لقد قطعت طباعة البلمرة الضوئية شوطا طويلا في السنوات الأخيرة. ما كان في السابق لعبة متخصصة للهواة، تطور ليصبح أداة إنتاج رئيسية لصب المجوهرات، ونمذجة الأسنان، والتماثيل النموذجية، وحتى أجزاء التحقق الصناعية. لقد استحوذت منصات SLA وDLP وLCD على حصة سوقية كبيرة. ولكن بينما يدفع المستخدمون هذه الآلات بقوة أكبر، يظل هناك صداع مستمر: كيفية تغذية الراتنج في الوعاء بشكل موثوق ومتسق.
كان النهج الأول هو الصب اليدوي. يمكنك تقدير الحجم المطلوب قبل البدء في الطباعة - الكثير من نفايات الراتنج، والقليل جدًا، وتجف الطباعة في منتصف الطريق. ثم جاءت التغذية بالجاذبية: خزان معلق عاليًا فوق الآلة، يعتمد على رأس السائل لتزويد الراتنج. بسيطة من حيث المبدأ، ولكن من الناحية العملية يختلف معدل التدفق مع انخفاض مستوى السائل، مما يؤدي إلى ارتفاع وهبوط سطح الحوض طوال عملية الطباعة. تنتهي الطبقات الأولى والطبقات الأخيرة بجودة سطح مختلفة تمامًا.
جرب البعض مضخات الحجاب الحاجز أو المضخات التمعجية لإعادة التعبئة التلقائية. يُحدث النبض الصادر عن هذه المضخات تموجات على سطح الوعاء، مما يضيف خطوط طبقة إضافية لا ينبغي أن تكون موجودة هناك.
لذا نعود إلى السؤال الأساسي: ما هو نوع المضخة التي تحتاجها التغذية بالراتنج حقًا؟
أولا، فهم "مزاج" الراتنج
راتنج فوتوبوليمر ليس ماء. تتراوح لزوجته عادة من 200 إلى 1200 سنتي بويز، والراتنجات الصناعية المملوءة بكثافة يمكن أن تتجاوز 2000 سي بي إس. ولوضع ذلك في الاعتبار، تبلغ نسبة الماء في درجة حرارة الغرفة حوالي 1 cps، أما الراتنج فهو أكثر سمكًا بمئات إلى آلاف المرات. إن مضخة الطرد المركزي التقليدية، التي تعتمد على دافعة عالية السرعة لقذف المياه إلى الخارج، تفقد كفاءتها بشكل كبير عند التعامل مع شيء حلو مثل الراتنج. التدفق والرأس كلاهما ينحدران.
ما هو أكثر إزعاجا هو الراتنجمتغيرة الانسيابية. تظهر العديد من الراتنجات لزوجة عالية عندما تكون ثابتة، ولكن عندما تتعرض لقوى القص - مثل الضغط والاحتكاك أثناء الضخ - تنخفض اللزوجة مؤقتًا وتصبح أكثر سيولة. يمكن أن تكون هذه الخاصية مفيدة إذا تم اختيار نوع المضخة بشكل صحيح: تقل مقاومة التدفق مع تشغيل المضخة. ومع ذلك، إذا اخترت المضخة الخاطئة، على سبيل المثال، مضخة دافعة ذات خلوصات كبيرة، فإن الراتنج ينزلق مرة أخرى عبر الفجوات، مما يؤدي إلى إهدار الطاقة وتوليد الحرارة التي تسرع في الواقع عملية المعالجة المبكرة داخل تجويف المضخة.
هناك مشكلة أخرى غالبًا ما يتم تجاهلها: إن المحفزات الضوئية وجزيئات الصبغ في الراتنج لها ثقل محدد مختلف. إذا تركت في مكانها لأكثر من 4-6 ساعات، فإنها تستقر ببطء. والنتيجة هي أن الراتينج الموجود في الجزء السفلي من الوعاء يصبح "أثقل" في التركيب، بينما يصبح الجزء العلوي "أخف وزنًا". يمكن للأجزاء المطبوعة من نفس الدفعة أن تظهر خواص ميكانيكية مختلفة بين القسمين السفلي والعلوي. إذا تمكن نظام الضخ من الحفاظ على دوران لطيف أثناء التغذية، فسيتم التخلص من مشكلة التسوية هذه بشكل فعال.
