Czysty wybór zapewniający precyzyjną kontrolę płynów w druku 3D

W skrócie

Zasada działania - ściskanie rurki (perystaltyczne), wypieranie dodatnie; płyn dotyka tylko wnętrza rurki.

Warianty - SC2201RPW jest dostarczany w uzwojeniach 3 V DC, 6 V DC i 12 V DC.

Klasa przepływu - 20-50 mL/min, ustawiana na podstawie prędkości silnika i średnicy rurki, a nie zaworu.

Koncentracja na projektowaniu — połączenie rury i rolki o długiej żywotności, dzięki czemu wymiana rur odbywa się zgodnie z harmonogramem.

Najlepsze dopasowanie — precyzyjne dozowanie, linie atramentu i odczynników, obwody podawania spoiwa i płukania, w których niedopuszczalne jest zanieczyszczenie krzyżowe.

Co oznacza „czysty” w pompie, która dotyka tylko jej rurki

„Czysty” opisuje ścieżkę płynu, a nie wykończenie. W SC2201RPW płyn jest przepychany przez rolki ściskające elastyczną rurkę, więc zwilżana powierzchnia znajduje się wewnątrz tej rurki: w przepływie nie ma żadnych przekładni, tłoków, uszczelek ani zaworów zwrotnych. Wymień rurkę, a ścieżka płynu będzie znów nowa.

Ten pojedynczy wybór projektu wyjaśnia większość zachowania pompy. Ponieważ wewnątrz przepływu nie ma żadnych obracających się części, nie ma nic, co mogłoby korodować lub zatykać, a także nie ma luzu, który mógłby się zużywać i powodować dryfowanie przepływu. Bez zaworów pompa może pracować na sucho, zmieniać kierunek i utrzymywać rurkę z cieczą. Cena jest taka, że ​​przepływ zależy od elastyczności rury, więc rura jest zarówno elementem precyzyjnym, jak i częścią zużywalną.

Porównanie zwilżonej ścieżki

Trzy rodziny pomp stosowane w drukarkach 3D i wokół nich obsługują te same płyny na bardzo różne sposoby i ta różnica decyduje o procedurach czyszczenia i czasie wymiany.

Jaka czystość kupuje przepływ pracy przy drukowaniu 3D

Praktyczne korzyści pojawiają się na poziomie przepływu pracy. Linie spoiwa, odczynników, atramentu i materiałów pomocniczych charakteryzują się własnym składem chemicznym, a każda wspólna objętość wewnętrzna staje się ścieżką zanieczyszczeń w przypadku zmiany kompilacji. Podajnik rurowy utrzymuje to ryzyko wewnątrz podzespołu, który można wymienić w ciągu kilku minut, utrzymuje płyn z dala od smarów i ciepła silnika, a także umożliwia drukarce obsługującej wiele materiałów wyznaczenie czystej ścieżki po prostu poprzez wymianę tuby.

Wewnątrz SC2201RPW: pięć warstw decydujących o jego zachowaniu

Pompę najłatwiej jest określić i rozwiązać problemy z pięcioma warstwami funkcjonalnymi: napędem, wirnikiem i rolkami, rurą, głowicą utrzymującą ją w jednej linii oraz połączeniami cieczy. Każda warstwa ma inny zestaw parametrów, więc problem wyglądający na słabą pompę zwykle ma swoje źródło w jednej konkretnej warstwie.

Nakładanie warstw ma największe znaczenie, gdy kompilacja jest przenoszona z prototypu na stole warsztatowym do maszyny działającej bez nadzoru. Na stole pompa albo się obraca, albo nie; w maszynie pytania dotyczą powtarzalności przepływu, trwałości rur i zachowania w przypadku zablokowania linii. Pytania te należą do różnych warstw, dlatego są wyszczególnione osobno.

Warstwa 1: napęd

Napęd przetwarza energię elektryczną na obrót. SC2201RPW oferowany jest w wariantach 3 V, 6 V i 12 V, a napięcie uzwojenia określa prąd pobierany dla danego wyjścia: im niższe napięcie, tym większy prąd. Prędkość to kontrola przepływu w pompie perystaltycznej, a motoreduktor zamienia prędkość na moment obrotowy, gdy długi przewód tłoczny podnosi obciążenie.

