Спиральные нагреватели polymernagrev ru: Все о спиральных нагревателях :: информационная статья компании Полимернагрев

Все о спиральных нагревателях :: информационная статья компании Полимернагрев

Сферы применения

• Нагрев пресс-форм
• Выдувное формование
• Экструзия
• Нагрев в вакуумной среде
• Нагрев упаковочных головок
• Горячеканальные системы
• Сварочные планки
• Втулки для литья под давлением без бегунков
• Форсунки для литья пластика под давлением
• Ламинаторы и печатные машины
• Масс-спектрометры
• Термоформование
• Металлообрабатывающие штампы и пуансоны
• Оборудование для запечатывания и резки стержней
• Ресторанное и пищевое оборудование
• Медицинские, аналитические и научные инструменты
• Производство полупроводников и обработка пластин
• Текстильное производство
• Штампы и пуансоны для формовки горячего металла
• Ламинаторы и печатные машины
• Воздушный нагрев

Особенности конструкции

• Температура до 800°C
• Точный контроль температуры
• Встроенная термопара типа J или K
• Круглый, квадратный и прямоугольный тип сечения
• Прочная, надежная конструкция
• Прямой участок холодной зоны
• Быстрое время отклика
• Выбор варианта защиты кабеля
• Увеличенный срок службы нагревателя
• Высокая плотность мощности
• Форма навивки на заказ по спецификации заказчика

Революционная концепция в конструкции нагревателей

Спиральные нагреватели открыли новые горизонты и произвели революцию в индустрии литья пластмасс под давлением с момента их появления. Они предоставили производителям этого типа оборудования новую и более эффективную концепцию нагревательных элементов. Эти спиральные нагреватели позволили спроектировать и изготовить новые, улучшенные и более эффективные формовочные системы с возможностями, необходимыми для удовлетворения постоянно растущего спроса на переработку полимеров и требований к высокой производительности современного промышленного и потребительского рынков.

Универсальный спиральный нагреватель Полимернагрев может быть выполнен в различных формах. Высокопроизводительные спиральные нагреватели небольшого диаметра полностью отожжены и легко изгибаются во множество вариантов форм и конфигураций.

Спиральный ТЭН может быть выполнен в виде компактного нагревателя со спиральной навивкой, обеспечивающей все 360 градусов тепла с опциональной равномерной или распределенной мощностью. Нагреватель в виде прямого ТЭНа может проходить через оборудование. Плоские конфигурации изгиба ТЭНа могут использоваться в высокотехнологичном производстве, также некоторые варианты форм могут использоваться для воздушного нагрева.

Различные сферы применения требуют различных вариантов специфических конструкций, включая:

• стандартные и нестандартные формы навивки;

• с внутренними термопарами или без них;

• провода, выходящие с одного или обоих концов;

• круглое, прямоугольное или квадратное поперечное сечение.

Какими бы ни были требования к применению, спиральный нагреватель Полимернагрев может иметь подходящую форму.

Три типа сечения

• Круглое сечение
  Спиральный ТЭН RH-38. Нагревательный элемент встроен в изоляцию из оксида магния MgO внутри круглой трубки.

• Квадратное/прямоугольное сечение
  Нагревательный элемент встроен в изоляцию MgO внутри квадратной (Спиральный ТЭН RH-32) или прямоугольной (Спиральный ТЭН RH-17, Спиральный ТЭН RH 42, Спиральный ТЭН RH 45) труки.

   Из-за плоской поверхности спиральный нагреватель с квадратным и прямоугольным сечением в некоторых случаях обеспечивает лучшую теплопроводность и более быстрое время запуска.

Конструкция нагревателя

Нагревательный элемент

Источником нагрева для спирального нагревателя является резистивная проволока. Выбор наиболее подходящей конфигурации провода сопротивления определяется инженерной формулой, применяемой к конкретной конструкции нагревателя.

В спиральных нагревателях используются спирали сопротивления с проволочной обмоткой, хвостовой конец нагревательного элемента  обычно не нагревается. Размер холодной зоны можно указать при заказе. Проконсультируйтесь со специалистами Полимернагрев по поводу ваших требований к нагревателям.

Процесс обжатия и навивки, используемый при изготовлении спиральных нагревателей, уплотняет изоляцию, в которую заключены нагревательный элемент и провод термопары, в результате чего получается прочный и долговечный нагревательный элемент, обеспечивающий превосходную теплопроводность и диэлектрическую прочность, а также быстрое срабатывание термопары.

