Por que os entusiastas da impressão 3D devem observar o novo E3D Revo Hot End
O espaço de impressão 3D existe em dois universos paralelos: o profissional bloqueado por patentes, onde as impressoras fazem mágica, mas custam algumas centenas de milhares de dólares a unidade, e aquele habitado por nós, consumidores, que devemos esperar décadas até que patentes ridículas expirem apenas para imprimir tudo menos o mais simples dos plásticos.
Isso não acontece com muita frequência, mas o espaço de impressão 3D do consumidor tem um motivo para estar animado, graças ao novo hot end Revo da empresa de impressão 3D com sede no Reino Unido, E3D. Vamos nos aprofundar nos sistemas de extrusão de impressão 3D para entender o que está acontecendo.
O que é um Hot End?
É mais fácil entender o conceito de impressão 3D se você pensar nela como um padeiro colocando cobertura em um bolo. Assim como um padeiro manobra um saco de confeitar para imprimir nomes em bolos de aniversário, uma impressora 3D move os bicos injetores para colocar o plástico na superfície de construção.
Na verdade, o sistema de extrusão da impressora 3D é bastante semelhante ao saco de confeitar de um padeiro.
Usar a mão para espremer o glacê em um bolo não é diferente de uma extrusora empurrando o filamento pelo bico. A impressora 3D, no entanto, é um pouco mais complicada. Como o plástico não flui como o glacê em temperatura ambiente, toda impressora 3D deve ser equipada com um bico aquecido.
Este é essencialmente um saco de tubulação de alta tecnologia que consiste em uma extrusora que empurra o filamento através de um conjunto de bocal aquecido, enquanto controla a temperatura e a pressão do bocal para direcionar o fluxo do filamento.
O problema com extremidades quentes existentes
Como a indústria de impressão 3D para o consumidor pegou carona no trabalho pioneiro feito pelo projeto de código aberto RepRap, as impressoras 3D para o consumidor adotam a mesma abordagem DIY de usar peças prontas para usar.
O design moderno da extremidade quente é um ótimo exemplo desse fenômeno.
Uma extremidade quente tradicional compreende um bico que é aparafusado no bloco aquecedor, que por sua vez é aquecido por um cartucho aquecedor cilíndrico separado. O bloco também abriga um termistor removível para medição de temperatura. Finalmente, um termocorte separado isola termicamente a extremidade quente do caminho de alimentação do filamento, evitando assim que derreta no caminho para a extremidade quente.
Infelizmente, este é um sistema altamente ineficiente.
A presença de um espaço de ar entre o bloco do aquecedor e o termistor, bem como os cartuchos do aquecedor, torna impossível a transferência de calor eficiente e o controle preciso da temperatura. O aumento da distância entre esses elementos e o bocal também não ajuda em nada.
Isso resulta em sistemas de extrusão que são incapazes de controlar a temperatura do bico com qualquer velocidade ou precisão apreciável.
Essa é uma grande desvantagem porque a impressão 3D em velocidades e volumes de extrusão variados não é possível sem mudanças rápidas na temperatura do bico necessárias para acompanhar a taxa de fluxo flutuante do filamento.
Isso, por sua vez, se manifesta como um gremlin de impressão 3D exibido por todas as impressoras 3D de consumo e permanece sem solução até hoje.
Inspirado por ferros de soldar modernos
A indústria de soldagem resolveu esse mesmo problema há muitas décadas, eliminando o espaço de ar entre a ponta, o elemento de aquecimento e o sensor de temperatura, combinando esses três elementos em uma única peça composta. Esses ferros de solda poderiam aquecer mais rápido e soldar juntas de alta massa térmica com facilidade consumada.
O hot end Revo adota a mesma abordagem integrando o aquecedor e o termistor em um núcleo de aquecedor composto menor. Isso resolve vários problemas com extremidades quentes existentes.
E consertar o aquecimento lento do bocal é apenas o começo, como evidenciado por um protótipo E3D Revo atingindo temperaturas de operação em uma fração do tempo gasto por uma extremidade quente concorrente de maior potência.
A maior eficiência térmica do núcleo do aquecedor Revo permitiu que a E3D criasse um hot-end significativamente menor. Seu tamanho reduzido reduz a obstrução ao fluxo de ar do ventilador de resfriamento da peça. Consequentemente, isso melhora a qualidade de impressão de peças complicadas que exigem ponte e saliências íngremes.
Embora alguns possam argumentar que a massa térmica mais baixa do minúsculo núcleo do aquecedor da extremidade quente Revo tornaria a regulação da temperatura mais difícil, os ferros de soldar modernos que empregam a mesma abordagem também optam por projetos com massa térmica reduzida.
E3D pode estar em algo aqui.
Um conjunto de aquecedor altamente eficiente não precisa armazenar uma grande quantidade de calor. Na verdade, a massa térmica inferior da extremidade quente Revo também permite que ele esfrie mais rápido.
Trocas rápidas de bicos sem ferramentas
Há uma boa razão para você querer que essa ponta quente esfrie mais rápido. A razão é a capacidade de troca de bocal sem ferramentas do E3D Revo. Esta é uma dádiva de Deus para um espaço onde a frequência de entupimentos dos bicos só é superada pela interrupção que eles provocam.
