Obidve rodiny čerpadiel sú objemové, takže obe držia prietok, keď slučka odoláva; oddeľuje ich to, ako každý z nich utesňuje medzeru medzi vstupom a výstupom. Tento jediný konštrukčný rozdiel vysvetľuje takmer všetko ostatné, od viskozity, ktorú každé čerpadlo uprednostňuje, až po tlak, ktorý dokáže udržať, a časť, ktorá sa nakoniec opotrebuje.

Praktická verzia pravidla je krátka. Rúrkové čerpadlo pod približne 1 000 mPa·sa je bezpečnejšie východiskové nastavenie, nad približne 10 000 mPa·sa zubové čerpadlo udržuje tlak a meria bez pulzácie a medzi tým rozhoduje samotná kvapalina. Táto príručka oddeľuje toto pravidlo pre štyri materiály, s ktorými tlačiareň skutočne pracuje: PLA a polymérna tavenina, potravinová pasta, fotopolymérová živica a chladiaca kvapalina.

Dva spôsoby utesnenia čerpadla a prečo nasleduje všetko ostatné

Zubové čerpadlo tesní s kvapalinou samotnou a peristaltické čerpadlo tesní stlačením hadičky, preto je jedno citlivé na viskozitu a druhé na tlak.

Obidve rodiny sa pohybujú s pevným objemom na otáčku, takže obe sú opísané ako kladné a obe poskytujú prietok, ktorý sleduje rýchlosť motora. Dôležitý je rozdiel v tom, čo sa deje v medzere medzi vysokotlakovým výstupom a nízkotlakovým vstupom.

Zubové čerpadlo tesní s kvapalinou, ktorou sa pohybuje

Vnútri hlavy oddeľujú vstup od výstupu tri dynamické tesnenia a tesnenie medzi nimi tvorí film samotnej kvapaliny, ktorý sedí v medzerách rádovo desať mikrometrov.

Toto usporiadanie má dôsledky, ktoré sa prejavia skôr pri výbere ako v marketingu. Pretože tesnenie je kvapalina, hustá kvapalina tesní lepšie ako tenká: prekĺznutie za vôľu stúpa pri klesajúcej viskozite, takže tenké atramenty a voda strácajú presnosť dávkovania, pokiaľ sa diferenciálny tlak neudržiava nízky a kvapalina sa udržiava čistá. Rovnaké tuhé prevody a úzke vôle umožňujú zubovému čerpadlu udržať vysoký tlak a pohybovať viskóznymi alebo naplnenými kvapalinami, ktoré by zastavili inú konštrukciu. Tvrdé častice sú nepriateľom oboch vlastností, pretože brúsia práve vôľu, ktorá robí tesnenie.

Peristaltické čerpadlo sa utesňuje uzavretím trubice

Valčeky alebo topánky stláčajú pružnú hadicu naplocho a tekutina sa pohybuje vnútri tohto uzavretého vrecka, takže tekutina nikdy nedosiahne tesnenie, ozubené koleso alebo ložisko.

Tesnenie sotva závisí od viskozity, preto rúrkové čerpadlá zvládajú vodu, živicu a pasty s hustotou medu s rovnakou hlavou. Čo ich obmedzuje, je trubica: peristaltické trubicové čerpadlá zvyčajne dosahujú približne 3 až 7 barov, valcové hlavy až približne 8 barov a hadicové čerpadlá čeľusťového typu približne 15 barov. Požiadajte trubicové čerpadlo o viac, než jeho trubica unesie, a trubica zlyhá, zvyčajne sploštením, prasknutím alebo vytlačením spod valcov.

Rozhodnutie o tesnení nasledovalo až k stroju

Hranica viskozity: 1 000 a 10 000 mPa.s

Peristaltické čerpadlo pod asi 1 000 mPa·sa je bezpečnejším východiskovým nastavením, nad asi 10 000 mPa·sa je zubové čerpadlo a pásmo medzi nimi sa určuje skôr na základe oderu, šmyku a veľkosti častíc než samotnej hrúbky.

Tieto dve čísla pochádzajú z miesta, kde sa tesniace stratégie krížia. Keď sa kvapalina stenčuje, filmové tesnenie zubového čerpadla sa oslabuje a jeho objemová presnosť sa posúva; ako kvapalina hustne, trubicová pumpa potrebuje väčší krútiaci moment na jej uzavretie a trubica pracuje tvrdšie pri každom prechode. Vložte čísla na kvapaliny, ktoré tlačiareň skutočne spĺňa, a čiara bude ľahko viditeľná.

