El Hotend V6 de E3D, Diseño y detalles.

Publicado el 15 de Mayo del 2014 por Sanjav Mortimer en la página de e3d.

Ha sido un largo camino hacia el hotend V6; hemos vuelto a la pizarra y examinado detenidamente cada pequeño detalle del sistema. Retrasamos varias veces el lanzamiento para asegurarnos de que las cosas fueran absolutamente correctas en cuanto a fabricación y diseño. Pero estamos listos para liberar todos los detalles del nuevo Hotend.

El Hotend V5 tiene un excelente historial de desempeño y ha creado una solida comunidad de seguidores desde su lanzamiento el año pasado (2013). Sin embargo, nada es perfecto y con la retroalimentación de la comunidad, comentarios de nuestros socios que integraron el V5 en sus impresoras y nuestra propia experiencia, hemos identificado áreas clave, las cuales pensamos pueden ser perfeccionadas.

Criterios de diseño

1.-Disminuir el volumen.

El Hotend V5 es mas largo en su eje Z que otros Hotends en el mercado, debido a márgenes de seguridad significativos en la disipación de calor y los accesorios bowden que se atornillan hacen a los Hotends incluso más largos.

Nuestro conducto de ventilación impreso en 3D es voluminoso en los ejes X,Y y pueden generar problemas cuando los espacios son reducidos.

2.-Hacer que el ensamble y mantenimiento sea sencillo para el usuario.

Asegurar los termistores con cinta Kapton funciona bien, pero es difícil de lograr de manera fácil y ordenada para los usuarios nuevos, también hace que cambiar los termistores sea lento. Encementar los termistores, funciona bien, pero es un método sucio, difícil y hace que cambiar los termistores sea algo imposible.

El conducto de ventilación puede ser un poco difícil de remover y tiene que deslizarse hacia arriba o hacia abajo, pero el cableado del sensor y la resistencia dificultan esta tarea.

3.-Mejora el soporte para materiales flexibles.

El Hotend V5 funciona bien como cualquier otro Hotend en el mercado para filamentos flexibles, sin embargo, esto significa imprimir muy lento, obteniendo impresiones con muchos residuos y también genera que el extrusor se tape constantemente.

Los filamentos flexibles están penetrando el mercado y tienen muchas propiedades excepcionales y útiles, las cuales deseamos que mas personas las puedan aprovechar para mejora su experiencia con la impresión 3D.

4.- Acorte los tiempos de calentamiento y aumente el control de la temperatura.

El Hotend V5 utiliza un conjunto de tornillos para asegurara el cartucho de la resistencia, el cual funciona bien, pero debido a ligeras modificaciones en los cartuchos de calentamiento el barreno en el cual descansa el cartucho debe tener una tolerancia para permitir que se deslice fácilmente, esto afecta el tiempo de calentamiento y control.

El posicionamiento del termistor en el Hotend V5 esta cerca de la superficie del bloque, lo cual hace las cosas más fáciles cuando tienes que aislarlo con cinta Kapton pero tiene un impacto en la precisión de las lecturas.

5.-Reparando problemas de fiabilidad persistentes.

El Hotend V5 tiene un gran historial de confiabilidad con menos del 1% de los usuarios experimentando problemas debido a los defectos de fábrica.

Los usuarios de extrusores Bowden experimentaron una desproporcionada cantidad de problemas que fue hábilmente atribuida a la geometría de la boquilla (Por Michael Hackney), en ciertas situaciones que necesitaban altas presiones de extrusión que resultaron en la falta de flujo de los filamentos.

6.- Hacer que las boquillas de diferentes diámetros sean mas adecuadas para su aplicación y que cada diámetro se identificable fácilmente.

Todas las boquillas del Hotend V5 comparten la misma forma de la punta que guía la trayectoria del filamento. Queríamos hacer que la forma de cada boquilla se adaptara mejor a su caso de uso y aplicación particular para que las personas puedan obtener los mejores resultados de cada diámetro de las boquillas.

Debido a que todas las boquillas del Hotend V5 comparten la misma forma es difícil distiguirlas, especialmente cuando quedan residuos plásticos sobre ellas. Queríamos hacer más fácil de identificar los diámetros de las boquillas.

7.- Hacerlos más estéticos.

La estética cuenta! Nuestras piezas de metal maquinadas lucen asombrosas, pero con un conducto de ventilación impreso en 3D oculto por detrás no puedes admirar toda la maravillosa ingeniería. ¡¡¡Esto es a lo que llegamos!!!

Reduciendo el tamaño

Nuestra primera misión fue disminuir el volumen: el disipador térmico y el ventilador comprenden gran parte del tamaño del Hotend. Sin los accesorios Bowden que también agregan un poco de altura en la parte superior.

El primer objetivo para reducir el tamaño fue el disipador de calor. Optamos por un disipador térmico de menor diámetro que también es mas corto de longitud. Al cambiar a una herramienta de corte mas delgada fuimos capaces de obtener un mayor número aletas de disipación en un menor espacio y así mantener suficiente área de superficie en el disipador térmico y así conseguir un buen enfriamiento de un disipador de calor mas pequeño. También es un 30% mas ligero que el disipador térmico anterior.

El siguiente objetivo para la reducción en tamaño fue el conducto de ventilación. Después de una discusión prolongada sobre los méritos de las partes impresas y el costo de que implica la inyección de moldes, optamos por la inyección plástica.

