3D-принтер Snapmaker U1 с тулченджером: альтернатива системам автоматической смены филаментов

Всем привет. С Вами компания 3Dtool!

Компания Snapmaker решила выбиться из толпы и предложить свое решение по многоцветной экструзионной 3D-печати: вместо громоздких систем автоматической смены филаментов новый 3D-принтер Snapmaker U1 оснащен удобным и эффективным тулченджером, но при этом сохраняет хорошую ценовую доступность.

Компания Snapmaker изначально занималась и продолжает заниматься разработкой и производством многофункциональных устройств — гибридных систем, сочетающих функционал 3D-принтеров, фрезеров и лазерных станков. В то же время предприятие расширяет охват, ориентируясь в первую очередь на энтузиастов. Многоцветная 3D-печать в последнее время быстро набирает популярность, и команда Snapmaker решила освоить этот сегмент, но не стала вливаться в толпу и предлагать собственный аналог AMS.

Snapmaker U1 задуман как быстрый, точный и экономичный 3D-принтер, способный выполнять многоцветную 3D-печать и хорошо подходящий для бытовой эксплуатации. Главная особенность — отказ от громоздких внешних систем автоматической смены филаментов (AMS) в пользу интегрированной системы автоматической смены инструмента, то есть тулченджера. Такой подход одновременно упрощает работу и снижает занимаемый объем, тем самым повышая практичность.  

Перед началом работ над Snapmaker U1 конструкторы выделили несколько ключевых моментов:

• Большинство многоцветных экструзионных 3D-принтеров полагается на сложные в настройке и дорогостоящие системы автоматической смены филаментов, требующие внешней установки из-за больших габаритов.
• Переключение с одного филамента на другой с использованием AMS отнимает много времени и значительно повышает объемы отходов, так как требуется прогонка остатков предыдущего материала через хотэнд новым филаментом.
• Длительные задержки при переключении повышают риск сбоев, например расслоения моделей, с вытекающей отбраковкой изделий.
• Многие из подобных 3D-принтеров отличаются чрезмерной шумностью для эксплуатации в домашних или офисных условиях.

3D-принтеры с AMS могут генерировать большие объемы отходов. Фото: stlDenise3D

Многоцветная 3D-печать открывает новые творческие возможности, но в то же время может быть крайне неэффективной при использовании одного хотэнда. Каждая смена филамента сопряжена с пустой тратой расходных материалов, так как во избежание смешивания оттенков остатки расплава одного цвета необходимо вычищать расплавом нового филамента. В лучшем случае этот смешанный материал можно интегрировать во внутренние структуры моделей, в худшем — материал просто уходит в мусор, значительно повышая себестоимость. При частой смене цветов объемы отходов могут быть сопоставимы с объемом самих 3D-печатных изделий, что крайне неэффективно как в плане расхода материалов, так и временных издержек.  

Компания Snapmaker выбрала альтернативный подход: вместо того чтобы искать пути повышения экономичности при смене филаментов в головках, конструкторы решили вообще отказаться от этой процедуры в пользу смены самих головок. Это решение уже давно опробовано в промышленности — в обрабатывающих станках с ЧПУ, нередко использующих системы автоматической смены инструмента, так называемые тулченджеры. В аддитивной отрасли попытки создания настольных 3D-принтеров с тулченджерами тоже предпринимались несколькими предприятиями, но широкого распространения тулченджеры пока не получили. Основные недостатки предыдущих попыток — недостаточная надежность и слишком высокая стоимость.

С другой стороны, тулченджеры обладают рядом явных преимуществ — смена головок занимает меньше времени, а объемы отходов снижаются. 3D-принтер Snapmaker U1 оснащен тулченджером на четыре головки, и каждая из них привязана к своему филаменту, а потому прочистка хотэндов при смене цветов не требуется. Переключение с одной головки на другую занимает всего несколько секунд вместо нескольких минут, требуемых на смену филамента в AMS. Таким образом достигается значительная экономия и расходных материалов, и времени. 

Более того, каждая из головок может быть настроена на работу в своем температурном режиме, что может быть полезно уже при работе с полимерами разных типов, требующих разных температур экструзии. Это облегчает построение моделей с опорными структурами из растворимых материалов, а также позволяет создавать модели с градиентными физико-механическими свойствами, например за счет построения разных участков материалами с разной жесткостью.

Дополнительно предусмотрен режим резервирования — возможность автоматического переключения с пустой катушки на полную для полной выработки расходного материала. При использовании фирменных катушек система также способна самостоятельно распознавать тип филаментов и выбирать оптимальные параметры 3D-печати. 

