Begge pumpefamilier er positiv forskydning, så begge holder deres flow, når sløjfen modstår; det, der adskiller dem, er, hvordan hver enkelt tætner mellemrummet mellem dets indløb og dets udløb. Den enkelte designforskel forklarer næsten alt andet, fra den viskositet, hver pumpe foretrækker til det tryk, den kan holde, og den del, der til sidst slides.

Den praktiske version af reglen er kort. Under ca. 1.000 mPa·sa rørpumpe er den sikrere standard, over ca. 10.000 mPa·sa gearpumpe holder tryk og måler uden pulsering, og ind imellem bestemmer væsken selv. Denne vejledning adskiller denne regel for de fire materialer, en printer faktisk håndterer: PLA og polymersmelte, madpasta, fotopolymerharpiks og kølevæske.

To måder at forsegle en pumpe på, og hvorfor alt andet følger

En tandhjulspumpe tætner med selve væsken, og en peristaltisk pumpe tætner ved at klemme røret sammen, hvorfor den ene er følsom over for viskositet og den anden er følsom over for tryk.

Begge familier flytter et fast volumen pr. omdrejning, så begge beskrives som positiv forskydning, og begge giver dig flow, der sporer motorhastigheden. Forskellen, der betyder noget, er, hvad der sker i mellemrummet mellem højtryksudløbet og lavtryksindløbet.

Gearpumpen forsegler med den væske, den bevæger sig

Inde i hovedet adskiller tre dynamiske tætninger indløb fra udløb, og tætningen mellem dem er en film af selve væsken, der sidder i mellemrum i størrelsesordenen ti mikrometer.

Den ordning har konsekvenser, der viser sig i udvælgelsen frem for i markedsføringen. Fordi tætningen er væsken, forsegler en tyk væske bedre end en tynd: glider forbi spalterne stiger, når viskositeten falder, så tyndt blæk og vand mister målenøjagtigheden, medmindre differenstrykket holdes lavt, og væsken holdes ren. De samme stive gear og snævre spillerum er det, der lader en tandhjulspumpe holde højt tryk og flytte tyktflydende eller fyldte væsker, der ville stoppe et andet design. Hårde partikler er begge egenskabers fjende, fordi de maler selve den frigang, der gør forseglingen.

Den peristaltiske pumpe forsegler ved at lukke røret

Ruller eller sko komprimerer et fleksibelt rør fladt, og væsken bevæger sig inde i den lukkede lomme, så væsken aldrig når en tætning, et gear eller et leje.

Forseglingen afhænger knap nok af viskositeten, hvorfor rørpumper håndterer vand, harpiks og honningtykke pastaer med samme hoved. Det, der begrænser dem, er røret: peristaltiske rørpumper når typisk omkring 3 til 7 bar, rullehoveder op til omkring 8 bar, og skotype slangepumper omkring 15 bar. Spørg en rørpumpe om mere, end dens rør kan klare, og røret er det, der fejler, normalt ved at flade, revne eller ekstrudere ud under rullerne.

Forseglingsbeslutningen fulgte frem til maskinen

Viskositetslinjen: 1.000 og 10.000 mPa·s

Under omkring 1.000 mPa·sa peristaltisk pumpe er den sikrere standard, over omkring 10.000 mPa·sa tandhjulspumpe er, og båndet mellem dem bestemmes af slid, forskydning og partikelstørrelse snarere end af tykkelse alene.

Disse to tal kommer fra, hvor forseglingsstrategierne krydser hinanden. Når en væske fortyndes, svækkes en tandhjulspumpes filmtætning, og dens volumetriske nøjagtighed afviger; efterhånden som en væske tykner, har en rørpumpe brug for mere drejningsmoment for at tilstoppe den, og røret arbejder hårdere ved hver gang. Sæt tal på de væsker, en printer faktisk møder, og linjen bliver let at se.

Hvor almindelige printervæsker falder på viskositetslinjen

Under 1.000: tynde væsker og glideproblemet

Tynde væsker er ikke svære at flytte, de er svære at dosere med en tandhjulspumpe, fordi filmen, der forsegler spalterne, er svag, og pumpen taber en del af hver omdrejning baglæns.

Vandbaserede kølemidler, blæk med lav viskositet og rensevæsker sidder alle i dette bånd. En rørpumpe forsegler ved okklusion, så dens nøjagtighed er upåvirket, den spæder sig selv fra en flaske, og den lave forskydning af rørbanen passer til væsker, der er følsomme over for at blive bearbejdet. Den sædvanlige grund til at vælge en tandhjulspumpe her er tryk frem for viskositet, og hvis det er kravet, så hold differenstrykket lavt og filtrer godt.

