Oberflächenqualität

[3dplaner]

Hallo, nach vielen langen Experimentieren bin ich immer noch nicht mit der Oberfläche der gedruckten Erzeugnisse nicht zufrieden. Die Platte ist genausten justiert mit Messuhr die Kugelumlaufspindel ist getauscht aber es ist alles wie immer. Kann mir bitte noch jemand helfen.
Mit schönen Grüßen Helmut

[rf1k_mjh11]

Helmut/3dplaner,

Ich nehme an, du meinst primär damit das wiederkehrende vertikale Wellenmuster?
Es ist kein Maßstab angegeben, aber es sieht aus als ob es alle 5mm wären, was auf die Spindeln hinweist.

Da haben wir im Forum schon viel darüber geschrieben. Einige, darunter ich auch, haben Lösungen entwickelt oder sogar eingesetzt (das habe ich noch nicht). Zur Zeit sehen höhere Teile bei mir so aus:

Wellenmuster_.jpg

Das Bild wurde extra so beleuchtet, dass das Wellenmuster deutlich hervor sticht. Beim normalen Hinsehen fällt es nicht auf.

Das Muster bei mir dürfte (geschätzte) 0.01-0.04mm zwischen Gipfel und Tal betragen. Das ist aber echt geschätzt, messen kann ich es nicht.
Mit so einem Wert dürfte die Spindel bei mir in der Toleranz sein. Trotzdem stoß ich mich gelegentlich daran. Deswegen habe ich vorigen Sommer eine zusätzliche Z-Führung entwickelt aber noch nicht eingesetzt (der Winter kam dazwischen - ich bastele im Sommer auf dem Balkon). Ich habe es zu 85% fertig, muß nur 3 Stück Winkelprofile ablängen, einige Löcher bohren und montieren. Um es zu montieren müssen die oberen Spindelkugellager raus - das ist das, was mich noch am meisten Sorgen bereitet.
Außerdem wird auch diese Lösung nur ein Teil des Wellenmusters beseitigen. Übrig bleibt noch immer ein Taumeln der Y-Platte, die die zusätzliche Führung schwer oder eher gar nicht wird beseitigen können.

Aber, jetzt da wir das Thema wieder aufwärmen, hätte ich weitere Vorschläge. Bei meinen Studien habe ich gesehen, dass auf der rechten Seite, bei der Spindelmutter, genügend Platz für ein Linearkugellager wäre. Auf der linken Seite klemmt es wegen der vertikalen Schleppkette und dem X-Achsenmotor.
Man könnte aber den Befestigungsblock für die Schleppkette versetzen, oder umkonstruieren um genügend Platz zu schaffen für ein Linearkugellager auf der linken Seite der Y-Platte. Damit könnte man die Y-Platte mit Hilfe dreier Linearlagern schon sehr gut in Z führen. Dann wären rechts zwei Linearkugellager angebracht, und links eines. Mit diesen drei Lagern würde man vermutlich auch das Taumeln reduzieren können.

Eines muss aber klar sein: Solche Änderungen muss man sich bei der Fräsoption sehr genau überlegen! Schließlich werden die oberen Kugellager der Gewindespindel entfernt.


mjh11

[3dplaner]

Guten Morgen am Ostermontag, vielen Dank für diese verständlichen Erläuterungen. Mit diesem Druckbild muss man also leben. Vor einem halben Jahr habe ich die Kugelspindeln getauscht, da die Vermutung, auch im Forum auf einen Schlag gedeutet wurde. Aber es hat sich nichts geändert.
Kann es daran liegen das das gesamte Druckergehäuse beim drucken schwingt und dadurch diese Wellen kommen.
Ich weiss nicht wie ich es beschreiben soll, in der Draufsicht auf das gedruckte Objekt ist alle so wie ich es erwarte aber in der Seitenansicht sind diese Wellen. Das gedruckte Objekt ist 50 x 5 0x 50 mm. Die wellen sind bei mir auch nur bei Seitenlicht sichtbar.
Noch einen schönen Tag Helmut

[JoBo]

Das muss nicht unbedingt primär von den Spindeln verursacht werden. Bei mir waren die Lagersitze nicht in Ordung. Ich wollte auch schon die Spindeln tauschen, bis ich gemerkt habe, dass die oberen Lager Spiel im Gehäusesitz hatten. Hat sich hauptsächlich in Wellen in Y-Richtung geäussert.

JoBo

[3dplaner]

Hallo Jobo, danke und was hast Du dagegen getan. Damit die Oberflächen besser werden.
Danke Helmut

[JoBo]

Die Lager mit Sekundenkleber an der Platte fixiert. Ist wahrscheinlich nichts auf dauer, aber noch hält's...

Wackel mal an den Spindeln, wenn der Tisch unten ist. Bei mir war das Spiel in der Stellung deutlich fühlbar. Evtl. das Spiel auch unten prüfen, wenn der Tisch oben ist.

