3D 프린터용 유체 시스템을 선택하는 방법은 무엇입니까? 연동 펌프와 기어 펌프의 종합 비교 가이드

직접적인 대답: 펌프 카테고리가 아닌 임무를 일치시키십시오

습관이 아닌 업무에 따라 펌프 유형을 선택하십시오. 저점도, 전단에 민감하거나 오염에 민감한 유체에는 낮거나 중간 정도의 압력에서 마이크로 연동 펌프를 사용하고 점성 유체, 더 높은 전달 압력 또는 펄스 없는 계량에는 마이크로 기어 펌프를 사용하십시오. 주문 전 전압, 전류, 마모 부품 비용을 확인하세요.

두 제품군 모두 용적식 펌프이므로 둘 다 하류 저항과 본질적으로 독립적인 흐름을 생성합니다. 이들을 분리하는 모든 것은 하나의 설계 결정, 즉 펌프가 흡입구와 배출구 사이의 간격을 어떻게 밀봉하는지에 따라 결정됩니다.

실질적인 결과는 3D 프린팅 유체 공급 시스템의 펌프 선택이 브랜드 문제나 가격 문제가 아니라는 것입니다. 이는 데이터시트를 측정하거나 읽을 수 있는 5가지 변수로 답변되는 의무 질문입니다. 시중에 나와 있는 거의 모든 3D 프린팅 유체 제어 솔루션은 서로 다른 하우징과 전압 등급을 갖춘 이 두 펌프 제품군 중 하나로 축소됩니다.

3D 프린터는 실제로 펌프에게 무엇을 요구합니까?

3D 프린터에는 네 가지 유동 작업이 있으며 대부분의 선택 조언이 인정하는 것보다 더 다릅니다. 핫엔드 냉각은 저유량으로 지속적으로 실행되고, 수지 리필은 간헐적으로 더 높은 용량으로 실행되고, 세척 순환은 공격적인 유체와 함께 일괄적으로 실행되며, 도징은 소량으로 정밀하게 실행됩니다.

의무 프로필을 먼저 구축하는 것은 건축업자가 다른 사람의 문제를 해결한 펌프를 구입하는 것을 막는 것입니다. 냉각 루프와 도징 라인은 동일한 유체를 공유할 수 있지만 여전히 반대되는 펌프 특성이 필요합니다.

열 크리프는 FDM 빌더를 액체 냉각 방식으로 가장 자주 밀어붙이는 실패 모드입니다. 필라멘트는 용융 영역 위에서 부드러워지고 인쇄 중간에 압출이 중지됩니다. 이는 Prusa Research가 인쇄 중간 압출 실패의 뚜렷한 원인으로 문서화한 결함입니다.

액체 냉각은 패션보다는 물리학에서 승리합니다. 물은 킬로그램당 공기의 비열의 약 4배(약 1.0kJ/kg·K에 대해 약 4.18kJ/kg·K)를 운반합니다. 따라서 작은 냉각수 흐름은 큰 공기 흐름보다 훨씬 더 많은 열을 제거하며 라디에이터는 해당 열을 가열된 챔버 외부로 배출할 수 있습니다.

레진 리필은 같은 장비 목록이라도 다른 문제입니다. 통을 채우기 위해 프린트를 일시 중지하면 다시 시작하는 시점에 표시가 남기 때문에 리필 펌프는 무인으로 작동해야 하며, 이로 인해 레벨 감지 및 반복 가능한 소량 전달이 설계 제약이 됩니다.

투약은 가장 어려운 의무입니다. 페이스트 및 잉크 압출은 압력 구동식 용적식 프로세스이며 펌프 모터의 크기는 일반적으로 흐름보다는 토크에 따라 결정됩니다. 이것이 바로 해당 시스템이 자체 드라이버를 사용하여 모션 축으로 엔지니어링되는 이유입니다.