Over 10.000: tyk pasta, opslæmning og smelt

Tykke væsker er, hvor en tandhjulspumpe holder op med at være en mulighed og bliver det eneste fornuftige valg, fordi det er den eneste af de to, der kan holde det tryk, en pasta skal bruge, og levere det uden puls.

Robocasting-pastaer og keramiske opslæmninger ligger i størrelsesordener over honning, og deres viskositet er ikke engang konstant: de fleste er forskydningsfortyndende, så de flyder ved dysen og holder deres form umiddelbart derefter. En tandhjulspumpe passer til den adfærd, fordi dens output pr. omdrejning er fast, og dens trykkapacitet er høj, og den producerer den jævne, kontinuerlige levering, som en trykt perle har brug for. Slibende fyldstoffer er afvejningen, og filtrering ved indløbet er det, der beskytter afstandene.

Ind imellem: slid, forskydning og partikelstørrelse bestemmer

Mellem ca. 1.000 og 10.000 mPa·s kan begge pumper klare opgaven, så valget flyttes til, hvad væsken gør ved pumpen, og hvad pumpen gør ved væsken.

Slid er normalt det første spørgsmål: Keramiske partikler slider gearspidser og plader, mens de samme partikler kun bærer et rør, der koster en brøkdel af pumpen. Forskydning er den anden, fordi en forskydningsfortyndende pasta, der er overbearbejdet ved gearmasken, ændrer sin rheologi, før den når dysen. Partikelstørrelsen er den tredje, da et rør kan passere bløde faste stoffer, der ville blokere en tandhjulspumpes frigang. Stil disse tre spørgsmål, før du spørger om prisen.

Fire flydende job i en printer, og mønsteret kører hver

De fleste udvælgelsesfejl kommer fra at behandle alle printervæsker som ét job; en printer beder faktisk en pumpe om at gøre fire forskellige ting.

Driftsmønsteret betyder lige så meget som væsken. En kølekreds kører kontinuerligt ved lavt flow, mens en doseringsledning kører intermitterende ved små volumener og højt tryk, og de to vil ikke passe til den samme pumpe, selv når de deler samme væske.

Fire flydende job, og hvad hver enkelt kræver af en pumpe

Kilder: producentens væskesystemvejledning til 3D-printere.

Efter materiale: PLA, madpasta, harpiks og kølemiddel

De fire materialer en printer håndterer skubber beslutningen i to forskellige retninger, og ræsonnementet bag hvert svar er værd at beholde.

Læs de fire cases som et sæt. To af dem ender med en tandhjulspumpe af hensyn til tryk, en ender med et rør af hensyn til kemi, og en er virkelig åben og bestemt af, hvordan den trykte del reagerer på pulsering.

PLA og polymersmelte: en tandhjulspumpe til tryk

En tandhjulspumpe er det rigtige svar til glødetråds- og pilletilførsel, og det peristaltiske alternativ er udelukket af temperaturen længe før det er udelukket på ydeevne.

På en FDM-maskine er det tilbagevendende blokering et problem med fødetryk snarere end et dyseproblem. Når ekstruderen mister grebet under modtryk, sulter smeltezonen, overophedes og akkumulerer karboniseret materiale. En 0,4 mm dyse ved normale printhastigheder genererer omkring 50 til 100 kPa modtryk, og højhastigheds- eller glasfyldt udskrivning skubber det mod 120 kPa. En mikrogearpumpe vurderet til 40 til 150 kPa dækker området med margin, og fordi ekstruderen kun skal skubbe materiale til pumpens indløb, mens pumpen håndterer dysen, stopper ustabiliteten på den ene side med at nå den anden side.

Tallene er også værd at konvertere, fordi de forklarer, hvorfor pumpen kører køligt og stille i denne opgave. Ved 1,75 mm diameter er 100 mL/min lidt over 40 meter filament i minuttet, mens en typisk FDM-printer forbruger et sted mellem en halv meter og to meter i minuttet. Pumpen arbejder derfor med en lille brøkdel af sin kapacitet, hvilket er det bedste sted at være for både støj og slid. Den samme logik forklarer, hvorfor tandhjulspumper optræder i pilletryk: en beholder, der er fuld, og en beholder, der er næsten tom, kan variere med mere end 30 procent i leveret flow, og pumpen udjævner det til en jævn strøm.

Madpasta: en peristaltisk pumpe, for renlighed

Madpastaer er som standard en peristaltisk pumpe, fordi kun røret rører maden, hvilket gør rengøring til et spørgsmål om at bytte en længde af fødevaregodkendt silikone.

Chokolade, glasur, dej, saucer og nøddepastaer afmåles alle på denne måde, og den lave forskydning af røret betyder lige så meget som hygiejnen: en pasta, hvis tekstur afhænger af dens struktur, har ikke godt af at blive bearbejdet gennem et tæt maske. Vælg slangematerialet med samme omhu som pumpen, da silikone, PTFE og andre formuleringer adskiller sig i kemisk kompatibilitet og i hvor hurtigt de bliver trætte.

