การพิมพ์ด้วยแสงพอลิเมอไรเซชันได้รับการพัฒนาไปอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สิ่งที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นของเล่นงานอดิเรกเฉพาะกลุ่มได้เติบโตขึ้นจนกลายเป็นเครื่องมือการผลิตกระแสหลักสำหรับการหล่ออัญมณี การสร้างแบบจำลองทางทันตกรรม ตุ๊กตาต้นแบบ และแม้แต่ชิ้นส่วนที่ผ่านการตรวจสอบทางอุตสาหกรรม แพลตฟอร์ม SLA, DLP และ LCD แต่ละแพลตฟอร์มต่างก็มีส่วนแบ่งการตลาดจำนวนมาก แต่ในขณะที่ผู้ใช้ดันเครื่องจักรเหล่านี้แรงขึ้น ปัญหาหนึ่งยังคงอยู่: วิธีป้อนเรซินลงในถังอย่างน่าเชื่อถือและสม่ำเสมอ
วิธีแรกสุดคือการเทแบบแมนนวล คุณประมาณปริมาณที่ต้องการก่อนที่จะเริ่มพิมพ์ - สิ้นเปลืองเรซินมากเกินไป น้อยเกินไป และงานพิมพ์จะแห้งกลางคัน จากนั้น การป้อนด้วยแรงโน้มถ่วง: ถังเก็บน้ำจะแขวนสูงเหนือเครื่องจักร โดยอาศัยหัวของเหลวเพื่อจ่ายเรซิน โดยหลักการแล้ว เรียบง่าย แต่ในทางปฏิบัติ อัตราการไหลจะแตกต่างกันไปเมื่อระดับของเหลวลดลง ส่งผลให้พื้นผิวถังขึ้นและลงตลอดทั้งงานพิมพ์ ชั้นแรกและชั้นสุดท้ายจบลงด้วยคุณภาพพื้นผิวที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
บางคนลองใช้ปั๊มไดอะแฟรมหรือปั๊มรีดท่อเพื่อการเติมอัตโนมัติ การเต้นเป็นจังหวะจากปั๊มเหล่านี้ทำให้เกิดการกระเพื่อมบนพื้นผิวถัง โดยเพิ่มเส้นชั้นพิเศษที่ไม่ควรอยู่ตรงนั้น
กลับมาที่คำถามพื้นฐาน: จริงๆ แล้วต้องใช้ปั๊มประเภทใดในการป้อนเรซิน
ขั้นแรก ทำความเข้าใจ "อารมณ์" ของเรซิน
โฟโตโพลีเมอร์เรซินไม่ใช่น้ำ โดยทั่วไปความหนืดจะอยู่ระหว่าง 200 ถึง 1200 cps และเรซินอุตสาหกรรมที่เติมหนักสามารถเกิน 2000 cps หากมองในแง่นั้น น้ำที่อุณหภูมิห้องจะอยู่ที่ประมาณ 1 ซีพีเอส เรซินจะมีความหนามากกว่าหลายร้อยถึงหลายพันเท่า ปั๊มหอยโข่งแบบธรรมดาซึ่งอาศัยใบพัดความเร็วสูงในการพ่นน้ำออกไปด้านนอก จะสูญเสียประสิทธิภาพอย่างมากเมื่อจัดการกับสิ่งที่มีลักษณะเป็นน้ำเชื่อมเหมือนกับเรซิน ไหลและหัวต่างก็จิกหัว
สิ่งที่ลำบากกว่านั้นคือเรซินทิโซโทรปี. เรซินหลายชนิดมีความหนืดสูงเมื่ออยู่กับที่ แต่เมื่ออยู่ภายใต้แรงเฉือน เช่น การบีบและแรงเสียดทานระหว่างการปั๊ม ความหนืดของเรซินจะลดลงชั่วคราวและกลายเป็นของเหลวมากขึ้น คุณสมบัตินี้จะได้เปรียบหากเลือกประเภทปั๊มอย่างถูกต้อง: ความต้านทานการไหลจะลดลงเมื่อปั๊มทำงาน อย่างไรก็ตาม หากคุณเลือกปั๊มผิด เช่น ปั๊มใบพัดที่มีช่องว่างขนาดใหญ่ เรซินจะเลื่อนกลับผ่านช่องว่าง ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานและสร้างความร้อนที่เร่งการบ่มก่อนกำหนดภายในช่องปั๊ม