Tam, kde bežné kvapaliny do tlačiarní padajú na čiaru viskozity

Pod 1 000: riedke tekutiny a problém so sklzom

Riedke kvapaliny nie sú náročné na pohyb, ťažko sa dávkujú zubovým čerpadlom, pretože film, ktorý utesňuje vôle, je slabý a čerpadlo stráca časť každej otáčky smerom dozadu.

Chladiace kvapaliny na vodnej báze, atramenty s nízkou viskozitou a čistiace kvapaliny sú v tomto pásme. Rúrkové čerpadlo sa utesňuje oklúziou, takže jeho presnosť nie je ovplyvnená, samonasáva sa z fľaše a nízky strih dráhy rúrky vyhovuje kvapalinám, ktoré sú citlivé na spracovanie. Zvyčajným dôvodom, prečo si vybrať zubové čerpadlo, je skôr tlak ako viskozita, a ak je to požiadavka, udržiavajte nízky diferenciálny tlak a dobre filtrujte.

Nad 10 000: husté pasty, kaše a tavenina

Husté kvapaliny sú tam, kde zubové čerpadlo prestáva byť možnosťou a stáva sa jedinou rozumnou voľbou, pretože ako jediné z týchto dvoch dokáže udržať tlak, ktorý pasta potrebuje, a dodať ho bez impulzu.

Robocastingové pasty a keramické kaly sú rádovo nad medom a ich viskozita dokonca nie je konštantná: väčšina z nich sa zmenšuje šmykom, takže tečú cez trysku a ihneď potom držia svoj tvar. Zubové čerpadlo vyhovuje takémuto správaniu, pretože jeho výkon na otáčku je pevný a jeho tlaková schopnosť je vysoká a vytvára hladké, nepretržité podávanie, ktoré tlačená guľôčka potrebuje. Abrazívne plnivá sú kompromisom a filtrácia na vstupe je to, čo chráni vôle.

Medzi tým: rozhoduje obrusovanie, šmyk a veľkosť častíc

V rozmedzí približne 1 000 až 10 000 mPa·s obe čerpadlá dokážu túto úlohu vykonať, takže výber sa presúva na to, čo kvapalina robí s čerpadlom a čo čerpadlo robí s kvapalinou.

Oder je zvyčajne prvou otázkou: keramické častice opotrebúvajú hroty a platne ozubených kolies, zatiaľ čo tie isté častice opotrebúvajú iba rúrku, ktorá stojí zlomok čerpadla. Šmyk je druhý, pretože pasta na riedenie v šmyku, ktorá je prepracovaná v zábere ozubeného kolesa, mení svoju reológiu skôr, ako dosiahne dýzu. Veľkosť častíc je tretia, pretože trubica môže prechádzať mäkkými pevnými látkami, ktoré by zablokovali vôľu zubového čerpadla. Skôr ako sa opýtate na cenu, položte si tieto tri otázky.

Štyri tekuté úlohy v tlačiarni a každá z nich prebieha vzor

Väčšina chýb pri výbere pochádza zo spracovania všetkých kvapalín tlačiarne ako jednej úlohy; tlačiareň v skutočnosti žiada čerpadlo, aby urobilo štyri rôzne veci.

Na prevádzkovom vzore záleží rovnako ako na kvapaline. Chladiaca slučka beží nepretržite pri nízkom prietoku, zatiaľ čo dávkovacia linka beží prerušovane pri malých objemoch a vysokom tlaku a tieto dve nebudú vyhovovať rovnakému čerpadlu, aj keď zdieľajú rovnakú kvapalinu.

Štyri úlohy kvapalín a to, čo každá z nich vyžaduje od čerpadla

Zdroje: návod výrobcu fluidného systému pre 3D tlačiarne.

Podľa materiálu: PLA, potravinárska pasta, živica a chladivo

Štyri materiály, s ktorými tlačiareň pracuje, posúvajú rozhodnutie dvoma rôznymi smermi a zdôvodnenie každej odpovede stojí za to zachovať.

Prečítajte si štyri prípady ako súbor. Dva z nich končia zubovým čerpadlom z tlakových dôvodov, jeden sa končia trubicou z chemických dôvodov a jeden je skutočne otvorený a rozhoduje o tom, ako tlačený diel reaguje na pulzovanie.

PLA a tavenina polymérov: zubové čerpadlo, pre tlak

Zubové čerpadlo je správnou odpoveďou na podávanie filamentov a peliet a peristaltická alternatíva je vylúčená teplotou dávno predtým, ako je vylúčený výkon.