Warstwa 2: rotor i rolki

Rolki są elementami okluzyjnymi. Każdy wałek spłaszcza odcinek rury i wypycha płyn do przodu, podczas gdy rura odskakuje z tyłu i zasysa świeży płyn. Więcej rolek zapewnia mniejsze impulsy i krótszy okres zgrzewania; mniejsza liczba rolek zapewnia dłuższy i delikatniejszy cykl ściskania. Geometria rolki i nacisk sprężyny określają siłę ściskania rury, co równoważy dokładność przepływu i zmęczenie rury.

Warstwa 3: rura

Rura jest jedyną zwilżoną częścią i określa przepływ na obrót, kompatybilność chemiczną i żywotność. Silikon jest uniwersalnym wyborem do farb wodnych i odczynników; Węże o wysokiej wydajności są stosowane tam, gdzie dłuższa żywotność lub lepsza odporność chemiczna uzasadnia cenę. Rozmiar otworu określa objętość przetłaczaną na przejście, grubość ścianki określa odzysk, a twardość określa, jakie ciśnienie może wytworzyć pompa, zanim rurka zacznie się rozszerzać zamiast uszczelniać.

Warstwa 4: głowa i retencja

Głowica utrzymuje rurę we właściwym napięciu i ustawieniu, dzięki czemu każdy wałek ściska ją w zamierzonej wielkości. Jest to również droga ciepła, ponieważ wielokrotne ściskanie generuje ciepło, które musi opuścić zespół. Zbyt luźne zaciski powodują pełzanie rurki i ograniczają przepływ; zbyt ciasne zaciski nadmiernie je ściskają i skracają jego żywotność, nie dodając użytecznego przepływu.

Warstwa 5: połączenia płynów

Złącza, przewód ssący, przewód tłoczny i zalewanie uzupełniają system. Krótki, dobrze podparty odcinek ssania z dużym otworem zapewnia prawidłowe zasilanie rurki; długa, wąska lub zapadająca się linia powoduje jej głodzenie i daje klasyczny objaw pompy, która pracuje szybko, ale mało dostarcza. Długość i wysokość tłoczenia decydują o tym, jakie ciśnienie musi pokonać pompa, zanim dotrze jakikolwiek płyn.

Koperta robocza: cztery liczby i ich interakcja

Cztery liczby definiują obwiednię: napięcie zasilania, natężenie przepływu, ciśnienie, jakie rura może utrzymać, i cykl pracy. Handlują między sobą, więc punkt pracy, który poprawia jeden, zwykle kosztuje drugiego. Potwierdź wartości z arkusza danych dla faktycznie zamontowanej rury, ponieważ rura ustawia dwa z czterech.

Poniższa tabela zbiera, co model wnosi do kompilacji i co należy potwierdzić w arkuszu danych, zanim maszyna zostanie wypisana. Traktuj ostatnią kolumnę jako zadanie inżynieryjne następujące po zakupie, a nie jako opcjonalną dokumentację.

3 V, 6 V i 12 V: co właściwie się zmienia

Warianty napięcia nie zmieniają zasady; zmieniają ofertę elektryczną. Uzwojenie 12 V pobiera mniej prądu przy tej samej mocy wyjściowej i pasuje do drukarki 24 V poprzez mały konwerter buck lub szynę akcesoriów 12 V. Wariant 6 V łączy się z architekturą 5 V. Wariant 3 V pobiera najwyższy prąd, więc rozmiar przewodu, złącza i parametry sterownika mają większe znaczenie niż samo napięcie.

Praktyczną zasadą jest wybranie wariantu, którego napięcie maszyna już wytwarza w sposób czysty, a następnie dobranie sterownika i bezpiecznika na najwyższy prąd, jakiego może zażądać pompa. Następnie następuje kontrola prędkości, zwykle w formie PWM na stopniu sterownika, a nie zmiana napięcia, ponieważ obniżenie napięcia zasilania zmniejsza zarówno moment obrotowy, jak i prędkość.

