Сопло 3D-принтера: какой диаметр выбрать, как чистить и когда менять

Сопло — узкое место, через которое расплавленный пластик попадает на стол. От диаметра сопла зависят высота слоя, скорость печати и точность, от материала — стойкость к износу. Разбираем, какие размеры выпускают, под какой пластик какой материал нужен, как прочистить сопло по шагам и в какой момент менять его.

Стандартный диаметр и четыре основных размера

Диаметр сопла — это диаметр выходного отверстия на кончике. Именно он задаёт ширину выдавленного пластика и служит главным фактором, определяющим точность печати, высоту слоя и скорость, отмечает Bambu Lab Wiki.

По данным Bambu Lab, типичные диаметры сопел — 0,2 мм, 0,4 мм, 0,6 мм и 0,8 мм. В базе знаний Prusa среди доступных размеров названы 0,25 мм и 0,6 мм.

У размеров сопел есть свои недостатки: у 0.2 мм высокий риск засора, у 0.8 мм низкая точность.

Как подобрать диаметр под задачу и пластик

С фиброармированными пластиками диаметр 0,4 мм даёт умеренный риск засора, поэтому Bambu Lab рекомендует для них большие диаметры.

В базе знаний Prusa отмечено другое: латунное сопло быстро изнашивается на абразивных пластиках, поэтому для таких задач выпускаются износостойкие сопла. В процедуре Bambu Lab для A1 и A1 mini отмечено, что крупные сопла засоряются реже: для 0.2 мм шаги приходится повторять несколько раз, а сопла 0,4 мм и выше засоряются редко.

Материал сопла: латунь, закалённая сталь, нержавейка

По данным Prusa, FFF-принтеры комплектуются латунными соплами. По данным Prusa Knowledge Base, латунь отлично проводит тепло и достаточно прочна, чтобы печатать большинство распространённых пластиков.

Стандартное сопло для FFF-принтера Prusa — это латунное сопло диаметром 0.4 мм под пластик 1.75 мм. В базе знаний Prusa указано, что на штатное место подходит практически любое E3D-совместимое сопло под филамент 1,75 мм, включая закалённые стальные под абразивные пластики.

Закалённая сталь подходит для пластиков с твёрдыми частицами. По Bambu Lab Wiki, этот материал твёрже нержавейки и превосходит её по износостойкости. Сопла из него рекомендуют для абразивных пластиков с жёсткими наполнителями: PA-CF, PLA-CF, PETG-CF, пластик со свечением в темноте и древесный.

По Bambu Lab Wiki, нержавейка обладает высокой термостойкостью и коррозионной стойкостью и остаётся недорогим решением. Под неё подходят обычные неабразивные пластики без волокон и частиц: PLA, ABS, ASA, PETG, TPU, PVA. Bambu Lab выпускает сопла из нержавейки и из закалённой стали.

Из чего состоит сопло и какие типы ставят на принтеры

Bambu Lab называет сопло ядром печатающей головки: по Bambu Lab Wiki, nozzle, он же хотэнд, находится в печатающей головке, нагревает пластик до заданной температуры, переводит его в жидкое состояние, и расплав укладывается тонкими слоями в модель.

• Холодный конец (Cold End) держит пластик твёрдым до зоны плавления и не даёт ему размягчиться раньше времени. Слева от него стоит отдельный вентилятор охлаждения, снижающий риск засора.
• Hot End в Bambu Wiki — это зона нагрева, где пластик плавится перед выдавливанием.
• Терморазрыв (Thermal Break) — это деталь из титанового сплава, разделяющая нагретую и холодную части. Она удерживает тепло в зоне плавления и не пускает его вверх по хотэнду.

У Prusa используются сопла Prusa Nozzle и E3D V6, а переходник Nextruder V6 Nozzle Adapter позволяет ставить сопла E3D V6 на принтеры с Nextruder.

E3D V6 и совместимые с ним сопла применяются на MK3.5/S, MK3/S/+, MINI/+, MK2.5/S, MK2/S и более ранних моделях. Это широко распространённый стандарт. Пластик подводится в терморазрыв через PTFE-трубку, а сопло затягивают в горячем виде, чтобы обеспечить герметичность и избежать утечки пластика.

Prusa Nozzle рассчитан на принтеры с экструдером Nextruder: CORE One, XL, MK4/S, MK3.9/S. Он сделан под холодную быструю замену и выпускается в разных материалах и диаметрах.

У Prusa есть отдельные инструкции по установке адаптера для CORE One, MK4S, MK3.9S, MK4, MK3.9 и XL, для одноголовой и многоинструментной версий.

Чистка сопла по шагам: процедура Bambu Lab

Засор хотэнда на A1 и A1 mini устраняют по процедуре Bambu Lab в три приёма: ручная экструзия, прочистка иглой, затем холодная протяжка. Понадобятся игла из комплекта принтера, плоскогубцы, перчатка и запасной пластик.

Часть процедур идёт при высоких температурах сопла. Там, где это требует, принтер выключают, а сопло доводят до полного остывания. Хотэнд в руке держат только в перчатке, а под ним не должно быть горючих материалов. Лицо и голову держат в стороне от принтера: давление за засором может выбросить расплавленный пластик.