En tandhjulspumpe fortjener sin plads, når pastaen er stiv nok til at have brug for reelt tryk, eller når dosen skal være helt jævn i stedet for pulserende. Prisen er rengørbarhed: en tandhjulspumpe har sprækker omkring gear og plader, hvor rester samler sig, og slibende ingredienser såsom jordnødder eller frø vil slide disse dele konstant. I fødevaretjenesten er spørgsmålet sjældent, hvilken pumpe der kan flytte pastaen, og næsten altid hvilken pumpe der kan rengøres mellem produkterne.

Fotopolymerharpiks: en peristaltisk pumpe til isolering

Harpiks går til en peristaltisk pumpe af en overvældende grund: væsken når aldrig mekanismen, så intet kan helbrede inde i pumpen.

Fotopolymerer er aggressive over for metaller og plastik, og de hærder under lys, hvilket gør en tandhjulspumpe til en risiko snarere end en kandidat: enhver harpiks, der er tilbage i mellemrummene under en pause, hærder der, og pumpen er færdig. En rørpumpe isolerer væsken fuldstændigt, genopfylder et kar i 50 til 100 ml partier og behøver ingen priming, fordi harpiksen kan trækkes direkte fra flasken. Par den med en fotoelektrisk niveausensor og en lille controller, og genopfyldningen bliver uden opsyn, hvilket betyder noget, fordi pauser i et print for at fylde karret efterlader en synlig streg ved genstarten. Flow fra 100 til 300 mL/min fylder et kar på få sekunder, og røret er den eneste del, der har brug for en plads på hylden.

Kølevæske: ægte åben, bestemt af pulsering

Kølevæske er det ene tilfælde, hvor begge pumper er forsvarlige, og den afgørende faktor er ikke peakflow, men hvor stabil flowet er, når det når den kolde plade.

Væskekøling virker på fysikken: Vand bærer omkring fire gange luftens specifikke varme pr. kilogram, så en lille, konstant strøm fjerner langt mere varme, end en stor luftstrøm kan. Den fordel er let at miste på en printer, hvor en kølesløjfe bruger 4-6 mm rør, flere bøjninger og en kold plade med smalle indvendige kanaler, som alt sammen tilføjer modstand. En rating målt ved nul modtryk vil ikke overleve den geometri, hvorfor flowstabilitet betyder mere end det maksimale tal på boksen.

Pulsering er det mere subtile problem. Intermitterende overspændinger når den kolde plade og forstyrrer det termiske grænselag mellem pladen og varmekilden, så køleeffektiviteten varierer med pulsen i stedet for at forblive konstant, og effekten viser sig i printkvaliteten på store faste områder. En tandhjulspumpe leverer et jævnt, kontinuerligt flow, som passer til en kølekreds, netop fordi sløjfen er kontinuerlig. En peristaltisk pumpe svarer med væskeisolering, selvansugende og et støjsvagt lavtryksdesign, som passer til eftermonteringer, hvor reservoiret sidder, hvor der er plads. Vælg tandhjulspumpen, når sløjfen er lang, kølevæsken er fortykket med glykol, eller flowet skal være helt jævnt; vælg slangepumpen, når trykket er lavt, væsken skal holde sig væk fra mekanismen, og spædning fra en flaske under maskinen er meningen.

Ejeromkostninger: den del, der slides, er den reelle forskel

En peristaltisk pumpe bærer et rør, der koster lidt og ændres på få minutter; en tandhjulspumpe slider dele, der er inde i pumpehovedet, så dens vedligeholdelse afhænger af, hvor ren væsken forbliver.

For en printerejer er dette den mest konsekvensforskel mellem de to familier, og det er den mindst synlige på et datablad.

Hvad hver familie koster at blive ved med at køre

Gabet er stort nok til at være blevet modelleret eksplicit. En offentliggjort omkostningsmodel for forsyning af printervæske anslår årligt vedligeholdelse til omkring US$76 pr. maskine, når først røret er den eneste fugtede del, mod omkring US$380, hvor rutinemæssig service betyder åbning af pumpen. Regnestykket afhænger af antagelser, der ikke passer til ethvert værksted, men det gør mekanismen bag det: et forbrugsmateriale, der ændres på få sekunder, uden adskillelse, er en anden form for vedligeholdelsesomkostning end en reparation.

De samme to pumper på et arbejdsbord og på en produktionslinje

Den tekniske sammenligning lander forskelligt alt efter om du bygger én maskine eller sender et hundrede, så det er værd at læse den samme tabel to gange.

Intet i fysikken ændrer sig mellem de to søjler. Det, der ændrer sig, er, hvor meget af variationen man kan optage i hånden, og for en producent forsvinder den evne.

