Обидві сімейства насосів є об’ємними, тому обидва зберігають потік, оскільки петля чинить опір; їх розділяє те, як кожен з них ущільнює проміжок між входом і виходом. Ця єдина різниця в конструкції пояснює майже все інше, від в’язкості, яку надає перевага кожному насосу, до тиску, який він може витримати, і деталі, яка з часом зношується.

Практичний варіант правила короткий. Трубчастий насос нижче приблизно 1000 мПа·с є безпечнішим за замовчуванням, вище приблизно 10 000 мПа·с. Цей посібник розрізняє це правило для чотирьох матеріалів, з якими насправді працює принтер: PLA та розплаву полімеру, харчової пасти, фотополімерної смоли та охолоджуючої рідини.

Два способи герметизації насоса, і чому все інше далі

Шестеренчастий насос ущільнює саму рідину, а перистальтичний насос ущільнює, стискаючи трубку, тому один чутливий до в’язкості, а інший – до тиску.

Обидві сімейства переміщують фіксований об’єм за оберт, тому обидва описуються як позитивне зміщення, і обидві забезпечують потік, який відстежує швидкість двигуна. Різниця, яка має значення, полягає в тому, що відбувається в зазорі між вихідним отвором високого тиску та входом низького тиску.

Шестеренчатий насос ущільнює рідину, яку він переміщує

Усередині головки три динамічних ущільнювача відокремлюють вхідний отвір від вихідного, а ущільнення між ними являє собою плівку самої рідини, розташовану в зазорах порядку десяти мікрометрів.

Така домовленість має наслідки, які проявляються у відборі, а не в маркетингу. Оскільки ущільнювач є рідиною, густа рідина ущільнює краще, ніж тонка: ковзання через зазори зростає, оскільки в’язкість падає, тому тонкі чорнила та вода втрачають точність вимірювання, якщо перепад тиску не підтримується низьким і рідина залишається чистою. Ті самі жорсткі шестерні та вузькі зазори дозволяють зубчастому насосу утримувати високий тиск і переміщувати в’язкі або наповнені рідини, які можуть зупинити іншу конструкцію. Тверді частки є ворогом обох ознак, оскільки вони подрібнюють самий зазор, який забезпечує ущільнення.

Перистальтичний насос герметично закупорює трубку

Ролики або башмаки стискають гнучку трубку, і рідина рухається всередині цієї закритої кишені, тому рідина ніколи не досягає ущільнення, шестерні або підшипника.

Ущільнення майже не залежить від в'язкості, тому трубчасті насоси працюють з водою, смолою та медовою пастою з однаковою напором. Що обмежує їх, так це трубка: насоси з перистальтичною трубкою зазвичай досягають приблизно від 3 до 7 бар, роликові головки – приблизно до 8 бар, а шлангові насоси башмакового типу – приблизно 15 бар. Вимагайте від трубчастого насоса більше, ніж може прийняти його трубка, і саме трубка виходить з ладу, як правило, через сплющення, розтріскування або видавлювання з-під роликів.

Рішення про ущільнення послідувало до машини

Лінія в'язкості: 1000 і 10000 мПа·с

Нижче приблизно 1000 мПа·с перистальтичний насос є безпечнішим за замовчуванням, вище приблизно 10 000 мПа·с зубчастий насос, і смуга між ними визначається стиранням, зсувом і розміром частинок, а не лише товщиною.

Ці два числа походять від того, де перетинаються стратегії ущільнення. Коли рідина розріджується, плівкове ущільнення шестеренного насоса слабшає, а його об’ємна точність змінюється; коли рідина густішає, трубному насосу потрібен більший крутний момент, щоб закупорити її, і трубка працює інтенсивніше на кожному проході. Поставте цифри на рідинах, з якими насправді стикається принтер, і лінію буде легко побачити.

Там, де звичайні рідини для принтерів потрапляють на лінію в’язкості

Нижче 1000: розріджені рідини та проблема ковзання

Тонкі рідини неважко переміщати, їх важко дозувати за допомогою шестеренного насоса, оскільки плівка, яка ущільнює зазори, слабка, і насос втрачає частину кожного оберту назад.

Охолоджуючі рідини на водній основі, чорнила з низькою в’язкістю та рідини для чищення – усі вони знаходяться в цій групі. Трубчастий насос герметично закупорюється, тому його точність не змінюється, він самостійно всмоктується з пляшки, а низький зсув трубного шляху підходить для рідин, які чутливі до роботи. Зазвичай причиною вибору шестеренного насоса тут є тиск, а не в’язкість, і якщо це є вимогою, підтримуйте низький перепад тиску та добре фільтруйте.

