Obje obitelji crpki imaju pozitivan pomak, tako da obje zadržavaju svoj protok dok se petlja opire; ono što ih razdvaja je način na koji svaki zatvara jaz između svog ulaza i izlaza. Ta jedina razlika u dizajnu objašnjava gotovo sve ostalo, od viskoznosti koju svaka pumpa preferira do tlaka koji može izdržati i dijela koji se na kraju istroši.

Praktična verzija pravila je kratka. Ispod otprilike 1000 mPa·sa cijevna pumpa je sigurnija zadana vrijednost, iznad otprilike 10 000 mPa·sa zupčasta pumpa drži tlak i mjeri bez pulsiranja, a između toga sama tekućina odlučuje. Ovaj vodič izdvaja to pravilo za četiri materijala s kojima pisač zapravo rukuje: PLA i talina polimera, pasta za hranu, fotopolimerna smola i rashladna tekućina.

Dva načina brtvljenja pumpe i zašto sve ostalo slijedi

Zupčasta pumpa brtvi samom tekućinom, a peristaltička pumpa zatvara stiskanjem cijevi, zbog čega je jedna osjetljiva na viskoznost, a druga na pritisak.

Obje obitelji pokreću fiksni volumen po okretaju, tako da se obje opisuju kao pozitivni pomak i obje vam daju protok koji prati brzinu motora. Bitna je razlika što se događa u razmaku između visokotlačnog izlaza i niskotlačnog ulaza.

Zupčasta pumpa brtvi s tekućinom koju pokreće

Unutar glave, tri dinamičke brtve odvajaju ulaz od izlaza, a brtva između njih je film same tekućine koji se nalazi u razmacima reda veličine deset mikrometara.

Taj dogovor ima posljedice koje se više očituju u selekciji nego u marketingu. Budući da je brtva tekućina, gusta tekućina brtvi bolje od one rijetke: proklizavanje kroz zazore raste kako viskoznost pada, tako da tanke tinte i voda gube točnost mjerenja osim ako se diferencijalni tlak ne održava niskim, a tekućina čistom. Isti kruti zupčanici i uski zazori su ono što omogućuje zupčanoj pumpi da drži visok tlak i pomiče viskozne ili napunjene tekućine koje bi zaustavile drugi dizajn. Tvrde čestice su neprijatelji obje osobine, jer one drobe sam zazor koji brtvi.

Peristaltička pumpa brtvi začepljenjem cijevi

Valjci ili papuče ravno stišću fleksibilnu cijev i tekućina putuje unutar tog zatvorenog džepa, tako da tekućina nikada ne dospije do brtve, zupčanika ili ležaja.

Brtvljenje jedva ovisi o viskoznosti, zbog čega cijevne pumpe rade s vodom, smolom i pastama gustine meda s istom glavom. Ono što ih ograničava je cijev: peristaltičke cijevne pumpe obično dosežu oko 3 do 7 bara, valjkaste glave do otprilike 8 bara, a pumpe s crijevom tipa cipele oko 15 bara. Zatražite od cijevne pumpe više nego što njezina cijev može podnijeti, a cijev je ono što otkazuje, obično zbog spljoštenja, pucanja ili istiskivanja ispod valjaka.

Odluka o pečaćenju je uslijedila do stroja

Linija viskoznosti: 1000 i 10000 mPa·s

Ispod oko 1.000 mPa·sa peristaltička pumpa je sigurnija zadana vrijednost, iznad oko 10.000 mPa·sa je zupčasta pumpa, a pojas između njih je određen abrazijom, smicanjem i veličinom čestica, a ne samo debljinom.

Ta dva broja dolaze od mjesta gdje se križaju strategije brtvljenja. Kako se tekućina razrjeđuje, filmska brtva zupčaste pumpe slabi i njena volumetrijska točnost se pomiče; kako se tekućina zgušnjava, cijevna pumpa treba više zakretnog momenta da je začepi i cijev radi jače pri svakom prolazu. Stavite brojeve na tekućine s kojima se pisač zapravo susreće i linija postaje lako vidljiva.