Den samme beslutning, set fra to forskellige bænke

Tre udvalgsmyter, der er værd at trække sig tilbage

Tre overbevisninger overlever i fora længe efter, at teknikken har afgjort dem, og hver af dem fører til et specifikt dårligt køb.

1. En tandhjulspumpe holder altid længere end en peristaltisk pumpe.Sandt med ren væske og usandt med snavset væske. Slibende fyldstoffer maler den spillerum, der får en tandhjulspumpe til at fungere, og en hærdningsharpiks hærder inde i den, mens den samme pligt kun bærer et rør, der koster en brøkdel af pumpen. Holdbarhed er en egenskab ved væsken lige så meget som ved pumpen.

2. En peristaltisk pumpe kan ikke holde trykket.Rørpumper når typisk omkring 3 til 7 bar, rullehoveder op til omkring 8 bar, og skotype slangepumper omkring 15 bar. En printerkølekreds beder om en lille brøkdel af det, så tryk er sjældent grunden til at efterlade røret.

3. Spænding er en præstationsindstilling.Mellem 12 V og 24 V versioner af den samme pumpe sænker den højere spænding strømmen for den samme effekt i stedet for at hæve flowet eller trykket. Match den skinne, maskinen allerede har, og behandl spændingsvalget som en ledningsbeslutning.

Ofte stillede spørgsmål

Hvilken pumpe er bedre til en 3D-printer?

Ingen af ​​delene er bedre i det abstrakte; hver vinder et andet job. En peristaltisk pumpe er standard for harpikspåfyldning, madpasta og lavtrykskølevæske, fordi væsken forbliver inde i røret, det selvanspænder, og røret er den eneste del, der skal udskiftes. En tandhjulspumpe er standard til filament- og pellettilførsel, tykke pastaer og enhver opgave, hvor tryk eller pulsfri levering betyder mere end isolering.

Kan en peristaltisk pumpe flytte tyk pasta?

Ja, op til et punkt. Oklusion er ligeglad med viskositeten, så en tubepumpe håndterer honningtykke pastaer uden at gå i stå, og madpastaer afmåles rutinemæssigt på denne måde. Grænsen er tryk snarere end tykkelse: rørpumper når omkring 3 til 7 bar og rullehoveder omkring 8 bar, og derover er røret den del, der fejler. Efter omkring 10.000 mPa·s bliver en tandhjulspumpe det mere pålidelige svar.

Kan en tandhjulspumpe bruges til fotopolymerharpiks?

Det kan bygges til, men det skal ikke vælges til det. Harpiks når tandhjulene, pladerne og tætningerne, og enhver væske, der er tilbage i mellemrummene under en pause, hærder der og låser pumpen. En rørpumpe isolerer harpiksen fuldstændigt, og udskiftning af røret fornyer den fugtede bane for omkostningerne ved en længde af slangen.

Skal jeg vælge en 12 V eller en 24 V pumpe?

Match den skinne, maskinen allerede leverer. Mellem to versioner af den samme pumpe trækker den højere spænding mindre strøm for den samme effekt, hvilket betyder noget ved lange kabler og batteriforsyninger, mens 12 V er nemmere at køre fra en ekstra bundkortudgang. Spænding tilføjer ikke flow eller tryk af sig selv.

Hvilken vedligeholdelse har hver pumpe brug for?

En peristaltisk pumpe skal udskiftes, når den føles blød eller flad, typisk måneder til et år i normal drift, og arbejdet tager minutter uden adskillelse. En tandhjulspumpe har ikke sådan noget forbrugsmateriale, så dens vedligeholdelse er at holde væsken ren: filtrering ved indløbet, ingen tørløb og opmærksomhed på alt, der sliber eller kan hærde.

Hvor dette efterlader dig

Vælg ved forseglingen, og bekræft derefter med væsken. En tandhjulspumpe forsegler med en film af væsken inde i snævre spillerum, så den trives med viskositet, tryk og pulsfri måling, og den lider af tynde væsker, hårde partikler og alt, der kan hærde. En peristaltisk pumpe forsegler ved at klemme et rør lukket, så den er ligeglad med viskositet, selvansugende og hygiejnisk af konstruktion og begrænset af det rør, den komprimerer. I en 3D-printer, der kortlægges rent på fire opgaver: gear til smeltning og pasta, rør til harpiks og mad, og enten én til kølevæske, afhængigt af om tryk eller pulsering er den største risiko i din løkke.

Fortæl os, hvad din løkke skal flytte.Del væsken, dens viskositet ved arbejdstemperatur, driftsmønsteret og det tryk dit system ser, og vi vil anbefale pumpefamilien først og modellen dernæst, eller fortælle dig tydeligt, hvis ingen af ​​kasserne passer.Anmod om en gennemgang af pumpevalg