Extrudowanie. Bąbelki powietrza.

[atom1477]

Witam.
Mam takie pytanie bo planuję zrobi mały extruder do produkcji filamentu do drukarki 3D.
Jak to się dzieje że w klasycznym extruderze (rurze ze ślimakiem o rozszerzającym się rdzeniu) do masy stopionego plastiku nie dostają się bąbelki powietrza?
Jedyne co przychodzi mi do głowy to oczywiście praca w próżni, tylko że z tego co widzę w necie mało który extruder pracuje z próżnią.
Ta pompa mimo że jest dużym problemem to była by dla mnie do zaakceptowania. Tylko rodzi się oczywiste pytanie jak to jest możliwe do zrobienia bez tej pompy? No bo skoro inni robią bez pompy to i ja bym wolał bez

[rradek]

Kolego, głowica wtryskowa składa się z dwóch stref. Obie działają na podobnej zasadzie ale ich zadania są inne. Pierwsza odpowiada tylko za transport tworzywa i wstępną kompresję. Tworzywo po jej opuszczeniu dość szczelnie wypełnia przestrzeń 'ślimaka', jest zbite ale nie pod dużym ciśnieniem. Poprawne wykonanie tego odcinka pozwala na usunięcie większej części powietrza pobranego wraz z granulatem, proszkiem. W drugiej części tworzywo jest stopniowo kompresowane i jednocześnie uplastyczniane. Bardzo schematycznie, im bliżej dyszy tym ciśnienie i temperatura rosną. Tutaj też dochodzi do odpowietrzenia ale bardziej w wyniku ubijania półplastycznego termoplastu. Innymi słowy, układ należy wykonać tak aby powietrze mogło się wydostać przez szczeliny a tworzywo nie(różnica gęstości materiałów).

[ma555rek]

układ należy wykonać tak aby powietrze mogło się wydostać przez szczeliny a tworzywo nie(różnica gęstości materiałów).

coś nie tak. Jeżeli odpowietrzenie następuje przez ujście szczelinami to tylko z objetości tuż przy takiej szczelinie i tylko gdy jeszcze jest nie zakryta filmem stopionego tworzywa.
Bardziej pasuje tu transport wsteczny, podobnie jak następuje odpowietrzenie masy topiacych się kryształów i stopniowo zanurzających się w ciekłej fazie.
Szczeliny mogą faktycznie ułatwiać wyjście powietrza ale powinny być w strefie jeszcze względnie stałego tworzywa.

[rradek]

Tak, dokładnie pomiędzy strefami choć w najprostszej wersji jest tylko jeden ślimak a powietrze ucieka przez jego "nieszczelności" cofając się w kierunku zasypu. Koledze proponuję na początek zmajstrować metalową strzykawkę. Z 1kg granulatu można wykonać całkiem spory odcinek filamentu.

[atom1477]

Kolego, głowica wtryskowa składa się z dwóch stref.

Ja bym powiedział że z trzech. Tzn coś takiego:
http://www.slideshare.net/rbplastics/ba ... out-screws

Bardzo schematycznie, im bliżej dyszy tym ciśnienie i temperatura rosną. Tutaj też dochodzi do odpowietrzenia ale bardziej w wyniku ubijania półplastycznego termoplastu. Innymi słowy, układ należy wykonać tak aby powietrze mogło się wydostać przez szczeliny a tworzywo nie(różnica gęstości materiałów).

Nie bardzo rozumiem jak ubijanie miało by usuwać powietrze.
Ale pewnie Ci chodzi po prostu o to że powietrze ucieka przez szczeliny. Ale ubijanie ma coś z tym wspólnego?

Z 1kg granulatu można wykonać całkiem spory odcinek filamentu.

Dość ciekawe stwierdzenie
Bo jak dla mnie to po prostu 1kg (nie licząc tego co zostanie w extruderze).

A co do zasady działania to oczywiście wiem że powietrze ucieka szczelinami. To przecież jedyna droga. Bardziej mi chodziło o to jak to się dzieje że te szczeliny nie są zaklejane przez roztopiony plastik.
Coraz bardziej się skłaniam do tego że to po prostu jest tak sprytne że bez specjalnych zabiegów odpowietrzanie zachodzi samoczynnie.
Dzisiaj chciałem zrobić pierwszy test ale nie mogłem znaleźć odpowiedniego elementu na extruder. Bo chciałem to zrobić w miarę porządnie a więc tak żeby rdzeń miał zmienną średnicę (aby mieć kompresję). A ciężko o coś takiego.
Wiem że ludzie robią extrudery DIY z wierteł albo śrub do drewna i to działa. A to jeszcze bardziej mnie ciekawi jak to możliwe (odpowietrzanie skoro extruder to tylko ślimak który przepycha plastik (bez kompresowania)).
A może macie jakieś pomysły co by było dobre do tego?
Ja na razie mam tylko taki pomysł:

Czyli zamiast zmiennego rdzenia, ścięty gwint i zmienny otwór.
Było by?
A co do filamentu to w sumie nie tyle chcę robić filament co od razu drukować tym co wyjdzie z extrudera. Trochę hardcorowo bo nawet nie znalazłem informacji żeby się to komuś udało. Problem głównie ze stałą prędkością wypływu będzie.
Jak mi się nie uda to po prostu będę robił filament i nim już normalnie drukował.

