Алюминиевый или латунный термоблок: в чём разница
Сравниваем нагревательные блоки хотэнда из алюминия и латуни: размеры, масса, стабильность температуры, жаростойкость и прочность.
Роль термоблока в хотэнде
Нагревательный блок, или термоблок, — это монолитная металлическая деталь, в которой сходятся нагреватель, датчик температуры и сопло. Именно здесь твёрдый пруток превращается в расплав с заданной температурой. Сверху в блок вкручивается термобарьер, за которым стоит радиатор, а снизу — сопло. На блок приходится вся тепловая нагрузка и часть механической, поэтому от него требуются прочность, точность изготовления и стойкость к нагреву.
Конструкция у детали простая, и варианты различаются в основном размерами, массой, расположением отверстий и материалом. Большинство принтеров поставляется с алюминиевым блоком, но существует и латунный вариант. Сравнение ниже относится к самому распространённому хотэнду E3D и его разновидности CR10, хотя выводы о материалах справедливы и для других термоблоков.
Габариты и расположение отверстий
Латунный блок заметно шире: 23 мм против 16 мм у алюминиевого. По остальным измерениям расхождение не превышает 1 мм. В подавляющем большинстве принтеров места хватает обоим, но перед заменой стоит убедиться, что более широкая деталь поместится в конкретной печатающей голове.
Отличается и компоновка. В рассмотренном алюминиевом блоке нагреватель и термодатчик стоят вплотную друг к другу, в латунном они разнесены по разные стороны от резьбового отверстия под сопло. В теории второй вариант даёт более объективные показания, поскольку температура измеряется ближе к соплу, а не к нагревателю. На практике разница едва достигает пары градусов: алюминиевый блок слегка завышает показания, латунный — занижает. К тому же блоки из обоих металлов выпускаются с разным расположением отверстий.
Масса и стабильность температуры
Самое ощутимое различие — вес: 26 г у латунного блока против 6 г у алюминиевого. Оценить его однозначно нельзя, всё зависит от задач.
Массивный блок накапливает больше тепла. Он чуть дольше прогревается и дольше остывает, зато температура при печати держится ровнее, и особенно это заметно при частых ретрактах. Для алюминиевых блоков упоминают просадку на 3–5 градусов при ретракте; на предельных температурах и с капризными пластиками это может приводить к кратковременным микропробкам и дефектам на швах. Удельная теплоёмкость алюминия выше — 900 Дж/(кг·град) против 380 у латуни, но из-за разницы в массе латунный блок всё равно запасает почти вдвое больше тепла, и перепад у него ограничивается 1–2 градусами.
Обратная сторона — инерция. Тяжёлую голову труднее разгонять, останавливать и разворачивать, на модели сильнее проявляются волны, быстрее изнашивается механика и растут люфты. Правда, существенно это лишь на скоростях от 150–200 мм/с, а бытовые и полупрофессиональные принтеры на большинстве пластиков редко выходят даже на реальные 100 мм/с.
Теплопроводность, жаростойкость и расширение
Теплопроводность алюминия почти в 2,5 раза выше, так что тепло от нагревателя доходит до сопла быстрее и распределяется равномернее. Преимущество это скорее теоретическое: заметного влияния на печать оно не оказывает.
Гораздо важнее температура плавления: около 1100 °C у латуни против 660 °C у алюминия. До плавления дело в любительском принтере не дойдёт, однако деформироваться алюминиевый блок начинает уже после 300–350 °C. Поэтому для тугоплавких пластиков, печатаемых от 300 °C, рекомендуют латунь — это её главный довод. К таким материалам относят PC, PEI, PEEK, PPSF, PPSU; обычно они требуют и других доработок принтера.
Алюминий также немного сильнее расширяется при нагреве. На высоких температурах зазор между соплом и блоком увеличивается на доли миллиметра, что теоретически способно вызвать смещение сопла и подтекание пластика.
Прочность и доступность
Алюминий одновременно пластичен и хрупок. При каждой замене и затяжке сопла есть риск сорвать резьбу; то же относится к термобарьеру и винтам крепления нагревателя и датчика. При сильном ударе соплом о модель или другое препятствие блок может получить трещину, которую не сразу заметишь. Латунь переносит такие нагрузки увереннее.
В пользу алюминия говорят доступность и стоимость: такие блоки проще найти, и они в среднем вдвое дешевле латунных. При многолетнем сроке службы детали это различие трудно назвать существенным.
| Ширина блока | 16 мм | 23 мм |
| Масса | 6 г | 26 г |
| Удельная теплоёмкость | 900 Дж/(кг·град) | 380 Дж/(кг·град) |
| Температура плавления | 660 °C | около 1100 °C |
| Перепад температуры при ретракте | 3–5 градусов | 1–2 градуса |
Какой блок выбрать
Универсального ответа нет, выбор определяется режимами печати и материалами.
- Алюминиевый блок — лёгкий, компактный, недорогой и распространённый. Он уместен, когда важна скорость, а температура сопла не превышает 300 °C.
- Латунный блок — теплоёмкий, жаростойкий и прочный. Его ставят под инженерные тугоплавкие пластики, при частой смене сопел и при печати ажурных моделей с большим числом ретрактов.
Для нейлона с его 250–270 °C и скоростью до 30 мм/с латунь подходит хорошо, но справится и алюминий. С PLA, ABS и PETG латунный блок при разумных скоростях и ускорениях хуже не работает, хотя и заметного выигрыша не даёт — разве что при множественных ретрактах. В остальном различия между двумя материалами скорее гипотетические и на качестве реальной печати сказываются мало.