ปัญหาอีกประการหนึ่งที่มักถูกมองข้าม: ตัวกระตุ้นด้วยแสงและอนุภาคเม็ดสีในเรซินมีความโน้มถ่วงจำเพาะที่แตกต่างกัน หากปล่อยทิ้งไว้นานกว่า 4-6 ชั่วโมง อาการก็จะค่อยๆ สงบลง ผลลัพธ์ก็คือเรซินที่อยู่ด้านล่างของถังจะมีองค์ประกอบ "หนักขึ้น" ในขณะที่ด้านบนจะ "เบาขึ้น" ชิ้นส่วนที่พิมพ์จากชุดเดียวกันสามารถแสดงคุณสมบัติทางกลที่แตกต่างกันระหว่างส่วนล่างและส่วนบน หากระบบปั๊มสามารถรักษาการไหลเวียนที่นุ่มนวลระหว่างการป้อน ปัญหาการทรุดตัวนี้จะหมดไปอย่างมีประสิทธิภาพ
ทำไมปั๊มเกียร์จึงสามารถ "กัด" เรซินได้
หลักการทำงานของปั๊มเกียร์นั้นเรียบง่ายอย่างหลอกลวง เฟืองตาข่ายสองตัวหมุนอยู่ภายในตัวเครื่องที่แน่นหนา ที่ด้านทางเข้า ช่องว่างที่ขยายออกระหว่างฟันเฟืองจะสร้างสุญญากาศบางส่วนเพื่อดึงของเหลวเข้ามา จากนั้นของเหลวจะถูกลำเลียงไปรอบๆ ผนังตัวเรือนในช่องฟันและระบายออกที่ด้านทางออก ซึ่งการกระทำแบบตาข่ายจะบังคับให้ของเหลวไหลออก นี่คือคลาสสิกการกระจัดเชิงบวกกลไก - การปฏิวัติแต่ละครั้งจะให้ของเหลวในปริมาณคงที่
คุณลักษณะการแทนที่เชิงบวกนี้เป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับการป้อนเรซิน อัตราการไหลเป็นสัดส่วนอย่างเคร่งครัดกับความเร็วในการหมุน ซึ่งหมายความว่าด้วยการควบคุม RPM ของมอเตอร์ คุณสามารถวัดปริมาณเรซินที่ส่งไปยังถังต่อหน่วยเวลาได้อย่างแม่นยำ เมื่อใช้ร่วมกับเซ็นเซอร์ระดับ vat สำหรับการควบคุมแบบวงปิด พื้นผิวของของเหลวจะคงที่ภายใน ±0.5 มม. ซึ่งมากกว่าเพียงพอสำหรับเครื่อง DLP ที่มีความหนาของชั้น 50–100 µm
ปั๊มเกียร์เหมาะอย่างยิ่งกับของเหลวที่มีความหนืดสูง แรงเฉือนที่เกิดขึ้นระหว่างการต่อเฟืองทำงานร่วมกับไทโซโทรปีของเรซิน ซึ่งเรซินจะบางลงชั่วคราวเมื่อถูกบีบระหว่างฟันเฟือง ช่วยลดความต้านทานการไหล และทำให้ปั๊มมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้น้ำเย็นอย่างแท้จริง ในโรงงานอุตสาหกรรม ปั๊มเกียร์เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการสูบน้ำเชื่อมช็อกโกแลต กากน้ำตาล น้ำมันหล่อลื่น และวัสดุเหนียวอื่นๆ ซึ่งหลักฟิสิกส์ก็เหมือนกัน
เมื่อเปรียบเทียบกับปั๊มไดอะแฟรม ปั๊มเกียร์ไม่มีเมมเบรนแบบลูกสูบ ดังนั้นการไหลเอาท์พุตจึงต่อเนื่องมากกว่ามาก แต่ละจังหวะของปั๊มไดอะแฟรมจะสร้างการหยุดชะงักช่วงสั้นๆ ซึ่งส่งผลให้เกิดแรงสั่นสะเทือนเล็กน้อยที่พื้นผิวในถัง สำหรับโฟโตพอลิเมอไรเซชัน ความเสถียรของพื้นผิวของเหลวในระหว่างการสัมผัสแต่ละครั้งจะส่งผลโดยตรงต่อการกระจายตัวของเรซินอย่างเท่าเทียมกัน เมื่อเปรียบเทียบกับปั๊มรีดท่อ ปั๊มเกียร์ไม่มีท่อที่จะสึกหรอ ท่อปั๊มรีดท่อซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นซิลิโคน จะค่อยๆ ขยายตัวและแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับตัวทำละลายเรซินเป็นเวลานาน ส่งผลให้การไหลเสื่อมลงอย่างเห็นได้ชัดภายใน 3-6 เดือน ปั๊มเฟืองที่มีเฟืองโลหะหรือพลาสติกวิศวกรรม มีอายุการใช้งานโดยวัดเป็นปีภายใต้สภาพแวดล้อมที่เป็นเรซิน
