa emolevyn virtaa – ei erillistä suurvirtajohdotusta, mikä vähentää sisäisiä häiriöitä ja vikakohtia.
Vähemmän tai yhtä suuri kuin 60 dB50 cm:n melu on suunnilleen normaalin keskustelun tasoa - täysin hyväksyttävää toimisto- tai klinikkaympäristössä.
Pumpussa käytetään ruostumattomasta teräksestä valmistettua akselia ja kulutusta kestävää hammaspyöräparia, joka on todistetusti pitkäkestoinen hartsiväliaineissa. Säännöllinen huolto rajoittuu O-renkaiden tarkistamiseen ja tulosuodattimen puhdistamiseen – kuluvia osia ei tarvitse vaihtaa usein.
Vielä tärkeämpää on, että hammaspyöräpumpun jatkuva, tasainen tuotto vastaa täydellisesti hartsitulostuksen prosessivaatimuksia. Altaan pinta pysyy vapaana pulsaation aiheuttamista aaltoiluista, hartsi leviää tasaisesti jokaisen valotuksen aikana ja kerrosten välinen paksuus säilyy. Syöttölinjassa oleva hartsi pysyy hidastettuna, joten fotoinitiaattorit ja pigmentit pysyvät tasaisesti suspendoituina - paljon paremmin kuin staattinen varastointi. Ruokintajärjestelmä kehittyy "passiivisesta tason laskun odottamisesta" "aktiivisen tason ylläpitämiseen" - olennainen prosessin päivitys.
Käytännön asennusvinkkejä
Oikeallakin pumpulla asennustiedoilla on merkitystä.
Pidä tuloletku mahdollisimman lyhyenä ja suorana, minimoiden turhat mutkat.
Asenna 60–100 meshin ruostumattomasta teräksestä valmistettu suodatin tuloaukkoon liukenemattomien hiukkasten tai ulkoisten roskien keräämiseksi ennen kuin ne pääsevät pumpun onteloon.
Suuntaa poistoletku niin, että se menee altaaseen nestepinnan alapuolelle välttäen roiskeita ja kuplien muodostumista.
Asenna pumppu lähemmäs allasta kuin säiliötä - poistoaukon lyhentäminen vähentää painehäviötä. Jos sisätilaa on vähän, asenna pumppu ulkopuolelta kotelon sivulle pikaliittimillä huoltoa varten.
Tulostuksen jälkeinen puhdistus on yhtä tärkeää. Pumpun sisälle pitkäksi ajaksi jääneet jäämät voivat valokovettua tai geeliytyä. Suorita jokaisen tulostuksen jälkeen lyhyt puhdistusjakso isopropyylialkoholilla tai erityisellä puhdistusliuoksella pumpun läpi. Jos tulostimesi tukee automaattisia puhdistusrutiineja, pumpun huuhtelun integroiminen päivittäiseen huoltoaikatauluun tekee käytöstä lähes huolettoman.
Hartsin ruokinnan uudelleen ajatteleminen
Monet ihmiset rakentaessaan tai jälkiasentaessaan hartsitulostinta kiinnittävät huomionsa valonlähteeseen, näyttöön, Z-akselin tarkkuuteen - "näkyviin" laitteistoihin. Ruokintajärjestelmää käsitellään usein jälkikäteen, joka kiinnitetään letkunpalalla. Tulostus on kuitenkin järjestelmätason prosessi; jokainen heikko lenkki jättää jälkensä loppuosaan.
Epävakaasta pinnasta johtuvat aaltoilut, laskeutuneiden pigmenttien väripoikkeamat, manuaalisen täytön aiheuttamat tulostuskatkot – nämä "pienet" häiriöt juontavat usein syöttöasetuksista. Kun käytät vähän vaivaa syöttöjärjestelmän korjaamiseen, saat huomattavasti paremman tulostuksen johdonmukaisuuden ja paljon miellyttävämmän käyttökokemuksen.
Hammaspyöräpumppu ei ole ainoa ratkaisu, mutta hartsin syöttöä varten se saavuttaa tasaisen virtauksen jatkuvuuden, paineen mukauttavuuden, materiaalien yhteensopivuuden ja pitkän aikavälin luotettavuuden. SC2301CPW on edustava esimerkki, joka vahvistaa pienoisrataspumppujen soveltuvuuden fotopolymerointitulostukseen.
Jos kamppailet hartsin syöttöongelmien kanssa, kannattaa tarkastella uudelleen koko nestereittiäsi hammaspyöräpumpun näkökulmasta. Joskus avain parempaan tulosteeseen ei ole valotusparametrien asettaminen äärirajoille, vaan ruokinnan perusteiden saaminen oikein.