Przepływ: od 20 do 50 mL/min

Przepływ jest ustalany na podstawie dwóch rzeczy: ilości płynu wypieranego przez jeden przejazd walca oraz liczby przejść na minutę. Przemieszczenie na przejście dopasowuje się do średnicy rury i grubości ścianki, więc zmiana rury przesuwa całą krzywą przepływu. Poniższa tabela przedstawia arytmetykę z ilustracyjnym przesunięciem, co jest najszybszym sposobem sprawdzenia, jak osiągane jest pasmo 20–50 ml/min.

Po określeniu przeczytaj tabelę w odwrotnej kolejności: określ wymagany przepływ, a następnie sprawdź, czy prędkość wymagana do jego osiągnięcia jest wygodna dla silnika i rury. Prędkości, które popychają pompę do górnej granicy, zwiększają pulsację, ciepło i zużycie rur, dlatego punkt pracy pośrodku pasma jest zwykle lepszym ustawieniem produkcyjnym.

Przeciwciśnienie i wysokość ssania

Pompy perystaltyczne są ograniczone ciśnieniem przez rurkę, a nie przez zawór. Wraz ze wzrostem ciśnienia tłoczenia ścianka rury jest dociskana do rolki, a uszczelnienie ulega degradacji, przez co przepływ spada, mimo że silnik się obraca. Po stronie ssącej działa ta sama elastyczność: rura musi całkowicie się zregenerować po przejściu każdego walca, dlatego długi przebieg ssania lub lepki płyn zmniejszają przepływ, nawet jeśli nic nie jest zablokowane.

Cykl pracy i temperatura

Ciągła praca sprawia, że ​​głowica pompki się nagrzewa, a rurka jako pierwsza to wyczuwa. Ciepło przyspiesza zestalanie się kompresji, więc rura, która działa chłodno przez setki godzin, może ulec awarii znacznie wcześniej w zamkniętej obudowie bez przepływu powietrza. Trzymaj głowę w ruchomym powietrzu, gdzie pozwala na to maszyna, i zapisuj temperaturę głowy lub płynu podczas biegu wytrzymałościowego, zamiast zakładać, że pokrywa ją temperatura otoczenia.

Gdzie mikropompa 20–50 ml/min pasuje do druku 3D

Mikropompa o wydajności 20–50 ml/min realizuje zadania związane z płynami pomiędzy kroplomierzem a wytłaczarką napędzaną ciśnieniem: dozowanie spoiwa i odczynnika, dostarczanie i cyrkulacja atramentu, dostarczanie materiału pomocniczego, atramenty ceramiczne i biologiczne o niskiej zawartości substancji stałych oraz linie czyszczące lub płuczące. To niewłaściwe narzędzie do sztywnych past o dużej zawartości części stałych.

To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ druk 3D obejmuje ogromny zakres lepkości. Dozowanie perystaltyczne charakteryzuje się cienkim końcem, przez który płyn przepływa łatwo, zapotrzebowanie na ciśnienie jest niewielkie, a powtarzalność liczy się bardziej niż siła. Pasta ceramiczna, wypełnione polimery i inne systemy o wysokiej zawartości części stałych to grubsza część, w której dominuje ciśnienie i moment obrotowy, a właściwą odpowiedzią jest inna rodzina pomp.

Dla zespołów, które potrzebują sprawdzenia etapu osadzania na prawdziwym sprzęcie, a nie na stanowisku laboratoryjnym, za pośrednictwem Superior's dostępne są kompilacje metodą wytłaczania materiału i próby procesu.Usługa druku 3D, gdzie przewód płynu i układ ruchu są kwalifikowane razem.

Gdzie to nie pasuje

Trzy obowiązki wykraczają poza zakres działania tej pompy. Pasta ceramiczna o wysokiej zawartości części stałych i inne sztywne preparaty wymagają ciśnienia i momentu obrotowego, których pompa mikrorurowa nie jest w stanie zapewnić w sposób ekonomiczny. Zawiesiny ścierne atakują rurę od wewnątrz, więc żywotność rury staje się dominującym kosztem, a nie elementem konserwacji. Stałe dostarczanie wysokiego ciśnienia do małej dyszy może spowodować rozerwanie rury i zalanie maszyny. Kiedy konstrukcja zmienia się w ten sposób, kwestia wyboru zmienia się z prędkości pompy na rodzinę pomp.