유체 루프가 기계의 일부인 빌드의 경우 끝에 볼트로 고정하는 대신 나머지 하드웨어와 함께 펌프를 선택하십시오. 제조사의3D 프린터 펌프 애플리케이션페이지에는 프린터 플랫폼에 이미 배포된 펌프 제품군이 나열되어 있습니다.

연동 펌프와 기어 펌프는 어떻게 유체를 다르게 이동합니까?

둘 다 용적식 펌프이며 밀봉 방법이 다릅니다. 마이크로 연동 펌프는 롤러로 닫힌 튜브를 압착하므로 씰이 기계적이며 유체가 튜브 내부에 유지됩니다. 마이크로 기어 펌프는 맞물리는 톱니 사이에 유체를 가두어 자체 간격에 있는 유체 필름의 씰을 밀봉합니다.

연동 펌프에서 롤러 또는 신발은 회전하면서 튜브를 압축하여 유체를 끌어들이는 진공을 생성합니다. 폐색 지점에서 튜브가 완전히 닫히면 펌프에 용적 변위 작용이 제공됩니다. 이는 체크 밸브 없이 역류를 방지하고 튜브 외에는 유체에 닿지 ​​않습니다.

엔지니어링 결과는 연동 펌프를 구입하는 것이 실제로는 튜브를 선택한다는 것입니다. 실리콘 및 기타 엘라스토머 튜브는 화학적 호환성, 온도 범위 및 유지 관리 간격을 설정하며 튜브 교체는 수리가 아닌 소모품 이벤트입니다.

기어 펌프에서 씰링은 펌핑 챔버 내부에서 발생합니다. Micropump는 캐비티 벽에 대한 기어 톱니 끝, 두 기어가 맞물려 닫히는 지점, 기어의 결합 표면, 본체 및 엔드 캡 등 세 가지 동적 밀봉 영역을 설명합니다.

이러한 부품은 이동해야 하므로 간격이 있어야 하며 유체는 고압 출구에서 저압 입구로 다시 누출됩니다. 이러한 역누설을 슬립이라고 하며 이는 기어 펌프 체적 효율의 주요 요소입니다.

두 메커니즘을 함께 읽으면 나머지 비교가 자동으로 수행됩니다. 점도는 기어 펌프 동작을 지배하며 연동 밀봉에는 거의 영향을 미치지 않습니다. 토출 압력은 연동 능력을 지배하며 슬립을 통해서만 기어 펌프에 도달합니다. 습식 재료 문제는 한 제품군의 엘라스토머 튜브 하나로 축소되고 다른 제품군의 여러 금속 및 폴리머 부품으로 퍼집니다.

상업용 범위는 이러한 분할을 반영합니다. 스쿠컴의마이크로 연동 펌프 제품군저유량, 저압, 오염 없는 전달을 중심으로 구축되었으며, 기어 펌프 설계는 더 높은 압력에서 조절 가능한 흐름을 중심으로 배치되었습니다.

어떤 펌프가 유체를 처리합니까? 점도, 전단 및 마모

점도가 결정합니다. 마이크로 연동 펌프는 씰이 유체에 의존하지 않기 때문에 거의 모든 점도를 견딜 수 있습니다. 마이크로 기어 펌프는 유막이 틈새를 밀봉할 만큼 충분한 점도가 필요하며 유체가 얇아지면 체적 효율이 떨어집니다.

기어 펌프는 카탈로그 용어로 매우 넓은 점도 범위를 포괄합니다. Viking 펌프는 간격 조정 가능 모델을 1~440,000cSt로 평가합니다. 단일 펌프의 사용 가능 범위는 하나의 유체 밴드에 대해 간격이 고정되어 있기 때문에 훨씬 더 좁습니다. 차압이 증가하고 점도가 떨어지며 기어가 마모됨에 따라 슬립이 증가하므로 두 개의 동일한 펌프가 두 개의 서로 다른 유체에 서로 다른 양을 전달할 수 있습니다.