Понад 10 000: густі пасти, суспензії та розплави

У густих рідинах зубчастий насос перестає бути варіантом і стає єдиним розумним вибором, оскільки він єдиний із двох, який може підтримувати тиск, необхідний пасті, і подавати його без імпульсу.

Пасти для робокастингу та керамічні суспензії на порядки перевищують мед, і їхня в’язкість навіть не є постійною: більшість із них розріджується зсувом, тому вони течуть через сопло та зберігають форму одразу після цього. Зубчастий насос підходить для такої поведінки, оскільки його потужність на оберт є фіксованою, а його здатність до тиску висока, і він забезпечує плавну безперервну подачу, яка потрібна друкованим бісером. Компромісом є абразивні наповнювачі, а фільтрація на вході захищає зазори.

Між ними: стирання, зсув і розмір частинок визначаються

Приблизно від 1000 до 10 000 мПа·с обидва насоси можуть виконувати роботу, тому вибір залежить від того, що рідина робить з насосом і що насос робить з рідиною.

Зазвичай першим питанням є стирання: керамічні частинки зношують наконечники шестерень і пластини, тоді як ті самі частинки зношують лише трубку, яка коштує незначну частину вартості насоса. По-друге, це зсув, тому що розріджуюча паста, яка надмірно оброблена на сітці шестерні, змінює свою реологію ще до того, як досягне сопла. Розмір частинок є третім, оскільки трубка може пропускати м’які тверді частинки, які можуть блокувати зазор шестеренного насоса. Задайте ці три запитання, перш ніж запитувати про ціну.

Чотири рідкі завдання на принтері, кожна з яких виконується шаблоном

Більшість помилок у виборі походить від розгляду всіх рідин для принтера як однієї роботи; принтер насправді просить насос виконати чотири різні дії.

Робочий режим має таке ж значення, як і рідина. Контур охолодження працює безперервно при низькій витраті, тоді як лінія дозування працює з перервами при малих об’ємах і високому тиску, і вони не підходять для одного насоса, навіть якщо вони використовують ту саму рідину.

Чотири роботи рідини та те, що кожна вимагає від насоса

Джерела: інструкції виробника рідинної системи для 3D-принтерів.

За матеріалом: PLA, харчова паста, смола і охолоджувач

Чотири матеріали, які обробляє принтер, підштовхують рішення у двох різних напрямках, і аргументацію кожної відповіді варто зберегти.

Прочитайте чотири випадки разом. Дві з них закінчуються зубчастим насосом з міркувань тиску, одна закінчується трубкою з хімічних причин, а одна справді відкрита й визначається тим, як друкована частина реагує на пульсацію.

PLA і розплав полімеру: шестеренний насос, для тиску

Шестеренчастий насос є правильною відповіддю для подачі ниток і гранул, а перистальтична альтернатива виключається температурою задовго до того, як вона виключається щодо продуктивності.

На машині FDM періодичне застрягання є проблемою тиску подачі, а не проблемою сопла. Коли екструдер втрачає зчеплення під дією зворотного тиску, зона розплаву голодує, перегрівається та накопичує карбонізований матеріал. Сопло діаметром 0,4 мм при нормальній швидкості друку створює протитиск приблизно від 50 до 100 кПа, а високошвидкісний або скляний друк підвищує його до 120 кПа. Мікрошестеренчастий насос із номінальним тиском від 40 до 150 кПа покриває діапазон із запасом, і оскільки екструдер має проштовхувати матеріал лише до входу насоса, поки насос обробляє сопло, нестабільність з одного боку перестає досягати іншого.

Цифри також варто конвертувати, оскільки вони пояснюють, чому насос працює тихо та прохолодно в цьому режимі. При діаметрі 1,75 мм 100 мл/хв — це трохи більше 40 метрів нитки за хвилину, тоді як типовий FDM-принтер споживає десь від півметра до двох метрів за хвилину. Тому насос працює з невеликою частиною своєї потужності, що є найкращим місцем для шуму та зносу. Та сама логіка пояснює, чому шестерні насоси з’являються в пелетному друку: бункер, який заповнений, і бункер, який майже порожній, можуть відрізнятися більш ніж на 30 відсотків у поданому потокі, і насос вирівнює цей потік у постійний потік.

Харчова паста: перистальтичний насос, для чистоти

Харчові пасти за замовчуванням мають перистальтичний насос, оскільки лише трубка торкається їжі, тому для чищення потрібно замінити відрізок харчового силікону.

Шоколад, глазур, тісто, соуси та горіхові пасти дозуються таким чином, і низький зсув трубки має таке ж значення, як і гігієна: паста, текстура якої залежить від її структури, не виграє від роботи через щільну сітку. Вибирайте матеріал трубки з такою ж обережністю, як і матеріал насоса, оскільки силікон, PTFE та інші склади відрізняються за хімічною сумісністю та швидкістю втоми.

