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2023-12-19 【3D列印應(yīng)用】Snapmaker 單噴頭、雙噴頭、IDEX獨(dú)立雙噴頭：優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)述及比較
【3D列印應(yīng)用】Snapmaker 單噴頭、雙噴頭、IDEX獨(dú)立雙噴頭：優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)述及比較
大多數(shù)列印機(jī)只有一個(gè)噴頭而有些則有兩個(gè)。而單噴頭和雙噴頭哪個(gè)更好呢？如果你的口袋夠深，在大多數(shù)情況下，兩個(gè)噴頭要比一個(gè)噴頭好。事實(shí)上，近年來雙噴頭3D列印機(jī)越來越常見，甚至有取代單噴頭列印機(jī)的趨勢(shì)。
雙噴頭 3D 列印機(jī)為何成為趨勢(shì)？
雙色或材料混印
雙噴頭可在同一列印件上使用兩種不同顏色或類型的線材列印，這樣可以列印出更複雜、更多彩的列印物件。
雙色列印並不罕見。即使使用單噴頭，通過手動(dòng)更換燈絲也能達(dá)到類似的效果。但是，如果你想在同一個(gè)物體上使用兩種不同的材料，例如使用 ABS 和 TPU 列印一個(gè)柔性/剛性結(jié)合的物體，手動(dòng)更換燈絲可能會(huì)非常麻煩，而且由於兩種材料的最佳設(shè)置不同，容易導(dǎo)致列印失敗。與其冒險(xiǎn)費(fèi)力，不如直接將它們分開列印，然後黏合在一起。
相比之下，使用雙噴頭列印機(jī)時(shí)，可以直接在切片機(jī)軟體中為每個(gè)噴頭設(shè)置不同的參數(shù)，在一個(gè)列印作業(yè)中完成雙材料列印。
分離支撐或PVA支撐搭配
可剝離支撐材料的配方具有較低的層間附著力和機(jī)械脆性，因此只需很小的力就能將其剝離。能夠輕鬆列印可拆卸（或稱為 "Breakaway"）也許是大多數(shù)人購(gòu)買雙噴頭 3D 列印機(jī)的主要原因。如果時(shí)間不夠，Breakaway比PVA支撐更容易移除，並維持列印物件的尺寸精度，以及具有高質(zhì)量的表面處理
可分離支撐材料
可溶性材料可溶於水或其他溶劑。最常用的是 PVA（聚乙烯醇）。它對(duì)水分非常敏感，遇水會(huì)分解。利用這一特性，它可以用作支撐材料，填充一些難以觸及的幾何形狀，讓液體流入其中。印刷完成後，將印刷品浸泡在水中，支撐材料就會(huì)溶解，留下光滑的印刷表面。
一些附加功能
雙噴頭還能實(shí)現(xiàn)一些附加功能，如備份模式。在單噴頭列印中，如果噴頭出現(xiàn)故障或堵塞，或者線材用完，另個(gè)空閒的噴頭可以接替並完成剩餘的列印。這就提高了整體正常運(yùn)行時(shí)間和可靠性。
切片軟體運(yùn)用上表現(xiàn)較佳
通過複製零件來構(gòu)建雙噴頭系統(tǒng)在機(jī)械上很簡(jiǎn)單，但真正的挑戰(zhàn)在於軟體。雙噴頭的普及與切片軟體的改進(jìn)是相輔相成的。切片算法更善於為雙噴頭規(guī)劃最佳刀具路徑，以盡量減少移動(dòng)和縮回。它們還能很好地分配每個(gè)噴嘴要列印的不同模型零件，以最大限度地利用和減少閒置噴嘴。軟體方面的進(jìn)步使雙噴頭更加使用者友善和可靠，從而得到更廣泛的應(yīng)用。
雙噴頭的缺點(diǎn)
隨著 3D列印行業(yè)的發(fā)展，如今的桌面列印機(jī)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，使用也更加方便。雙噴頭也成為許多經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品的常見功能，讓更多用戶體驗(yàn)到雙列印的好處。不過，雙噴頭也存在一些缺陷：
來源：Simplify3d
• 交叉污染和碰撞： 在雙色列印中，空閒的噴頭可能會(huì)因餘熱滲出材料，在列印零件上滑行時(shí)造成污染，如果噴嘴太低，甚至?xí)驳搅杏×慵?br />
• 更多的維護(hù)： 兩倍的熱端意味著兩倍多的零件需要檢查、清潔和在卡紙或堵塞時(shí)更換。
• 建構(gòu)量相對(duì)較?。?/strong> 由於噴頭本身在 X 軸上占用了一定的長(zhǎng)度，因此在列印機(jī)機(jī)架尺寸相同的情況下，雙噴頭列印機(jī)的構(gòu)建量要小於單噴頭列印機(jī)。這一點(diǎn)在從單噴頭升級(jí)到雙噴頭時(shí)尤為明顯。
維護(hù)和建構(gòu)量的缺點(diǎn)可能是不可避免的，但交叉污染和碰撞是可以解決的。處理最常見的方法是在切片機(jī)中設(shè)置回縮 ( Retraction )，在移動(dòng)過程中暫時(shí)扭轉(zhuǎn)噴頭中的長(zhǎng)絲，從而防止?jié)B出。
