Kuidas valida 3D-printerite jaoks vedelikusüsteemi? Põhjalik võrdlusjuhend peristaltiliste ja hammasrataspumpade vahel

Otsene vastus: sobitage kohustus, mitte pumba kategooria

Valige pumba tüüp töö, mitte harjumuse järgi. Kasutage mikroperistaltilist pumpa madala viskoossusega, nihketundlike või saastekriitiliste vedelike jaoks madalal kuni mõõdukal rõhul ja mikroülekandepumpa viskoossete vedelike, kõrgema tarnerõhu või impulsivaba mõõtmise jaoks. Enne tellimist kinnitage pinge, voolutugevus ja kuluvate osade maksumus.

Mõlemad perekonnad on mahuga pumbad, nii et mõlemad toodavad voolu, mis on põhimõtteliselt sõltumatu allavoolu takistusest. Kõik, mis neid eraldab, tuleneb ühest disainiotsusest: kuidas pump tihendab sisselaske- ja väljalaskeava vahelist pilu.

Praktiline tagajärg on see, et pumba valik 3D-printimisvedeliku etteandesüsteemis ei ole brändi- ega hinnaküsimus. See on kohustusküsimus, millele vastab viis muutujat, mida saate mõõta või andmelehelt lugeda. Peaaegu iga turul olev 3D-printimise vedeliku juhtimislahendus taandub ühele neist kahest pumbaperest, mis on riietatud erinevatesse korpustesse ja pingeklassidesse.

Mida 3D-printer tegelikult pumbalt teeb?

3D-printeril on neli sujuvat tööd ja need erinevad rohkem, kui enamik valikunõuandeid tunnistab. Kuumjahutus töötab pidevalt madala vooluhulgaga, vaigu täitmine toimub vahelduvalt suuremal mahul, pesuringlus töötab partiidena agressiivsete vedelikega ja doseerimine toimub täpselt väikeste koguste korral.

Esmalt tööprofiili koostamine takistab ehitajat ostmast pumpa, mis lahendas kellegi teise probleemi. Jahutusahel ja doseerimisvoolik võivad jagada sama vedelikku ja vajavad siiski vastupidiseid pumba omadusi.

Kuumuse libisemine on rikkerežiim, mis kõige sagedamini surub FDM-i ehitajat vedelikjahutuse poole. Hõõgniit pehmeneb sulamistsooni kohal ja ekstrusioon peatub väljatrükkimise keskel. Prusa Research dokumenteerib seda viga, mis on prindi keskel väljapressimise ebaõnnestumise selge põhjus.

Vedeljahutus võidab pigem füüsika kui mood. Vesi kannab ligikaudu neli korda rohkem õhu erisoojust kilogrammi kohta: umbes 4,18 kJ/kg·K ja umbes 1,0 kJ/kg·K. Väike jahutusvedeliku vool eemaldab seetõttu palju rohkem soojust kui suur õhuvool ja radiaator võib selle soojuse välja lasta köetavast kambrist.

Vaigu täitmine on sama varustusloendi puhul erinev probleem. Kuna printimise peatamine mahuti täitmiseks jätab taaskäivitushetkel jälje, peab täitepump töötama järelevalveta, mis muudab taseme tuvastamise ja korratava väikesemahulise tarnimise konstruktsioonipiiranguteks.

Doseerimine on kõige raskem ülesanne. Pasta ja tindi ekstrusioon on rõhupõhine, positiivse nihkega protsess ja pumba mootori suurus määratakse tavaliselt pöördemomendi, mitte voolu järgi, mistõttu need süsteemid on konstrueeritud liikumistelgedena koos oma draiveritega.

Konstruktsioonide puhul, kus vedelikuahel on vaid üks masina osa, valige pump koos ülejäänud riistvaraga, mitte ei kinnita seda lõpus. Tootja oma3D-printeri pumbarakendusedlehel on loetletud pumbapered, mis on juba printeriplatvormidel juurutatud.

Kuidas peristaltilised ja hammasrattapumbad vedelikku erinevalt liigutavad?

Mõlemad on mahuga pumbad ja erinevad tihendamise poolest. Mikroperistaltiline pump pigistab rullikutega suletud toru, mistõttu tihend on mehaaniline ja vedelik jääb toru sisse. Mikroülekandepump püüab vedeliku hammaste vahele ja tihendab vedelikukile oma vahedega.