.

Датчик температуры

Конструкция спиральных нагревателей может  включать в себя встроенную термопару с заземленным соединением, заканчивающимся на конце кабеля, противоположном подводящему концу. В некоторых нагревателях соединение термопары может быть подключено в любом месте секции спирали. 

Встроенная термопара и общая конструкция с малой массой обеспечивают быстрый отклик для положительного контроля температуры. Включение термопары в конструкцию нагревателя устраняет необходимость в отдельных термопарах, которые часто оказываются дорогими, хрупкими и непрактичными.

Стандартная термопара типа J или К с кожухом нагревателя из нержавеющей стали 304 доступна по индивидуальному заказу. В некоторых случаях встроенная термопара может не потребоваться. Наличие термопары указывайте при заказе.

Особенности и преимущества

• Высокая пластичность. 
  Позволяет придать нагревателю практически любую форму (только при первоначальной формовке на производстве)
• Малая масса нагревателя.  
  Позволяет быстро реагировать как на нагрев, так и на охлаждение
• Конструкция без открытых швов
  Позволяет работать в сложных условиях окружающей среды, включая криогенные и отрицательные температуры, высокий вакуум, газовые и жидкостные среды.
  
  Снижает возможность коррозии
• Изготовлен из стандартной нержавеющей стали 304, опционально из нержавеющей стали 316 или сплава 600.
  Обеспечивает стойкость к высокотемпературной коррозии и окислению наряду с идеальными свойствами расширения.
• Высокая плотность мощности
  Обеспечивает большое количество тепла в крошечном пространстве
• Доступны варианты внутренней конструкции
  Позволяет использовать внутренние термопары и холодные зоны (доступно не во всех размерах)

Формы навивки и стандартные конфигурации спиральных нагревателей

• Плотная равномерная навивка тип К
  Плотно намотанный нагревательный элемент

• Распределенная мощность тип ZN
  Благодаря специальному расположению витков на нагревательном прутке распределение тепла может быть сосредоточено там, где это необходимо.

   Данная конструкция будет полезна для компенсации потерь тепла по краям нагреваемой детали. При заказе можно указать концентрацию навивки.

Зажимная оболочка из нержавеющей стали

Спиральные нагреватели обычно не требуют зажимных оболочек. Но иногда из-за различий в расширении и сжатии материалов может потребоваться наружная оболочка для обеспечения дополнительной фиксации и обжимки витков. Металлическая оболочка также обеспечивает дополнительную защиту спирали нагревателя от случайного повреждения. Если требуется дополнительная оболочка, укажите это при заказе.

Нагреватели с литым корпусом

Спиральные нагреватели с медной или латунной литой гильзой является новым усовершенствованным типом спиральных ТЭНов, которые начинают пользоваться все большей популярностью на рынке. Нагревательный элемент получается встроенным в литой корпус и таким образом обеспечивается повышенная надежность и более равномерное распределение тепла от нагревательного элемента.

Руководство по выбору подходящего спирального нагревателя Heatle

Что такое спиральные нагреватели?

Спиральные нагреватели представляют собой формируемые электрические нагреватели, которые используются для нагрева пресс-форм снаружи внутрь. Они могут иметь форму спирали для нагрева форсунок литниковых каналов или сложную форму, чтобы обеспечить качественный нагрев коллекторов пресс-форм.

 

Типы спиральных нагревателей

Спиральные нагреватели доступны разной длины и мощности и могут иметь прямую форму прута, но чаще поставляются уже в формованном виде. Спиральные нагреватели от компании Хитл могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в соответствии с конкретными требованиями заказчика. Размер профиля и материал змеевикового нагревателя зависят от области применения и требований к установке на форму.

Некоторые спиральные нагреватели также могут иметь встроенную термопару для измерения температуры в системе. Спиральные нагреватели также могут быть встроены в разные оболочки для защиты и повышения производительности, например, мы производим спиральные нагреватели в стальной оболочке или в латунном корпусе.

Сферы применения

Спиральные нагреватели представляют собой универсальные нагревательные элементы, используемые в широком диапазоне сфер применений в различных отраслях промышленности, включая литье пластмасс и резины, упаковку, литье под давлением, производство продуктов питания, лабораторное оборудование и многие другие.

• При литье пластмасс и резины спиральные нагреватели используются для нагрева горячеканальных форсунок, нагрева плиты или вставной формовочной пластины, а также нагрева распределительного коллектора. Они также используются в качестве насадок для горячего расплава.

