ノズル圧力計算機 | PrintCalcLab

Hagen-Poiseuilleで3Dプリンターノズルの押し出し圧力を計算。

押し出すプラスチックの1グラムごとに1mm以下のチャンネルを通過させる必要があり、その圧力がエクストルーダーギアが実際に戦う相手です。この計算機は円筒チャンネルの層流に対するHagen-Poiseuille方程式を使って圧力を推定し、8種類の一般的なフィラメントの代表的な溶融粘度を使用します。小さなノズル・長い溶融チャンネル・高速流量が、信頼できるエクストルーダーをカチカチとスキップするものに急変させる理由を確認する最速の方法です。

仕組み

圧力降下はΔP＝8ηLQ／（πr⁴）に従います：粘度η×チャンネル長L×体積流量Q、πとノズル半径の4乗で割ります。計算機はミリメートルとmm³/sの入力をSI単位に変換し、結果をbarで報告して1.5barを超えると警告を表示します。組み込み粘度表はPLA（100 Pa·s）から最も押し出しにくいTPU（250 Pa·s）まで範囲をカバーし、PETG150・Nylon180・ABSとHIPS200・ASA210・PC220です。

よくある質問

ノズル径を半分にすると押し出しがこれほど難しくなるのはなぜですか？

圧力は半径の逆4乗でスケールするため、0.2mmノズルは同じ流量で0.4mmノズルの16倍の圧力が必要です。この半径項が方程式全体で最も強いレバーです。

1.5bar以上の警告は何を意味しますか？

このモデルがエクストルーダーのスキップやフィラメントの削れを引き起こすほど高い背圧を予測する領域を示します。流量を下げるか温度を上げて粘度を下げるか、より大きなノズルに切り替えてください。

Hagen-Poiseuilleは溶融プラスチックにどれほど正確ですか？

ニュートン流体の定常層流を仮定していますが、実際のポリマー融解物は剪断薄化し粘度が温度で大きく変化します。ノズル・素材・速度の比較のための相対的推定として使用し、絶対的な圧力測定値としてではなく扱ってください。

TPUはなぜ速く印刷するのが難しいのですか？

このテーブルの素材の中でTPUの模型粘度は250 Pa·sと最高で、PLAの2.5倍です。そのため同じ流量で2.5倍の圧力が必要で、さらにフレキシブルフィラメントが荷重下で座屈しやすい傾向があります。