Gdje uobičajene tekućine za pisač padaju na liniju viskoznosti

Ispod 1000: rijetke tekućine i problem klizanja

Rijetke tekućine nije teško pokretati, teško ih je dozirati zupčastom pumpom, jer je film koji brtvi zazore slab i pumpa gubi dio svakog okretaja unatrag.

Sredstva za hlađenje na bazi vode, tinte niske viskoznosti i tekućine za čišćenje nalaze se u ovoj grupi. Cijevna pumpa brtvi začepljenjem, tako da to ne utječe na njenu točnost, sama usisava iz boce, a nisko smicanje putanje cijevi odgovara tekućinama koje su osjetljive na rad. Uobičajeni razlog za odabir zupčaste pumpe ovdje je tlak, a ne viskoznost, a ako je to uvjet, održavajte nizak diferencijalni tlak i dobro filtrirajte.

Iznad 10 000: guste paste, kaše i taline

Guste tekućine su mjesto gdje zupčasta pumpa prestaje biti opcija i postaje jedini razuman izbor, jer je jedina od njih dvije koja može držati pritisak potreban tijestu i isporučiti ga bez pulsa.

Robocasting paste i keramičke kaše nalaze se redove veličine iznad meda, a njihova viskoznost čak nije konstantna: većina se stanji smicanjem, pa teku na mlaznici i zadržavaju svoj oblik odmah nakon toga. Zupčasta pumpa odgovara takvom ponašanju jer je njezin učinak po okretaju fiksan, a sposobnost pritiska visoka, te proizvodi glatku, kontinuiranu isporuku koja je potrebna tiskanom zrnu. Abrazivna punila su kompromis, a filtracija na ulazu je ono što štiti zazore.

Između: abrazija, smicanje i veličina čestica odlučuju

Između otprilike 1.000 i 10.000 mPa·s obje pumpe mogu obaviti posao, tako da se odabir pomiče na ono što tekućina radi pumpi i što pumpa radi tekućini.

Abrazija je obično prvo pitanje: keramičke čestice troše vrhove zupčanika i ploče, dok iste čestice troše samo cijev koja košta djelić cijene pumpe. Smicanje je drugo, jer pasta za razrjeđivanje smicanjem koja je previše razbijena na mreži zupčanika mijenja svoju reologiju prije nego što stigne do mlaznice. Veličina čestica je treća, budući da cijev može proći meke krutine koje bi začepile zazor zupčaste pumpe. Postavite ta tri pitanja prije nego što pitate o cijeni.

Četiri tekuća zadatka u pisaču, a svaki se izvodi po uzorku

Većina pogrešaka pri odabiru dolazi od tretiranja svih tekućina za pisač kao jednog posla; pisač zapravo traži od pumpe da učini četiri različite stvari.

Uzorak rada je važan koliko i tekućina. Rashladna petlja radi kontinuirano pri niskom protoku, dok linija za doziranje radi povremeno pri malim volumenima i visokom tlaku, a njih dvije neće odgovarati istoj pumpi čak ni kada dijele istu tekućinu.

Četiri fluidna zadatka i ono što svaki traži od pumpe

Izvori: smjernice proizvođača fluidnog sustava za 3D pisače.

Prema materijalu: PLA, pasta za hranu, smola i rashladna tekućina

Četiri materijala kojima pisač rukuje guraju odluku u dva različita smjera, a obrazloženje iza svakog odgovora vrijedi zadržati.

Pročitajte četiri slučaja kao skup. Dvije od njih završavaju zupčastom pumpom zbog pritiska, jedna završava cijevi zbog kemije, a jedna je istinski otvorena i određena prema tome kako tiskani dio reagira na pulsiranje.

PLA i talina polimera: zupčasta pumpa, za tlak

Zupčasta pumpa pravi je odgovor za punjenje filamentima i peletima, a peristaltička alternativa je isključena zbog temperature mnogo prije nego što je isključena u pogledu performansi.