لماذا يمكن لمضخات التروس "العض" في الراتنج
مبدأ عمل المضخة الترسية بسيط بشكل خادع. يدور ترسان متشابكان داخل مبيت محكم. على جانب المدخل، تخلق المساحات المتوسعة بين أسنان التروس فراغًا جزئيًا يسحب السائل إلى الداخل. ثم يتم حمل السائل حول جدران المبيت في جيوب الأسنان ويتم تفريغه على جانب المخرج، حيث يؤدي عمل التشابك إلى إخراج السائل. هذا كلاسيكيالإزاحة الإيجابيةآلية - كل ثورة توفر حجمًا ثابتًا من السائل.
تعتبر خاصية الإزاحة الإيجابية هذه بمثابة تغيير في قواعد التغذية بالراتنج. يتناسب معدل التدفق بشكل صارم مع سرعة الدوران، مما يعني أنه من خلال التحكم في عدد دورات المحرك في الدقيقة، يمكنك قياس كمية الراتنج التي يتم تسليمها إلى الوعاء بدقة لكل وحدة زمنية. عند دمجه مع مستشعر مستوى الوعاء للتحكم في الحلقة المغلقة، يمكن الحفاظ على سطح السائل ثابتًا في حدود ± 0.5 مم - وهو أكثر مما يكفي لأجهزة DLP بسماكة طبقة تتراوح بين 50 و100 ميكرومتر.
تعتبر المضخات التروسية مناسبة بطبيعتها للسوائل عالية اللزوجة. يعمل القص الناتج أثناء ربط التروس مع مادة الراتنج المتغيرة الانسيابية - حيث يخفف الراتينج مؤقتًا عندما يتم ضغطه بين أسنان التروس، مما يقلل من مقاومة التدفق ويجعل المضخة أكثر كفاءة من الماء البارد. في البيئات الصناعية، تعد المضخات التروسية هي الاختيار الأمثل لضخ شراب الشوكولاتة ودبس السكر وزيوت التشحيم والمواد اللزجة الأخرى - والفيزياء هي نفسها.
بالمقارنة مع المضخات الغشائية، فإن المضخات الترسية لا تحتوي على غشاء ترددي، وبالتالي فإن تدفق مخرجاتها يكون أكثر استمرارية. كل ضربة لمضخة الحجاب الحاجز تخلق انقطاعًا قصيرًا، والذي يترجم إلى هزات سطحية صغيرة ولكن ثابتة في الوعاء. بالنسبة للبلمرة الضوئية، يؤثر استقرار سطح السائل أثناء كل تعرض بشكل مباشر على مدى توزيع الراتينج بالتساوي. بالمقارنة مع المضخات التمعجية، لا تحتوي المضخات الترسية على أنابيب تتآكل. أنابيب المضخة التمعجية - عادة ما تكون من السيليكون - تنتفخ وتتصلب تدريجيًا عند ملامستها لفترة طويلة لمذيبات الراتنج، مما يسبب اضمحلالًا ملحوظًا في التدفق خلال 3 إلى 6 أشهر. تتمتع المضخات الترسية، بتروسها المعدنية أو البلاستيكية الهندسية، بعمر خدمة يُقاس بالسنوات في البيئات الراتنجية.
ما الذي يجعل مضخة التغذية بالراتنج جيدة؟
بالنظر إلى خصائص الراتنج ومزايا المضخات الترسية، إليك المواصفات الأساسية التي يجب البحث عنها عند اختيار مضخة تروس مصغرة لطباعة الراتنج.
أولا، الضغط.تتطلب التغذية بالراتنج عادةً الرفع من خزان على مستوى الأرضية حتى حوض الطابعة - بارتفاع رأسي يبلغ 1-2 متر، بالإضافة إلى 3-5 أمتار من الأنابيب، مع الانحناءات والتركيبات التي تضيف مقاومة محلية. يقع إجمالي الضغط الخلفي للنظام عادة في نطاق 30-80 كيلو باسكال. إذا كان الحد الأقصى لضغط العمل للمضخة أقل من ذلك، فسوف ينخفض معدل التدفق بشكل حاد مع ارتفاع الضغط الخلفي، بل وقد تتوقف تمامًا. يغطي نطاق ضغط العمل الذي يتراوح بين 40 و150 كيلو باسكال الغالبية العظمى من متطلبات التغذية المكتبية والصناعية الصغيرة - حتى لو كان الخزان مثبتًا على الأرض والطابعة على طاولة، يظل التسليم مستقرًا.
