Por que a atualização para uma extrusora de unidade direta geralmente leva a uma qualidade de impressão 3D ruim?

Uma impressora 3D é uma máquina sofisticada que derrete plástico em formas 3D complexas. A atualização de um envolve mexer em sistemas de movimento complicados e eletrônicos elaborados, com a complexidade adicional de modificação de firmware.

Isso ainda não impediu um número crescente de entusiastas da impressão 3D intrépidos de comprar impressoras 3D de nível básico e modificá-las para competir com modelos caros. Um dos mods mais populares envolve a atualização de extrusoras Bowden de estoque para extrusoras de acionamento direto.

Seria justo supor que a atualização do próprio cabeçote de impressão garantiria uma melhoria suficiente para justificar o incômodo envolvido. Mas e se lhe dissermos que essa atualização cara geralmente diminui a qualidade de impressão?

Confuso? Continue lendo para descobrir por que uma atualização de extrusora não é tão simples quanto parece.

Mito: Extrusoras Direct Drive Melhoram a Qualidade de Impressão

Visite qualquer fórum de impressão 3D e você encontrará membros reclamando de baixa qualidade de impressão logo após a atualização para extrusoras de acionamento direto. Você pode atribuir alguns desses casos a peças de atualização defeituosas e práticas de instalação inadequadas, mas esses não são incidentes isolados.

Na verdade, os veteranos da impressão 3D sabem que é praticamente impossível para impressoras caras igualarem a qualidade de impressão pronta para uso das impressoras Creality Ender-3. Então, o que está acontecendo aqui?

Mas primeiro, vamos dar um passo atrás para entender o que são as extrusoras de acionamento direto, como elas diferem das extrusoras de estoque e por que são consideradas atualizações dignas.

O que são extrusoras Bowden?

Impressoras 3D populares de nível básico, como a Ender-3, são fornecidas com extrusoras Bowden. Este design da cabeça de impressão separa fisicamente a extrusora (que empurra o filamento para dentro do bocal) do conjunto da extremidade quente que consiste no dissipador de calor, quebra de calor, bloco aquecedor e bocal.

Essas extrusoras recebem o nome do tubo Bowden (ou PTFE) significativamente mais longo que conecta a extrusora ao conjunto de extremidade quente. Este é um design relativamente simples que é econômico. Mas o caminho de filamento mais longo de uma extrusora Bowden também torna quase impossível imprimir filamentos flexíveis.

Você está essencialmente tentando empurrar uma corda por uma mangueira nesse ponto. E é aí que as extrusoras de acionamento direto entram em cena.

O que torna as extrusoras de acionamento direto melhores?

Este design de cabeça de impressão combina a extrusora e o conjunto hot end em uma única unidade. A ideia é reduzir o trajeto do filamento aproximando a extrusora o mais próximo possível do bico. Isso reduz significativamente o comprimento do filamento que precisa ser empurrado para baixo no tubo de PTFE. Isso também significa que uma seção mais curta do filamento precisa empurrar o bico para gerar pressão de extrusão.

Uma seção mais curta de filamento é inerentemente mais rígida e, portanto, menos provável de se amontoar e entupir no caminho para o bocal. Isso permite que extrusoras de acionamento direto imprimam filamentos flexíveis com facilidade, além de reduzir as configurações de distância de retração para filamentos regulares. Uma seção mais curta de filamento também é mais fácil de controlar com precisão, o que reduz os problemas de encordoamento evidentes em impressões 3D complicadas.

Mas eles são realmente melhores?

As extrusoras de acionamento direto tornam a impressão 3D com filamentos flexíveis uma brisa, mas virtualmente todos, no entanto, reclamam de problemas feios de banda Z após a atualização do Bowden para o drive direto extrusoras. Esses gremlins se manifestam como faixas feias que percorrem verticalmente a superfície de impressão e são visíveis ao longo do eixo Z da impressora 3D.

A gravidade das faixas pode variar de impressora para impressora, mas absolutamente se manifesta em todas as extrusoras de acionamento direto. Eu pessoalmente usei cinco extrusoras de acionamento direto diferentes, com cada extrusora exibindo esse problema em graus variados.

E não sou apenas eu e alguns discrepantes estatísticos que enfrentamos esses problemas.

The Issue #602 Wasteland

Os proprietários das impressoras de acionamento direto Prusa tiveram um colapso coletivo quando perceberam que suas máquinas caras não podiam igualar a qualidade de impressão das impressoras Ender-3 consideravelmente mais baratas. O que começou como um relatório de bug citando a extrusão de filamento inconsistente, acabou gerando o infame Edição nº 602.

Josef Prusa, proprietário e fundador da Prusa Research, respondeu mobilizando seu exército de engenheiros para investigar o assunto, mas a questão permanece sem solução até hoje. Existe uma comunidade inteira do Discord, apelidada O Deserto 602, onde os entusiastas da impressora 3D não apenas lamentam e brincam sobre o fenômeno não resolvido em igual medida, mas alguns até tentam resolver o problema.