Na FDM stroju ponavljajuće zaglavljivanje je problem dovodnog tlaka, a ne problem mlaznice. Kada ekstruder izgubi prianjanje pod protutlakom, zona taline gladuje, pregrijava se i nakuplja karbonizirani materijal. Mlaznica od 0,4 mm pri normalnim brzinama ispisa stvara otprilike 50 do 100 kPa protutlaka, a brzi ispis ili ispis sa staklom guraju to prema 120 kPa. Pumpa s mikro zupčanicima nazivnog tlaka od 40 do 150 kPa pokriva raspon s marginom, a budući da ekstruder samo mora gurnuti materijal do ulaza pumpe dok pumpa rukuje mlaznicom, nestabilnost s jedne strane prestaje dosezati drugu.

Brojeve također vrijedi pretvoriti jer objašnjavaju zašto pumpa radi hladno i tiho u ovom radu. Na promjeru od 1,75 mm, 100 mL/min je nešto više od 40 metara filamenta u minuti, dok tipični FDM printer troši negdje između pola metra i dva metra u minuti. Pumpa stoga radi s malim dijelom svog kapaciteta, što je najbolje mjesto za buku i trošenje. Ista logika objašnjava zašto se zupčaste pumpe pojavljuju u tiskanju peleta: spremnik koji je pun i spremnik koji je gotovo prazan mogu se razlikovati za više od 30 posto u isporučenom protoku, a pumpa to izravnava u stabilan tok.

Pasta za hranu: peristaltička pumpa za čistoću

Paste za hranu standardno imaju peristaltičku pumpu jer samo cijev dodiruje hranu, što čini čišćenje pitanjem izmjene dijela silikona za hranu.

Čokolada, glazura, tijesto, umaci i paste od orašastih plodova doziraju se na ovaj način, a nisko smicanje puta cijevi jednako je važno kao i higijena: pasta čija tekstura ovisi o njezinoj strukturi nema koristi od rada kroz čvrstu mrežicu. Odaberite materijal cijevi s istom pažnjom kao i pumpu, budući da se silikon, PTFE i druge formulacije razlikuju po kemijskoj kompatibilnosti i brzini zamaranja.

Zupčasta pumpa zaslužuje svoje mjesto kada je pasta dovoljno kruta da treba pravi pritisak ili kada doza mora biti savršeno glatka, a ne pulsirajuća. Cijena je mogućnost čišćenja: zupčasta pumpa ima pukotine oko svojih zupčanika i ploča u kojima se skupljaju ostaci, a abrazivni sastojci poput mljevenih orašastih plodova ili sjemenki će postojano trošiti te dijelove. U slučaju hrane rijetko se postavlja pitanje koja pumpa može pomaknuti pastu, a gotovo uvijek koja pumpa se može očistiti između proizvoda.

Fotopolimerna smola: peristaltička pumpa za izolaciju

Smola ide u peristaltičku pumpu iz jednog golemog razloga: tekućina nikada ne dolazi do mehanizma, tako da se ništa ne može izliječiti unutar pumpe.

Fotopolimeri su agresivni za metale i plastiku i stvrdnjavaju se pod svjetlom, što pumpu s zupčanicima čini rizikom, a ne kandidatom: sva smola koja ostane u zazorima tijekom pauze tamo se stvrdne i pumpa je gotova. Cijevna pumpa potpuno izolira tekućinu, puni posudu u serijama od 50 do 100 mL i nije potrebno punjenje jer se smola može izvući izravno iz boce. Uparite ga s fotoelektričnim senzorom razine i malim kontrolerom i ponovno punjenje postaje bez nadzora, što je važno jer pauziranje ispisa za dopunjavanje bačve ostavlja vidljivu crtu pri ponovnom pokretanju. Protok od 100 do 300 mL/min puni bačvu u sekundi, a cijev je jedini dio koji treba mjesto na polici.

Rashladna tekućina: istinski otvorena, određena pulsiranjem

Rashladna tekućina je jedini slučaj u kojem su obje pumpe obrambene, a odlučujući faktor nije vršni protok, već koliko je stabilan protok nakon što dosegne hladnu ploču.

