3D nyomtató perisztaltikus szivattyú: csendes mikrofolyadék-ellátási útmutató

A perisztaltikus szivattyú akkor felel meg a 3D nyomtatónak, ha a feladat precíz, kis térfogatú folyadékkezelés, nem pedig tömeges hűtés. A Skoocom SC2201RPW 20-50 ml/perc sebességgel mozog 3, 5 vagy 8 V egyenfeszültség mellett, 30 cm-en 60 dB alatt van, és 600 000 szállítási ciklust teljesített a gyári tesztelés során. Egyhurkos hűtőfolyadék-adagoláshoz, gyanta-oldószer átvitelhez és pigmentadagoláshoz illeszkedik – és nem megfelelő szivattyú nagy átfolyású hotend vagy kamrahűtéshez.

1. Miért van szükség az asztali 3D nyomtatóknak csendes, precíz folyadékellátásra?

Az asztali FDM- és műgyantanyomtatók egyre gyakrabban működnek hálószobákban, közös irodákban és oktatói laborokban, így minden alrendszer akusztikus aláírása éppúgy számít, mint az áramlási sebessége. A halk vízszivattyú ma már inkább rendszerelem, mint tartozék, és ha a 3D nyomtató perisztaltikus szivattyúját önmagában az áramlási sebesség alapján határozzuk meg, az akusztikai követelmény definiálatlan marad. A burkolatba szerelt szivattyú kétszer hallható: közvetlenül a levegőn keresztül, és ismét szerkezeti rezgésként a kereten és a paneleken keresztül.

Két folyadékprobléma hajtja a szivattyú kiválasztását. Az FDM-nyomtatásban a fűtött kamrában nagyjából 45-55 fokos hőmérsékleten működő nyomtató elveszítheti hőtartalékát a hotend hideg végén: a filament az olvadási zóna felett meglágyul, és a nyomtatás közepén elakad, ezt a meghibásodási módot általában hőkúszásnak nevezik. A gyantanyomtatásnál az egyenértékű meghibásodás az egyik napról a másikra lemerülő tartály, amely látható rétegvonalat vagy markáns filmet hoz létre a tartály alján. Mindkét probléma megoldható kis mennyiségű folyadék megbízható mozgatásával, nem pedig nagy mennyiség gyors mozgatásával.

A második követelmény a pontosság. A hűtőkörnek állandó, megismételhető áramlásra van szüksége; egy adagolóvezetéknek megismételhető térfogatra van szüksége. A perisztaltikus szivattyúk mindkettőt kezelik, mivel pozitív kiszorítású gépek: az áramlást a csőfurat és a rotor sebessége határozza meg, nem pedig a rendszer ellennyomása, és a folyadék csak a cső belsejével érintkezik. Ez az oka annak, hogy a mikrofolyadék-adagoló szivattyú lezárható a nyomtató burkolatán belül anélkül, hogy karbantartási út a folyadékba kerülne.

2. SC2201RPW ellenőrzött specifikációk

A 3D nyomtató perisztaltikus szivattyújának méretezése a hurokkal kezdődik, nem a címsorszámmal. Minden alábbi ábra az SC2201RPW termékoldaláról és a gyártó által közzétett gyári tesztjelentésből származik. Ahol egy szám csak a vizsgálati feltétellel együtt értelmes, ott a feltétel ugyanabban a sorban szerepel, mert a feltétele nélkül megadott áramlási sebesség vagy zajszint nem használható mérnöki döntésekhez.

1. táblázat: SC2201RPW specifikáció összefoglalása a vizsgálati feltételekkel.

Forrás: Skoocom SC2201RPW termékoldal és gyári teljesítményteszt jelentés.

3. Mit jelent valójában a „60 dB alatt” a nyomtató burkolatán belül?

Egy 3D nyomtatás hűtőrendszere esetén a közzétett zajérték 60 dB alatt van, 30 cm-en, 5 V DC-n mérve, a szivattyú alá helyezett 5 cm-es szivaccsal a vibráció elnyelésére. Ez a három feltétel fontosabb, mint maga a szám, és a vevőnek figyelmesen el kell olvasnia őket, mielőtt beleírná az értéket a termékleírásba.

Nincs megadva gyakorisági súlyozás.A gépekre vonatkozó akusztikai adatokat általában A-súlyozott hangnyomásszintként, dB(A) jelentik, ami csökkenti a perisztaltikus szivattyú által a csőhöz való kapcsolódáskor keltett alacsony frekvenciájú hangokat. A sima dB érték nem hasonlítható össze más szállítók dB(A) értékeivel.