Na stroji FDM je opakujúce sa zasekávanie skôr problémom s podávacím tlakom než s tryskou. Keď extrudér stratí priľnavosť pod protitlakom, zóna taveniny hladuje, prehrieva sa a hromadí karbonizovaný materiál. Tryska s priemerom 0,4 mm pri normálnej rýchlosti tlače generuje približne 50 až 100 kPa protitlaku a vysokorýchlostná tlač alebo tlač so sklom tento tlak posúva smerom k 120 kPa. Mikro zubové čerpadlo dimenzované na 40 až 150 kPa pokrýva rozsah s rezervou, a pretože extrudér musí tlačiť materiál iba na vstup čerpadla, zatiaľ čo čerpadlo manipuluje s tryskou, nestabilita na jednej strane prestane dosahovať druhú.

Čísla sa tiež oplatí prepočítať, pretože vysvetľujú, prečo čerpadlo pri tejto povinnosti beží chladne a ticho. Pri priemere 1,75 mm je 100 ml/min niečo cez 40 metrov vlákna za minútu, zatiaľ čo typická FDM tlačiareň spotrebuje niekde medzi pol metra a dvoma metrami za minútu. Čerpadlo preto pracuje s malým zlomkom svojej kapacity, čo je najlepšie miesto pre hluk a opotrebovanie. Rovnaká logika vysvetľuje, prečo sa zubové čerpadlá objavujú pri tlači peliet: násypka, ktorá je plná a násypka, ktorá je takmer prázdna, sa môžu líšiť o viac ako 30 percent v dodávanom prietoku a čerpadlo to splošťuje do stáleho prúdu.

Potravinová pasta: peristaltické čerpadlo pre čistotu

Potravinové pasty sú predvolené pre peristaltickú pumpu, pretože iba trubica sa dotýka potravín, takže čistenie je záležitosťou výmeny dĺžky potravinárskeho silikónu.

Čokoláda, poleva, cestíčko, omáčky a orechové pasty sa dávkujú týmto spôsobom a nízky strih tuby je dôležitý rovnako ako hygiena: paste, ktorej textúra závisí od jej štruktúry, neprospieva prepracovanie cez pevnú sieťku. Materiál trubice vyberajte s rovnakou starostlivosťou ako pumpa, pretože silikón, PTFE a iné formulácie sa líšia chemickou kompatibilitou a rýchlosťou ich únavy.

Zubové čerpadlo si zasluhuje svoje miesto, keď je pasta dostatočne tuhá na to, aby potrebovala skutočný tlak, alebo keď dávka musí byť dokonale hladká a nie pulzujúca. Cenou je čistiteľnosť: zubové čerpadlo má štrbiny okolo svojich ozubených kolies a dosiek, kde sa zhromažďujú zvyšky, a abrazívne prísady, ako sú mleté ​​orechy alebo semená, tieto časti neustále opotrebúvajú. Pri prevádzke potravín je otázka zriedkakedy otázkou, ktoré čerpadlo môže pohybovať pastou a takmer vždy, ktoré čerpadlo je možné čistiť medzi výrobkami.

Fotopolymérová živica: peristaltické čerpadlo na izoláciu

Živica ide do peristaltickej pumpy z jedného ohromujúceho dôvodu: tekutina sa nikdy nedostane do mechanizmu, takže vo vnútri pumpy nemôže nič vytvrdnúť.

Fotopolyméry sú agresívne voči kovom a plastom a vytvrdzujú pod svetlom, čo robí zubové čerpadlo skôr rizikom ako kandidátom: akákoľvek živica, ktorá zostala vo vôli počas prestávky, tam stvrdne a čerpadlo je hotové. Rúrkové čerpadlo úplne izoluje tekutinu, dopĺňa nádobu v dávkach 50 až 100 ml a nepotrebuje žiadne naplnenie, pretože živicu možno nasať priamo z fľaše. Spárujte ho s fotoelektrickým snímačom hladiny a malým ovládačom a dopĺňanie sa stane bez dozoru, čo je dôležité, pretože pozastavenie tlače na doplnenie nádoby zanechá pri reštarte viditeľnú čiaru. Prietok od 100 do 300 ml/min naplní nádobu za pár sekúnd a tuba je jediná časť, ktorá potrebuje miesto na poličke.

Chladiaca kvapalina: skutočne otvorená, rozhoduje pulzácia

Chladiaca kvapalina je jediný prípad, keď sú obe čerpadlá obhájiteľné a rozhodujúcim faktorom nie je špičkový prietok, ale ako stabilný je prietok, keď dosiahne chladiacu platňu.