Шестеренчастий насос заслуговує на своє місце, коли паста досить жорстка, щоб потрібен реальний тиск, або коли доза має бути ідеально гладкою, а не імпульсною. Ціною є можливість очищення: шестерний насос має щілини навколо своїх шестерень і пластин, де збираються залишки, і абразивні інгредієнти, такі як мелені горіхи або насіння, постійно зношують ці частини. Під час роботи з харчовими продуктами питання рідко полягає в тому, який насос може перемістити пасту, і майже завжди який насос можна очистити між продуктами.

Фотополімерна смола: перистальтичний насос, для ізоляції

Смола надходить до перистальтичного насоса з однієї головної причини: рідина ніколи не досягає механізму, тому всередині насоса нічого не може вилікуватися.

Фотополімери агресивні до металів і пластмас і твердіють під світлом, що робить шестеренний насос ризиком, а не кандидатом: будь-яка смола, що залишилася в зазорах під час паузи, твердне там, і насос готовий. Трубчастий насос повністю ізолює рідину, наповнює чан порціями від 50 до 100 мл і не потребує заправки, оскільки смолу можна витягнути прямо з пляшки. Поєднайте його з фотоелектричним датчиком рівня та невеликим контролером, і заправка стане без нагляду, що важливо, оскільки призупинення друку для поповнення ванни залишає видиму лінію під час перезапуску. Потік від 100 до 300 мл/хв наповнює чан за лічені секунди, і трубка є єдиною частиною, якій потрібно місце на полиці.

Охолоджуюча рідина: справді відкрита, визначається пульсацією

Охолоджуюча рідина є тим випадком, коли обидва насоси можна захистити, і вирішальним фактором є не максимальна витрата, а те, наскільки стабільним є потік, коли він досягає холодної пластини.

Рідинне охолодження працює на фізиці: вода переносить приблизно в чотири рази більше питомої теплоти, ніж повітря на кілограм, тому невеликий постійний потік відводить набагато більше тепла, ніж великий потік повітря. Цю перевагу легко втратити на принтері, де контур охолодження використовує трубку 4-6 мм, кілька вигинів і холодну пластину з вузькими внутрішніми каналами, що додає опору. Номінальний показник, виміряний за нульового протитиску, не витримає такої геометрії, тому стабільність потоку має більше значення, ніж максимальне значення на коробці.

Пульсація – це тонша проблема. Переривчасті стрибки досягають холодної пластини та порушують термічний прикордонний шар між пластиною та джерелом тепла, тому ефективність охолодження змінюється залежно від імпульсу, а не залишається постійною, і ефект проявляється в якості друку на великих суцільних площах. Шестеренчастий насос забезпечує плавний безперервний потік, який підходить для контуру охолодження саме тому, що контур безперервний. Перистальтичний насос відповідає ізоляцією рідини, самовсмоктуванням і конструкцією з низьким рівнем шуму та низьким тиском, що підходить для модернізації, коли резервуар розташовується скрізь, де є місце. Вибирайте шестеренчастий насос, якщо петля довга, охолоджуюча рідина згущена гліколем або потік має бути ідеально плавним; вибирайте трубчастий насос, коли тиск низький, рідина не повинна виходити з механізму, а заливка з пляшки під машиною є суть.

Вартість володіння: деталь, яка зношується, є справжньою різницею

Перистальтичний насос має трубку, яка коштує недорого і змінюється за лічені хвилини; зубчастий насос зношує частини, які знаходяться всередині головки насоса, тому його обслуговування залежить від того, наскільки чистою залишається рідина.

Для власника принтера це найбільш суттєва різниця між двома сімействами, і вона найменш помітна на таблиці даних.

Скільки коштує кожна родина, щоб продовжувати працювати

Розрив достатньо великий, щоб бути змодельованим явно. Одна опублікована модель витрат на постачання рідини для принтера передбачає річне технічне обслуговування приблизно в 76 доларів США за машину, коли трубка є єдиною зволоженою частиною, проти приблизно 380 доларів США, коли регулярне обслуговування означає відкриття насоса. Арифметика залежить від припущень, які не відповідатимуть кожній майстерні, але механізм, що стоїть за цим, відповідає: витратний матеріал, який змінюється за секунди, без розбирання, є різним типом витрат на технічне обслуговування та ремонт.

Ті ж два насоси на верстаку і на виробничій лінії

Технічне порівняння відбувається по-різному залежно від того, будуєте ви одну машину чи поставляєте сотню, тому варто прочитати ту саму таблицю двічі.

Ніщо у фізиці не змінюється між двома колонками. Змінюється те, скільки варіацій ви можете поглинути вручну, і для виробника ця здатність зникає.