อะไรทำให้ปั๊มป้อนเรซินที่ดี
เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติของเรซินและข้อดีของปั๊มเกียร์ ต่อไปนี้เป็นข้อกำหนดสำคัญที่ควรคำนึงถึงเมื่อเลือกปั๊มเกียร์ขนาดเล็กสำหรับการพิมพ์ด้วยเรซิน
ประการแรกความกดดันโดยทั่วไปการป้อนเรซินจะต้องยกจากอ่างเก็บน้ำระดับพื้นขึ้นไปยังถังเครื่องพิมพ์ โดยมีความสูงในแนวตั้ง 1–2 ม. พร้อมท่อยาว 3–5 ม. โดยมีส่วนโค้งและข้อต่อเพิ่มความต้านทานเฉพาะจุด แรงดันต้านโดยรวมของระบบมักจะอยู่ในช่วง 30–80 kPa หากแรงดันใช้งานสูงสุดของปั๊มต่ำกว่านั้น อัตราการไหลจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อแรงดันต้านเพิ่มขึ้น และอาจหยุดทำงานโดยสิ้นเชิงด้วยซ้ำ ช่วงแรงดันใช้งาน 40–150 kPa ครอบคลุมความต้องการการป้อนเดสก์ท็อปและอุตสาหกรรมขนาดเล็กส่วนใหญ่ แม้ว่าอ่างเก็บน้ำจะอยู่บนพื้นและเครื่องพิมพ์อยู่บนม้านั่ง การส่งมอบก็ยังคงมีเสถียรภาพ
ประการที่สอง อัตราการไหลปริมาณการใช้เรซินขึ้นอยู่กับพื้นที่การพิมพ์และความหนาของชั้น เครื่องพิมพ์ DLP ทั่วไปจะสิ้นเปลืองประมาณ 50–150 มล. ต่อชั่วโมง รุ่น LCD ขนาดใหญ่สามารถตีได้ 200–300 มล. อัตราการไหลของปั๊มจะต้องตรงกันหรือเกินอัตราการสิ้นเปลืองเพียงเล็กน้อยเท่านั้น การไหลมากเกินไปจะทำให้การควบคุมระดับทำได้ยากขึ้น อัตราที่มากกว่าหรือเท่ากับ 100 มล./นาที พร้อมการควบคุมความเร็วหลายระดับ ครอบคลุมความต้องการของเดสก์ท็อปจนถึงอุตสาหกรรมกลางได้อย่างง่ายดาย และรักษาเอาต์พุตที่เสถียรแม้ที่ RPM ต่ำโดยไม่ "ลื่นไถล"
ประการที่สาม ความเข้ากันได้ของวัสดุชิ้นส่วนภายในทั้งหมดที่สัมผัสกับเรซินจะต้องต้านทานโมโนเมอร์และตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง เรซินที่ทำจากอะคริเลตมีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อยกับโลหะผสมทองแดงและอลูมิเนียม ดังนั้นตัวปั๊มจึงทำจากสแตนเลสหรือพลาสติกวิศวกรรมอย่างดีที่สุด และเกียร์ต้องมีความสมดุลที่ดีระหว่างความต้านทานการสึกหรอและทนต่อสารเคมี
ประการที่สี่เสียงรบกวนเครื่องพิมพ์เรซินจำนวนมากใช้ในสำนักงาน คลินิก หรือห้องปฏิบัติการ ซึ่งการจำกัดเสียงรบกวนเข้มงวดกว่าในโรงงานมาก เสียงหมุนของปั๊มเกียร์ส่งเสียงรบกวนน้อยกว่าเสียงตอกของปั๊มไดอะแฟรมโดยธรรมชาติ การเพิ่มแผ่นยางกันกระแทกระหว่างปั๊มและที่ยึดจะช่วยลดเสียงรบกวนจากการสั่นสะเทือนของโครงสร้างอีกด้วย