Hlađenje tekućinom djeluje na fiziku: voda nosi otprilike četiri puta veću specifičnu toplinu od zraka po kilogramu, tako da mali, stalan protok uklanja mnogo više topline nego što to može veliki protok zraka. Tu prednost je lako izgubiti na pisaču, gdje rashladna petlja koristi 4-6 mm cijevi, nekoliko zavoja i hladnu ploču s uskim unutarnjim kanalima, što sve povećava otpor. Vrijednost izmjerena pri nultom povratnom tlaku neće preživjeti tu geometriju, zbog čega je stabilnost protoka važnija od maksimalne brojke na kutiji.

Pulsiranje je suptilniji problem. Isprekidani udari dopiru do hladne ploče i remete toplinski granični sloj između ploče i izvora topline, tako da učinkovitost hlađenja varira s pulsom umjesto da ostane konstantna, a učinak se očituje u kvaliteti ispisa na velikim čvrstim površinama. Zupčasta pumpa daje glatki, kontinuirani protok, koji odgovara rashladnoj petlji upravo zato što je petlja kontinuirana. Peristaltička pumpa odgovara izolacijom tekućine, samousisnom i tihom konstrukcijom s niskim tlakom, što odgovara naknadnim ugradnjama gdje se spremnik nalazi gdje god ima mjesta. Odaberite zupčastu pumpu kada je petlja duga, rashladno sredstvo zgusnuto glikolom ili protok mora biti savršeno gladak; odaberite cijevnu pumpu kada je tlak nizak, tekućina mora ostati izvan mehanizma, a poanta je punjenje iz boce ispod stroja.

Trošak vlasništva: stvarna je razlika onaj dio koji se troši

Peristaltička pumpa nosi cijev koja košta malo i mijenja se za nekoliko minuta; zupčasta pumpa nosi dijelove koji se nalaze unutar glave pumpe, tako da njezino održavanje ovisi o tome koliko tekućina ostaje čista.

Za vlasnika pisača ovo je najposljedičnija razlika između dvije obitelji i najmanje vidljiva na podatkovnoj tablici.

Koliko košta svaka obitelj da nastavi s radom

Razmak je dovoljno velik da se može eksplicitno modelirati. Jedan objavljeni troškovni model za opskrbu tekućinom za pisač stavlja godišnje održavanje na otprilike 76 USD po stroju nakon što je cijev jedini mokri dio, u odnosu na otprilike 380 USD kada rutinski servis znači otvaranje pumpe. Aritmetika ovisi o pretpostavkama koje neće odgovarati svakoj radionici, ali mehanizam koji stoji iza toga jest: potrošni materijal koji se mijenja u sekundi, bez rastavljanja, drugačija je vrsta troškova održavanja od popravka.

Iste dvije pumpe na radnom stolu i na proizvodnoj liniji

Tehnička usporedba ima različite rezultate ovisno o tome gradite li jedan stroj ili isporučujete stotinu, stoga vrijedi dvaput pročitati istu tablicu.

Ništa se u fizici ne mijenja između dva stupca. Ono što se mijenja jest koliko varijacija možete apsorbirati ručno, a za proizvođača ta sposobnost nestaje.

Ista odluka, gledano s dvije različite klupe

Tri mita o izboru vrijedna umirovljenja

Tri uvjerenja opstaju na forumima dugo nakon što ih je inženjering riješio, a svako vodi do određene loše kupnje.

1. Zupčasta pumpa uvijek traje duže od peristaltičke pumpe.Točno s čistom tekućinom, a netočno s prljavom tekućinom. Abrazivna punila bruse zazor koji omogućuje rad zupčaste pumpe, a smola za stvrdnjavanje se stvrdnjava unutar nje, dok ista dužnost troši samo cijev koja košta djelić cijene pumpe. Trajnost je svojstvo tekućine jednako kao i pumpe.

2. Peristaltička pumpa ne može držati pritisak.Cijevne pumpe obično postižu oko 3 do 7 bara, valjkaste glave do otprilike 8 bara, a cijevne pumpe s papučama oko 15 bara. Petlja za hlađenje pisača zahtijeva mali dio toga, tako da je pritisak rijetko razlog da se cijev ostavi iza sebe.