[rradek]

Kolego, pierwsze pytanie nie dotyczyło wyliczenia i opisu wszystkich konstrukcji głowic a jedynie sposobu na sunięcie powietrza. Kolega wybaczy ale opisywanie tego procesu na podstawie głowicy wielostopniowej będzie zbędnym komplikowaniem sprawy. Ubijanie plastycznego tworzywa powoduje dokładne wypełnienie nim przestrzeni ślimaka=usuwanie z niego powietrza. Co do 1kg- fakt - masło maślane.
Co kolega zamierza ładować do extrudera?

[atom1477]

Kolego, pierwsze pytanie nie dotyczyło wyliczenia i opisu wszystkich konstrukcji głowic a jedynie sposobu na sunięcie powietrza.

No ale kolego, nikt tu nie mówi o wyliczaniu
Zakładam że usuwanie powietrza następuje w podobny sposób w różnych głowicach.

Ubijanie plastycznego tworzywa powoduje dokładne wypełnienie nim przestrzeni ślimaka=usuwanie z niego powietrza.

Ale to nic nie wyjaśnia samo w sobie. Choćbyśmy milion razy ścisnęli, to powietrze nie zniknie. Właśnie o to mi chodzi.
Ubijanie może tylko pomagać. Ale powietrze żeby uciekać to musi mieć jak, którędy, itd.
Jak się gdzieś dostanie bąbelek (w znaczeniu że będzie to powietrze zamknięte w plastiku) to nie mogę sobie wyobrazić jak coś miało by go usunąć bez rozbicia tego bąbelka. A już na pewno nie podczas ściskania jak ten bąbelek będzie się pomniejszał.
Opieram to na porównaniu do innych cieczy o dużej lepkości. Np. żywicy. Jak gdzieś jest bąbelek to nic go nie usunie. Żadne mielenie tego jakimiś ślimakami. Wręcz przeciwnie, rozbija bąbelka na większą ilość mniejszych. Żeby to działało to to mielenie musiało by zachodzić na powierzchni styku fazy ciekłej i powietrza. Ale to by wymagało żeby ślimak pompował od cieczy do powietrza. A w extruderze jest odwrotnie.
Nawet jeśli extruder jakimś cudem usuwa bardzo dużą ilość powietrza podczas topienia w ogóle nie powodując powstawania zbyt dużej ilości bąbelków (czyli jeszcze na granicy fazy stałej ze szczelinami a fazy ciekłej), to nie bardzo rozumiem jak by miał usunąć bąbelka który jednak się przedostanie dalej. Bo nim dalej w głąb extrudera to na moje oko gorzej.
No chyba że extruder jest jeszcze sprytniejszy niż myślę, i w ogóle nie dopuszcza do przedostania się bąbelków dalej. No tylko właśnie nie rozumiem jak on to robi.
No ale jeżeli mnie upewnisz (czy upewnicie) że to po prostu działa, to się przestanę zastanawiać nad tym i po prostu zrobię extruder.
Na razie mnie ta niewiedza wstrzymuje. Bo nie wiedząc jak to ma działać nie wiem czy extruder który zrobię będzie dobry. A szmelcu nie chcę robić bo nawet z prowizorycznym prototypem jest bardzo dużo roboty ze względu na nietypowy kształt.

Co kolega zamierza ładować do extrudera?

Chyba tylko ABS.

[rradek]

ABS ale w jakiej postaci?
Ciśnienie wtrysku w zależności od materiału może sięgnąć 3000bar! Najczęściej wynosi 800-1000barów. Przy tym ciśnieniu bąbel powietrza będzie niezauważalny...
Tego procesu nie można porównywać do odpowietrzania żywicy i z całym szacunkiem, produkcja filamentu i parametry procesu to pryszcz w porównaniu do tego co się dzieje w formie wtryskowej. Plastyczne tworzywo (nie ciekłe) bardzo dobrze będzie wypełniać przestrzeń ślimaka usuwając tym samym powietrze(proces podobny do nie wiem, ubijania plasteliny w kubku, nabijania flaka kiełbasą-plastyczną nie ulega wątpliwości albo niech kolega weźmie bułkę i ściśnie ją między dwoma palcami)powietrze będzie wtedy cofać się w tył ślimaka, który nie jest idealnie szczelny.Dodatkowo nie ma recepty ani wzoru na wykonanie takiego układu. Podstawowym problemem jest zapewnienie stałych warunków panujących w układzie i w tym cały szkopuł. Każdy element takiego układu poddawany jest procesowi wdrożenia, kiedy dobierane są parametry takie jak ciśnienie, temperatura , czas, prędkość. Tutaj trzeba działać, analizować i wprowadzać zmiany i nikt Ci dokładnie nie powie jak to zrobić bo przyjdzie zima i Twój układ przestanie działać.

[atom1477]

ABS będzie w postaci powiedzmy pelletu. Tyle że samoróbki ze złomu plastikowego. Kawałki myślę że max 2x2x2mm.
Co do usuwania powietrza to chyba już się domyślam że może chodzić o różnicę ciśnień (a nie samo ciśnienie). Faktycznie wtedy powietrze chciało by się cofać do początku ślimaka bo tam ciśnienie jest mniejsze.
Co do utrzymania parametrów procesu to oczywiście jestem tego świadomy.
Na razie robię pomiar i stabilizację temperatury w 2...3 punktach rury. No i oczywiście stabilizację prędkości podawania pelletu.
Na razie nie zostaje nic innego jak zrobić prosty prototyp.
Na razie zrobię taki jak przedstawiłem wyżej (ze stoczonym gwintem), bo taki najprościej.

[rradek]

Sprawę można sobie ułatwić wykonując kilka stref regulacji temperatury. Będziesz miał kontrolę nad tym co się dzieje w cylindrze.