ประการที่ห้า ความสะดวกในการขับขี่เมนบอร์ดเครื่องพิมพ์ส่วนใหญ่มีเอาต์พุต 24 V DC การปรับแรงดันไฟฟ้าไดรฟ์ของปั๊มให้ตรงกันช่วยให้คุณไม่ต้องเพิ่มโมดูลพลังงานเพิ่มเติม การรักษากระแสไฟในการทำงานให้ต่ำกว่า 200 mA จะช่วยหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลดบอร์ด และลดความจำเป็นในการระบายความร้อนเพิ่มเติม
SC2301CPW ทำงานอย่างไรในการป้อนเรซิน
ตอนนี้เรามาดูเกณฑ์เหล่านี้เทียบกับปั๊มเฟืองขนาดเล็ก SC2301CPW ซึ่งจะเห็นความพอดีได้ชัดเจน
24 โวลต์กระแสตรงตรงกับแรงดันไฟฟ้าของเมนบอร์ดเครื่องพิมพ์ทั่วไป ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีสเต็ปดาวน์หรือบูสต์คอนเวอร์เตอร์
มากกว่าหรือเท่ากับ 100 มล./นาทีการไหลทำให้มีพื้นที่เหลือเฟือสำหรับการปรับเปลี่ยน ในทางปฏิบัติ การควบคุมความเร็ว PWM สามารถลดความเร็วลงเหลือ 30–80 มล./นาที ซึ่งตรงกับอัตราการใช้ของเครื่องพิมพ์ต่างๆ อย่างแม่นยำ
40–150 กิโลปาสคาลแรงดันใช้งานสามารถรองรับการยกแนวตั้งสูง 2–3 ม. และความต้านทานของท่อที่ซับซ้อนได้อย่างง่ายดาย แม้ว่าจะใช้เรซินหล่อที่มีความหนืดสูงกว่าหรือคอมโพสิตที่เติมเซรามิกก็ตาม
น้อยกว่าหรือเท่ากับ 200 mAการดึงกระแสหมายถึงการจ่ายไฟให้กับเมนบอร์ดโดยตรง โดยไม่ต้องเดินสายไฟสูงแยกกัน ช่วยลดความยุ่งเหยิงภายในและจุดเกิดข้อผิดพลาด
น้อยกว่าหรือเท่ากับ 60 เดซิเบลเสียงรบกวนที่ความสูง 50 ซม. ถือเป็นระดับการสนทนาปกติ ซึ่งเป็นที่ยอมรับอย่างสมบูรณ์แบบสำหรับสภาพแวดล้อมในสำนักงานหรือคลินิก
ปั๊มใช้เพลาสเตนเลสสตีลและคู่เกียร์ที่ทนทานต่อการสึกหรอ ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับการใช้งานในระยะยาวในตัวกลางเรซิน การบำรุงรักษาตามปกติจำกัดอยู่ที่การตรวจสอบโอริงและการทำความสะอาดตัวกรองทางเข้า โดยไม่ต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนที่สึกหรอบ่อยๆ
ที่สำคัญกว่านั้น เอาท์พุตที่ต่อเนื่องและราบรื่นของปั๊มเกียร์นั้นสอดคล้องกับข้อกำหนดกระบวนการของการพิมพ์เรซินอย่างสมบูรณ์แบบ พื้นผิวถังปราศจากระลอกคลื่นที่เกิดจากการเต้นเป็นจังหวะ เรซินจะกระจายอย่างสม่ำเสมอในระหว่างการสัมผัสแต่ละครั้ง และยังคงความสม่ำเสมอของความหนาของชั้นต่อชั้น เรซินในท่อป้อนยังคงอยู่ในการเคลื่อนที่ช้า ดังนั้นตัวสร้างภาพและเม็ดสีจึงแขวนลอยสม่ำเสมอ ดีกว่าการจัดเก็บแบบคงที่มาก ระบบป้อนอาหารพัฒนาจาก "การรอให้ระดับลดลง" เป็น "การรักษาระดับให้คงที่" ซึ่งเป็นการอัพเกรดกระบวนการขั้นพื้นฐาน
เคล็ดลับการติดตั้งจริง