Reguły integracji dla kompilacji drukarki

Zamontuj pompę w miejscu, w którym rura może być krótka i prosta, podeprzyj przewód tłoczny, trzymaj głowicę w ruchomym powietrzu i zalej przed pierwszą pompą. Osiem zasad obejmuje decyzje instalacyjne, które najczęściej decydują o zachowaniu mikropompy w maszynie.

Przewód ssący powinien być krótki i tak szeroki, jak to możliwe; każdy dodatkowy centymetr zwiększa tarcie, które dętka musi pokonać.

Zamontuj głowicę pompy poniżej poziomu płynu, o ile pozwala na to zbiornik, tak aby grawitacja pomagała w napełnianiu.

Unikaj ostrych zakrętów i ciasnych zacisków, ponieważ załamanie zmienia powrót rury, a wraz z nią krzywą przepływu.

Podeprzeć przewód tłoczny mechanicznie tak, aby jego ciężar nie wisiał na głowicy ani na armaturze.

Pozostaw rurkę wolną na obu końcach główki, aby mogła się lekko poruszać podczas ściskania.

Trzymaj silnik i głowicę w ruchu powietrza, ponieważ ciepło jest najmniej widocznym wrogiem lampy.

Jeśli w płynie mogą znajdować się cząstki stałe, należy zamontować filtr siatkowy na ssaniu i serwisować go zgodnie z harmonogramem.

Oznacz rurę numerem części i datą instalacji, aby historia wymiany była widoczna na maszynie.

Pulsacja: problem i trzy rozwiązania

Rolki dostarczają płyn w oddzielnych pakietach, więc ciśnienie tłoczenia zmienia się wraz z częstotliwością rolek. W przypadku dozowania na otwartą powierzchnię tętnienie jest nieszkodliwe, gdy impulsy są małe w stosunku do objętości docelowej; zasilając dyszę, może to być widoczne jako tekstura powierzchni. Działają trzy poprawki: zwiększ częstotliwość impulsów, dodaj niewielką głośność tłumienia w dół lub impulsy czasowe do ścieżki ruchu.

Gruntowanie i zarządzanie pęcherzykami

Powietrze jest najczęstszą przyczyną niezadowalających parametrów nowej instalacji. Rurka musi zostać napełniona, zanim będzie mogła skutecznie wyprzeć płyn, a pęcherzyk działa jak sprężyna, która pochłania każde przejście rolki. Zalewaj z umiarkowaną prędkością przy otwartym wylocie, upewnij się, że menisk przemieszcza się i utrzymuj zanurzenie wlotu ssącego w miarę opadania poziomu. Jeśli płyn odgazuje, należy ponownie zalać zbiornik po każdej wymianie zbiornika.

Wybór pomiędzy wersjami 3 V, 6 V i 12 V

Wybierz wariant, który maszyna może już zasilać w sposób czysty: 12 V, gdy istnieje szyna 12 V lub 24 V, 6 V, gdy dostępna jest tylko szyna 5 V i 3 V tylko wtedy, gdy zasilacz i sterownik są dobrane pod kątem wyższego pobieranego prądu.

Integracja elektryczna opiera się na tej samej logice, co każde małe obciążenie DC w drukarce, z dwiema różnicami. Pompa jest silnikiem, dlatego potrzebuje stopnia przełączającego, a nie pinu logicznego i ścieżki zwrotnej na zaciskach. Jest to element dozujący, więc stabilność prędkości jest tak samo ważna jak zdolność rozruchowa: zasilanie, które zmniejsza się pod obciążeniem grzejnika, zmienia natężenie przepływu w połowie budowy.