• В упаковочных машинах спиральные нагреватели используются для формирования, наполнения и запечатывания упаковочных захватов, а также для верхней запайки лотков в пищевой промышленности.

• При литье под давлением спиральные нагреватели используются в качестве нагревателей сопел в машинах для литья цинка под давлением всех размеров.

• Они также используются в защите от замерзания, для нагрева анализаторов газа (кислорода),  компонентах различного промоборудования, для нагрева труб, обработки кремниевых пластин и прочем.

Спиральные нагреватели известны своим быстрым нагревом, точным контролем температуры и энергоэффективностью, что делает их популярным выбором во многих промышленных сферах применения.

 

Факторы, которые следует учитывать при выборе нагревателя

• Температура: Рабочая температура спирального нагревателя зависит от материала, используемого для оболочки. Полимернагрев предлагает спиральные нагреватели с оболочкой из нержавеющей стали для рабочей температуры до 500 С. Зона подключения проводов также должна быть изготовлена из термостойких материалов, способных выдерживать рабочую температуру.

• Источник питания: нагревательный элемент предназначен для работы с источником питания от оборудования. Напряжение питания, на которые рассчитаны спиральные ТЭНы от Хитл в стандартном исполнении, составляет 230 В.

• Мощность: Мощность системы нагрева зависит от типа нагреваемой массы, желаемого повышения температуры, времени достижения заданного значения и тепловых потерь. Спиральные нагреватели имеют ограничение на допустимую плотность мощности, чтобы обеспечить надежную работу на оборудовании. Ограничение по плотности мощности для спиральных нагревателей различного типа можно посмотреть на иллюстрации ниже.

Спиральные нагреватели универсальны и могут использоваться в различных промышленных процессах, где их формуемость является преимуществом. Но все же главное их предназначение – нагрев литниковых каналов на горячеканальных системах пресс-форм.  Компания Хитл предлагает экспертную поддержку и консультации, чтобы помочь вам выбрать лучший спиральный нагреватель для вашей задачи.

 

Поведение при электрическом нагреве восстановленных оксидных графеновых/углеродных нанотрубок/композитов из натурального каучука с макропористой структурой и сегрегированной сетью наполнителей

1. Park J., Han D., Choi S., Kim Y., Kwak J. Гибкая прозрачная пленка нагреватели с использованием тройного композита из серебряной нанопроволоки, проводящего полимера и проводящего оксида. RSC Adv. 2019;9:5731–5737. doi: 10.1039/C9RA00341J. [CrossRef] [Google Scholar]

2. Ma Z., Kang S., Ma J., Shao L., Wei A., Liang C., Gu J., Yang B., Dong D., Wei L. , и другие. Высокопроизводительные и быстродействующие электронагреватели на основе сверхгибких, термостойких и механически прочных арамидных нановолокон/нанопроволоки из нанокомпозита Ag. АКС Нано. 2019;13:7578–7590. doi: 10.1021/acsnano.9b00434. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

3. Han D., Li Y., Jiang X., Zhao W., Wang F., Lan W., Xie E., Han W. Простой метод подготовки прозрачные и эластичные эпидермальные тонкопленочные нагреватели. Композиции науч. Технол. 2018; 168: 460–466. doi: 10.1016/j.compscitech.2018.10.028. [CrossRef] [Google Scholar]

4. Zhan Y., Meng Y., Li Y. Электрическое нагревание гибкого проводника из графена/натурального каучука с самовосстанавливающейся проводящей сетью. Матер. лат. 2017;192:115–118. doi: 10.1016/j.matlet.2016.12.045. [CrossRef] [Google Scholar]

5. Ягубов В., Щегольков А., Щегольков А., Ткачев А., Сухоруков А. Плоские электронагреватели с эффектом саморегуляции на основе наномодифицированного полимерного композита. ИОП конф. сер. Матер. науч. англ. 2019;693:12018. doi: 10.1088/1757-899X/693/1/012018. [CrossRef] [Google Scholar]

6. Pyo K.-H., Kim J.-W. Прозрачный и механически прочный гибкий нагреватель на основе композиции нанопроволок Ag и проводящего полимера. Композиции науч. Технол. 2016; 133:7–14. doi: 10.1016/j.compscitech.2016.07.011. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