1. Прогрейте хотэнд. Переключитесь на левое сопло на экране и поднимите температуру чуть выше рекомендованной для пластика. Для PLA это 250 °C.
2. Подайте пластик вручную. Нажмите на экране кнопку загрузки и оцените подачу: пластик должен выходить прямо и равномерно, без завитков. С TPU кнопку загрузки нажимают не более трёх раз, а частые нажатия выгрузки могут привести к заклиниванию или запутыванию пластика.
3. Прочистите сопло иглой. Если пластик не выходит или выходит не новый, прогрейте хотэнд как в первом шаге и введите иглу в сопло, проведя ею вверх-вниз несколько раз, затем повторите подачу. Прочистка иглой не работает с соплами меньше 0,4 мм, для них нужны повторные попытки.
4. Подготовьте холодную протяжку. Поднимите ось Z и печатающую головку на нужную высоту, снимите переднюю крышку печатающей головки.
5. Нагрейте и снимите хотэнд. Установите 100 °C (для PLA) и снимите нагретый хотэнд, работая в перчатке. Плоскогубцами уберите пластик со входа в хотэнд.
6. Верните хотэнд и загрузите пластик. Установите 220 °C и загрузите другой цвет того же пластика.
7. Начните протяжку. Если из сопла выходит полностью свежий пластик, снизьте температуру до 100 °C и выполните холодную протяжку.
8. Верните трубку и проверьте подачу. Соедините PTFE-трубку, загрузите пластик и протестируйте экструзию.

Результат проверяют на экране принтера: после нескольких движений иглой по соплу иглу убирают и подают пластик кнопками на экране. Нить должна идти прямой линией и не завиваться. Если засор остался или пластик идёт слабо, чистку повторяют несколько раз. По данным Bambu Lab, такие приёмы устраняют 99% засоров, а при повреждённом сопле его меняют.

Когда сопло пора менять и как это делается

На абразивных филаментах латунное сопло изнашивается слишком быстро, поэтому в базе знаний Prusa для таких пластиков рекомендуют сопла повышенной стойкости к абразии. Вместо штатного латунного можно поставить закалённое стальное сопло.

Bambu Lab указывает и на другой повод для замены: после всех процедур прочистки сопло может оказаться повреждённым, и тогда его лучше заменить.

Порядок замены зависит от системы сопел принтера, а не от диаметра. У Prusa это две разные системы, каждая со своей инструкцией.

• Prusa Nozzle рассчитан на холодную быструю замену. В базе знаний Prusa есть инструкции по замене Prusa Nozzle для CORE One и для MK4/MK3.9.
• Любое сопло, совместимое с E3D V6, подходит к хотэнду E3D V6. В базе знаний Prusa есть инструкция по замене сопла на принтерах MK2.5/S, MK3/S/+ и MK3.5/S.

Bambu Lab делит сопла по сериям принтеров: A Series Nozzle и X1/P1 Series Nozzle указаны отдельными типами.

Штатное сопло Prusa можно заменить на совместимое с E3D сопло для пластика 1,75 мм: в базе знаний названы размеры 0,25 мм и 0,6 мм, а также закалённая сталь для абразивных пластиков.

Засор сопла и налипание пластика: куда копать дальше

Засоры хотэнда у FDM-принтеров встречаются часто, и процедура их устранения у Bambu Lab описана для A1 и A1 mini. Первая причина — это пластик с низкой температурой стеклования, который размягчается при печати в закрытом корпусе. Вторая причина — это нестабильный диаметр прутка, обычно больше номинальных 1,75 мм, из-за чего он застревает внутри хотэнда.

Третья причина — это мусор на прутке или внутри экструдера, который дошёл до хотэнда и забил сопло полностью или частично. Четвёртая причина — это частицы самого материала: они оседают на кончике сопла при печати углеволоконным, светящимся или блестящим пластиком. Пятая причина — это резкий переход между типами пластика, когда предыдущий материал не выдавили полностью: PLA и PC, ASA и TPU.

Простой засор выглядит так: пластик вообще не идёт, либо идёт криво и закручивается при ручной экструзии. Экструзия становится неравномерной, качество печати падает, а калибровка K для потока уходит в сторону из-за скачков давления в сопле.

Первый шаг: ручная экструзия пластика. По процедуре Bambu Lab для A1 и A1 mini нужно переключиться на левое сопло на экране, поднять температуру хотэнда чуть выше рекомендованной для пластика и нажать кнопку загрузки. Для PLA это 250 °C. Пластик должен выходить прямой струйкой. С TPU кнопку загрузки нельзя нажимать больше трёх раз, а частые нажатия выгрузки провоцируют заклинивание прутка.

Если пластик не идёт или выходит не новым, нужен сквозной прочист. Хотэнд нагревают чуть выше температуры материала внутри и иглой из комплекта проходят по соплу вверх-вниз несколько раз. Сопла меньше 0,4 мм этот способ не берёт. Давление за пробкой может выстрелить расплавом, поэтому нужны термостойкие перчатки, а лицо и голову следует держать в стороне от принтера.

Третий шаг: холодная протяжка вместе с иглой. Пластик на входе вынимают плоскогубцами. Хотэнд ставят на место, выставляют 220 °C и загружают пластик другого цвета.

После этого возвращают на место трубку PTFE, загружают пластик и проверяют подачу. Если сопло всё ещё не пропускает пластик или пропускает мало, чистку повторяют.

Проверка простая: после нескольких проходов иглой её убирают и экструдируют пластик кнопками на экране. По оценке Bambu Lab, эти методы снимают 99 % засоров, но иногда сопло просто повреждено и подлежит замене. Отдельная деталь: большие сопла засоряются реже, широкое отверстие пропускает крупные частицы, поэтому 0,2 мм приходится чистить по нескольку раз, а сопла 0,4 мм и крупнее забиваются крайне редко.