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2023-12-19 【3D列印應用】Snapmaker 單噴頭、雙噴頭、IDEX獨立雙噴頭：優缺點簡述及比較

【3D列印應用】Snapmaker 單噴頭、雙噴頭、IDEX獨立雙噴頭：優缺點簡述及比較

大多數列印機只有一個噴頭而有些則有兩個。而單噴頭和雙噴頭哪個更好呢？如果你的口袋夠深，在大多數情況下，兩個噴頭要比一個噴頭好。事實上，近年來雙噴頭3D列印機越來越常見，甚至有取代單噴頭列印機的趨勢。

雙噴頭 3D 列印機為何成為趨勢？

雙色或材料混印
雙噴頭可在同一列印件上使用兩種不同顏色或類型的線材列印，這樣可以列印出更複雜、更多彩的列印物件。

安裝在 Snapmaker 2.0 上的 Snapmaker 雙噴頭3D列印模組

雙色列印並不罕見。即使使用單噴頭，通過手動更換燈絲也能達到類似的效果。但是，如果你想在同一個物體上使用兩種不同的材料，例如使用 ABS 和 TPU 列印一個柔性/剛性結合的物體，手動更換燈絲可能會非常麻煩，而且由於兩種材料的最佳設置不同，容易導致列印失敗。與其冒險費力，不如直接將它們分開列印，然後黏合在一起。

相比之下，使用雙噴頭列印機時，可以直接在切片機軟體中為每個噴頭設置不同的參數，在一個列印作業中完成雙材料列印。

分離支撐或PVA支撐搭配

可剝離支撐材料的配方具有較低的層間附著力和機械脆性，因此只需很小的力就能將其剝離。能夠輕鬆列印可拆卸（或稱為 "Breakaway"）也許是大多數人購買雙噴頭 3D 列印機的主要原因。如果時間不夠，Breakaway比PVA支撐更容易移除，並維持列印物件的尺寸精度，以及具有高質量的表面處理

可分離支撐材料

可溶性材料可溶於水或其他溶劑。最常用的是 PVA（聚乙烯醇）。它對水分非常敏感，遇水會分解。利用這一特性，它可以用作支撐材料，填充一些難以觸及的幾何形狀，讓液體流入其中。印刷完成後，將印刷品浸泡在水中，支撐材料就會溶解，留下光滑的印刷表面。

一些附加功能
雙噴頭還能實現一些附加功能，如備份模式。在單噴頭列印中，如果噴頭出現故障或堵塞，或者線材用完，另個空閒的噴頭可以接替並完成剩餘的列印。這就提高了整體正常運行時間和可靠性。

切片軟體運用上表現較佳
通過複製零件來構建雙噴頭系統在機械上很簡單，但真正的挑戰在於軟體。雙噴頭的普及與切片軟體的改進是相輔相成的。切片算法更善於為雙噴頭規劃最佳刀具路徑，以盡量減少移動和縮回。它們還能很好地分配每個噴嘴要列印的不同模型零件，以最大限度地利用和減少閒置噴嘴。軟體方面的進步使雙噴頭更加使用者友善和可靠，從而得到更廣泛的應用。

雙噴頭的缺點

隨著 3D列印行業的發展，如今的桌面列印機更加經濟實惠，使用也更加方便。雙噴頭也成為許多經濟型產品的常見功能，讓更多用戶體驗到雙列印的好處。不過，雙噴頭也存在一些缺陷：

來源：Simplify3d

• 交叉污染和碰撞： 在雙色列印中，空閒的噴頭可能會因餘熱滲出材料，在列印零件上滑行時造成污染，如果噴嘴太低，甚至會撞到列印零件。
• 更多的維護： 兩倍的熱端意味著兩倍多的零件需要檢查、清潔和在卡紙或堵塞時更換。
• 建構量相對較小： 由於噴頭本身在 X 軸上占用了一定的長度，因此在列印機機架尺寸相同的情況下，雙噴頭列印機的構建量要小於單噴頭列印機。這一點在從單噴頭升級到雙噴頭時尤為明顯。

維護和建構量的缺點可能是不可避免的，但交叉污染和碰撞是可以解決的。處理最常見的方法是在切片機中設置回縮 ( Retraction )，在移動過程中暫時扭轉噴頭中的長絲，從而防止滲出。