JoBo

[PeterKa]

Ich habe hier mal meinen letzten Ausdruck. Ein großer Spinner, an dem man die Verhältnisse genau studieren kann. (Höhe 13 cm Durchmesser 12 cm)

DSC_0330.jpg

Ich muß hier mal kurz in die Physikkiste greifen. Unser Drucker ist ein bewegliches System. Es besteht aus bewegten Massen (Drucktisch, Extruder) und starren Massen (Gehäuse, etc). Wenn sich die beweglichen Massen bewegen entstehen zwingend Schwingungen die sich im Resonanzfall zu stehenden Wellen ausbilden. Diese Schwingungen verschwinden erst, wenn entweder die Masse das Gehäuses unendlich groß oder die bewegte Masse=0 ist. Wir erkennen die stehende Welle hier direkt im Druckbild. Wir können sie nicht verschwinden lassen, nur verkleinern.

Ein Weg sie zu verkleinern ist es, die stehende Welle so entstehen zu lassen, daß die Wellenlänge groß gegenüber den Abmessungen des Druckobjektes ist. Man könnte dazu mit den Massen spielen, was aber keine reale Option ist. Unsere einzige Eingriffsmöglichkeit ist die Druckgeschwindigkeit. Damit können wir aber nur die Frequenz, also den Abstand der Linien auf dem Druckbild variieren, nicht (primär) jedoch deren Amplitude. Diese ergibt sich daraus, wieviel Energie der Welle aus dem System zugeführt wird. Und erst hier kommen Faktoren wie Lagerspiel zum Tragen. Das kann man sich leicht vorstellen, wenn ein Teil in einem anderen schlackert, kommen zu den Beschleunigungen und Abbremsungen des äußeren Teils noch die Bewegungsenergie die für die Schlackerbeschleunigungen des inneren Teiles erforderlich sind. Daß da Energie verbraucht wird kann man sogar hören und fühlen (Klackern und Wärme).

Ich will das nicht noch weiter vertiefen, aber 2 Aussagen bleiben: Der Abstand der "Riefen" kann durch die Druckgeschwindigkeit verändert werden, die Tiefe durch Beseitigung von Spiel. Und Spiel beseitigt man am besten durch Lagerfett. Zumindest die Z-Spindel hat 2 Schmiernippel. Die sind nicht zur Zierde da.

Ich besitze eine kleine Drehbank. Mit der ist es mir nie gelungen, eine wirklich glatte Oberfläche zu bekommen, immer hatte ich ein Drehbild änlich dem Druckbild auf dem Photo. Natürlich lange nicht so schlimm. Als die Maschine wegen eines Defektes in Werk mußte, habe ich mir von den Experten zeigen lassen wie es geht.. Die wichtste Maßnahme ist die Eintellung der richtigen Drehzahl. Wenige Prozent +- verändern das Drehbild total. Beim 3 Druck ist das nicht anders.

Das Problem ist, daß niemand an Schwingungen denkt, wenn der Drucker so gemächlich vor sich hindruckt.

Es gibt noch weitere Effekte, die mit der Spannung der Riemen zu tun haben. Diese Strukturen sind aber vertikal. Ich fahre grundsätzlich mit einer Riemenspannung am oberen Anschlag. Damit sind die vertikalen Druckfehhler (ebenfalls durch Schwingungen verursacht) weitgehend unterdrückbar, wie man an dem Spinner sehen kann.

Genug doziert

PeterKa

[RAU]

PeterKa, das war interessant zu lesen, aber ich glaube auf dein Problem hier haben Schwingungen keinen Einfluss. Der Gund ist einfach die Frequenz von der wir sprechen.

Ich sehe das Muster auch, aber so schwach dass es mich nicht stört. Ich drucke gerade ein Teil das ist 40mm hoch, enthält also 8 von diesen 5mm Perioden in Z-Richtung. Es druckt 90 Minuten. Das macht eine Periodendauer von 11.25 Minuten je 5mm. Wärend dieser 11 Minuten fährt der X- und Y-Schlitten Zig mal unregelmäßig hin und her und wieder holt das Muster dann für jeden Layer. Die Bewegung hat aber keinen Bezug zu den 5mm. Ich drucke mit 0.3mm Höhe, also 16.66 Layer je 5mm. Sonst drucke ich meist mit 0.2mm Höhe, macht 25 Layer je 5mm. Warum hat die Welle IMMER genau 5mm Wellenlänge?

Ich bin mir daher sicher, dass es die statische Toleranz der Spindel ist, die man direkt sieht, und keine Schwingung in Resonanz. Auch bei Jobo muss es ja kein "rhythmisches Schlackern" gewesen sein, sondern eine Verspannung, die die Spindel je nach Drehwinkel in unterschiedliche Richtungen drückt.

Conrad hat diese eigentlich hochwertigen Gewindespindeln verbaut. DIe erlauben einen absolut spielfreien Antrieb. Für die Z-Richtung ist das der pure Luxus, aber leider wurden sie gleich auch als Führungsschiene missbraucht. Sie bestimmen also nicht nur den Vorschub in Z-Richtung, sondern auch die Lage des Untertisches in X- und Y-Richtung. Da liegt der Fehler, zumindest wenn die Spindel so viel Seitentoleranz hat (bei mir wie gesagt nicht der Fall).