Sterowanie pompą z elektroniki drukarki

Płyta nie zasila pompy; sygnalizuje to kierowcy, że to robi. Pojedynczy MOSFET z kanałem N po stronie dolnej z rezystorem bramkowym, diodą pull-down i diodą flyback można zastosować w większości konstrukcji, pod warunkiem, że urządzenie jest na poziomie logicznym i ma parametry znamionowe powyżej prądu utyku pompy, a prąd pochodzi z szyny z zapasem. Pełny zestaw kontroli znajduje się w towarzyszącym przewodnikudopasowanie napięcia i prądu płyty głównej.

PWM, dokładność prędkości i weryfikacja przepływu

PWM to normalny sposób ustawiania prędkości pompy i w przypadku szczotkowego silnika prądu stałego działa dobrze, gdy częstotliwość przełączania odpowiada obciążeniu mechanicznemu, a nie wentylatorowi. Utrzymuj czas cyklu w zakresie milisekund, ustaw minimalną wydajność, poniżej której pompa zatrzymuje się płynnie, zamiast zatrzymywać się na gorąco, i przeprowadzaj ponowną kalibrację po każdej zmianie rurki, płynu lub wysokości tłoczenia. Zapisz odmierzoną dawkę winspekcja i weryfikacja przepływurutyna.

Planowanie żywotności rur, a nie tylko żywotności pompy

Żywotność rury jest zużywana przez ściskanie, a nie godziny: każde przejście rolki kosztuje część nominalnej żywotności rury. Zmniejszenie prędkości o połowę wydłuża okres międzyobsługowy mniej więcej dwukrotnie, dlatego harmonogram wymiany rur powinien być zgodny z faktycznie wykonywaną pracą, a nie kalendarzem.

Arytmetyka jest dość prosta do wykonania przed uruchomieniem. Pomnóż liczbę rolek przez prędkość wału dla uciśnięć na minutę, pomnóż przez sześćdziesiąt dla uciśnięć na godzinę i porównaj wynik z liczbą znamionową używanej rurki. Wykonaj te same obliczenia przy najszybszych i najwolniejszych ustawieniach receptury, a najgorszym przypadkiem stanie się plan konserwacji.

Harmonogram wymiany, który działa w produkcji

Planuj według ucisków, a nie tygodni. Zapisz numer części rurki, datę instalacji, ustawienie płynu i prędkości, a następnie ustaw częstotliwość wymiany na około dwie trzecie obliczonego okresu trwałości, tak aby zmiana receptury lub ciepły tydzień nie spowodowała przekroczenia limitu rury. Potraktuj odczyt przepływu, który spada przy stałej prędkości, jako pierwszą oznakę zmęczenia rury.

Lista kontrolna uruchomienia i kalibracja przy pierwszym uruchomieniu

Uruchomienie pompy składa się z siedmiu etapów: zamontowanie, zalanie, ustawienie bezpiecznej prędkości, kalibracja dostarczanej objętości, sprawdzenie pulsacji i wycieków, zapisanie punktu pracy i zapisanie częstotliwości wymiany rurek. Zapis kalibracji sprawia, że ​​działający prototyp staje się powtarzalnym procesem.

Zamontuj pompę tak, aby rurka była krótka i prosta, głowica znajdowała się w poruszającym się powietrzu, a wlot ssący znajdował się poniżej poziomu zbiornika.

Zalewać z umiarkowaną prędkością przy otwartym wylocie i przed pierwszym dozowaniem sprawdzić, czy linia jest pełna.

Rozpocząć od niskiego obciążenia, podnosić je, aż pompa będzie obracać się niezawodnie i zanotować minimalne obciążenie, przy którym uruchamia się bez przeciągnięcia.

Kalibrować poprzez dozowanie na wagę lub do cylindra miarowego; użyj dawki na tyle dużej, aby błąd odczytu był mały i powtórz ją trzykrotnie.

Sprawdź pulsację przy prędkości roboczej i dodaj tłumienie, jeśli na osadzie widać falowanie.

Rejestruj punkt pracy: numer części rury, obciążenie, zmierzony przepływ, temperaturę płynu i wysokość tłoczenia.

Ustaw częstotliwość wymiany rurek na około dwie trzecie obliczonej trwałości i zanotuj ją na maszynie.