전단은 두 번째 필터입니다. 기어 메시는 닙에 높은 전단력을 가하는데, 이는 충전된 페이스트에는 무해하며 전단 박화 광중합체, 유제 또는 생물학적 시약에는 손상을 줄 수 있습니다. 연동 펌프의 튜브 경로는 본질적으로 더 완만하며 유체가 뜨겁거나 빠르게 움직이는 금속 표면에 노출되지 않습니다.

마모는 세 번째입니다. 단단한 세라믹 또는 금속 입자는 기어 팁과 캐비티 플레이트를 마모시키며, 이러한 마모는 재보정할 수 없는 체적 효율 감소로 나타납니다. 연동 펌프에서는 동일한 입자가 튜브를 마모시키지만 튜브는 교체되도록 설계되었으며 펌프 헤드의 일부에 불과합니다.

화학적 호환성이 그림을 완성합니다. 연동 펌프에서 유일하게 젖은 부분은 튜브이므로 호환성 문제는 하나의 재료 결정입니다. 기어 펌프에서 유체는 기어, 샤프트, 베어링 및 하우징과 만나므로 공격적인 유체는 성능을 고려하기도 전에 기어 펌프를 배제할 수 있습니다.

한 가지 주의 사항이 전체 테이블에 적용됩니다. 점도는 펌프가 실제로 생성하는 전단율과 작동 온도에서 인용해야 합니다. 왜냐하면 이러한 유체의 대부분은 비뉴턴이고 측정된 점도는 두 가지 모두에 따라 변하기 때문입니다. 잘못된 전단율에서 얻은 단일 수치는 이 표의 두 행에 걸쳐 유체를 이동할 수 있습니다.

맥동 및 정량 정확도: 어느 펌프가 설정점을 유지합니까?

마이크로 기어 펌프는 설정점을 더 잘 유지합니다. 흐름은 속도에 비례하고 하류 압력과 크게 무관하므로 전달된 볼륨은 계산된 볼륨을 추적합니다. 연동 펌프는 동일한 평균 유량을 제공하지만 모든 롤러 통과에 대해 펄스를 제공합니다.

맥동 주파수는 롤러 수에 회전 속도를 곱하여 설정되므로 60rpm으로 작동하는 10개의 롤러 헤드는 초당 10개의 펄스를 생성합니다. 롤러가 많을수록 각 펄스의 진폭은 감소하지만 튜브의 각 섹션에 나타나는 피로는 증가합니다. 이는 펌프 설계자가 이미 귀하를 위해 만들어 놓은 거래입니다.

맥동이 아닌 미끄러짐이 기어 펌프의 정확도 한계입니다. 전달된 부피는 회전당 기하학적 변위에서 다시 누출되는 유체를 뺀 것과 동일하며 누출된 부분은 차압에 따라 증가합니다. 따라서 기어 펌프는 알려져 있고 안정적인 배압에 대해 가장 정확합니다.

응용 프로그램은 어떤 효과가 중요한지 결정합니다. 냉각 루프는 핫엔드와 라디에이터의 열 질량이 모든 변동을 완화하므로 맥동과 적당한 흐름 오류를 모두 허용합니다. 레진 리필은 맥동이 아닌 전달된 양에 신경을 씁니다. 20-50 mL/min의 속도로 50-100 mL를 채우는 데 1~2분 30초가 걸리고 흐름 파형을 보는 사람이 아무도 없기 때문입니다.

페이스트와 잉크 투여는 둘 다에 관심이 있습니다. 압력 펄스는 표면 결함이나 트레이스 폭의 변화로 나타납니다. 납품량의 오류는 완성된 부품의 치수 오류로 나타납니다. 이것이 바로 이러한 시스템이 일반적으로 모션 축으로 구동되는 용적형 펌프를 중심으로 구축되는 이유입니다.

귀하의 프린터 보드와 전력 예산에 맞는 펌프는 무엇입니까?