Peristaltilises pumbas suruvad rullid või jalatsid toru pöörlemisel kokku, luues vaakumi, mis tõmbab vedelikku sisse. Toru täielik sulgemine ummistuspunktis annab pumbale positiivse nihketegevuse: see takistab tagasivoolu ilma tagasilöögiklapita ja peale toru ei puuduta vedelikku kunagi midagi.

Tehniline tagajärg on see, et peristaltilise pumba ostmine on tõesti torude valik. Silikoon- ja muud elastomeertorud määravad keemilise ühilduvuse, temperatuurivahemiku ja hooldusintervalli ning toruvahetus on pigem kuluv sündmus kui remont.

Hammasrattapumba puhul toimub tihendamine pumpamiskambri sees. Micropump kirjeldab kolme dünaamilist tihenduspiirkonda: hammasratta hammaste otsad õõnsuse seina vastu, kahe hammasratta haakumise ja sulgumise koht ning hammasrataste, korpuse ja otsakorgi vastaspinnad.

Kuna need osad peavad liikuma, peavad olema tühimikud ja vedelik lekib kõrgsurve väljalaskeavast tagasi madalrõhu sisselaskeavasse. Seda tagasileket nimetatakse libisemiseks ja see on hammasrattapumba mahulise efektiivsuse peamine tegur.

Lugege kahte mehhanismi koos ja ülejäänud võrdlus järgneb automaatselt. Viskoossus domineerib hammasrattapumba käitumises ja ei mõjuta vaevu peristaltilist tihendust. Tühjendusrõhk domineerib peristaltilises võimes ja jõuab hammasrattapumbani ainult libisemise kaudu. Niisutatud materjali küsimus kahaneb ühes perekonnas üheks elastomeertoruks ja levib teises mitme metall- ja polümeerosa vahel.

Kaubanduslikud vahemikud peegeldavad seda jagunemist. Skoocomi omamikroperistaltiliste pumpade valikon üles ehitatud madala vooluhulga, madala rõhu ja saastevaba kohaletoimetamise ümber, samas kui selle hammasrattapumba konstruktsioonid on paigutatud kõrgema rõhuga reguleeritava voolu ümber.

Milline pump juhib teie vedelikku? Viskoossus, nihkejõud ja hõõrdumine

Viskoossus otsustab selle. Mikroperistaltiline pump talub peaaegu igasugust viskoossust, kuna selle tihend ei sõltu vedelikust. Mikrohammasrattapump vajab piisavalt viskoossust, et vedelikukile saaks oma vahesid tihendada, ja see kaotab vedeliku hõrenemisel mahulise efektiivsuse.

Hammasrattapumbad hõlmavad kataloogi mõistes väga laia viskoossusvahemikku: Viking Pump reguleerib reguleeritava kliirensiga mudeleid vahemikus 1 kuni 440 000 cSt. Iga üksiku pumba kasutusvahemik on palju kitsam, kuna selle vahed on fikseeritud ühe vedelikuriba jaoks. Libisemine suureneb diferentsiaalrõhu tõustes, viskoossuse langedes ja hammasrataste kuludes, nii et kaks identset pumpa suudavad anda erineva koguse kahe erineva vedelikuga.

Lõik on teine ​​filter. Hammasratas tekitab nipis suure nihke, mis on täidetud pasta jaoks kahjutu ja võib kahjustada nihkega vedeldavat fotopolümeeri, emulsiooni või bioloogilist reaktiivi. Peristaltilise pumba torutee on oma olemuselt õrnem ja see ei puutu kunagi vedelikku kuuma või kiiresti liikuva metallpinnaga kokku.

Abrasioon on kolmas. Kõvad keraamilised või metalliosakesed kuluvad hammasratta otsikuid ja õõnsusi ning see kulumine väljendub mahulise efektiivsuse langusena, mida ei saa uuesti kalibreerida. Peristaltilises pumbas hõõruvad samad osakesed toru, kuid toru on mõeldud asendamiseks ja maksab murdosa pumba peast.

Keemiline ühilduvus täiendab pilti. Peristaltilises pumbas on ainsaks märjaks saanud osaks toru, seega on ühilduvuse küsimus üks materiaalne otsus. Hammasrattapumbas puutub vedelik kokku hammasrataste, võlli, laagrite ja korpusega, nii et agressiivne vedelik võib hammasrattapumba välja juhtida enne, kui selle jõudlust üldse arvesse võtta.

Üks hoiatus kehtib kogu tabeli kohta. Viskoossus tuleb esitada pumba tegelikul nihkekiirusel ja töötemperatuuril, kuna enamik neist vedelikest ei ole Newtoni vedelik ja nende mõõdetud viskoossus muutub mõlemaga. Üks vale nihkekiirusega võetud arv võib vedelikku selle tabeli kahes reas liigutada.