Те саме рішення, побачене з двох різних лавок

Три міфи про вибір, про які варто відмовитися

Три переконання зберігаються на форумах довго після того, як інженери врегулювали їх, і кожне з них призводить до конкретної невдалої покупки.

1. Шестеренчастий насос завжди перевершує перистальтичний.Правда з чистою рідиною і неправда з брудною рідиною. Абразивні наповнювачі шліфують зазор, який забезпечує роботу шестеренного насоса, а смола, що твердне, твердне всередині нього, тоді як той самий обов’язок зношує лише трубку, яка коштує незначну частину вартості насоса. Довговічність є властивістю рідини так само, як і насоса.

2. Перистальтичний насос не може утримувати тиск.Трубчасті насоси зазвичай досягають тиску від 3 до 7 бар, роликові головки – приблизно до 8 бар, а шлангові насоси башмакового типу – близько 15 бар. Контур охолодження принтера потребує невеликої частки цього, тому тиск рідко є причиною залишати трубку позаду.

3. Напруга є параметром продуктивності.Між версіями одного насоса на 12 В і 24 В більш висока напруга зменшує струм для тієї самої потужності, а не підвищує потік або тиск. Підберіть рейку, яка вже є в машині, і сприймайте вибір напруги як рішення про підключення.

Часті запитання

Який насос краще для 3D принтера?

Ні те, ні інше не є кращим абстрактно; кожен виграє різну роботу. Перистальтичний насос є стандартним для заправки смолою, харчовою пастою та охолоджувачем низького тиску, оскільки рідина залишається всередині трубки, вона самовсмоктується, і трубка є єдиною частиною, яку потрібно замінити. Шестеренчастий насос використовується за замовчуванням для подачі ниток і гранул, густих паст і будь-яких завдань, де тиск або безімпульсна подача важливіша за ізоляцію.

Чи може перистальтичний насос переміщувати густу пасту?

Так, до певної міри. Оклюзію не хвилює в’язкість, тому трубчастий насос справляється з медовою густиною, не затримуючись, і харчові пасти регулярно дозуються таким чином. Обмеженням є тиск, а не товщина: трубчасті насоси досягають приблизно від 3 до 7 бар, а роликові головки – приблизно 8 бар, і вище цього значення трубка є частиною, яка виходить з ладу. Понад 10 000 мПа·с шестеренчастий насос стає більш надійною відповіддю.

Чи можна використовувати зубчастий насос для фотополімерної смоли?

Його можна будувати, але не слід вибирати для цього. Смола досягає шестерень, пластин і ущільнень, і будь-яка рідина, що залишилася в зазорах під час паузи, твердне там і блокує насос. Трубчастий насос повністю ізолює смолу, а заміна трубки оновлює зволожений шлях вартістю довжини трубки.

Що мені вибрати: насос на 12 В чи 24 В?

Зіставте рейку, яку вже постачає машина. Між двома версіями одного насоса вища напруга споживає менше струму для тієї самої потужності, що має значення для довгих кабелів і джерел живлення від акумулятора, тоді як 12 В простіше запускати від запасного виходу материнської плати. Напруга сама по собі не збільшує потік або тиск.

Яке обслуговування потребує кожен насос?

Перистальтичний насос потребує заміни трубки, коли він стає м’яким або плоским, як правило, від кількох місяців до року в нормальному режимі роботи, і робота займає хвилини без розбирання. Шестеренчастий насос не має такого витратного матеріалу, тому його технічне обслуговування полягає в підтримці рідини в чистоті: фільтрація на вході, відсутність сухого ходу та увага до всього, що є абразивним або таким, що може затвердіти.

Де це залишає вас

Виберіть за пломбою, потім підтвердіть рідиною. Шестеренчастий насос ущільнює плівку рідини всередині вузьких зазорів, тому він процвітає при вимірюванні в’язкості, тиску та безімпульсного вимірювання, і страждає від тонких рідин, твердих часток і всього, що може затвердіти. Перистальтичний насос ущільнює, стискаючи трубку, тому він байдужий до в’язкості, самовсмоктуючий і гігієнічний за конструкцією, і обмежений трубкою, яку він стискає. У 3D-принтері, який чітко розподіляє чотири завдання: механізм для розплавлення та пасти, трубка для смоли та харчових продуктів і один для охолоджуючої рідини залежно від того, тиск чи пульсація є більшим ризиком у вашому контурі.

Розкажіть нам, що має рухатися ваша петля.Поділіться рідиною, її в’язкістю при робочій температурі, режимом роботи та тиском, який бачить ваша система, і ми порекомендуємо спочатку сімейство насосів, а потім модель, або прямо скажемо вам, якщо жоден із випадків не підходить.Запит на перевірку вибору насоса