A mérési távolság 30 cm, nem 1 m.A hangnyomás szintje a távolsággal csökken, így a karnyújtásnyira vett szám mindig jobban fog kinézni, mint ugyanaz a szivattyú, amelyet az ISO 3744 és az ISO 11202 mérnöki módszerek által használt 1 m-es referenciatávolságon mérnek.

A teszt rezgésszigetelést használt.Az 5 cm-es szivacs a mérési beállítás része, ami megerősíti, hogy a szerelés elsőrendű zajváltozó ennél a szivattyúnál, nem pedig részlet.

Az OSHA a 85 dBA-t tekinti annak a szintnek, amelyen a dolgozónak fel kell emelnie a hangját, hogy körülbelül 3 méter távolságból meghallják. A 60 dB alatti érték tehát jócskán kívül esik a munkahelyi zajjal kapcsolatos problémákon. A hasznos következtetés nem az, hogy a szivattyú abszolút értékben csendes, hanem az, hogy az állítást újra meg kell vizsgálni a valós telepítés során: szerelje fel a szivattyút elasztomer lengéscsillapítókra, tartsa távol a hangot sugárzó nagy lapos panelektől, és mérje meg a dB(A)-t 1 méteren az összeszerelt gépben.

Ha a halk működés tervezési követelmény, és a csendes vízszivattyút össze kell hasonlítani a szállítók között, kérjen egy számot: A-súlyozott hangnyomásszint 1 m-en, a csupasz szivattyún és ismét a csillapított tartón mérve. Két összehasonlítható adat többet ér, mint négy összehasonlíthatatlan.

4. Az SC2201RPW három alkalmazáshoz illeszkedik - és három nem

A 3D nyomtató perisztaltikus szivattyújának alkalmazását az áramlási sebesség, a nyomás és a kémia határozza meg. Az alábbi szakaszok elválasztják azokat a feladatokat, ahol az SC2201RPW jó választás azoktól, amelyekhez más szivattyúra van szükség.

4.1 Egyhurkos hotend hűtőfolyadék betáplálás

A 3D nyomtatás hűtőrendszerében a hurok a tömegáram és a hőmérséklet-emelkedés által meghatározott sebességgel távolítja el a hőt. Víz esetében a fajlagos hőkapacitás 4184 J/(kg·K) 20 fokon, tehát az aritmetika közvetlen: Q=tömegáram × 4184 × hőmérsékletemelkedés.

2. táblázat: Az SC2201RPW áramlási tartomány hőszállítási kapacitása vízhez.

Q=tömegáram × cp × ΔT értékből számított cp=4,184 J/(kg·K) (NIST) felhasználásával.

Az SC2201RPW ezért nagyjából 14-70 W-ot szállít attól függően, hogy a hurok mekkora hőmérséklet-emelkedést tud elviselni. Ez használható egyetlen hotend hideg végén, ahol csak a hőletörésen felvezetett hőt kell eltávolítani, és a Skoocom alkalmazási útmutatója egyetlen hotend hurkot helyez el 20-50 ml/perc sebességgel - pontosan azt a sávot, amelyet ez a szivattyú lefed.

Nagyobb hőterhelés mellett semmire nem használható. Egy kétfűtéses gép, egy fűtött kamra, egy lépcsős meghajtók vagy egy fűtött ágy nagyságrenddel nagyobb áramlást igényel, a 6 psi (41 kPa) nyomású mennyezet pedig kevés helyet ad a hosszú csőjáratnak, a korlátozó gyorsleválasztó szerelvénynek vagy a lemezes-bordás vizesblokknak. Ezekhez a feladatokhoz a nagyobb áramlású SC2301CPW a megfelelő alkatrész.

4.2 Gyanta-oldószer kezelése SLA és DLP munkafolyamatokhoz

Ez az az alkalmazás, amelyet leggyakrabban helytelenül írnak le. A gyantamosó állomás nem tisztítja meg az alkatrészeket úgy, hogy oldószert keringet; nagy térfogatban keveri az alkatrészeket. A Formlabs Form Wash például mágnesesen csatolt járókereket használ, 7-15 liter oldószert tartalmaz, és izopropil-alkohol utántöltésenként 120 nyomatot ír elő, 10 perces alapértelmezett mosással. A 20-50 ml/perc sebességgel mozgó pumpa nem képes ilyen felkavarást produkálni, és ennek ellenkezője nem jelenhet meg nyomtatott formában.

Egy alacsony áramlású perisztaltikus szivattyú valóban jól működik a gyanta munkafolyamatában, az a folyadéklogisztika a tartály körül:

Átruházás.A használt oldószert dekantálja ki a mosóvödörből, és helyezze be a friss oldószert úgy, hogy a szivattyú önfelszívódik, és ne szivárogjon a folyadékút.