ثانيا، معدل التدفق.يعتمد استهلاك الراتنج على مساحة الطباعة وسمك الطبقة. تستهلك طابعة DLP النموذجية حوالي 50-150 مل في الساعة؛ يمكن أن تصل نماذج شاشات الكريستال السائل الأكبر حجمًا إلى 200-300 مل. يحتاج معدل تدفق المضخة فقط إلى مطابقة معدل الاستهلاك أو تجاوزه قليلاً، فالتدفق الزائد يجعل التحكم في المستوى أكثر صعوبة. تصنيف أكبر من أو يساوي 100 مل/دقيقة، مع التحكم في السرعة المتغيرة، يغطي بسهولة احتياجات سطح المكتب إلى منتصف الصناعة، ويحافظ على إخراج ثابت حتى عند انخفاض عدد الدورات في الدقيقة دون "الانزلاق".
ثالثا، التوافق المادي.جميع الأجزاء الداخلية التي تتلامس مع الراتنج يجب أن تقاوم المونومرات والمحفزات الضوئية. الراتنجات المعتمدة على الأكريليت تسبب تآكلًا بسيطًا لسبائك النحاس والألمنيوم، لذا من الأفضل أن يكون جسم المضخة مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ أو البلاستيك الهندسي، وتحتاج التروس إلى توازن جيد بين مقاومة التآكل والمقاومة الكيميائية.
رابعا: الضوضاء.يتم استخدام العديد من طابعات الراتنج في المكاتب أو العيادات أو المختبرات، حيث تكون حدود الضوضاء أكثر صرامة مما هي عليه في أرضية المصنع. إن الصوت الدوار لمضخة التروس هو بطبيعته أقل تدخلاً من الطرق الإيقاعي لمضخة الحجاب الحاجز. تؤدي إضافة وسادة تخميد مطاطية بين المضخة وحاملها إلى تقليل ضوضاء الاهتزاز الهيكلي.
خامسا، سهولة القيادة.توفر معظم اللوحات الرئيسية للطابعة خرجًا بقوة 24 فولتًا من التيار المستمر. إن مطابقة جهد محرك المضخة يوفر عليك إضافة وحدة طاقة إضافية. يؤدي الحفاظ على تيار التشغيل أقل من 200 مللي أمبير إلى تجنب التحميل الزائد على اللوحة ويلغي الحاجة إلى المبدد الحراري الإضافي.
كيف يعمل SC2301CPW في التغذية بالراتنج
الآن دعونا نجمع هذه المعايير مع مضخة التروس المصغرة SC2301CPW - يصبح الملاءمة واضحًا.
24 فولت تيار مستمريتطابق مع الفولتية الشائعة للوحة الرئيسية للطابعة، لذلك لا يلزم وجود محول خفض أو تعزيز.
أكبر من أو يساوي 100 مل/دقيقةيوفر التدفق مساحة كبيرة للتعديل. من الناحية العملية، يمكن للتحكم في سرعة PWM خفضها إلى 30-80 مل / دقيقة، مما يتوافق بدقة مع معدل استهلاك الطابعات المختلفة.
40-150 كيلو باسكاليتعامل ضغط العمل بسهولة مع الرفع الرأسي من 2 إلى 3 أمتار ومقاومة الأنابيب المعقدة، حتى مع راتنجات الصب عالية اللزوجة أو المواد المركبة المملوءة بالسيراميك.
أقل من أو يساوي 200 مللي أمبيرسحب التيار يعني توفير الطاقة المباشرة للوحة الرئيسية - لا توجد أسلاك منفصلة ذات تيار عالٍ، مما يقلل من الفوضى الداخلية ونقاط الفشل.
أقل من أو يساوي 60 ديسيبلمستوى الضوضاء عند 50 سم هو مستوى المحادثة العادية - وهو مقبول تمامًا لبيئات المكتب أو العيادة.
تستخدم المضخة عمودًا مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ وزوجًا من التروس المقاومة للتآكل، والتي أثبتت فعاليتها في التشغيل طويل الأمد في وسائط الراتنج. تقتصر الصيانة الروتينية على فحص الحلقات الدائرية وتنظيف مرشح المدخل - لا يوجد استبدال متكرر لأجزاء التآكل.