La siguiente área por tratar fueron los adaptadores Bowden. Consultamos con un especialista en soluciones en acoplamiento de tuberías y nos inspiramos en como se logran resultados similares en la industria neumática. Pudimos encontrar una solución pequeña en tamaño que ajusto perfectamente dentro del Hotend. El sistema de acoplamiento que estamos usando es igual que los accesorios de rosca a los que estamos acostumbrados, donde una pinza mantiene el tubo en su lugar y la tubería se puede liberar fácilmente empujando simultáneamente la pinza y tirando del tubo, solo mucho más pequeño en tamaño.

Para las versiones de 3 mm los acopladores integrados eran un poco más grandes, lo que significa que teníamos que desviarnos ligeramente de nuestras dimensiones anteriores de montaje en la ranura, pero como el acoplador anterior asentaba en ese espacio no debería de haber mucha diferencia en términos de consideraciones de montaje.

Un conveniente efecto secundario.

Debido a que el nuevo acoplador Bowden asienta completamente dentro del Hotend esto ahora significa que no hay necesidad de dos productos diferentes de 1.75mm de diámetro (Hotend para extrusión directa y para extrusor tipo bowden). En lugar de eso tenemos un producto universal de 1.75mm de diámetro que tiene acopladores instalados internamente. Los usuarios de extrusión directa necesitan solamente un tubo de teflón mas corto para guiar el filamento dentro del Hotend y los usuarios Bowden pueden usar simplemente una pieza de tubo de teflón mas larga junto con un acoplador para ajustar el otro extremo dentro de su extrusor.

Haciéndolo más fácil.

La cinta Kapton es un material asombroso de la era espacial que se ha abierto camino para innovar en áreas de la ingeniería como la electrónica, aeroespacial, etc. También resulta ser una molestia cuando no se utiliza correctamente ya que no es un proceso tan limpio y fácil, pero de forma contraria funciona perfectamente.

Y aquí presentamos  una solución mas elegante utilizando un recubrimiento de fibra de vidrio para los cables más un tornillo sujetador.

Para lidiar con el inconveniente de tener que remover el ducto del ventilador deslizándolo hacia arriba o hacia abajo del disipador, hemos diseñado un nuevo ducto hecho con inyección plástica que simplemente se engancha en su lugar sobre el disipador desde un lado con un chasquido satisfactorio.

Mejorando el desempeño para filamentos flexibles.

Los filamentos flexibles son sorprendentes y abren una gran cantidad de posibilidades para nuevas aplicaciones practicas en impresión 3D, y también son simplemente divertidos. Sin embargo, imprimirlos puede ser en realidad difícil especialmente con filamentos de 1.75mm de diámetro debido a que tienen las mismas propiedades mecánicas que un fideo húmedo. Para empeorar las cosas, muchos de estos filamentos también tienen una superficie rugosa ideal para imprimir cosas como neumáticos, pinzas u objetos que requieran tracción, pero dificulta que el material se deslice a través del extrusor y el Hotend. Para resolver este problema han añadido de forma opcional un pequeño trozo de PTFE a través de la entrada del disipador hasta la garganta del hotend.

La diferencia que esto logra en el momento de imprimir filamentos flexibles de 1.75mm es asombrosa fuimos de impresiones lentas de 5-10 mm/s hasta alcanzar velocidades de impresión de 20-30 mm/s con un excelente desempeño con retracciones que son realmente muy efectivas. Esta solución también tiene varias ventajas al momento de imprimir filamentos estándar. Los filamentos ligeramente flexibles como el Nylon también se beneficiaron de este nuevo desempeño en las retracciones. Cambiar un filamento ahora también es más fácil ya que solo hay una unión única donde el filamento tiene que cruzar desde el tubo de PTFE y esta unión es extremadamente concéntrica debido a que no hay espacio entre el orificio de salida del tubo y la entrada del bloque de calentamiento. Finalmente, la fricción se reduce en todos los ámbitos debido al revestimiento de PTFE para la mayoría de los filamentos.

Vale la pena recalcar que el PTFE no se encuentra en ninguna de las zonas de calentamiento del hotend, por lo tanto, el hotend V6 full metal mantiene su alto desempeño a altas temperaturas sin el peligro de que el plástico se derrita o que los revestimientos de PTFE se cocinen.

Si por alguna razón eres incapaz o no quieres introducir un trozo de tubo PTFE en tu extrusor y solamente quieres usar tu HotEnd sin PTFE, esta bien, simplemente recorte el tubo de PTFE al ras con la parte superior de HotEnd y continúe.

Todo lo anterior respecto al PTFE solo aplica en la versión para filamentos de 1.75mm. En la versión de 3mm no fue posible colocar el PTFE directamente hasta la garganta, lo que significa que un hotend V6 de 3mm es básicamente un V5. La buena noticia es que lo materiales flexibles son mucho mas fáciles de imprimir en 3mm, lo que hace que el revestimiento de PTFE sea inútil.

Sin embargo, si realmente deseas las bondades del recubrimiento de PTFE en tu hotend de 3mm, entonces podrías considerar obtener el producto en versión bowden de 3mm y usarlo como un hotend directo de 1.75mm que utiliza un acoplamiento que reside completamente dentro del disipador de calor y por lo tanto, se puede montar como un hotend directo con la pequeña advertencia de que difiere un poco de nuestras otras dimensiones de montaje de ranura para acomodar el acoplador interno mas grande.

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