Pulseerimise ja mõõtmise täpsus: milline pump hoiab seadeväärtust?

Mikrokäigupump hoiab seadeväärtust paremini. Selle vool on võrdeline kiirusega ja suures osas sõltumatu allavoolu rõhust, nii et tarnitud maht jälgib arvutatud mahtu. Peristaltiline pump tagab sama keskmise vooluhulga, kuid impulssiga igal rullikul.

Pulsatsioonisagedus määratakse rullide arvu korrutisega pöörlemiskiirusega, nii et 60 pööret minutis töötav kümne rulliga pea annab kümme impulssi sekundis. Rohkem rullikuid vähendab iga impulsi amplituudi, kuid suurendab iga toruosa väsimist – pumba disainer on teie jaoks juba teinud.

Libisemine, mitte pulseerimine, on hammasrattapumba täpsuse piir. Tarnitud maht võrdub geomeetrilise nihkega pöörde kohta, millest on lahutatud tagasi lekkiv vedelik ja lekkinud osa kasvab koos rõhuerinevusega. Seetõttu on hammasrataspump kõige täpsem teadaoleva ja stabiilse vasturõhu suhtes.

Rakendus otsustab, milline mõju on oluline. Jahutusaasad taluvad nii pulseerimist kui ka tagasihoidlikku vooluviga, sest hotendi ja radiaatori soojusmass tasandab igasugused kõikumised. Vaigu täitmine hoolib tarnitud mahust ja üldse mitte pulseerimisest, kuna 50-100 ml lisamine kiirusega 20-50 ml/min võtab aega üks kuni kaks ja pool minutit ning voolu lainekuju ei jälgi keegi.

Kleebi ja tindi doseerimine hoolib mõlemast. Surveimpulss ilmneb pinnadefektina või jälje laiuse muutusena. Tarnitud mahu viga kuvatakse valmis detaili mõõtmeveana. Seetõttu on need süsteemid tavaliselt üles ehitatud liikumisteljena käitatava mahtpumba ümber.

Milline pump sobib teie printeri plaadile ja võimsuseelarvega?

Kontrollige pinget, seejärel voolu, seejärel draiveri etappi. Kumbki pump ei ühendu MCU viiguga: tihvt lülitab värava ja vool tuleb printeri siinilt. Mõlemad töötavad kõige paremini PWM-väljundil, mida saab piirata ohutu tööga.

Valiku elektriline pool taandub sellele, milline rööp suudab koormat kanda. Printeriplaat pakub rasket alalisvoolu siini, mis toidab voodit, kuuma otsa ja ventilaatoreid, ning nõrkvoolu loogikadomeeni MCU ja andurite jaoks. Ainult raskel raudteel on ruumi 3D-printeri veepumba käivitamiseks ja MCU tihvt ei ole kunagi osa vooluteest.

Pingeklass ei ennusta voolutarve. Võimsus on pinge korrutatud vooluga, nii et 5-6 V peristaltiline pump, mis annab kuni 100 ml/min, võtab umbes 500 mA, samas kui 12 V sama vooluklassi pump 200-300 mA. Madalama pinge pumba valimine elektroonika suhtes õrnemaks muudab elektriprobleemi tavaliselt pigem raskemaks kui lihtsamaks.

PWM on mõlema pere tavaline kiiruse kontroll. Hoidke tsükli kestust millisekundite vahemikus ja määrake käivitusväärtus, et pump ei saaks madala käsu peale seiskuda. Klipper avaldab oma väljundi ja ventilaatori sektsioonides tsükli_aja, algusaja_aega ja väljalülitamise_aega ning Marlin juhib ventilaatori tüüpi väljundeid M106 kaudu.

Lisage pumbaharule kaitse iseenesestmõistetavalt. Tagasilöögidiood üle mootori, kaitse, mis on mõeldud pigem haru kui pumba töövoolu jaoks, ja draiver, mis on ette nähtud seiskumisvoolu jaoks, maksavad väga vähe. Üheskoos takistavad nad kinnikiilunud pumbal plaati koos sellega maha võtmast.

Kui palju iga pump oma eluea jooksul maksab?

Võrrelge kuluvat osa, mitte ostuhinda. Peristaltilise pumba korduv kulu on torud; hammasrattapumbal ei ole toru kulumaterjali, kuid selle märjaks saanud hammasratas peab kogu kasutusea jooksul vedelikku vastu pidama ja selle täpsus sõltub abrasiivmaterjalide kulumisvõimalustest.