전압, 전류, 드라이버 단계를 차례로 확인하십시오. 두 펌프 모두 MCU 핀에 연결되지 않습니다. 핀이 게이트를 전환하고 전류가 프린터 레일에서 나옵니다. 둘 다 안전 임무로 제한될 수 있는 PWM 출력에서 ​​가장 잘 작동합니다.

선택의 전기적 측면은 어떤 레일이 부하를 전달할 수 있는지에 따라 결정됩니다. 프린터 보드는 베드, 핫 엔드 및 팬에 전원을 공급하는 무거운 DC 레일과 MCU 및 센서를 위한 저전류 로직 도메인을 제공합니다. 무거운 레일에만 3D 프린터 워터 펌프를 실행할 수 있는 헤드룸이 있으며 MCU 핀은 전원 경로의 일부가 아닙니다.

전압 등급은 전류 소모를 예측하지 않습니다. 전력은 전압에 전류를 곱한 값이므로 최대 100mL/분을 제공하는 5-6V 연동 펌프는 약 500mA를 소모하는 반면, 동일한 흐름 등급의 12V 펌프는 200-300mA를 소모합니다. 전자 장치에 더 부드러운 저전압 펌프를 선택하면 일반적으로 전기 문제가 쉬워지기보다는 어려워집니다.

PWM은 두 제품군 모두에 대한 일반적인 속도 제어입니다. 사이클 시간을 밀리초 범위로 유지하고 펌프가 낮은 명령에서 멈출 수 없도록 킥스타트 값을 설정하십시오. Klipper는 출력 및 팬 섹션에 Cycle_time, kick_start_time 및 off_below를 노출하고 Marlin은 M106을 통해 팬 유형 출력을 제어합니다.

당연히 펌프 분기에도 보호 기능을 추가하십시오. 모터 전체의 플라이백 다이오드, 펌프의 작동 전류가 아닌 분기에 맞는 크기의 퓨즈, 정지 전류에 맞는 드라이버 모두 비용이 거의 들지 않습니다. 그들은 함께 걸린 펌프가 보드를 무너뜨리는 것을 막습니다.

각 펌프의 수명에 따른 비용은 얼마입니까?

구매가격이 아닌 착용부분을 비교해보세요. 연동 펌프의 반복 비용은 튜브입니다. 기어 펌프에는 튜브 소모품이 없지만 젖은 기어 세트는 전체 서비스 수명 동안 유체에서 살아남아야 하며 정확도는 연마재가 마모되는 간격에 따라 달라집니다.

튜브 수명은 성능에 따라 다릅니다. 펌프를 빠르게 작동하고 고압에 맞서 작동하며 공격적인 유체를 펌핑하면 펌프 속도가 단축되고 평평하거나 부드러워진 튜브는 눈에 띄게 실패하기 전에 더 적은 유량을 전달합니다. 유지 관리 작업 자체는 간단하고 도구가 필요 없기 때문에 무인 기계에서 연동 설계가 널리 사용됩니다. 무인 3D 프린팅 유체 제어 솔루션은 펌프가 아닌 마모 부품을 유지 관리 일정에 포함시킵니다.

주장된 사용 수명은 테스트 조건과 함께 읽어야 합니다. 제조업체는 간헐적인 사이클 수명(일반적으로 5초 켜짐, 3초 꺼짐 패턴)을 인용합니다. 이는 정확히 리필 펌프가 작동하는 방식이며 냉각 펌프가 작동하는 방식은 전혀 아닙니다. 주기를 연도로 변환하는 것이 유일하게 정직한 비교입니다.

5초 켜짐, 3초 꺼짐 상태에서 300,000회 이상의 주기를 정격으로 하루에 10회 리필하는 펌프는 해당 작동 기간이 약 30,000일로 평가됩니다. 이는 장착된 기계의 수명을 훨씬 초과하는 것입니다.

냉각 펌프와 동일한 펌프가 계속 작동하면 수명이 훨씬 짧습니다. 연속 작동은 시동 횟수가 아니라 튜브를 마모시키기 때문입니다.