Feltöltés.A mosások közötti párolgás miatt elvesztett térfogat pótlása - 50 ml körülbelül 60 másodpercet vesz igénybe 50 ml/perc mellett és körülbelül 150 másodpercet 20 ml/perc sebességgel.

Szűrés és recirkuláció.Oldószer áteresztése egy beépített szűrőn az élettartam meghosszabbítása érdekében, ami természeténél fogva alacsony áramlású feladat.

Az izopropil-alkohol lobbanáspontja nyitott csészében (13 fokos zárt csészében) 11,7 fok, levegőben pedig 2-12,7 térfogatszázalék robbanásveszélyes, tehát szobahőmérsékleten gyúlékony. A perisztaltikus szivattyú segít, mert az egyetlen nedves rész a cső, de a szellőzés, a ragasztás és az összeszerelés alkalmassága továbbra is az integrátor felelőssége. A szilikon rendkívül közömbös, de lényegesen jobban átereszti a gázokat, mint a többi gumi, ami fontos, ha az oldószerveszteség aggodalomra ad okot.

4.3 Pigment- és adalékadagolás többszínű nyomtatókhoz

Az adagolás a legerősebben illeszkedik ehhez a szivattyúhoz. 20-50 ml/perc sebességgel az SC2201RPW másodpercenként 0,33-0,83 ml-t ad le, ami praktikus sebesség a pigment, gyanta vagy adalékanyag keverőfejhez történő adagolásához mért lépésekben, nem gravitációs adagolással. Mivel a folyadék a csőben marad, a cső cseréje a színek közötti keresztszennyeződés kockázatát is eltávolítja, és nem halmozódhat fel kikeményedett gyanta a szivattyú testében.

Az így használt mikrofolyadék-szivattyúra két korlátozás vonatkozik. A 2,5 mm-es csőfurat korlátozza a nagyon viszkózus pigment diszperziókat, és a perisztaltikus szivattyú hatékonysága csökken a viszkozitás növekedésével, ezért egy erősen megterhelt pasztához nagyobb furatra vagy más típusú szivattyúra van szükség. A leülepedő pigmentált folyadékoknak vagy rövid tartózkodási időre van szükségük a vezetékben, vagy egy recirkulációs útvonalra, mivel a cső nem tartja szuszpenzióban a szilárd anyagokat.

4.4 Ahová az SC2201RPW nem tartozik

"Az extruderfej mikrokenése."A kenőanyag bevezetése az izzószál útjába nem szabványos FDM-karbantartás, és fennáll az olvadék szennyeződése és az extrudálás destabilizálása. Ha egy nyomtatónak valóban automatikus kenésre van szüksége, a kopási pontok a lineáris sínek és a vezércsavarok, és a folyadék soha nem kerülhet be a hotendbe.

Fűtött ágy, vezető vagy kamrahűtés.Az áramlás egy nagyságrenddel túl alacsony.

Bármilyen hurok, amely több mint körülbelül 41 kPa-t igényel.Hat psi nyomónyomás a mennyezet; lekötés előtt ellenőrizze az összeszerelt hurok valós nyomásesését.

5. A ciklus értékelésétől a szolgálati órákig

A ciklusszámlálás önmagában nem hasznos, mert a ciklusnak nincs rögzített hossza. Az SC2201RPW kitartási adatait 5 másodperces futáson és 3 másodperces leálláson mértük, tehát egy ciklus 8 másodperc. A közzétett számok szivattyúzási órákra való átszámítása összehasonlíthatóvá teszi azokat a legtöbb ipari szivattyúnál használt óraalapú besorolással, és olyan adatot tár fel, amelyet nem szabad megismételni.

3. táblázat: A közzétett ciklusértékek feltöltési órákra átszámítva.

A ciklusszámlálások és a gyári vizsgálati jelentésben szereplő 5 s be / 3 s kikapcsolási üzemciklusból számítva.

A 480 000 ciklusszám a gyártó több saját cikkében is megjelenik, de a termékoldalon nem, és alacsonyabb, mint a gyári teszt által elért 600 000 ciklus. Ez alábecsüli a dokumentált kitartást, és nem vezethető vissza egy tesztjelentésre. Tegye közzé az ellenőrzött 300 000 ciklusos besorolást a munkaciklusával együtt, említse meg a 600 000 ciklusos tesztet a rögzített maximumként, és ne ismételje meg a 480 000 ciklust az alapul szolgáló jelentés nélkül.