[rf1k_mjh11]

PeterKa,

Das Phänomen der stehenden Wellen, die du beschreibst, betrifft den RFx000 hauptsächlich bei Bewegungen in der Horizontalen. Dort könnten sich stehende Wellen auch gelegentlich bilden.

Der Jerk Faktor

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So ein Aufschwingen passiert gelegentlich beim Infill eines schmalen Bereichs, wo das Bett und/oder der Extruder rasch hin und her fahren. In vielen (allen?) Slicern ist hierfür eine Einstellung geschaffen worden, die den Begriff "Jerk" irgendwo unterbringt. Damit kann man den Slicer dazu zwingen, gewisse Frequenzen zu vermeiden, die zum Aufschaukeln des Systems führen würden. Meiner Erfahrung nach ist der RFx000 in sich so steif, dass dieses Aufschaukeln kaum einen maßlichen Einfluss hervorruft (sonst wäre die Fräsoption gemeingefährlich). Der Drucker, als ganzes, schaukelt schön auf den Gummifüßen, aber das Bett und/oder der Extruder schaukeln sich kaum gegeneinander oder gegen den Rahmen auf.

Meiner Meinung nach ist das in der Vertikalen aber extremst unwahrscheinlich. Dazu müssten die beteiligten Massen (in der Vertikalen: Tisch und Spindeln) einen regelmäßigen Richtungsumkehr unterworfen sein. Die Frequenz der Richtungsumkehrung müsste hoch genug sein, dass die Dämpfung im System die Schwingung(en) nicht mehr vollständig gedämpft hat, bevor der nächste Impuls eintritt.
Die Wellen, die man in den Fotos sieht, können eine Folge folgender Faktoren sein (einzeln oder in Kombination):

• Gekrummte Spindel (verursacht eine horizontale Bewegung und eine Winkelbewegung durch das Taumeln) - die resultierende Periode ist gleich der Spindelsteigung von 5mm
• Exzentrische Spindel - dabei wird am wahrscheinlichsten der Lagersitz exzentrisch sein - verursacht nur eine horizontale Bewegung - die resultierende Periode ist ebenfalls gleich der Spindelsteigung von 5mm
  EDIT: ist nur eine der zwei Lagersitze exzentrisch, kommt doch eine Winkelkomponente als Folge vom Taumeln hinzu.
• Spiel im Lager oder im Lagersitz (wie JoBo berichtet) - das kann zusätzlich zur horizontalen Komponente auch eine Winkelkomponente enthalten - hier ist die Periode unbestimmt, da die Spindel sich in alle Richtungen frei bewegen kann, als Folge von Massenkräften, Schwerpunktsverlagerung, usw.
• als letztes fällt mir noch ein (obwohl sehr unwahrscheinlich): exzentrische Kugellager (in dem Fall nur der Innenring) - hier würde sich wieder eine Periode von 5mm herauskristallisieren.

Im Bild deines Spinners sieht man auch schön die Vertikalen Wellen. Es wäre erstaunlich falls sich diese aus einer stehenden Welle gebildet hätten, da durch den sich verjüngenden Durchmesser, sich alle Parameter (Layerzeit, X- und Y-Bewegung) dauernd ändern.


Es bilden sich in der Horizontalen häufig kurze Wellen aus, die rasch abflauen. Meiner Meinung nach durch die Elastizität des Zahnriemens verursacht. Hier hilft definitiv ein stärkeres Spannen des Zahnriemens. Damit wird die Schwingungsfrequenz erhöht (evtl. auch die -dauer verringert). (Man erkauft sich das mit einer stärkeren Belastung des Motorschafts sowie der -lager.) Dieses Muster entsteht meist nach einer plötzlichen Richtungsänderung.

Wellenmuster2.jpg

Übrigens sieht man am linken Teil entlang der ganzen Fläche ein wiederkehrendes 'Wellenmuster'. Der Zahnriemen mit einer Teilung von 3mm kann es nicht sein (Die Bohrungen haben ca. 4.2mm). Ich tippe auf Halb-/Ganzschritt vs. Mikroschritt.

mjh11

[PeterKa]

Kann man gut drüber philosophieren. Nicht daß da ein fascher Eindruck entsteht. Die Rillen sind für mich völlig ok, sie treten auch beim Makerbot auf, nur tiefer und zusammen mit vertikalen "Ecken" die ich da nicht wegkriegen konnte. Der Spinner geht jetzt sowieso in die Drehbank zum Schleifen und polieren. Die Rillen sind nur ein paar hunderstel tief, das ist ganz fix ganz glatt. Ich finde daß der RF das wirklich ganz klasse hinkriegt. Er ist ja keine Maschine für mehrere zigtausende von Euros.

PeterKa