7. Ву Ю., Яо П., Гэ Х. Исследование стенда обнаружения электронагревателей с ПТК. ИОП конф. сер. Матер. науч. англ. 2020;782:32033. doi: 10.1088/1757-899X/782/3/032033. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Jeong Y.G., Jeon G.W. Микроструктура и характеристики многослойных композитных пленок углеродные нанотрубки/м-арамид в качестве электрических нагревательных элементов. Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2013;5:6527–6534. doi: 10.1021/am400892k. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

9. Liu H., Li Q., ​​Zhang S., Yin R., Liu X., He Y., Dai K., Shan C., Guo J., Лю С. и др. Электропроводящие полимерные композиты для интеллектуальных гибких датчиков деформации: критический обзор. Дж. Матер. хим. C. 2018;6:12121–12141. дои: 10.1039/C8TC04079F. [CrossRef] [Google Scholar]

10. Zhan Y., Lago E., Santillo C., Del Río Castillo A.E., Hao S., Buonocore G. G., Chen Z., Xia H., Lavorgna M., Bonaccorso F. Анизотропный послойный композит углеродная нанотрубка/нитрид бора/каучук и его применение в электромагнитном экранировании. Наномасштаб. 2020;12:7782–7791. doi: 10.1039/C9NR10672C. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

11. Zhang K., Li Y., Zhou H., Nie M., Wang Q., Hua Z. Композитный трубчатый электрод из полиуретана/углеродного волокна с трехмерным взаимопроникающим проводящим электродом. сеть. Углерод. 2018;139: 999–1009. doi: 10.1016/j.carbon.2018.08.015. [CrossRef] [Google Scholar]

12. Cheng C., Ke K.-C., Yang S.-Y. Применение нагревателей из графен-полимерного композита в газовом микрогорячем тиснении. RSC Adv. 2017;7:6336–6344. doi: 10.1039/C6RA27618K. [CrossRef] [Google Scholar]

13. Zhan Y., Lavorgna M., Buonocore G., Xia H. Повышение электропроводности резиновых композитов путем построения взаимосвязанной сети из самособирающегося графена с добавлением латекса. Дж. Матер. хим. 2012;22:10464. дои: 10.1039/c2jm31293j. [CrossRef] [Google Scholar]

14. Zu G., Kanamori K., Nakanishi K., Huang J. Супергидрофобные сверхгибкие трехслойные графеновые/полиорганосилоксановые аэрогели для высокопроизводительного многофункционального датчика температуры/деформации/давления. хим. Матер. 2019;31:6276–6285. doi: 10.1021/acs.chemmater.9b02437. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Liu F., Li Y., Hao S., Cheng Y., Zhan Y., Zhang C., Meng Y., Xie Q., Xia H. Well-aligned MXene /Хитозановые пленки с реакцией на влажность для высокоэффективной защиты от электромагнитных помех. Углеводы. Полим. 2020;243:116467. doi: 10.1016/j.carbpol.2020.116467. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

16. Лю Дж., Чжан Х.-Б., Сунь Р., Лю Ю., Лю З., Чжоу А., Ю З.-З. Гидрофобная, гибкая и легкая пена MXene для высокоэффективной защиты от электромагнитных помех. Доп. Матер. 2017;29:1702367. doi: 10.1002/adma.201702367. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

17. Патель М., Чаухан К.Р., Ким Дж., Ким Дж.-В., Лим Д. Сети AgNW для высокопроизводительных прозрачных нагревателей с использованием оконного слоя NiO. Сенсорные приводы A Phys. 2017; 267:8–13. doi: 10.1016/j.sna.2017.09.050. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

18. Salzano de Luna M., Wang Y., Zhai T., Verdolotti L., Buonocore G.G., Lavorgna M., Xia H. Нанокомпозитные полимерные материалы с трехмерной архитектурой на основе графена: от стратегий проектирования к индивидуальным свойствам и потенциалу Приложения. прог. Полим. науч. 2019;89:213–249. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2018.11.002. [CrossRef] [Google Scholar]

19. Сунь Р., Чжан Х.-Б., Лю Дж., Се С., Ян Р., Ли Ю., Хун С., Ю З.-З. Высокопроводящие нанокомпозиты карбида переходного металла/карбонитрида(MXene)@полистирола, изготовленные методом электростатической сборки для высокоэффективного экранирования электромагнитных помех. Доп. Функц. Матер. 2017;27:1702807. doi: 10.1002/adfm.201702807. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