동일한 모델에 대해 게시된 수치는 동의하지 않을 수 있습니다. 그런 경우에는 더 낮은 번호를 계획하고 받은 부품과 함께 제공된 데이터시트와 비교하여 확인하십시오.

기어 펌프는 해당 소모품을 다른 위험과 교환합니다. 교체할 튜브가 없으며 깨끗하고 호환 가능하며 점성이 적절한 유체에서는 펌프가 수년 동안 작동할 수 있습니다. 그러나 연마성 고형물은 간격을 감소시키고 이로 인해 체적 효율성도 감소하며, 마모된 기어 세트는 서비스 항목이 아닌 펌프 교체입니다.

작업 예: SC2201RPW 매개변수 및 SC2301CPW 성능

공개된 두 개의 데이터 세트는 결정이 내려지는 위치를 보여줍니다. SC2201RPW는 수지 리필, 냉각수 및 세척제 주입을 위한 저유량 마이크로 연동 펌프입니다. SC2301CPW는 핫엔드 냉각 및 더 큰 리필 루프를 위한 고유량 24V 펌프입니다.

다음으로 시작하세요.SC2201RPW 마이크로 연동 펌프, 출판된 수치는 순환 펌프가 아닌 소형 정량 펌프를 설명합니다.

SC2301CPW 성능 수치는 다른 클래스에 속하며 그 차이는 점진적이 아니라 의도적입니다.

한 가지 실질적인 경고가 두 모델 모두와 이 시장의 모든 부품 번호에 적용됩니다. 펌핑 원리는 데이터시트 필드이지 모델 번호에서 해독할 수 있는 것이 아닙니다.

SC2201RPW는 제품 페이지에서 연동 펌프로 설명되어 있지만 일부 타사 목록에서는 동일한 모델이 기어 펌프로 설명되어 있습니다. SC2301CPW에 대해 게시된 자료는 서로 다른 기사에서 두 설명을 모두 사용합니다.

부품 번호를 중심으로 유체 루프를 설계하기 전에 현재 데이터시트에서 세 가지 필드(펌프 유형 또는 구조, 젖은 재료, 흐름 및 압력 등급 이면의 테스트 조건)를 확인하십시오. 압력 및 전압 없이 인용된 유량 수치는 사양이 아닙니다.

5단계 선택 절차

이 5가지 단계를 순서대로 실행하면 펌프 클래스가 자동으로 선택됩니다. 듀티 포인트를 작성하고, 유체 특성을 파악하고, 맥동이 중요한지 여부를 결정하고, 전기 측면에 대한 예산을 책정한 다음 마모 부품 전략을 선택합니다.

의무 포인트를 작성합니다. 유체, 주기당 이동된 부피, 허용된 시간 및 전달 시점에 필요한 압력을 기록하십시오. 충분한 흐름으로 명시된 요구 사항은 테스트할 수 없습니다.

유체를 특성화합니다. 작동 온도와 펌프의 전단 속도에서 점도를 측정하고 고형분 함량과 입자 경도를 기록하고 각 후보의 젖은 재료에 대한 화학적 호환성을 확인합니다.

맥박이 중요한지 결정하십시오. 냉각 및 보충 의무는 이를 무시합니다. 페이스트, 잉크 및 완성된 부품에 나타나는 모든 양은 그렇지 않습니다.

전기적 측면에 대한 예산을 책정합니다. 레일 전압, 사용 가능한 전류, 드라이버 단계 및 PWM 속도 제어가 필요한지 확인한 다음 퓨즈와 플라이백 다이오드를 추가합니다.

마모 부품 전략을 선택하세요. 튜브를 교체할 사람과 빈도를 결정하거나, 튜브 없이도 기어 펌프를 작동할 수 있을 만큼 유체가 깨끗하고 호환되는지 확인하십시오.