Em suma, os usuários devem reclamar sobre esse fenômeno quando as impressoras 3D equipadas com uma extrusora de acionamento direto atingem uma base de usuários instalada grande o suficiente. Proprietários das populares impressoras 3D Voron DIY (veja nosso Guia para iniciantes de Voron) conhecem esse fenômeno como Edição nº 6. Você encontrará pessoas mascarando a inconsistência de extrusão reveladora tirando fotos em condições favoráveis. condições de iluminação, mas o problema é claramente visível quando as impressões 3D são feitas sob a cabeça iluminação.

O que causa esses problemas de extrusão de unidade direta?

Uma vez que você fatorar problemas de montagem e ajuste impróprios, as principais teorias para a inconsistência a extrusão associada às extrusoras de acionamento direto se resume à extrusora “Dual Drive” da Bondtech engrenagens. Essas são exatamente as mesmas engrenagens de pinhão de corte reto encontradas em praticamente todas as extrusoras de acionamento direto usadas em projetos populares de impressoras 3D da Prusa e Voron.

A impressão 3D YouTubers Design Prototype Test e a MihaiDesigns fizeram um ótimo trabalho ao reduzir o problema às engrenagens da extrusora da Bondtech e à primeira investigação vale a pena conferir. Ambos os YouTubers sugeriram o uso de design de engrenagem de extrusora helicoidal ou espinha de peixe para eliminar o problema de extrusão inconsistente.

Até o momento, nem a Bondtech nem qualquer outro fabricante de extrusoras trouxe um design aprimorado para o mercado ainda.

Como as extrusoras Bowden são imunes a esses problemas?

Você se lembra de como descartamos as extrusoras Bowden, ilustrando como seu design de alimentação de filamento equivale a empurrar uma corda por uma mangueira? Bem, ter esse grau de folga e o consequente atraso no acúmulo de pressão do bico é perfeito para eliminar inconsistências de extrusão decorrentes de um design ruim da engrenagem da extrusora de acionamento direto.

As mesmas deficiências de design que impedem que as extrusoras Bowden tenham distâncias de retração mais curtas - e controle mais rápido e responsivo sobre a pressão do bocal - também são úteis para evitar que artefatos de extrusão inconsistentes se manifestem na impressão 3D real objetos.

Dê uma olhada na impressão 3D limpa (e a falta de Z-banding nela) obtida da minha impressora Ender-3 equipada com a extrusora Bowden, se você achar isso difícil de acreditar. Eu usei meia dúzia de extrusoras de acionamento direto diferentes desde então, sem nunca conseguir atingir esse nível de consistência de extrusão.

Não surpreendentemente, alguns proprietários de impressoras 3D Voron ainda juram e usam extrusoras Bowden por esse motivo. No entanto, fazer isso tem algumas ressalvas.

Você deve “atualizar” para uma extrusora Bowden?

Você certamente não deveria se planeja imprimir filamentos flexíveis, que precisam absolutamente do caminho de filamento mais curto de uma extrusora de acionamento direto. Aqueles que possuem impressoras CoreXY rápidas também estão em melhor situação com suas extrusoras de acionamento direto.

Isso é especialmente verdadeiro se eles não quiserem sacrificar a velocidade ou o recurso avançado de avanço de pressão. É impossível para as extrusoras Bowden realizarem a regulação avançada da pressão do bico em velocidades de impressão rápidas. Você absolutamente precisa de uma extrusora de acionamento direto para imprimir rapidamente com o avanço de pressão ativado.

A inconsistência de extrusão associada às extrusoras de acionamento direto não é o fim do mundo. A impressão aditiva não deve ser esteticamente limpa para começar, portanto, bandas Z menores são aceitáveis.

No entanto, se você estiver enfrentando inconsistências de extrusão flagrantes, é melhor observar outras causas prováveis, como regulação do calor do leito, ligação do eixo Z e taxa de fluxo do filamento.

Extrusora de engrenagem cicloidal da Prusa XL para o resgate

Nem todo mundo está aceitando esse problema deitado. A Prusa Research fez mudanças radicais no novo design da extrusora empregada na próxima impressora Prusa XL CoreXY, conforme discutido em detalhes em nossa cartilha no Prusa XL. Muitos acreditam que esse design poderia resolver o problema nº 602 que continua a atormentar as impressoras de unidade direta Prusa existentes.

É um pouco prematuro aumentar nossas esperanças com o Prusa XL, mas com certeza é melhor continuar usando as mesmas engrenagens de extrusora de acionamento direto Bondtech suspeitas de causar os problemas de extrusão mencionados acima.

Problemas de extrusora de acionamento direto

Como exploramos, enquanto as extrusoras de acionamento direto facilitam muito a impressão 3D com filamentos flexíveis, a atualização para uma Bowden pode resultar em problemas feios de banda Z.

Eu pessoalmente fiz as pazes com as pequenas inconsistências de extrusão associadas às extrusoras de acionamento direto em para colher os benefícios da impressão de filamentos flexíveis, falta de encordoamento e poder imprimir realmente velozes. Isso é um negócio justo.

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