20. Yang Z., Liu H., Wu S., Tang Z., Guo B., Zhang L. «Зеленый» метод получения проводящих эластомерных композитов с взаимосвязанной графеновой сеткой с помощью шаблона эмульсии Пикеринга. хим. англ. Дж. 2018; 342:112–119. doi: 10.1016/j.cej.2018.02.079. [CrossRef] [Google Scholar]

21. Хао С., Ван Дж., Лаворгна М., Фей Г., Ван З., Ся Х. Построение трехмерной графеновой сети в каучуковом нанокомпозите с помощью жидкофазной редисперсии и самосборки. . Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2020;12:9682–9692. doi: 10.1021/acsami.9b22787. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

22. Zhan Y., Wang J., Zhang K., Li Y., Meng Y., Yan N., Wei W., Peng F., Xia H. Fabrication гибкого экрана для защиты от электромагнитных помех Fe ₃ O ₄ @Композит из восстановленного оксида графена и натурального каучука с сегрегированной сеткой. хим. англ. Дж. 2018; 344:184–193. doi: 10.1016/j.cej.2018.03.085. [CrossRef] [Google Scholar]

23. У Х.-Ю., Цзя Л.-К., Ян Д.-Х., Гао Дж.-Ф., Чжан Х.-П., Жэнь П.- Г., Ли З.-М. Одновременно улучшено экранирование электромагнитных помех и механические характеристики композита сегрегированных углеродных нанотрубок/полипропилена посредством твердофазного формования. Композиции науч. Технол. 2018; 156: 87–94. doi: 10.1016/j.compscitech.2017.12.027. [CrossRef] [Google Scholar]

24. Шариф Ф., Арджманд М., Муд А.А., Сундарарадж У., Робертс Э.П.Л. Разделенные гибридные нанокомпозиты поли(метилметакрилат)/графен/магнетит для защиты от электромагнитных помех. Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2017;9:14171–14179. doi: 10.1021/acsami.6b13986. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Yu C., Kim Y.S., Kim D., Grunlan J.C. Термоэлектрическое поведение полимерных нанокомпозитов с сегрегированной сетью. Нано Летт. 2008; 8: 4428–4432. doi: 10.1021/nl802345s. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

26. Pu W., Fu D., Wang Z., Gan X., Lu X., Yang L., Xia H. Диагностика трещин и самовосстановление с помощью электричества с помощью динамического сшитого гибкого полиуретанового композита. Доп. науч. 2018;5:1800101. doi: 10.1002/advs.201800101. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Изготовление и характеристика пенорезины с закрытыми порами на основе натурального каучука/сажи путем одностадийной обработки пены. Инд.Инж. хим. Рез. 2016;55:2407–2416. doi: 10.1021/acs.iecr.5b04448. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

28. Yan H., Wang K., Zhao Y. Изготовление пены силиконового каучука со специально подобранными пористыми структурами с помощью сверхкритического CO ₂ . макромол. Матер. англ. 2017;302:1600377. doi: 10.1002/mame.201600377. [CrossRef] [Google Scholar]

29. Liu C., Wu C., Hao C., Liu P., Guo X., Zhang Y., Huang Y. Механизм преобразования электропроводности нанокомпозитных пен GNP/CB/SR . Дж. Заявл. Полим. науч. 2018;135:45996. doi: 10.1002/app.45996. [CrossRef] [Google Scholar]

30. Ameli A., Nofar M., Park C.B., Pötschke P., Rizvi G. Нано/микроячеистые структуры полипропилен/углеродные нанотрубки с высокой диэлектрической проницаемостью, низкими диэлектрическими потерями и низким порогом перколяции . Углерод. 2014;71:206–217. doi: 10.1016/j.carbon.2014.01.031. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

31. Zhan Y., Oliviero M., Wang J., Sorrentino A. , Buonocore G.G., Sorrentino L., Lavorgna M., Xia H., Iannace S. Усиление защиты от электромагнитных помех сверхкритического CO на основе натурального каучука ₂ за счет использования их пористой морфологии и сегрегированных сетей УНТ. Наномасштаб. 2019;11:1011–1020. doi: 10.1039/C8NR07351A. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

32. Wang G., Wang L., Mark L.H., Shaayegan V., Wang G., Li H., Zhao G., Park CB Сверхнизкопороговые и легкие биоразлагаемые пористые PLA/MWCNT с отдельными проводящими сетями для высокоэффективной теплоизоляции и защиты от электромагнитных помех. Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2018;10:1195–1203. doi: 10.1021/acsami.7b14111. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

