Direct Drive vs. Bowden ekstruder

Prilikom istraživanja 3D printera na tržištu, sigurno si se susreo s pojmovima poput Direct Drive i Bowden ekstrudera, ali nisi znao što oni zapravo znače ili na što se točno odnose. U ovom blogu ti otkrivamo odgovore upravo na ta pitanja. Saznaj koje su prednosti i nedostaci navedenih ekstrudera te koji je najbolji za tvoje potrebe 3D ispisa. 

FDM/FFF 3D printeri imaju dva sustava ekstruzije: Direct Drive i Bowden. Dijele istu funkciju, a to je potiskivanje filamenta sve do hotenda i mlaznice. Ključna razlika između ova dva sustava je u položaju njihova motora u odnosu na hotend koji utječe na proces 3D printanja. U nastavku saznaj osnovne pojmove vezane uz sustave ekstruzije te koje su prednosti i nedostaci Direct Drive i Bowden ekstrudera.

Osnovni pojmovi

Prije pojašnjavanja razlika između Bowden i Direct Drive sustava ekstrudera, navest ćemo najvažnije dijelove 3D printera koji su izravno povezani s navedenim sustavima ekstruzije. 

• Hotend komponente: Sastoji se od mlaznice, grijanog bloka (heatblock) i temperaturnog mosta (heatsink) koji su postavljeni na pokretno postolje FDM/FFF 3D printera. Grijani blok i dijelovi mlaznice se zagrijavaju pomoću grijača hotenda (cartridge heater). Temperaturni most i hladnjak (remainder) se nazivaju hladnim krajem hotenda. Iako nije hladan sam po sebi, temperaturni most odvaja grijani blok od ostalih komponenti hotenda koje su “zadužene” za topljenje filamenta. 

• Komponente ekstrudera: Sastoji se od koračnog motora (stepper motor), nazubljene osovine (hobbed bolt), potiskivača (idler) i kliznog mehanizma (drive gear) montiranog na pokretno postolje ili okvir 3D printera. 

• PTFE cijev ili Bowden cijev: PTFE je skraćenica od politetrafluoretilena, a njegova najpoznatija varijacija je TeflonⓇ. Ova se cijev obično spaja na bilo koji sklop pomoću utičnica ili spojnica kako bi se osigurao gladak prijelaz od ekstrudera do hotenda.

Sustav ekstruzije (Izvor: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology)

Osnove ekstruzije

Sustav ekstruzije je nedvojbeno najkritiziranija komponenta FDM/FFF 3D printera. Ekstruzija materijala započinje u ekstruderu gdje se filament povlači između nazubljene osovine i pritiskivača te na taj način ulazi u sustav ekstruzije. Zatim se filament ili potiskuje izravno do hotenda (Direct Drive) ili prvo prolazi kroz PTFE cijev koja ga zatim vodi do hotenda (Bowden). Bowden sustav ekstruzije ima PTFE cijev koja je najčešće dugačka oko 30 cm. 

Nakon što filament dospije do hotenda, nastavlja “putovati” dok dovoljno ne omekša za prolazak kroz mlaznicu gdje će postati dio 3D printanog komada. 

Sustavi ekstruzije

1. Direct Drive sustav

Direct Drive, kao što i ime kaže, izravno je povezan s hotendom te je dio ispisne glave 3D printera. Jedna od prednosti ovog načina ekstruzije materijala je u tome što se ekstruder nalazi iznad hotenda te je potrebno malo vremena da filament prođe od ekstrudera do hotenda. 

Prednosti

Bolja ekstruzija i retrakcija

Zbog manje udaljenosti između ekstrudera i hotenda, postiže se bolja ekstruzija i retrakcija materijala te se smanjuje mogućnost nastanka “stringinga”.

Manji motori

Blizina ekstrudera i hotenda omogućuje manji okretni moment motora nego što je to slučaj kod Bowden ekstrudera. Iz tog razloga koračni motor (stepping motor)   ne mora biti većih dimenzija ili veće snage kao što je slučaj kod Bowden sustava ekstruzije. 

Širi raspon filamenata za 3D ispis

S Direct Drive ekstruderima se nudi mogućnost 3D printanja s većim rasponom filamenta. Za razliku od Bowden ekstrudera koji odlično 3D printa s osnovnim filamentima, s Direct Driveom možeš 3D printati i sa fleksibilnim i abrazivnim filamentima.

​Prikaz Direct Drive sustava ekstruzije (Izvor: Airwolf3D)

Nedostaci

Položaj Direct Drive ekstrudera je njegov glavni nedostatak i ograničenje. Ispisna glava 3D printera se neprestano pomiče tijekom 3D ispisa te može doći do dodatnog trenja okvira 3D printera te potencijalno proizvesti 3D printane komade lošije kvalitete. Razlog tome je veliko težinsko opterećenje ekstrudera na ispisnu glavu. 

