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E3D挤出头ANSYS温度场分析

* 来源 : 3D虎 * 作者 : 3D虎 * 发表时间 : 2018-01-23 * 浏览 : 209
3D虎原创

  E3D喷头作为FDM打印机系列中比较流行的挤出头,在桌面级打印机和DIY人群中被广泛采用,作为一款开源的挤出机喷头,由于其设计图纸开源,优良的散热性能,简洁的加工方式使其广泛传播。


  从开始的E3D到最新的E3D v6,主要变化是在喷头的挤出头设计上做出不断的革新,最大利用挤出丝的特性,在对温度控制的基础上,扩大挤出头内部空间,使其在出丝量上得到极大提高,保证了打印件性能的基础上,最大限度的提高了速度。


E3D v6设计图


最新版E3D截面图


图纸来源网络


  许多人会问,挤出头前部通过热阻对加热块进行充分散热,而为什么尾部又要对它进行散热呢?


  小编在自己做了两台reprap类型的打印机后,发现在对打印过程中对于挤出头的温度的控制是极其重要的,温度的过高和过低会造成各种问题,所以一个合适的温度,对于出丝顺畅,吐丝均匀极其重要。


  头部的加热块温度过高,会导致过量的温度传递到尾部,从而使尾部送料腔中的材料软化,这样就会导致挤出机送来的挤出丝在尾部堵塞,也就是打印机最常见的堵头问题。


  正是基于此,E3D通过喉管实现加热块和尾部肋片的连接,减少了热量向尾部传热,同时喉管内置耐高温的四氟管,即:PTFE管,使出丝顺畅。极大减弱了堵头的风险。保障出丝通畅,同时增加了外部散热风扇,实现热量快速从尾部排除。


  那么尾部的散热到底有多重要呢?


  这是用ANSYS做的温度场分析:http://v.youku.com/v_show/id_XOTM0NzMwNjU2.html


  在用ANSYS对挤出头分析时对挤出头进行了简化,同时参数设置如下:

  铝:密度2719kg/m3 ,热容871J/(kg.k),导热系数202.4W/(m.k)

  铜:密度8930kg/m3,热容386J/(kg.k),导热系数400w/(m.k)

  铁:密度7870kg/m3,热容455J/(kg.k),导热系数80w/(m.k)

  挤出丝:密度1200kg/m3,热容2000J/(kg.k),导热系数0.025w/(m.k)

  热源热流密度10000w/m2

  外表面对流换热系数:10w/(m2.k),外部空气温度300K

  模型初始温度300K。

  模型源文件:http://pan.baidu.com/s/1mg1MxZU


  由此可见,挤出头前部的加热块会把部分热量传递到尾部,所以说,尾部散热是很重要的,所以在E3D v6中直接将风扇紧固在尾部的环形肋片,使热量充分排出。