33. Zhan Y., Wu J., Xia H., Yan N., Fei G., Yuan G. Диспергирование и расслоение графена в каучуке латексом с ультразвуковой поддержкой процесс смешивания и восстановления на месте. макромол. Матер. англ. 2011; 296: 590–602. doi: 10.1002/mame.201000358. [CrossRef] [Google Scholar]

34. Zhan Y., Yan N., Li Y., Meng Y., Wang J., Zhang N., Yu Q., Xia H. Изготовление графенового миллиметрового вихревого кольца с отличная абсорбция за счет капельного раствора и метода восстановления на месте. хим. англ. Дж. 2017; 327: 142–149.. doi: 10.1016/j.cej.2017.06.049. [CrossRef] [Google Scholar]

35. Zhan Y., Meng Y., Yan N., Li Y., Wei D., Tao X. Повышение электрохимических характеристик Fe ₃ O ₄ / графеновый гибридный аэрогель с гидрофильным полимером. Дж. Заявл. Полим. науч. 2017;134:45566. doi: 10.1002/app.45566. [CrossRef] [Google Scholar]

36. Huang Z.-D., Zhang B., Oh S.-W., Zheng Q.-B., Lin X.-Y., Yousefi N., Kim J. -К. Самособирающиеся тонкие пленки из восстановленного оксида графена / углеродных нанотрубок в качестве электродов для суперконденсаторов. Дж. Матер. хим. 2012;22:3591. doi: 10.1039/c2jm15048d. [CrossRef] [Google Scholar]

37. Пандольфо А.Г., Холленкамп А.Ф. Свойства углерода и их роль в суперконденсаторах. J. Источники питания. 2006; 157:11–27. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.02.065. [CrossRef] [Google Scholar]

38. Lin Z., Zeng Z., Gui X., Tang Z., Zou M., Cao A. Губки из углеродных нанотрубок, аэрогели и иерархические композиты: синтез, свойства и энергия. Приложения. Доп. Энергия Матер. 2016;6:1600554. doi: 10.1002/aenm.201600554. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

39. Цзя Л.-К., Ян Д.-С., Ян Ю., Чжоу Д., Цуй С.-Х., Бьянко Э., Лу Дж., Вайтай Р., Ли Б., Аджаян П.М. и др. Экранирование электромагнитных помех с высокой устойчивостью к деформации с использованием резинового композита, стабилизированного сетью углеродных нанотрубок. Доп. Матер. Технол. 2017;2:1700078. doi: 10.1002/admt.201700078. [CrossRef] [Google Scholar]

40. Пилипович А., Илинчич П., Петруша Дж., Домитран З. Влияние полимерных композитов и пены с эффектом памяти на поглощение энергии в транспортных средствах. Полимеры. 2020;12:1222. дои: 10.3390/polym12061222. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

41. Jia Y., Bai S., Park C.B., Wang Q. Влияние борной кислоты на пенообразующие свойства и клеточную структуру поли(винилового спирта) пенопласт, полученный сверхкритическим CO ₂ экструзионным вспениванием термопластов. Инд.Инж. хим. Рез. 2017;56:6655–6663. doi: 10.1021/acs.iecr.7b01171. [CrossRef] [Google Scholar]

42. Li Z., Jia Y., Bai S. Полисульфоновая пена с высоким коэффициентом расширения, полученная методом вспенивания с помощью сверхкритического диоксида углерода. RSC Adv. 2018; 8: 2880–2886. дои: 10.1039/C7RA11760D. [CrossRef] [Google Scholar]

43. Bilent S., Nhung Dinh T.H., Martincic E., Joubert P.-Y. Влияние пористости полимерных пен на характеристики емкостных гибких датчиков давления. Датчики. 2019;19:1968. doi: 10.3390/s19091968. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

44. Jia L.-C., Yan D.-X., Cui C.-H., Jiang X., Ji X., Li Z .-М. Электропроводящие и экранирующие электромагнитные помехи полиэтиленовые композиты с разрабатываемыми сетями углеродных нанотрубок. Дж. Матер. хим. К. 2015; 3:9369–9378. doi: 10.1039/C5TC01822F. [CrossRef] [Google Scholar]

45. Станкович С., Дикин Д.А., Пинер Р.Д., Кольхаас К.А., Клейнхаммес А., Цзя Ю., Ву Ю., Нгуен С.Т., Руофф Р.С. Синтез нанолистов на основе графена путем химического восстановления эксфолиированного оксида графита. Углерод. 2007; 45: 1558–1565. doi: 10.1016/j.carbon.2007.02.034. [CrossRef] [Google Scholar]