Toru eluiga sõltub töökohustustest. Pumba kiire töötamine, kõrge rõhu vastu töötamine ja agressiivse vedeliku pumpamine lühendavad seda ning tasaseks või pehmeks muutunud toru annab vähem voolu, enne kui see silmnähtavalt ebaõnnestub. Hooldusülesanne ise on lihtne ja tööriistavaba, mistõttu on peristaltilised kujundused järelevalveta masinates populaarsed. Järelevalveta 3D-printimise vedeliku juhtimislahendused panevad hooldusgraafikusse kulumisosa, mitte pumba.

Väidetavat kasutusiga tuleb lugeda koos selle katsetingimustega. Tootjad tsiteerivad vahelduvat tsükli eluiga, tavaliselt 5-sekundiline sisse-, 3-sekundiline väljalülitusmuster, mis on täpselt see, kuidas täitepump töötab ja üldse mitte see, kuidas jahutuspump töötab. Tsüklite teisendamine aastateks on ainus aus võrdlus:

Üle 300 000 tsükli 5 s sisse lülitatud ja 3 s välja lülitatud pumba puhul, mida kasutatakse kümneks täitmiskorraks päevas, on see tööaeg ligikaudu 30 000 päeva – palju kauem kui selle masina kasutusiga, millele see on paigaldatud.

Sama pidevalt töötav jahutuspumbana töötav pump on palju lühema elueaga, sest pidev töötamine kulutab toru, mitte käivituste arv.

Sama mudeli avaldatud arvud võivad erineda; kui nad seda teevad, planeerige väiksem number ja kinnitage see saadud osaga kaasasoleva andmelehe alusel.

Hammasrattapumbad kauplevad kulumaterjalidega erineva riskiga. Vahetatavat toru pole ja puhtal, ühilduval, piisavalt viskoossel vedelikul võib pump töötada aastaid. Abrasiivsed tahked ained aga vähendavad lõtkusid ja koos sellega ka mahulist efektiivsust ning kulunud hammasrataste komplekt on pigem pumba asendus kui hooldusartikkel.

Töötatud näide: SC2201RPW parameetrid ja SC2301CPW jõudlus

Kaks avaldatud andmekogumit näitavad, kuhu otsus langeb. SC2201RPW on väikese vooluga mikroperistaltiline pump vaigu täitmiseks, jahutusvedeliku ja puhtama aine doseerimiseks; SC2301CPW on suurema vooluhulgaga 24 V pump hotend-jahutuseks ja suuremateks täiteaasadeks.

AlustageSC2201RPW mikroperistaltiline pump, mille avaldatud arvud kirjeldavad pigem kompaktset doseerimispumpa kui tsirkulatsioonipumpa.

SC2301CPW jõudlusnäitajad kuuluvad erinevasse klassi ja erinevus on pigem tahtlik kui järkjärguline.

Üks praktiline hoiatus kehtib mõlema mudeli ja selle turu iga osanumbri kohta. Pumpamispõhimõte on andmelehe väli, mitte midagi, mida saate mudeli numbri järgi dekodeerida.

SC2201RPW-d kirjeldatakse selle tootelehel peristaltilise pumbana, kuid mõnes kolmanda osapoole loendis kirjeldatakse sama mudelit hammasrattapumbana. SC2301CPW kohta avaldatud materjalis kasutatakse mõlemat kirjeldust erinevates artiklites.

Enne osanumbri ümber vedelikuahela kujundamist kinnitage praegusel andmelehel kolm välja: pumba tüüp või struktuur, niisutatud materjalid ning voolu- ja rõhuväärtuste taga olevad katsetingimused. Vooluhulk ilma selle rõhu ja pingeta ei ole spetsifikatsioon.

Valikumenetlus viies etapis

Käivitage need viis sammu järjekorras ja pumbaklass valib ise. Kirjutage tööpunkt, iseloomustage vedelikku, otsustage, kas pulsatsioon on oluline, eelarve elektriline pool ja seejärel valige kulumisstrateegia.

Kirjutage tööpunkt. Registreerige vedelik, tsükli jooksul liikunud kogus, lubatud aeg ja tarnekohas vajalik rõhk. Nõuet, mis on märgitud piisava vooluhulgana, ei saa testida.

Iseloomustage vedelikku. Mõõtke viskoossust töötemperatuuril ja pumba nihkekiirusel, märkige üles tahkete ainete sisaldus ja osakeste kõvadus ning kontrollige keemilist ühilduvust iga kandidaadi märjaks saanud materjalidega.