Najbolji primjer 3D printera koji koristi Direct Drive sustav ekstrudera je Original Prusa i3 MK3S+. Opremljen je superPINDA sondom koja poboljšava kalibraciju i prianjanje prvog sloja 3D printa, dodajući ovu karakteristiku ogromnom popisu kvalitetnih značajki koje dolaze s ovim najboljim 3D printerom u “maker” kategoriji. 

2. Bowden sustav

Suprotnost Direct Drive ekstruderima su Bowden ekstruderi. Njihovi motori nisu pričvšćeni na hotend ili ispisnu glavu već na okvir 3D printera. Radi na način da potiskuje filament kroz PTFE cijev (Bowden cijev) koji dolazi do hotenda (zagrijane pokretne glave). 

Prednosti

Kao i kod Direct Drive ekstrudera, mnoge prednosti i nedostaci dolaze od mjesta gdje se nalazi motor ekstrudera u odnosu na ispisnu glavu. Najveća prednost ovoga sustava je u tome što je smanjeno težinsko opterećenje na ispisnu glavu 3D printera. 

Budući da je glava za ispis lakša, 3D printer koji koristi Bowden ekstruder može ispisivati ​​brže, točnije i preciznije. To može rezultirati ili višom kvalitetom 3D ispisa ili bržim 3D  ispisima jer se ispisna glava može kretati većim brzinama. Osim toga, Bowden sustavi ekstruzije su kompaktniji i zauzimaju manje prostora od Direct Drivea.

Prikaz Bowden sustava ekstruzije (Izvor: Airwolf3D)

Nedostaci

Unatoč bržem 3D ispisu i manjem opterećenju na ispisnoj glavi 3D printera, postoji nekoliko nedostataka koji su značajni u usporedbi s Direct Drive ekstruderima. 

Ne mogu se učinkovito koristiti različite vrste filamenata. Prilikom korištenja fleksibilnih i abrazivnih filamenata, najčešće dolazi do začepljenja te bržeg trošenja unutrašnjosti PTFE cijevi.  

Bowdenu je potrebna veća udaljenost prilikom retrakcije i snažniji motor u odnosu na Direct Drive ekstruder. To je zbog toga što je povećano trenje filamenta unutar PTFE cijevi koja potencijalno može dovesti do slabije ekstruzije materijala, većeg stringinga i curenja filamenta u procesu 3D ispisa te većeg otpora i rastezanja filamenta. 

Neki od primjera 3D printera na našem webshopu koji koriste Bowden sustav ekstruzije su gotovo svi Creality i Anycubic FDM/FFF 3D printeri. 

Kako odabrati idealan sustav ekstruzije za svoje potrebe 3D ispisa?

Postoji nekoliko faktora koje treba razmotriti prije same odluke. Kod Direct Drive ekstrudera, potrebno je imati stabilan okvir 3D printera kako bi ispisna glava mogla podnijeti dodatnu težinu. Kod Bowden ekstrudera je bitno osigurati sigurno kretanje filamenta bez lijepljenja unutar PTFE cijevi. 

Drugi faktor je vrsta 3D printera koji posjeduješ. 3D printeri s laganom ispisnom glavom, najčešće imaju Bowden ekstruder dok je za one s čvršćim okvirom preporučljivije imati Direct Drive ekstruder. 3D printeri koji imaju više ekstrudera, najčešće koriste Bowden sustav u svojoj izvedbi. Pri tome valja napomenuti kako je za korištenje više ekstrudera važno da 3D printer ima dovoljno veliki radni volumen i sve predispozicije za profesionalni 3D ispis.

Faktori koje također treba uzeti u obzir su korištenje fleksibilnih ili abrazivnih filamenata te potreba za bržim 3D ispisom. Ukoliko planiraš koristiti fleksibilne ili abrazivne filamente, preporučili bismo ti kupnju desktop 3D printer s Direct Drive sustavom. Dok je za brži 3D ispis uz korištenje osnovnih filamenta najbolji Bowden sustav ekstruzije. 

Zaključak

Ne postoji idealan sustav ekstruzije. Oba sustava ekstruzije imaju svoje prednosti i nedostatke. Na tebi je da da odabereš koji sustav je idealan za tvoje potrebe proizvodnje na temelju materijala s kojim planiraš 3D printati ili brzine 3D ispisa. 

Trebaš pomoć oko odabira sustava ekstruzije za svoje potrebe? Javi nam se na mail info@3dprintaj.com i odgovorit ćemo na sva tvoja pitanja!

#3DPrintaj #3dprinthrvatska #3dprintingcroatia

Izvori: 

https://all3dp.com/2/direct-vs-bowden-extruder-technology-shootout/

https://www.3djake.com/info/guide/direct-drive-extruder-vs-bowden-extruder

https://creality3d.shop/blogs/choose-your-3d-printer/direct-drive-vs-bowden-extruder

https://www.fargo3dprinting.com/advantages-disadvantages-direct-bowden-extrusion/

https://airwolf3d.com/comparing-bowden-vs-direct-drive-3d-printer/