A cső a fogyóeszköz, nem a motor. A szilikongumi szakítószilárdsága és kopásállósága alacsony, és minden ciklus ugyanazt a rövid csőszakaszt nyomja össze. A gyártó több ezer órát vár el a szilikoncsövektől hűtőfolyadék-üzemben, de csak hónapok és egy év közötti üzemidőt vár el gyantaüzemben, ezért cserélje ki a csövet, amikor puhának vagy laposnak érzi magát, és a szivattyút úgy alakítsa be a gépbe, hogy a cső elérhető legyen.

6. SC2201RPW összehasonlítva az SC2301CPW-vel

A Skoocom termékcsalád két perisztaltikus szivattyúját rutinszerűen figyelembe veszik ugyanahhoz a 3D nyomtatóhoz, és ezek nem cserélhetők fel. A választást az határozza meg, hogy a gépnek kis mért térfogatra vagy folyamatos áramlásra van szüksége.

4. táblázat: A két Skoocom perisztaltikus szivattyú alkalmazás-orientált összehasonlítása.

Források: Skoocom SC2201RPW termékoldal; Skoocom SC2301CPW termékcikk.

A döntés szabálya egyszerű. Ha a szivattyúnak hőmérsékletet kell tartania, egy litert kell mozgatnia, vagy egy második hotendet kell táplálnia, válassza a 24 V-os SC2301CPW-t. Ha kis, ismételhető mennyiségű folyadékot kell elhelyeznie egy adott helyen, válassza az SC2201RPW-t, és fogadja el, hogy a 0,8 W-ot 5 V-os sínről veszi, nem pedig a nyomtató fő 24 V-os tápegységéből.

7. Integrációs ellenőrző lista nyomtatógyártók számára

Ellenőrizze a feszültséget az adatlap alapján, ne az oldal címe alapján.Ennél a modellnél a szállító saját oldala a specifikációs laptól eltérő feszültségtartományt idézett. A betáplálás tervezése előtt írásban erősítse meg a 3/5/8 V vagy 3/6/12 V feszültséget.

Tervezze meg a tápsínt.A 160 mA alatti 5 V-os szivattyút egyszerű meghajtani, de a legtöbb asztali nyomtató 24 V-ot oszt el. Kövesse be a dedikált 5 V-os tápellátást vagy egy kis értékű átalakítót, és tartsa távol a szivattyút a fűtőberendezéssel közösen használt síntől.

Lengéscsillapítókra szerelhető.A gyári zajtesztnél 5 cm-es szivacsot használtak, ami közvetlen jelzés, hogy az elszigetelés megváltoztatja az eredményt. Használjon elasztomer rögzítőket, és kerülje a nagyméretű, alátámasztatlan paneleket.

A hurok legyen rövid.A rendelkezésre álló 6 psi nyomással a csőhossz, a szerelvények száma és a vízblokk korlátozása minden számít. Mérje meg az összeszerelt hurok nyomásesését, vagy próbapaddal tesztelje.

Szándékosan válassza ki a folyadékot.Desztillált víz biociddal, vagy erre a célra készített hűtőfolyadék. Kerülje a súroló hatású és agresszív folyadékokat, és ellenőrizze, hogy az oldószer ne a szivattyú teste, hanem a cső keveréke legyen.

Használja ki az önfelszívót.A szivattyú feltölti magát, és tolerálja a kis buborékokat, ami leegyszerűsíti az új hurok feltöltését és légtelenítését. Ne futtassa hosszú ideig szárazon.

Tartalék cső.Ez az egyetlen fogyóeszköz, percekig tart a cseréje, és a csövön használaton kívüli nyomtatóra a vásárló emlékszik.

Kulcs elvitelek

Az SC2201RPW egy 3D nyomtató perisztaltikus szivattyú, amelynek névleges teljesítménye 20-50 ml/perc, 3/5/8 V DC, 160 mA alatt van, legalább 6 psi (körülbelül 41 kPa) kisülési nyomással és 55,9 mm hosszú testtel.

60 dB alatti zajértékét 30 cm-en mérték 5 cm-es szivacson, frekvenciasúlyozás nélkül. Tesztelje újra dB(A)-ként 1 m-en a kész gépen, mielőtt a specifikációban szereplő számot felhasználná.

A 20-50 ml/perc áramlási kapacitás kb. 14-70 W hőszállításnak felel meg a víz számára, ami egyetlen hotend huroknak megfelel, semmi nagyobbra.

A gyantamosó állomások 7-15 liter oldószert kevernek össze; ez a szivattyú az oldószer átvitelét, a feltöltést és a szűrést kezeli, nem a keverést.

A pigment és az adalék adagolása a legerősebb alkalmazás, 0,33-0,83 ml/másodperc sebességgel, keresztszennyeződés nélkül, mert csak a tubus nedvesedik meg.