Dwie kontrole należą do tej samej sesji, mimo że żadna z nich nie jest częścią kalibracji. Obejrzyj raz uruchomienie pompy przy ograniczonym tłoczeniu, aby z góry poznać zachowanie zablokowanej linii. I zmierz napięcie zasilania na pompie przy włączonych grzałkach i silnikach, bo szyna, która na stole wygląda zdrowo, może się ugiąć podczas prawdziwej pracy.

Kiedy system płynów musi zostać zakwalifikowany do produkcji, a nie do demonstracji, pomocne jest wspólne sprawdzenie osadzania i sprzętu. Wyślij specyfikację płynu, dawkę na warstwę i geometrię wypływu za pomocą plikunatychmiastowe zapytanie ofertowea my potwierdzimy konfigurację pompy i plan budowy, zanim cokolwiek zostanie zamówione.

Często zadawane pytania

Kiedy do drukarki dobierana jest pompa rurowa, najczęściej pojawia się pięć pytań: co może, a czego nie może pompować, jak ustawiony jest przepływ, czym różnią się warianty napięcia, jak długo wytrzyma rura i jak zachowuje się pompa, gdy przewód się blokuje.

Czy SC2201RPW może drukować pastą ceramiczną lub innymi materiałami o dużej lepkości?

Nie sztywne pasty o dużej zawartości substancji stałych stosowane w robotcastingu, ponieważ pompa rurowa jest ograniczona ciśnieniem, jakie może wytrzymać jej rura, a nie momentem obrotowym silnika. Zawiesina ceramiczna o niskiej zawartości substancji stałych lub łatwo płynący hydrożel mieści się w zakresie tej pompy. Jeśli płyn wymaga pompy tłokowej, śrubowej lub zębatej o wymaganej wydajności, pompa mikrorurowa jest niewłaściwą rodziną.

Jak ustawia się natężenie przepływu w pompie perystaltycznej?

Przepływ jest iloczynem objętości przemieszczonej na przejście rolki i liczby przejść na minutę, więc prędkość to uchwyt sterujący, a rura to stała kalibracyjna. Praktyczna procedura polega na ustaleniu numeru części tuby, ustawieniu prędkości odpowiadającej dawce docelowej, zmierzeniu dostarczonej objętości, a następnie zarejestrowaniu obu wyników razem. Zmiana probówki resetuje kalibrację i wymaga nowego pomiaru.

Jaka jest różnica pomiędzy wersjami 3 V, 6 V i 12 V?

Różnią się one raczej ceną elektryczną niż zasadą pompowania. Uzwojenie 12 V pobiera mniej prądu dla danej mocy wyjściowej i pasuje do maszyny z szyną 12 V lub 24 V; wariant 6 V łączy się w parę z architekturą 5 V; wariant 3 V pobiera najwięcej prądu i nagradza krótkie, grube przewody. Dobierz rozmiar sterownika, bezpiecznika i okablowania pod kątem rozruchu i przeciągnięcia, a nie wartości roboczej.

Jak długo wytrzymuje tuba i co kończy jej żywotność?

Żywotność rury zmniejsza się podczas ściskania, więc liczba rolek i prędkość wału decydują o tym, jak szybko zużyje się liczba znamionowa. Chemia, cząstki, przeciwciśnienie i ciepło jeszcze bardziej go skracają, a nadmierna kompresja i ciepło powodują najbardziej niewidoczne uszkodzenia. Ponieważ zmęczona rura traci przepływ przy stałej prędkości, zanim ulegnie widocznemu uszkodzeniu, wymieniaj ją zgodnie z obliczonym harmonogramem i traktuj spadający przepływ jako wczesne ostrzeżenie.

Co się stanie, jeśli linia tłoczna się zablokuje?

W większości instalacji silnik obraca się, podczas gdy uszczelka rury się ślizga, więc natychmiastowym skutkiem jest utrata przepływu, a nie przeciągnięcie. Jeżeli blokada nie ustępuje, na ściance rury wzrasta ciśnienie, w wyniku czego rura może pełzać lub pękać na torze rolkowym. Wykryj go za pomocą ciśnienia tłoczenia lub prądu silnika, jeśli proces tego wymaga, i jeden raz przetestuj zablokowaną linię podczas uruchamiania.