Так как Snapmaker U1 нацелен в первую очередь на бытовую 3D-печать, конструкторы делали упор на снижение стоимости оборудования, но с сохранением надежности и удобства эксплуатации, особенно неопытными пользователями.

Эскизы дизайна

Систему запирания головок и калибровку сделали максимально простой и надежной с отслеживанием специальными датчиками, интерфейс — интуитивно понятным, а конструкцию в целом — эстетичной и компактной, хорошо вписывающейся в домашние интерьеры. 

Рассмотренные варианты размещения катушек

Катушки решили разместить по бокам: в отличие от установки поверх 3D-принтера или на задней панели, такая компоновка не нарушает устойчивость оборудования, не блокирует вид на рабочее пространство сверху и в тоже время обеспечивает удобство доступа при обслуживании. 

Визуализация прототипа

Прототипы Snapmaker U1

Полноценная термокамера здесь не предусмотрена: вместо этого система имеет «полузакрытую» конструкцию с открытым верхом. Дверцы в передней и задней части аппарата дают удобный доступ к рабочему объему и основным узлам, боковые панели помогают бороться с деформациями из-за сквозняков и защищают чрезмерно любопытные детские ручки и кошачьи лапки, а открытый верх не мешает работе тулченджера. 

Система позиционирования построена на кинематике CoreXY, полезный объем достигает 270х270х270 мм. Прошивка Klipper c алгоритмами активного гашения вибраций (Input Shaping) и динамического контроля подачи расплава (Pressure Advance) позволяет развивать высокие скорости и ускорения головок — до 500 мм/c и 20 м/с^2 соответственно. Калибровка выполняется автоматически, а отклонения по высоте при смене головок не превышают 0,04 мм.

Snapmaker U1 не рассчитан на работу с наиболее тугоплавкими конструкционными термопластами, но максимальной температуры хотэндов в 300°С хватает для работы с большинством полимеров, включая такие инженерные пластики, как акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) и полиамиды (нейлоны), а также различные армированные композиты. Необходимо учитывать, что штатные сопла из нержавеющей стали не рассчитаны на работу с абразивными материалами, поэтому при работе с угле- или стеклонаполненными композитами необходимо устанавливать более износостойкие сопла, например из закаленной стали или карбида вольфрама.

Штатное программное обеспечение — Snapmaker Orca на основе опенсорсного слайсера Orca. В отличие от фирменного слайсера Snapmaker Luban, используемого в связке с многофункциональными устройствами, Snapmaker Orca предлагает более широкий выбор настроек 3D-печати, а также поддерживает работу тулченджера. Помимо этого пользователям доступно мобильное приложение Snapmaker App с функциями удаленного наблюдения и управления. 3D-принтер оснащен 3,5-дюймовым сенсорным дисплеем, передача данных осуществляется по USB и беспроводной связи (Wi-Fi). 

Технические характеристики 3D-принтера Snapmaker U1:

• Технология: FDM/FFF
• Количество экструдеров: 4
• Размер области построения: 270х270х270 мм
• Максимальная скорость позиционирования:500 мм/с
• Максимальные ускорения: 20,000 мм/с²
• Максимальная температура хотэндов: 300°С
• Максимальная производительность хотэндов: 32 мм³/с
• Сопла: нержавеющая сталь (стандартные, возможны другие варианты)
• Столик: подогреваемый стальной с полиэфиримидным адгезионным покрытием
• Максимальная температура столика: 100°С
• Калибровка инструмента: автоматическая
• Юстировка: автоматическая с построением карты высот
• Прошивка: Klipper
• Диаметр филаментов: 1,75 мм
• Режим резервирования: есть
• Распознавание филаментов по RFID-меткам: есть
• Штатное программное обеспечение: слайсер Snapmaker Orca, мобильное приложение Snapmaker App
• Интерфейс: USB, Wi-Fi
• Дисплей: 3,5-дюймовый сенсорный
• Встроенная память: eMMC на 26 Гб
• Разрешение вебкамеры: 2 Мп
• Габариты: 584х499х730 мм
• Вес: 18,2 кг (нетто).

Мы предлагаем 3D-принтеры Snapmaker U1 по цене 130-000 рублей, включая НДС действующий на дату оплаты аванса.. Начало поставок намечено на декабрь 2025 года, но предварительный заказ можно оформить уже сейчас: для бронирования необходимо внести предварительную оплату в размере десяти процентов от стоимости по договору поставки. 

3Dtool — российский дистрибьютор и интегратор 3D-оборудования, станков с ЧПУ и промышленной робототехники.

Связаться с нами можно:

По телефону: 8 (800) 775-86-69

Электронной почте: Sales@3dtool.ru

На нашем сайте: 3dtool.ru

Наши материалы также доступны в Telegram канале, на Dzen и в группе Вконтакте