3. Napon je postavka performansi.Između 12 V i 24 V verzija iste crpke, viši napon smanjuje struju za istu snagu umjesto povećanja protoka ili tlaka. Uskladite tračnicu koju stroj već ima i izbor napona tretirajte kao odluku o ožičenju.

Često postavljana pitanja

Koja je pumpa bolja za 3D printer?

Niti jedno nije bolje u apstraktnom smislu; svaki dobiva drugačiji posao. Peristaltička pumpa zadana je za punjenje smolom, pastu za hranu i niskotlačno rashladno sredstvo jer tekućina ostaje unutar cijevi, sama se usisava, a cijev je jedini dio koji treba zamijeniti. Zupčasta pumpa je zadana za punjenje filamentima i peletima, guste paste i sve zadatke gdje je tlak ili isporuka bez pulsa važnija od izolacije.

Može li peristaltička pumpa pomicati gustu pastu?

Da, donekle. Okluzija ne mari za viskoznost, tako da cijevna pumpa radi paste guste meda bez zastoja, a paste za hranu rutinski se doziraju na ovaj način. Granica je tlak, a ne debljina: cijevne pumpe dosežu otprilike 3 do 7 bara, a glave valjka oko 8 bara, a iznad toga cijev je dio koji kvari. Nakon otprilike 10 000 mPa·s, zupčasta pumpa postaje pouzdaniji odgovor.

Može li se zupčasta pumpa koristiti za fotopolimernu smolu?

Za to se može graditi, ali ne treba se za to birati. Smola dospijeva do zupčanika, ploča i brtvila, a sva tekućina koja ostane u zazorima tijekom pauze tamo se stvrdnjava i blokira pumpu. Cijevna pumpa potpuno izolira smolu, a zamjenom cijevi obnavlja se mokri put po cijeni duljine cijevi.

Trebam li odabrati pumpu od 12 V ili 24 V?

Uskladite tračnicu koju stroj već isporučuje. Između dvije verzije iste crpke, viši napon povlači manje struje za istu snagu, što je važno kod dugih kabela i baterijskog napajanja, dok je 12 V jednostavnije pokrenuti iz rezervnog izlaza matične ploče. Napon sam po sebi ne povećava protok ili pritisak.

Kakvo održavanje treba svaka pumpa?

Peristaltičkoj pumpi treba zamijeniti cijev kada postane mekana ili ravna, obično nekoliko mjeseci do godinu dana u normalnom radu, a posao traje nekoliko minuta bez rastavljanja. Zupčasta pumpa nema takav potrošni materijal, tako da je njeno održavanje održavanje tekućine čistom: filtracija na ulazu, bez rada na suho i obraćanje pozornosti na sve što je abrazivno ili što može stvrdnuti.

Gdje vas ovo ostavlja

Odaberite prema pečatu, a zatim potvrdite tekućinom. Zupčasta pumpa brtvi s filmom tekućine unutar uskih zazora, tako da uspijeva na viskoznosti, tlaku i mjerenju bez pulsa, a trpi na rijetkim tekućinama, tvrdim česticama i svemu što može stvrdnuti. Peristaltička pumpa brtvi stiskanjem cijevi, tako da je ravnodušna prema viskoznosti, samousisna je i higijenska po konstrukciji, a ograničena je cijevi koju sabija. U 3D pisaču koji se jasno preslikava na četiri dužnosti: oprema za taljenje i pastu, cijev za smolu i hranu i bilo koja za rashladnu tekućinu, ovisno o tome je li tlak ili pulsiranje veći rizik u vašoj petlji.

Recite nam što vaša petlja mora pomicati.Podijelite tekućinu, njenu viskoznost na radnoj temperaturi, obrazac rada i tlak koji vaš sustav vidi, a mi ćemo prvo preporučiti obitelj pumpi, a zatim model, ili ćemo vam otvoreno reći ako nijedan slučaj ne odgovara.Zatražite pregled odabira pumpe