Ограничение объема выдавливания

Расплавленный пластик в экструдере эффективно превращается в гидравлическую жидкость, когда он расплавляется. Вы нажимаете на толстый поршень (1,75 мм или 2,85 мм, в зависимости от типа филамента) и выталкиваете жидкость через отверстие 0,4 мм или около того. Существует ограничение скорости потока при заданном давлении, но на самом деле более серьезной проблемой, как правило, является трение. Расплавленный пластик действительно любит цепляться за металл, и соотношение площади поверхности к объему довольно велико в длинной тощей трубке, которая находится внутри экструдера. Что еще хуже, не совсем расплавленное сечение зоны расплава наверху обычно не сильно соприкасается со стенками из-за более низкого давления, не деформирующего пластик так сильно, но при более высоком давлении вы получаете гораздо большую деформацию, увеличивая линейное расстояние, которое пластик тянет к стенкам труб, и давление, с которым две поверхности соединяются вместе. Особенно в дешевых экструдерах - клонах вы найдете грубо просверленные внутренние поверхности со множеством кольцевых канавок, которые усугубляют эту проблему-вот почему большинство экструдеров имеют подкладку из ПТФЭ настолько глубоко, насколько это возможно. У меня была эта проблема в моем "цельностальном" экструдере за 3 доллара, где даже печать PLA была проблемой из-за того, как легко пластик образовывал огромные пробки и захватывал внутреннюю часть экструдера.

Итак, в итоге вы получаете то, что увеличение крутящего момента в основном линейно приводит к увеличению давления, что приводит к линейному увеличению трения внутри цилиндра, плюс немного больше из-за дополнительной деформации в верхней части зоны расплава. Вы можете отполировать внутреннюю часть ствола (термостойкость? рассматривал оба термина), чтобы несколько облегчить внутренние трения.

Чтобы сделать все еще более увлекательным, очевидно, что существует ограничение на то, какую силу вы можете приложить к сопрягаемой поверхности одного болта с фрезой и боковой части нити. Слишком большая сила, и зубы просто оторвут боковую часть нити, и тогда у вас вообще не будет крутящего момента подачи. Чтобы получить гораздо больший крутящий момент, вам потребуется спроектировать экструдер, который поддерживает нить накала намного лучше, чем современные конструкции, и распределяет усилие по большей площади поверхности либо с помощью подающего устройства большего диаметра, либо нескольких плотно соединенных подающих устройств.

Я подробно остановился на механизме подачи в этом ответе, который другой пользователь задал по поводу использования коммерческого экструдера для литья пластмасс под давлением, что несколько совпадает с вашим вопросом здесь.

Я знаю, что первоначальный вопрос предполагал идеальную теплопередачу, которая не была ограничивающим фактором процесса, но то, как это на самом деле работает, также имеет отношение к вопросу. E3D применил один подход к дизайну Volcano, просто сделав зону расплава намного длиннее, чтобы увеличить теплопередачу; недостатком, очевидно, является значительно большее трение, когда у вас в 4 раза больше линейного расстояния между расплавленным пластиком и металлом, при условии, что вы не используете футеровку из ПТФЭ. Это имеет то преимущество, что позволяет пластику не торопиться достигать целевой температуры, уменьшая, насколько выше вашей целевой температуры пластика вам нужен нагревательный элемент. Одна вещь, которую не часто обсуждают в 3d-принтерах, - это тот факт, что пластик асимптотически приближается к температуре, зарегистрированной на вашем термисторе. Если вы печатаете очень, очень медленно, ваш пластик будет почти точно соответствовать заданной температуре. Если вы печатаете очень быстро с очень большими объемами, у вас, как правило, будет немного более холодный пластик, чем предполагалось, потому что он просто не контактировал с нагревателем достаточно долго, чтобы нагреться до температуры. Решением для очень маленьких конструкций могут быть более высокие температуры, но недостатком является то, что если вы замедлитесь хотя бы на мгновение, скажем, перейдете на более тонкую ширину линии или поднимете и переместите экструдер, вы перегреете пластик. Таким образом, существуют практические вопросы, на которые необходимо ответить, чтобы определить, как вы на самом деле будете нагревать такое количество пластика до нужной температуры. Увеличенное расстояние повышает надежность за счет повышенного трения (и, следовательно, требуемого крутящего момента экструдера), а повышенная температура в основном устраняет этот вопрос за счет надежности.

TL;DR Увеличение скорости экструзии требует увеличения давления, что резко и нелинейно увеличивает трение и приводит к снятию нити.