РОЗРОБКА МЕТОДУ ПРОЄКТУВАННЯ ШНЕКА ЕКСТРУДЕРА 3D-ПРИНТЕРА
DOI:
https://doi.org/10.31891/2307-5732-2023-323-4-389-402Ключові слова:
полімерний матеріал, 3D-друк, 3D-принтер, екструдер, шнек, діаметр шнека, довжина шнека, ступінь стисненняАнотація
В статті здійснено розробку методу проєктування шнека екструдера 3D-принтера. Описано ключові аспекти, які необхідно застосовувати при проєктуванні. Наведено основні механічні властивості, які слід враховувати при розробці гвинтового елемента екструдера. Розглянуто різні конструкції шнеків, їх переваги та недоліки. Вибрано одношнековий екструдер для 3D-принтера, що використовує гранули, подрібнені відходи полімерних матеріалів в якості вихідної сировини. Запропоновано використати трьохзонний циліндричний однозахідний шнек із постійним кроком та без зони дегазації шнек для переробки гранул чи подрібнених часток полімеру. Рекомендовано для шнекових екструдерів для яких не потрібен високий тиск дозування розплавленого полімерного матеріалу та які переробляють не пористі однорідні полімерні матеріали однозонні шнеки з постійним кроком і глибиною гвинтової нарізки. Запропоновано їх використання при переробці нарізаних стрічок з відходів пластику. Визначено основні геометричні параметри шнека з постійним кроком та змінною глибиною гвинтового каналу для проєктування. Здійснено вибір діаметра для екструдера 3D-принтера. Наведено залежності для визначення довжини шнека, кроку гвинтової нарізки, ширини гребеня витка, кута підйому гвинтової лінії нарізки шнека, глибини гвинтового каналу шнека. Наведено залежності для визначення меж зон живлення, пластифікації, дозування. Визначено ступінь стиснення шнека для основних полімерних матеріалів, що використовуються при 3D-друку. Наведено геометрію шнеків в залежності від ступеня стиснення для різних матеріалів. Представлено формулу для визначення об'ємної продуктивності екструдера 3D-принтера в залежності від конструкції зони дозування та опору сопла. Наведено формули для визначення постійної прямого потоку, постійної зворотного потоку і постійної потоку матеріалу, що витікає та залежності коєфіцієнтів, що характеризують конструкцію шнека зі змінною глибиною нарізки. Описано геометричні параметри шнеків з постійним кроком і глибиною гвинтової нарізки та вирази для їх визначення.