แม้จะมีปั๊มที่เหมาะสม รายละเอียดการติดตั้งก็มีความสำคัญ
รักษาท่อทางเข้าให้สั้นและตรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ลดการโค้งงอที่ไม่จำเป็น
ติดตั้งตัวกรองสเตนเลสสตีลขนาด 60 ถึง 100 ตาข่ายที่ทางเข้าเพื่อจับอนุภาคที่ไม่ละลายน้ำหรือเศษภายนอกก่อนที่จะเข้าไปในช่องปั๊ม
กำหนดทิศทางท่อทางออกให้เข้าไปในถังใต้พื้นผิวของเหลว หลีกเลี่ยงการกระเด็นและการเกิดฟอง
ติดตั้งปั๊มไว้ใกล้กับถังมากกว่าถังพัก ซึ่งจะทำให้ทางออกสั้นลงจะช่วยลดการสูญเสียแรงดัน หากพื้นที่ภายในคับแคบ ให้ติดตั้งปั๊มภายนอกที่ด้านข้างของกรอบหุ้มด้วยข้อต่อแบบสวมเร็วเพื่อการบำรุงรักษาที่ง่ายดาย
การทำความสะอาดหลังการพิมพ์ก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน สารตกค้างที่ทิ้งไว้ภายในปั๊มเป็นเวลานานอาจเกิดการบ่มด้วยแสงหรือเจล หลังจากพิมพ์แต่ละครั้ง ให้ทำตามขั้นตอนการทำความสะอาดสั้นๆ ด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์หรือน้ำยาทำความสะอาดเฉพาะทางผ่านปั๊ม หากเครื่องพิมพ์ของคุณรองรับกิจวัตรการทำความสะอาดอัตโนมัติ การผสานการชะล้างปั๊มเข้ากับตารางการบำรุงรักษารายวันจะทำให้การทำงานแทบจะไร้กังวล
คิดใหม่เรื่องการป้อนเรซิน
เมื่อสร้างหรือดัดแปลงเครื่องพิมพ์เรซิน ผู้คนจำนวนมากมุ่งความสนใจไปที่แหล่งกำเนิดแสง หน้าจอ ความแม่นยำของแกน Z ซึ่งเป็นฮาร์ดแวร์ที่ "มองเห็นได้" ระบบป้อนอาหารมักถูกมองว่าเป็นเพียงแนวคิดในภายหลัง โดยยึดติดด้วยท่อชิ้นหนึ่ง แต่การพิมพ์นั้นเป็นกระบวนการระดับระบบ ลิงก์ที่อ่อนแอทุกอันจะทิ้งเครื่องหมายไว้ในส่วนสุดท้าย
ระลอกคลื่นจากพื้นผิวที่ไม่เสถียร การเบี่ยงเบนของสีจากเม็ดสีที่ตกตะกอน การหยุดชะงักของการพิมพ์จากการเติมด้วยตนเอง ปัญหา "เล็กน้อย" เหล่านี้มักจะย้อนกลับไปที่การตั้งค่าการป้อน ทุ่มเทความพยายามเพียงเล็กน้อยในการทำให้ระบบการป้อนถูกต้อง และคุณจะได้รับความสม่ำเสมอในการพิมพ์ที่ดีขึ้นอย่างมาก และประสบการณ์การใช้งานที่น่าพึงพอใจยิ่งขึ้น
ปั๊มเกียร์ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาเพียงอย่างเดียว แต่สำหรับการป้อนเรซิน ปั๊มจะพบกับความต่อเนื่องของการไหลที่สมดุลจุดหวาน การปรับแรงดัน ความเข้ากันได้ของวัสดุ และความน่าเชื่อถือในระยะยาว SC2301CPW เป็นตัวอย่างที่ยืนยันการใช้งานของปั๊มเกียร์ขนาดเล็กในการพิมพ์ด้วยแสงพอลิเมอไรเซชัน
หากคุณกำลังดิ้นรนกับปัญหาการป้อนเรซิน คุ้มค่าที่จะทบทวนเส้นทางของเหลวทั้งหมดของคุณจากมุมมองของปั๊มเกียร์ บางครั้งกุญแจสำคัญในการพิมพ์ที่ดีขึ้นไม่ได้ผลักดันพารามิเตอร์การรับแสงของคุณให้ถึงขีดจำกัด แต่เป็นการได้รับพื้นฐานของการป้อนที่ถูกต้อง