另一種方法是使用主塔--在主列印的同時列印另一個對象，為滲出或泄漏的非活動噴嘴提供一個清除材料的地方，而不是在列印上。類似的解決方案還包括滲出物防護罩，這種防護罩環繞著列印零件，當噴嘴靠近列印零件時，滲出的材料會在防護罩上被擦掉。

防滲罩（來源：IceSL）

有些列印機還直接在機器上安裝了一個擦拭裝置，高度與噴嘴相同，這樣噴嘴在經過該裝置時就能擦掉任何殘留物。簡單而實用。

Snapmaker J1s 的噴嘴擦拭裝置

但是，這並不能解決碰撞問題，而且素材塔/防霧罩會增加時間和材料的使用量。相比之下，用機械方法提升不活動的噴頭似乎更通用。例如，Snapmaker 雙噴頭模塊使用電機自動提升/降低噴頭，既避免了污染/碰撞，又能快速、安靜地切換噴頭。

Snapmaker 雙噴頭模組的噴頭自動升降裝置

最後還有一種終極解決方案--IDEX（獨立雙噴頭）3D 列印機。顧名思義，兩個噴頭可以獨立移動。當使用一個擠出頭列印時，另一個擠出頭可以停在角落裡不活動，無需加熱。當兩個擠出頭都處於活動狀態時，它們可以獨立列印，互不干擾。不過為了進一步減少滲出物的影響，IDEX 列印機在雙噴頭印刷過程中仍可使用擦拭裝置、縮回裝置、填料塔等。

獨立與依附雙噴頭系統

與普通的雙噴頭模組相比，IDEX 具有一些優勢，但也給製造商和用戶帶來了一些挑戰。

Snapmaker J1 在複製模式下進行印刷

優點
• 污染和碰撞最小：在雙噴頭印刷中，空閒的噴頭停在一個角落里，而不是與活動噴頭一起移動。在下一次印刷作業之前，噴頭可以使用擦拭裝置或填料塔擦掉任何滲出的材料。因此，IDEX 可以有效消除滲出物污染和碰撞問題。
• 鏡像和複製印刷： IDEX 印刷機可同時印刷兩個鏡像或相同的物體，從而使生產率提高一倍。這對於象棋棋子等小物件的批量生產非常有用。
• 重量更輕，精度更高：與機械連接的雙噴頭相比，IDEX 列印機的單噴頭重量更輕，移動速度更快，浮動質量更小，精度更高。

缺點
• 製造難度更大：精確對準獨立的噴頭機架和噴頭需要嚴格的製造和裝配公差。
• 校準更困難：校準是 IDEX 列印機設計中最大的挑戰之一。兩個獨立的噴頭不僅需要與床身校準，還需要在 X、Y 和 Z 軸上相互校準。校準不良可能會導致裂縫，甚至因層粘附性差而造成印刷斷裂。
• 成本較高：IDEX 不僅軟體研發成本較高，在硬件方面也需要獨立或半獨立的運動系統，包括每臺噴頭的電機和支架。如果不共用一個 X 軸，還需要額外的線性導軌、導螺桿或皮帶。這些因素意味著 IDEX 列印機的成本通常高於普通雙噴頭。

如何選擇單噴頭、雙噴頭模組和 IDEX獨立雙噴頭

以下是做出選擇時需要考慮的一些事項：

單噴頭
• 最簡單、最經濟實惠的選擇
• 更容易校準和維護
• 僅限於單一顏色/材料列印

雙噴頭模組
• 可進行雙色或雙材料列印，不會產生大量長絲廢料
• 允許可溶解和可斷開的支撐
• 成本高於單噴頭
• 潛在的碰撞風險和閒置滲出問題
• 校準較麻煩

IDEX獨立雙噴頭
• 列印相同或鏡像物體的速度快一倍
• 雙色或材料列印，無大量長絲浪費
• 允許可溶解和可斷開的支撐
• 碰撞或滲出風險最小
• 成本最高，需要校準

一般來說，對於大多數業餘列印，單噴頭就足夠了。如果要進行雙色列印或更容易去除支撐物，則應考慮依賴性雙噴頭。對於高級應用或速度，如果預算允許，IDEX 系統可能是理想之選。希望你能找到自己夢寐以求的列印方式！

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參考資料