46. Мондал С., Гангули С., Рахаман М., Алдалбахи А., Чаки Т.К., Хастгир Д., Дас Н.К. образование проводящей сажи в эластомерной матрице из хлорированного полиэтилена. физ. хим. хим. физ. 2016;18:24591–24599. doi: 10.1039/C6CP04274K. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

47. Lee T.-W., Jeong Y.G. Композитные пленки из регенерированной целлюлозы/многослойных углеродных нанотрубок с эффективным электрическим нагревом. Углеводы. Полим. 2015; 133:456–463. doi: 10.1016/j.carbpol.2015.06.053. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

48. Алам М.К., Ислам М.Т., Мина М.Ф., Гафур М. А. Структурные, механические, тепловые и электрические свойства композитов на основе полиэфирных смол, армированных техническим углеродом. Дж. Заявл. Полим. науч. 2014;131:40421. doi: 10.1002/app.40421. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

Спиральные нагреватели — следующий шаг в 3D-печати

Ожидается, что новое поколение нагревателей для 3D-принтеров, спиральных нагревателей, будет все больше и больше использоваться в 3D-печати в ближайшие годы, поскольку они обеспечивают лучший контроль и согласованность. Давайте посмотрим, почему спиральные нагреватели должны стать следующей большой вещью, пробежавшись по истории хот-эндов и нагревательных картриджей.

Немного истории

Хотэнд для 3D-принтеров прошел долгий путь. Начиная с первого дизайна Адриана Бойера и заканчивая очень известным J-Head, все менялось и улучшалось с каждым новым поколением.

Никель-хромовая проволока

Если вернуться в 2007 год, 3D-принт Дарвина был одним из первых. Созданный Адрианом Бойером, он использует «экструдер термопластов», один из первых, самых эффективных и простых хотэндов.

Экструдер для термопластов. Установленная электроника, горячая часть из ПТФЭ, прямой привод, эта экструзионная система является матерью всех

. Глядя на секцию нагревателя, вы поймете, что в этом горячем конце используется нихромовая проволока. Это резистивная проволока, очень часто используемая в нагревательных элементах. Это очень эффективное и надежное решение, так как цель нихрома — нагревать, а его максимальная рабочая температура намного превышает то, что мы используем в 3D-печати.

Хотэнд из термопласта, обтянутый нихромом

Если присмотреться, то можно увидеть желтую изоляцию из стекловолокна на нагревательном проводе. В других хот-эндах аналогичной конструкции использовалась голая нихромовая проволока. Требовалась особая осторожность, так как короткое замыкание с проводом могло сделать хотэнд непригодным для использования. При использовании оголенного провода требовалась дополнительная изоляция и планирование.

Высокотемпературный резистор

J-Head был одним из самых популярных хотэндов. Он хорошо спроектирован, прост в использовании и работает невероятно хорошо. Это один из первых хот-эндов, использующих PEEK в качестве основного материала. Сложность обработки и количество компонентов были сведены к минимуму. Вы могли видеть модель J-Head Mark V-B с латунным нагревательным блоком и рифленым корпусом из PEEK.

J-Head Mark V-B

В этой конструкции используется резистор Riedon. Технические характеристики составляют 5,6 Ом при максимальном рассеивании 5 Вт. Максимальная номинальная температура составляет 250 °C, что подходит для печати на большинстве полимеров. Однако правильная максимальная температура может быть недостаточно адаптирована для нашего приложения, поскольку в техническом паспорте предлагается снизить мощность до 0 % при этой температуре: может собрать его за несколько минут и заменить примерно за то же время, если он выйдет из строя. Каптоновая лента чаще всего использовалась для удержания резистора на месте, что делало его простым в использовании.

Нагревательный картридж

Примерно в 2012 году мы начали видеть все больше и больше нагревательных картриджей в 3D-принтерах. Например, дельта-3D-принтер BerryBot3D включал их в свой хот-энд.

BerryBot3D с нагревательным картриджем

Эти картриджи были хорошо адаптированы к ситуации. Внутри находится нагревательный провод, керамический изоляционный материал, а корпус выполнен из стали. Доступный автономный нагреватель примерно того же формата, что и нагревательный резистор. Люди начали заменять резистор J-Head этим картриджем нагревателя.

