Differenze estrusori bowden e direct

Le stampanti 3D a filamento (FDM) utilizzano configurazioni di estrusore a trasmissione Direct o Bowden. Il principio di funzionamento delle due configurazioni è lo stesso, in entrambi i casi si usa un estrusore per spingere il filamento attraverso un ugello riscaldato.

Ma quali sono le differenze tra estrusore Direct e Bowden? Qual è il migliore?

In questa guida esploriamo insieme le differenze tra estrusore Direct e Bowden, così da poter scegliere al meglio la configurazione da utilizzare!

Differenze tra Direct e Bowden

L’estrusore è composto da due parti:

• hot-end, la parte calda che scioglie e deposita il materiale
• cold-end, la parte fredda del corpo estrusore, cioè il dispositivo che spinge il filamento nella zona di fusione.

Gli estrusori Direct e Bowden differiscono nella parte di cold-end, mentre la parte di hot-end resta pressoché invariata.

La differenza tra estrusore Direct e Bowden sta nel punto in cui è montata la parte spingente dell'estrusore. Questo elemento, chiamato anche "blocco di trasmissione", è composto da una serie di elementi facilmente riconoscibili:

• una ruota dentata;
• un motore stepper collegato alla ruota dentata;
• un sistema di pressione sul filamento, solitamente regolabile tramite una molla o una leva.

La ruota dentata ha la funzione di fare presa sul filamento e di spingerlo all'interno dell'hot-end, ruotando grazie alla rotazione effettuata dal motore stepper a cui è collegata. Il sistema di pressione sul filamento, invece, serve a tenere il filo spinto contro la ruota dentata, così da assicurare un flusso continuo e ben gestito.

In un sistema ad azionamento diretto - estrusore Direct - il blocco di trasmissione è montato sulla testa di stampa e quindi spinge il filamento direttamente nell'hot end.

In un sistema Bowden - estrusore Bowden - il blocco di trasmissione è montato sul telaio della stampante 3D, staccato dall'hot-end. Il filamento viene fatto scorrere attraverso un tubo rigido di PTFE che collega blocco di trasmissione e hot-end.

Entrambe le configurazioni danno gli stessi risultati nella stampa, ma ci sono alcune differenze nell'uso da tenere bene in considerazione.

Estrusore Direct

Con la configurazione a estrusore Direct, il meccanismo di spinta del filo è montato a ridosso della testa di stampa e il motore può facilmente spingere il filamento attraverso l'ugello, limitando quindi i problemi relativi all'estrusione del filo.

I vantaggi dell'estrusore Direct sono diversi:

• Estrusione affidabile: poiché un estrusore a trasmissione diretta è montato sulla testina di stampa, il motore può facilmente spingere il filamento attraverso l'ugello, con conseguente minor numero di problemi relativi all'estrusione;
• Migliore ritrazione: poiché l'estrusore è vicino all'ugello, può ritrarre più facilmente il filamento;
• Motore meno potente: a causa della breve distanza tra l'estrusore e l'ugello, è necessaria una minore coppia del motore per spingere il filamento;
• Gamma più ampia di filamenti: un estrusore a trasmissione diretta è generalmente considerato più compatibile con una gamma più ampia di filamenti. Questo è particolarmente vero con materiali flessibili e abrasivi.

L'estrusore Direct presenta però anche alcuni svantaggi.

• Vibrazioni: il peso dell'intero blocco estrusore è composto da hot-end + cold-end. Questo implica che, durante i movimenti di stampa, il peso spostato dalla macchina è maggiore e aggiunge vincoli di velocità, causa più oscillazioni e, ad alte velocità, una perdita di precisione nei movimenti X e Y.
• Ingombro durante la manutenzione: in alcune configurazioni a trasmissione diretta, l'estrusore montato sulla testa di stampa può rendere più difficile l'accesso a determinate parti durante la manutenzione.

Estrusore Bowden

Negli estrusori Bowden il motore viene delocalizzato rispetto all’hot-end e montato in una zona della stampante che non prevede movimenti. Il moto di spinta o ritrazione è quindi trasferito al filamento attraverso un tubo rigido in Teflon o PTFE, che riduce al minimo gli attriti.

La delocalizzazione del cold-end porta ad una notevole diminuzione di peso sul carrello che muove l'hot-end, risolvendo le criticità che invece troviamo negli estrusori Direct.

I vantaggi dell'estrusore Bowden:

• Movimenti più puliti: in una configurazione Bowden l'estrusore è alleggerito dal peso del cold-end. Meno peso significa stampe più veloci, più silenziose e di qualità superiore.
• Maggiore volume di stampa: sebbene questa sia una caratteristica che varia in base alla stampante, una configurazione Bowden consente l'uso di un carrello di stampa più piccolo, che, a sua volta, consente un maggiore volume di stampa.

Gli svantaggi dell'estrusore Bowden:

• Motore più potente: poiché l'estrusore deve spingere e tirare il filamento attraverso un lungo tubo, esiste una certa quantità di attrito tra i due. Questo attrito richiede più coppia per controllare adeguatamente il filamento;
• Tempo di risposta più lento: l'attrito nel tubo Bowden si traduce anche in un ritardo più evidente tra cold-end e ugello. Questi estrusori richiedono quindi un'accelerazione più rapida nell'estrusione e nella ritrazione per depositare correttamente ed evitare la formazione di filamenti.
• Difficoltà nella stampa di materiali flessibili: i filamenti flessibili sono più complessi da stampare con un estrusore Bowden perché tendono perdere pressione all'interno del tubo in PTFE o nella parte che precede l'entrata nell'hot-end. La soluzione sta nel gestire bene le velocità di stampa e ritrazione del filo, oltre che nell'uso di un sistema di spinta + tubo ben montati e calibrati. 

Estrusore Direct o Bowden, qual è il migliore?

In conclusione, quale sistema di estrusione è migliore? Dipende. Prima di decidere quale opzione di estrusione utilizzare per la tua stampante 3D, è necessario considerare alcuni fattori importanti.

Come prima cosa devi considerare la stabilità del telaio. Le stampanti Delta, ad esempio, non supportano gli estrusori Direct. Invece, la tua stampante cartesiana o CoreXY ha un telaio robusto, un estrusore a trasmissione diretta sarà un problema.

Anche la velocità è un fattore decisivo. Se la tua priorità è una stampa veloce e precisa con materiali rigidi come PLA, PETG o ABS, una configurazione con estrusore Bowden sarà più soddisfacente.

Infine, dovresti considerare i materiali con cui vorresti stampare. Se sei interessato a filamenti flessibili o abrasivi, un sistema di trasmissione diretta è probabilmente quello che fa per te.

Buona fortuna nella tua scelta e mi raccomando, non dimenticare di effettuare le calibrazioni della tua stampante 3D prima di metterti al lavoro!

Infine, se vuoi metterti alla prova, ti consiglio di effettuare il nostro test sulla tua stampante 3D.