Otsustage, kas pulsatsioon on oluline. Jahutus- ja täitmiskohustus ignoreerivad seda; pasta, tint ja mis tahes doos, mis kuvatakse valmisosas, seda ei tee.

Eelarve elektriline pool. Kinnitage rööpa pinge, saadaolev vool, juhi aste ja kas PWM-i kiiruse reguleerimine on vajalik, seejärel lisage kaitsme ja tagasilöögidiood.

Valige kulumisosade strateegia. Otsustage, kes ja kui sageli toru vahetab, või veenduge, et vedelik on piisavalt puhas ja ühilduv, et hammasrattapump saaks ilma toruta töötada.

Seejärel ostke pump, mille andmeleht vastab, mitte see, millel on pikim funktsioonide loend. TheMicro DC veepumpade valikhõlmab mõlemat perekonda ning pingeklassi ja rõhu nõuete sobitamine tööpunktiga on kiirem kui turunduseksemplari võrdlemine.

Korduma kippuvad küsimused

Kas 3D-printeri jahutamiseks sobib paremini peristaltiline pump või hammasrataspump?

Peristaltiline pump on jahutuskontuuri turvalisem vaikeseade. See on iseimev, see ei saa võllitihendist mööda lekkida, kuna vedelik ei välju kunagi torust ja jahutusvedeliku viskoossus ei mõjuta selle voolu. Hammasrataspump on sama võimekas, kui jahutusvedelik on puhas, abrasiivsete osakesteta ja kontuuri vasturõhk on stabiilne ning see lisab impulsivaba kohaletoimetamist.

Kas 3D-printeri veepumpa saab käivitada emaplaadi ventilaatoripordi kaudu?

Tihti jah, kui sadama reiting seda lubab. Ventilaatoriport on MOSFET-lülitusega väljund põhitoiterelsil, mis on õige arhitektuur, kuid porti võib pigem kasutada väikese aksiaalventilaatori jaoks, mitte pumba jaoks, mis tõmbab mitusada milliamprit. Kontrollige pordi reitingut, lisage kaitse ja kasutage kiiruse reguleerimise korral PWM-juhtimisega porti.

Kui palju voolu vesijahutusega hotend tegelikult vajab?

Vähem, kui enamik ehitajaid eeldab, kuid rõhu kõrgusega. Ühe hotendi ahelaga rahuldatakse tavaliselt 20–50 ml/min, nii et pump, mille nimivõimsus on 100 ml/min või rohkem, annab varu kahe kuumutusseadmega masinale ja pika torujooksu takistusele. Rõhk loeb rohkem kui tippvool, sest veeplokk ja kiirlahutusliitmikud määravad vasturõhu.

Millist pumpa peaksin kasutama SLA vaigu täitmiseks?

Mikroperistaltiline pump sobib järelevalveta vaigu täitmiseks, kuna vaik jääb toru sisse, mistõttu ei ole pumbast puhastamiseks kõvenenud vaiku ning toru vahetus on lühike ja tööriistavaba ülesanne. Mikrokäigupump võidab, kui vaik on viskoosne ja impulsivaba, korratavad väikesed kogused on olulised – eeldusel, et märjaks saanud materjalid peavad vastu fotopolümeerile ja sisselaskeava jääb üle ujutatud.

Miks käigupump kaotab õhukeste vedelikega täpsuse?

Sest vedelik on tihend. Hammasrattapump toetub õhukesele vedelikukilele, mis asub hammasratta otste, õõnsuse seina ja otsaplaatide vahelistes tühikutes. Madala viskoossusega vedelik väljub läbi nende vahede kiiremini, nii et suurem osa tõrjutud mahust lekib tagasi sisselaskeavasse ja tarnitud maht jääb arvutatud mahust väiksemaks.

Millist hooldust iga pump vajab?

Peristaltilise pumba toru tuleb vahetada vastavalt kiirusele, rõhule ja vedelikule määratud ajakavale ning kontrollida, kas rullid ja roomik on puhtad ja kahjustamata. Hammasrattapump ei vaja toru kulumaterjali, kuid see vajab sisselaskeava filtrit, üleujutatud sisselaskeava või ühte täitmist ning sisemise kulumise asendina tarnitud mahu perioodilist kontrolli.

Saatke oma tööpunkt – vedelik, tööviskoossus, maht tsükli kohta, toiterõhk ja rööpa pingevõtke meiega ühendustpumba klassi ja juhi etappi saab enne ostmist kinnitada.