Внутри картриджа отопителя

Необходимость улучшения

Все предыдущие имели свои сильные и слабые стороны. Но каждое из них было улучшением по сравнению с предыдущим решением.

• Nichrome Wire
  • 👍 Разработано для отопления
  • 👍 Мощный
  • 👍 Стоимость
  • 👎 Сложный для установки
  • 👎 требуется
  • 👎 Сложный для установки
  • 👎 требуется
  • 👎 Secutted для установки
  • 👎.
  • 👍 Cost effective
  • 👎 Limited in power
  • 👎 Limited in durability
• Heater cartridges
  • 👍 Simple to install
  • 👍 Powerful
  • 👎 Costly

Manufacturing challenge

The simplicity offered by the резистор и патрон нагревателя вели к блоку нагревателя. Блок нагревателя представляет собой теплопроводящую деталь из алюминия, меди, латуни или стали, предназначенную для передачи тепла от патрона нагревателя к соплу, к полимеру.

На протяжении многих лет мы видели довольно много различных конструкций, с нагревателем в параллельном или перпендикулярном направлении. То же самое для способов крепления: паз, резьба для установочного винта, запрессовка и т. д.

Как вы можете догадаться, эти ограничения могут сделать простую деталь все более и более сложной. Затраты будут прямо пропорциональны этому уровню сложности.

Нагревательный блок DyzEnd Pro демонстрирует довольно много механической обработки и настроек для размещения нагревательного картриджа

Однородность температуры

Еще одним недостатком является однородность температуры. Если рассматривать поступающий материал как холодный материал, поглощающий тепло из центра, наличие нагревателя только сбоку является неоптимальным. Чем дальше от обогревателя, тем холоднее будет. Рассмотрим быстрый анализ со следующими параметрами:

• ввод полимера (ПЭТФ) при 35 °C при 5 мм ³ /с
• нагреватель 20 Вт
• 5 мм/с ветер в одном направлении (как если бы головка печатала медленно)

Регулируя температурный график от 245 °C до 255 °C, можно увидеть, что верхняя область, правая часть вдали от нагревателя и сопло намного холоднее нагревателя.

Моделирование экструзии типичного 3D-принтера с экструзией на 5 мм ³ /с

Новое решение

Равномерность температуры имеет решающее значение для точной печати. При слишком горячей печати полимер разлагается, при слишком холодной печати нить может быть очень трудно экструдировать. Наличие градиента 10 °C на небольшой длине расплава 15 мм может быть проблематичным. Этот температурный разрыв будет намного больше по сравнению с высокотемпературными полимерами, такими как PEI и PEEK.

Цилиндрическая зона плавления

После разработки нашего нового высокопроизводительного экструдера (Typhoon) и нашего экструдера для гранул (Pulsar) мы решили изменить нашу новую конструкцию в сторону более логичной формы зоны плавления. Поскольку полимер следует за круглым отверстием, почему бы не сделать нагретый блок нагретым цилиндром? При использовании этой конструкции тепло естественным образом направляется к центру, когда нить поглощает его. Расстояние между нагревателем и полимером всегда одинаково, что обеспечивает максимальную равномерность по всей длине плавления.

Цилиндрическая зона плавления от Тайфуна

Спиральный нагреватель

Цилиндрическая зона плавления также требует нагревателя нового типа. К счастью для нас, существует множество вариантов высокотемпературного нагрева труб.

Мы остановились на спиральном типе нагревателя. Его легко настроить, что позволяет нам выбрать оптимальную форму и форм-фактор для нашего приложения. Выбрав правильное количество витков, расстояние между ними и удельную мощность, нам удалось оптимизировать нагреватель, чтобы получить равномерную область нагрева в наших длинных зонах плавления.

Нагреватель Typhoon с двумя спиральными нагревателями вокруг цилиндрической зоны плавления

Несколько нагревателей

Сверхдлинная зона плавления, необходимая для высокого расхода, сталкивается с некоторыми новыми проблемами. Как вы видели ранее, дельта 10 °C на длине 15 мм может быстро ухудшиться при длине более 100 мм. На рисунке ниже показан одиночный нагреватель, воздействующий на тело при экструдировании 200 мм ³ ПЭТ в час. Разница температур является критической и составляет от 150 °C до 250 °C.

Одиночная зона нагрева

После выполнения оптимизации вы можете поддерживать температуру с гораздо более узким диапазоном температур, что идеально подходит для последовательной печати.