그런 다음 기능 목록이 가장 긴 펌프가 아닌 데이터시트가 일치하는 펌프를 구입하십시오. 그만큼마이크로 DC 워터 펌프 제품군두 제품군을 모두 포괄하며 의무점에 대한 전압 등급 및 압력 요구 사항을 일치시키는 것이 마케팅 카피를 비교하는 것보다 빠릅니다.

자주 묻는 질문

3D 프린터 냉각에는 연동 펌프 또는 기어 펌프가 더 좋습니까?

연동 펌프는 냉각 루프의 더 안전한 기본값입니다. 자체 프라이밍 방식이며 유체가 튜브를 떠나지 않고 흐름이 냉각수의 점도에 영향을 받지 않기 때문에 샤프트 씰을 지나 누출될 수 없습니다. 기어 펌프는 냉각수가 깨끗하고 연마 입자가 없으며 루프 역압이 안정적일 때 동일한 성능을 발휘하며 펄스 없는 전달을 추가합니다.

메인보드 팬 포트에서 3D 프린터 워터 펌프를 실행할 수 있나요?

포트 등급이 허용하는 경우 대개 그렇습니다. 팬 포트는 주 공급 레일의 MOSFET 전환 출력이며 이는 올바른 아키텍처이지만 포트는 수백 밀리암페어를 소비하는 펌프보다는 작은 축류 팬에 대해 정격이 지정될 수 있습니다. 포트 정격을 확인하고, 퓨즈를 추가하고, 속도 제어를 원할 경우 PWM 제어가 가능한 포트를 사용하세요.

수냉식 핫엔드에는 실제로 얼마나 많은 유량이 필요합니까?

대부분의 건축업자가 기대하는 것보다 적지만 압력 여유가 있습니다. 단일 핫엔드 루프는 일반적으로 20-50mL/min으로 충족되므로 100mL/min 이상의 펌프 정격은 이중 핫엔드 기계와 긴 튜브 실행에 대한 저항을 위한 여유를 제공합니다. 압력은 최고 유량보다 더 중요합니다. 워터 블록과 신속 분리 장치가 배압을 설정하기 때문입니다.

SLA 수지 리필에는 어떤 펌프를 사용해야 합니까?

마이크로 연동식 펌프는 레진이 튜브 내부에 머물기 때문에 무인 레진 리필에 적합합니다. 따라서 펌프에서 청소할 경화된 레진이 없으며 튜브 교체는 도구가 필요 없는 짧은 작업입니다. 수지가 점성이 있고 펄스가 없으며, 반복 가능한 소량의 물질일 때 마이크로 기어 펌프가 승리합니다. 단, 젖은 재료가 포토폴리머에 저항하고 흡입구가 침수 상태를 유지하는 경우입니다.

얇은 유체에서 기어 펌프의 정확도가 떨어지는 이유는 무엇입니까?

유체가 봉인이기 때문입니다. 기어 펌프는 기어 팁, 캐비티 벽 및 엔드 플레이트 사이의 틈새 내부에 있는 얇은 유체 막에 의존합니다. 점도가 낮은 유체는 이러한 틈새를 통해 더 빨리 빠져나오므로 변위된 부피 중 더 많은 부분이 입구로 다시 누출되고 전달된 부피는 계산된 부피에 미치지 못합니다.

각 펌프에는 어떤 유지 관리가 필요합니까?

연동 펌프는 속도, 압력 및 유체에 따라 설정된 일정에 따라 튜브를 교체해야 하며 롤러와 트랙이 깨끗하고 손상되지 않았는지 확인해야 합니다. 기어 펌프에는 튜브 소모품이 필요하지 않지만 흡입구에 필터, 만액 흡입구 또는 단일 프라임이 필요하고 내부 마모를 대신하여 전달된 볼륨을 주기적으로 점검해야 합니다.

유체, 작동 점도, 사이클당 부피, 전달 압력 및 레일 전압 등 작업 지점을 보내십시오.저희에게 연락주세요구매 전 펌프 등급과 드라이버 단계를 확인할 수 있습니다.