Как выбрать сопло для 3D-печати

В процессе 3D-печати методом послойного наплавления FFF (сокр. Fused Filament Fabrication), наверное, каждый когда-то сталкивался с проблемами, так или иначе связанными с соплом экструдера: ухудшение качества распечатанной модели, наплывы, несоответствие модели заданным в программе-слайсере размерам, подача расплавленной нити с закручиванием или мусором, застревание нити в нагревательной части и т.д. Зачастую, неправильно подобранное, изношенное или бракованное сопло может создавать многие вышеуказанные неприятности.

Далее мы постараемся разобраться, как выбрать «правильное» сопло под конкретную задачу, получить с его помощью качественную распечатанную модель и продлить срок службы сопла для беспроблемной печати на долгие месяцы.

Материал сопел.

На сегодняшний день на рынке любительской и профессиональной 3D-печати представлены сопла из пяти основных материалов:

• Латунь
• Сталь
• Медь
• С наконечником из оксида алюминия (Ruby)
• С наконечником из карбида вольфрама (Tungsten Carbide)

Латунь.

Повсеместно используемый и, пожалуй, лучший в соотношении цена/качество материал для повседневной печати «массовыми» пластиками. Отличная теплопроводность, простота изготовления и доступность предопределили будущее этого материала в соплах 3D-принтеров.
Конечно, за счёт мягкости материала ограничен и ресурс такого сопла, что подразумевает их регулярный осмотр и поддержка запаса.

Сталь.

Сопла из стали имеют повышенную износоустойчивость в сочетании с относительно невысокой ценой. Использование закаленной стали в соплах открывают возможность печати высокотемпературными пластиками, и пластиками с абразивными компонентами(такими как поликарбонат (PC), угленаполненные пластики (CarbonFiber), со стекловолокном (GF) и т.д.). Сопла из стали изнашиваются дольше латунных, но и имеют некоторые недостатки. Главный среди них – низкая теплопроводность стали. Могут возникнуть трудности в подборе и удержании необходимых температурных параметров при печати.

Медь

Использование медного сопла может решить задачи печати высокотемпературными пластиками. Такое сопло позволит получить на выходе максимально приближенную к заданной температуру. Но вместе с тем мягкость металла накладывает ограничения на печать абразиво-содержащими материалами. Зачастую, такие сопла имеют никелированное покрытие, способное уменьшить прилипание пластика к соплу.

Оксид алюминия

Специализированный тип сопла Ruby Olsson, созданный для продолжительной печати абразиво-содержащими пластиками. Он представляет из себя сопло c латунным основанием и рубиновым наконечником. Корпус из латуни отлично передает тепло, а износостойкий кончик сопла позволит не переживать о скором изменении диаметра микроотверстия при печати специализированными пластиками. Является довольно дорогим, но чрезвычайно износоустойчивым.

Карбид вольфрама

Последняя разработка канадских инженеров – Tungsten Carbide от DyzeDesign. Cозданая как альтернатива соплам Ruby. Конструкция сопла очень похожа, только в качестве основания используется сталь, а наконечник выполнен из соединения карбида и вольфрама. Потрясающая твердость и надежность – главные качества таких сопел. Самые дорогие и износостойкие сопла на текущий момент. 

Сопла Ruby и Tungsten Carbide являются хоть и универсальными почти для всех материалов, но не доступными для простого обывателя. Целесообразность покупки и использования может быть оправдана лишь объемными дорогими проектами с большими объемами печати из сложных пластиков и сжатыми сроками.

Резьба.

Несмотря на огромное разнообразие FFF 3D-принтеров на рынке, в них используются однотипные хотенды нескольких видов. Ниже приведены резьбы сопел популярных хотендов:

Диаметр отверстия.

Каждая конкретная задача подразумевает использование определенных пластиков, особых параметров печати (высота слоя, скорость, охлаждение и т.д.), а также использование подходящего диаметра отверстия сопла.

Средним и самым популярным диаметром считается сопло 0.4мм – именно таким укомплектован практически каждый популярный принтер с завода. Сопло с таким диаметром покроет большинство тривиальных задач.
Для увеличения детализации, более легкого съема поддержек и построения качественных мостов используют меньшие значения диаметра (0.1-0.3 мм). Такой диаметр сопла даст свой плюс – повышенное качество, так и минус – увеличенное время печати.

Для ускорения процесса печати, а также при использовании компонентного филамента (Wood, GF, CF, металлонаполненных нитей) – правильным выбором будет использование больших значений (0.6-1.2 мм), т.к. примеси в составе пластика могут создавать «пробки» на выходе сопла небольшого диаметра, из-за относительного большого размера нерасплавляемых частиц.  

Также, используя сопло большого диаметра, например 1мм, 1.2мм возможно напечатать прочные тонкостенные модели, в специальном спиральном режиме печати внешнего контура (например, Vase-mode в Cura).