Kvapalinové chladenie funguje na fyzike: voda nesie zhruba štvornásobok špecifického tepla vzduchu na kilogram, takže malý, rovnomerný prúd odoberá oveľa viac tepla, než dokáže veľký prúd vzduchu. Táto výhoda sa dá ľahko stratiť na tlačiarni, kde chladiaca slučka využíva 4-6 mm hadičky, niekoľko ohybov a studenú platňu s úzkymi vnútornými kanálmi, čo všetko zvyšuje odpor. Hodnotenie namerané pri nulovom spätnom tlaku neprežije túto geometriu, a preto na stabilite prietoku záleží viac ako na maximálnej hodnote na krabici.

Pulzácia je ten jemnejší problém. Prerušované rázy sa dostanú na studenú platňu a narušia tepelnú hraničnú vrstvu medzi platňou a zdrojom tepla, takže účinnosť chladenia sa mení s impulzom namiesto toho, aby zostala konštantná, a efekt sa prejaví v kvalite tlače na veľkých pevných plochách. Zubové čerpadlo poskytuje plynulý, nepretržitý prietok, ktorý vyhovuje chladiacej slučke práve preto, že slučka je kontinuálna. Peristaltické čerpadlo odpovedá kvapalinovou izoláciou, samonasávaním a nízkohlučným, nízkotlakovým dizajnom, ktorý sa hodí pri dodatočných montážach, kde je nádržka umiestnená tam, kde je miesto. Zubové čerpadlo voľte, keď je slučka dlhá, chladiaca kvapalina je zahustená glykolom alebo musí byť prietok dokonale hladký; vyberte hadicové čerpadlo, keď je tlak nízky, kvapalina musí zostať mimo mechanizmu a základom je naplnenie z fľaše pod strojom.

Náklady na vlastníctvo: skutočný rozdiel je v časti, ktorá sa opotrebováva

Peristaltické čerpadlo nosí trubicu, ktorá stojí málo a mení sa v priebehu niekoľkých minút; zubové čerpadlo opotrebováva časti, ktoré sú vo vnútri hlavy čerpadla, takže jeho údržba závisí od toho, ako čistá zostane kvapalina.

Pre vlastníka tlačiarne je to najzávažnejší rozdiel medzi týmito dvoma rodinami a je najmenej viditeľný v údajovom hárku.

Čo stojí každá rodina na udržanie chodu

Medzera je dostatočne veľká na to, aby bola explicitne modelovaná. Jeden publikovaný model nákladov na zásobovanie tlačiarenskou kvapalinou predstavuje ročnú údržbu približne 76 USD na stroj, keď je trubica jedinou zmáčanou časťou, v porovnaní s približne 380 USD, kde bežný servis znamená otvorenie čerpadla. Aritmetika závisí od predpokladov, ktoré sa nezhodujú s každou dielňou, ale mechanizmus za tým áno: spotrebný materiál, ktorý sa mení v priebehu niekoľkých sekúnd, bez demontáže, predstavuje iný druh nákladov na údržbu ako opravu.

Dve rovnaké čerpadlá na pracovnom stole a na výrobnej linke

Technické porovnanie sa líši v závislosti od toho, či staviate jeden stroj alebo ich prepravujete sto, preto sa oplatí prečítať si tú istú tabuľku dvakrát.

Medzi týmito dvoma stĺpcami sa vo fyzike nič nemení. Čo sa mení, je to, koľko z variácií dokážete absorbovať ručne a pre výrobcu táto schopnosť zmizne.

Rovnaké rozhodnutie, videné z dvoch rôznych lavíc

Tri mýty o výbere, ktoré stojí za to odísť do dôchodku

Tri presvedčenia prežívajú na fórach dlho po tom, čo ich inžinierstvo ustáli, a každé z nich vedie ku konkrétnemu zlému nákupu.

1. Zubové čerpadlo vždy prežije peristaltické čerpadlo.Pravda pri čistej tekutine a nepravda pri špinavej tekutine. Brúsne plnivá vybrúsia vôľu, vďaka ktorej zubové čerpadlo funguje, a vytvrdzujúca živica v ňom vytvrdne, zatiaľ čo pri rovnakej úlohe sa opotrebuje iba trubica, ktorá stojí zlomok čerpadla. Trvanlivosť je vlastnosťou kvapaliny rovnako ako čerpadla.

2. Peristaltické čerpadlo nedokáže udržať tlak.Rúrkové čerpadlá zvyčajne dosahujú približne 3 až 7 barov, valcové hlavy až približne 8 barov a hadicové čerpadlá čeľusťového typu približne 15 barov. Chladiaca slučka tlačiarne si vyžaduje malý zlomok z toho, takže tlak je len zriedka dôvodom, prečo nechať trubicu za sebou.