والأهم من ذلك، أن الإخراج المستمر والسلس لمضخة التروس يتوافق تمامًا مع متطلبات عملية طباعة الراتنج. ويظل سطح الوعاء خاليًا من التموجات الناتجة عن النبض، وينتشر الراتينج بالتساوي أثناء كل تعريض، ويتم الحفاظ على اتساق سمك الطبقة إلى الطبقة. يظل الراتينج الموجود في خط التغذية في حركة بطيئة، لذلك تظل المحفزات الضوئية والأصباغ معلقة بشكل موحد - وهو أفضل بكثير من التخزين الثابت. يتطور نظام التغذية من "الانتظار السلبي لانخفاض المستوى" إلى "الحفاظ النشط على مستوى ثابت" - وهي عملية ترقية أساسية.
نصائح التثبيت العملية
حتى مع المضخة المناسبة، فإن تفاصيل التثبيت مهمة.
أبقِ أنبوب الإدخال قصيرًا ومستقيمًا قدر الإمكان، مما يقلل من الانحناءات غير الضرورية.
قم بتركيب مرشح من الفولاذ المقاوم للصدأ من 60 إلى 100 شبكة على المدخل لالتقاط الجزيئات غير الذائبة أو الحطام الخارجي قبل دخولها إلى تجويف المضخة.
قم بتوجيه أنبوب المخرج بحيث يدخل الوعاء أسفل سطح السائل، مع تجنب الرش وتكوين الفقاعات.
قم بتركيب المضخة بالقرب من الحوض بدلاً من الخزان - حيث يؤدي تقصير مجرى المخرج إلى تقليل فقدان الضغط. إذا كانت المساحة الداخلية ضيقة، قم بتركيب المضخة خارجيًا على جانب العلبة باستخدام تركيبات التوصيل السريع لسهولة الصيانة.
التنظيف بعد الطباعة له نفس القدر من الأهمية. قد تؤدي البقايا المتبقية داخل المضخة لفترات طويلة إلى المعالجة الضوئية أو الهلام. بعد كل طباعة، قم بتشغيل دورة تنظيف قصيرة باستخدام كحول الأيزوبروبيل أو محلول تنظيف مخصص من خلال المضخة. إذا كانت طابعتك تدعم إجراءات التنظيف التلقائية، فإن دمج تدفق المضخة في جدول الصيانة اليومية يجعل التشغيل خاليًا من القلق تقريبًا.
إعادة النظر في تغذية الراتنج
كثير من الناس، عند إنشاء طابعة راتينج أو تعديلها، يوجهون انتباههم إلى مصدر الضوء، والشاشة، ودقة المحور Z - الأجهزة "المرئية". غالبًا ما يتم التعامل مع نظام التغذية كفكرة لاحقة، ويتم تثبيته بقطعة من الأنابيب. لكن الطباعة هي عملية على مستوى النظام؛ كل حلقة ضعيفة تترك بصماتها على الجزء الأخير.
التموجات الناتجة عن الأسطح غير المستقرة، وانحرافات الألوان عن الأصباغ المستقرة، وانقطاعات الطباعة بسبب عمليات إعادة التعبئة اليدوية - غالبًا ما ترجع هذه المضايقات "البسيطة" إلى إعداد التغذية. استثمر القليل من الجهد في الحصول على نظام التغذية الصحيح، وستحصل على تحسين كبير في تناسق الطباعة وتجربة مستخدم أكثر متعة.
لا تعد المضخة الترسية هي الحل الوحيد، ولكن بالنسبة لتغذية الراتنج، فإنها تحقق استمرارية تدفق متوازنة بشكل رائع، والقدرة على التكيف مع الضغط، وتوافق المواد، والموثوقية على المدى الطويل. يعد SC2301CPW مثالًا تمثيليًا يؤكد إمكانية تطبيق مضخات التروس المصغرة في طباعة البلمرة الضوئية.
إذا كنت تعاني من مشكلات في تغذية الراتنج، فمن المفيد إعادة النظر في مسار السوائل بالكامل من منظور مضخة التروس. في بعض الأحيان، لا يكمن مفتاح الحصول على طباعة أفضل في دفع معلمات التعريض الضوئي إلى الحد الأقصى، بل في الحصول على أساسيات التغذية الصحيحة.