另一種方法是使用主塔--在主列印的同時(shí)列印另一個(gè)對(duì)象，為滲出或泄漏的非活動(dòng)噴嘴提供一個(gè)清除材料的地方，而不是在列印上。類似的解決方案還包括滲出物防護(hù)罩，這種防護(hù)罩環(huán)繞著列印零件，當(dāng)噴嘴靠近列印零件時(shí)，滲出的材料會(huì)在防護(hù)罩上被擦掉。
防滲罩（來源：IceSL）
有些列印機(jī)還直接在機(jī)器上安裝了一個(gè)擦拭裝置，高度與噴嘴相同，這樣噴嘴在經(jīng)過該裝置時(shí)就能擦掉任何殘留物。簡(jiǎn)單而實(shí)用。
Snapmaker J1s 的噴嘴擦拭裝置
但是，這並不能解決碰撞問題，而且素材塔/防霧罩會(huì)增加時(shí)間和材料的使用量。相比之下，用機(jī)械方法提升不活動(dòng)的噴頭似乎更通用。例如，Snapmaker 雙噴頭模塊使用電機(jī)自動(dòng)提升/降低噴頭，既避免了污染/碰撞，又能快速、安靜地切換噴頭。
最後還有一種終極解決方案--IDEX（獨(dú)立雙噴頭）3D 列印機(jī)。顧名思義，兩個(gè)噴頭可以獨(dú)立移動(dòng)。當(dāng)使用一個(gè)擠出頭列印時(shí)，另一個(gè)擠出頭可以停在角落裡不活動(dòng)，無需加熱。當(dāng)兩個(gè)擠出頭都處?kù)痘顒?dòng)狀態(tài)時(shí)，它們可以獨(dú)立列印，互不干擾。不過為了進(jìn)一步減少滲出物的影響，IDEX 列印機(jī)在雙噴頭印刷過程中仍可使用擦拭裝置、縮回裝置、填料塔等。
獨(dú)立與依附雙噴頭系統(tǒng)
與普通的雙噴頭模組相比，IDEX 具有一些優(yōu)勢(shì)，但也給製造商和用戶帶來了一些挑戰(zhàn)。
優(yōu)點(diǎn)
• 污染和碰撞最?。?在雙噴頭印刷中，空閒的噴頭停在一個(gè)角落里，而不是與活動(dòng)噴頭一起移動(dòng)。在下一次印刷作業(yè)之前，噴頭可以使用擦拭裝置或填料塔擦掉任何滲出的材料。因此，IDEX 可以有效消除滲出物污染和碰撞問題。
• 鏡像和複製印刷： IDEX 印刷機(jī)可同時(shí)印刷兩個(gè)鏡像或相同的物體，從而使生產(chǎn)率提高一倍。這對(duì)於象棋棋子等小物件的批量生產(chǎn)非常有用。
• 重量更輕，精度更高： 與機(jī)械連接的雙噴頭相比，IDEX 列印機(jī)的單噴頭重量更輕，移動(dòng)速度更快，浮動(dòng)質(zhì)量更小，精度更高。
缺點(diǎn)
• 製造難度更大： 精確對(duì)準(zhǔn)獨(dú)立的噴頭機(jī)架和噴頭需要嚴(yán)格的製造和裝配公差。
• 校準(zhǔn)更困難： 校準(zhǔn)是 IDEX 列印機(jī)設(shè)計(jì)中最大的挑戰(zhàn)之一。兩個(gè)獨(dú)立的噴頭不僅需要與床身校準(zhǔn)，還需要在 X、Y 和 Z 軸上相互校準(zhǔn)。校準(zhǔn)不良可能會(huì)導(dǎo)致裂縫，甚至因?qū)诱掣叫圆疃斐捎∷嗔选?br />
• 成本較高：IDEX 不僅軟體研發(fā)成本較高，在硬件方面也需要獨(dú)立或半獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括每臺(tái)噴頭的電機(jī)和支架。如果不共用一個(gè) X 軸，還需要額外的線性導(dǎo)軌、導(dǎo)螺桿或皮帶。這些因素意味著 IDEX 列印機(jī)的成本通常高於普通雙噴頭。
如何選擇單噴頭、雙噴頭模組和 IDEX獨(dú)立雙噴頭
以下是做出選擇時(shí)需要考慮的一些事項(xiàng)：
單噴頭
• 最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇
• 更容易校準(zhǔn)和維護(hù)
• 僅限於單一顏色/材料列印
雙噴頭模組
• 可進(jìn)行雙色或雙材料列印，不會(huì)產(chǎn)生大量長(zhǎng)絲廢料
• 允許可溶解和可斷開的支撐
• 成本高於單噴頭
• 潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)和閒置滲出問題
• 校準(zhǔn)較麻煩
IDEX獨(dú)立雙噴頭
• 列印相同或鏡像物體的速度快一倍
• 雙色或材料列印，無大量長(zhǎng)絲浪費(fèi)
• 允許可溶解和可斷開的支撐
• 碰撞或滲出風(fēng)險(xiǎn)最小
• 成本最高，需要校準(zhǔn)
一般來說，對(duì)於大多數(shù)業(yè)餘列印，單噴頭就足夠了。如果要進(jìn)行雙色列印或更容易去除支撐物，則應(yīng)考慮依賴性雙噴頭。對(duì)於高級(jí)應(yīng)用或速度，如果預(yù)算允許，IDEX 系統(tǒng)可能是理想之選。希望你能找到自己夢(mèng)寐以求的列印方式！
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參考資料