Tegyen közzé 300 000 ellenőrzött ciklust az 5 s bekapcsolt / 3 s kikapcsolt munkaciklussal, vagy a 600 000 ciklus teszteredményét. Az egyes anyagokban keringő 480 000 ciklusszám mögött nincs tesztjelentés.

Csendes vízszivattyúként és mikrofolyadék-ellátó szivattyúként jóval a munkahelyi zajküszöb alatt működik, de az akusztikai értéket újra meg kell mérni az összeszerelt 3D-nyomtatási hűtőrendszerben, mielőtt árajánlatot adnak az ügyfélnek.

Gyakran ismételt kérdések

Mi a vízhűtés a 3D nyomtatóknál?

Ez egy zárt hurok, amely elvezeti a hőt egy alkatrésztől – leggyakrabban a hotend hideg végétől – egy folyadékon keresztül, majd ezt a hőt visszautasítja a burkolaton kívüli radiátornál vagy tartálynál. A víz tömege körülbelül négyszerese a levegő fajhőjének, így egy kis folyadékáram sokkal több hőt szállít, mint az azonos tömegű levegő, ezért a folyadékhűtés egyenletesebben tudja tartani a fúvóka hőmérsékletét, mint egy ventilátor egy zárt kamrában.

A 3D nyomtatókhoz szükség van hűtőfolyadékra?

Nem. A legtöbb asztali nyomtató léghűtéses, és egyáltalán nincs szükségük folyadékra. A hűtőfolyadék akkor válik szükségessé, ha a gép fűtött kamrában működik, amikor a hotendet nagy áramlási sebességre nyomják, vagy ha a burkolat elég szorosan van lezárva ahhoz, hogy a ventilátoros hűtés csak a meleg levegőt keringtesse vissza. Ezekben az esetekben a hurok a hőstabilitás szempontjából egy tervezési választás, nem pedig fogyóeszköz.

Mennyire halk valójában az SC2201RPW perisztaltikus szivattyú?

A gyártó 60 dB alatti értéket mért 30 cm-nél 5 V DC-n, miközben a szivattyú egy 5 cm-es szivacson feküdt. Ez csendesebb, mint egy normál beszélgetés, és jóval a 85 dBA szint alatt van, ahol a munkahelyi zajprogramok elkezdődnek. Mivel az ábra súlyozatlan, és nem 1 m-re, hanem 30 cm-re van beállítva, kérjen a szállítótól egy A-súlyozott mérést 1 m-re, rezgésszigeteléssel és anélkül, mielőtt összehasonlítaná egy másik szivattyúval.

Egy 20-50 ml/perc sebességű pumpa képes önmagában lehűteni a hotendet?

Egyetlen hotendnél lehet, mert a vizesblokknak csak a hőszünetre felvezetett hőt kell elvennie. 50 ml/perc sebességnél és 10 K hőmérséklet-emelkedésnél, ami körülbelül 35 W szállítási kapacitást jelent, és a Skoocom alkalmazási útmutatója egyetlen hotend hurkot 20-50 ml/perc sebességre állít. Nem tud lehűteni két hotendet, egy kamrát, sofőröket vagy egy ágyat; ezeknek a nagyobb áramlású SC2301CPW-re van szükségük.

Mennyi ideig bírja az SC2201RPW, mielőtt szervizre szorul?

A szivattyú több mint 300 000 ciklust teljesített a normál élettartam teszt során, és akár 600 000 ciklust egy kiterjesztett teszt során, 5 másodperces futási és 3 másodperces leállítási mintázattal egyaránt. Ez körülbelül 667 óra, illetve 1333 óra szivattyúzást jelent. A cső, nem a motor határozza meg, hogy mikor van szükség szervizre, és a gyártó több ezer órát vár el a szilikoncsőtől hűtőfolyadék-üzemben, de gyantaüzemben csak hónapokat vagy egy évet.

Mi a különbség az SC2201RPW és az SC2301CPW között?

Az SC2201RPW egy kompakt 3/5/8 V-os szivattyú 20-50 ml/perc adagoláshoz. Az SC2301CPW egy 24 V-os szivattyú, 100 ml/perc vagy nagyobb névleges teljesítményű, 40-150 kPa nyomással, hotend hűtésre, automatizált gyanta utántöltésre és tisztítóhurkokra. Válassza az SC2201RPW-t, ha kis, ismételhető kötetet kell pontosan elhelyezni; válassza az SC2301CPW-t, ha a huroknak hőmérsékletet kell tartania, vagy egynél több hotendet kell kiszolgálnia.