Até agora, trocar um bico era um esforço hercúleo envolvendo vários ciclos de aquecimento e resfriamento pontuados pelo bico que exigia aperto a quente na temperatura máxima permitida. Não fazer isso resultaria em mais obstruções.
Ensaboe, enxágue e repita.
Os bicos E3D Revo, por outro lado, podem simplesmente ser aparafusados e retirados com os dedos nus. Assim que a extremidade quente esfriar, é claro. Como o bico e o dissipador de calor são uma única unidade, você não precisa se preocupar com o aperto a quente e o risco associado de entupimento ou vazamentos de plástico.
E também não se trata apenas de prevenir entupimentos dos bocais.
Os diversos tamanhos de bocal também permitem que você obtenha um equilíbrio preciso entre a velocidade e a qualidade de impressão. Quer imprimir um pequeno objeto com tolerâncias mais restritas? Quebre o bico de 0,2 mm. Precisa depositar muito plástico em um curto espaço de tempo? Em vez disso, use o bico de 0,8 mm.
Se os bicos de troca rápida do ecossistema Revo realmente funcionarem como anunciado, isso finalmente colocará as trocas de ferramentas no espaço de impressão 3D quase no mesmo nível das de suas contrapartes de manufatura CNC subtrativas de última geração.
Segurança Integrada e Aceleração Rápida
Os riscos de incêndio são uma preocupação real com impressoras 3D quando falhas de regulação de temperatura levam à pista térmica, o que subsequentemente faz com que o elemento de aquecimento derreta através do bloco do aquecedor e inicie incêndios.
A extremidade quente Revo incorpora um elemento de aquecimento de coeficiente de temperatura positivo (PTC) que aumenta sua resistência interna conforme fica mais quente. Isso diminui automaticamente a energia fornecida (potência do aquecedor) à medida que o bico aquece progressivamente. No papel, isso deve reduzir significativamente as chances de sua impressora 3D queimar a casa.
Um design de extremidade quente com massa térmica reduzida tem um efeito colateral agradável de ser extremamente leve. O hot end Revo pesa apenas 30 gramas, o que torna possível ajustar os valores de aceleração do motor de passo sem se preocupar com a vibração.
Isso deve permitir que as impressoras atinjam suas velocidades máximas por um período mais longo dos movimentos de impressão reais, ao mesmo tempo em que reduz o toque e outros artefatos de impressão 3D que prejudicam a qualidade, associados com o uso de pontas quentes mais pesadas em altas velocidades.
Na frente de durabilidade, os cabos do aquecedor e termistor são reforçados com um alívio de tensão blindado em aço. Isso deve ser útil ao lidar com falhas massivas de impressão que exigem que o plástico derretido seja retirado da extremidade quente. Só que desta vez é menos provável que você rasgue os cabos inadvertidamente.
Patentes da E3D: as boas notícias …
A empresa com sede no Reino Unido está comprometida com a filosofia de código aberto e tem liberado recursos de engenharia necessários para que a comunidade de impressão 3D modifique e integre suas ofertas em outros projetos de DIY e de código aberto.
Enquanto o Revo Micro é o novo design hot end, o Revo Six é um substituto imediato para os hot ends E3D V6 onipresentes encontrados em um grande número de impressoras 3D de consumo e DIY. Isso significa que praticamente todos os que executam o hardware E3D têm um caminho de atualização para o novo ecossistema de extrusão Revo.
Essa tradição continuará com o Revo, porque a E3D optou por tornar a interface do lado frio o código-fonte aberto. Isso deve ajudar os entusiastas da impressão 3D a projetar seus próprios dissipadores de calor e montagens para os bicos e núcleos do aquecedor Revo.
Em outras palavras, impressoras 3D de código aberto, como Rat Rig, HevORT, HyperCube, a linha Voron e outras podem ser facilmente atualizadas para integrar esses terminais potencialmente revolucionários em um futuro próximo.
… E as más notícias
Por outro lado, o E3D argumenta que o roubo de IP desenfreado o obrigou a solicitar e (no futuro) impor patentes em aspectos não especificados do sistema de extrusão Revo. No entanto, também promete desistir de litigar contra indivíduos, pesquisadores, universidades e organizações sem fins lucrativos que usam seus projetos para promover a tecnologia de impressão 3D.
Uma vez que as patentes do E3D não foram publicadas até o momento desta escrita, pode-se apenas adivinhar se ela se refere ao núcleo do aquecedor unificado ou ao design do bico de rosca composto com um dissipador de calor integrado.
Infelizmente, ambas as patentes hipotéticas violariam a promessa da empresa de evitar o depósito de “as patentes mais amplas e abrangentes que impedem que as pessoas também contribuam para o progresso técnico”.
O núcleo do aquecedor unificado combinando o aquecedor e o sensor de temperatura em uma única unidade tem sido usado na indústria de solda há várias décadas. Enquanto isso, uma patente de impressão 3D já existe para um design de bico de rosca bastante semelhante com um quebra-calor integrado.
Entramos em contato com a E3D para esclarecimentos sobre o assunto e atualizaremos este artigo à medida que tivermos notícias deles. De qualquer forma, um sistema de extrusão potencialmente revolucionário repleto de quatro tamanhos de bicos por US $ 120 definitivamente merece o hype que antecedeu seu lançamento.