3. Napätie je nastavenie výkonu.Medzi 12 V a 24 V verziami toho istého čerpadla vyššie napätie znižuje prúd pri rovnakom výkone a nie zvyšuje prietok alebo tlak. Priraďte koľajnicu, ktorú už stroj má, a výber napätia berte ako rozhodnutie o zapojení.

Často kladené otázky

Ktoré čerpadlo je lepšie pre 3D tlačiareň?

Ani jedno nie je lepšie v abstrakte; každý vyhrá inú prácu. Peristaltická pumpa je predvolená pre náplň živice, potravinovú pastu a nízkotlakovú chladiacu kvapalinu, pretože kvapalina zostáva vo vnútri trubice, samonasáva sa a trubica je jedinou časťou, ktorú treba vymeniť. Zubové čerpadlo je predvolené pre podávanie filamentov a peliet, husté pasty a akékoľvek prevádzky, kde je dôležité viac ako izolácia tlakové alebo bezpulzné dodávanie.

Môže peristaltické čerpadlo pohybovať hustou pastou?

Áno, do istej miery. Occlusion sa nestará o viskozitu, takže trubicová pumpa si poradí s pastami s hustotou medu bez zastavenia a potravinové pasty sa bežne dávkujú týmto spôsobom. Limitom je skôr tlak ako hrúbka: rúrkové čerpadlá dosahujú približne 3 až 7 barov a valcové hlavy približne 8 barov a nad tým je trubica časťou, ktorá zlyhá. Po približne 10 000 mPa·s sa zubové čerpadlo stáva spoľahlivejšou odpoveďou.

Môže sa zubové čerpadlo použiť na fotopolymérovú živicu?

Dá sa na to postaviť, ale nemalo by sa to na to vyberať. Živica sa dostane k ozubeným kolesám, platniam a tesneniam a akákoľvek tekutina, ktorá zostane vo vôli počas prestávky, tam vytvrdne a zablokuje čerpadlo. Rúrkové čerpadlo úplne izoluje živicu a výmena rúrky obnoví mokrú cestu za cenu dĺžky hadičky.

Mám si vybrať 12 V alebo 24 V čerpadlo?

Priraďte koľajnicu, ktorú už stroj dodáva. Medzi dvoma verziami toho istého čerpadla odoberá vyššie napätie menej prúdu pri rovnakom výkone, čo je dôležité pri dlhých kábloch a napájaní z batérie, zatiaľ čo 12 V je jednoduchšie napájať z náhradného výstupu základnej dosky. Napätie samo o sebe nepridáva prietok ani tlak.

Akú údržbu potrebuje každé čerpadlo?

Peristaltické čerpadlo potrebuje vymeniť hadicu, keď je mäkké alebo ploché, zvyčajne mesiace až rok v bežnej prevádzke a práca trvá niekoľko minút bez demontáže. Zubové čerpadlo nemá žiadny takýto spotrebný materiál, takže jeho údržba spočíva v udržiavaní čistoty kvapaliny: filtrácia na vstupe, žiadny chod nasucho a pozornosť na čokoľvek abrazívne alebo čo môže vytvrdnúť.

Kde vás to nechá

Vyberte podľa tesnenia a potom potvrďte kvapalinou. Zubové čerpadlo tesní filmom kvapaliny vo vnútri tesných vôlí, takže sa mu darí viskozitou, tlakom a bezpulzným dávkovaním a trpí na riedke kvapaliny, tvrdé častice a čokoľvek, čo sa dá vytvrdiť. Peristaltické čerpadlo sa utesňuje stlačením hadičky, takže je ľahostajné voči viskozite, je samonasávacie a hygienické svojou konštrukciou a je obmedzené hadicou, ktorú stláča. V 3D tlačiarni, ktorá čisto mapuje štyri úlohy: výstroj na taveninu a pastu, trubica na živicu a jedlo a buď jedna na chladiacu kvapalinu v závislosti od toho, či je väčším rizikom vo vašej slučke tlak alebo pulzácia.

Povedzte nám, čím sa musí vaša slučka pohybovať.Podeľte sa o kvapalinu, jej viskozitu pri pracovnej teplote, prevádzkový vzor a tlak, ktorý váš systém vidí, a my vám najskôr odporučíme rodinu čerpadiel a až potom model, alebo vám jasne povieme, ak nevyhovuje ani jeden prípad.Požiadajte o kontrolu výberu čerpadla