Eigenbau Extruder

[PeterKa]

Nachdem nun mein V2 wieder prima funktioniert stellt sich ja nun die Frage, wielange wird es mir den Gefallen tun, und wäre es nicht sinnvoll auf Alternativen zurückgreifen zu können, wenn der Tag x gekommen sein wird.

Ich weiß inzwischen einiges über Extruder.. Ich weiß, daß man die Düsen nicht unbedingt selbst machen sollte, daß man Heizpatronen und Zhermistoren quasi nachgeworfen bekommt, und daß jeder der normalpreisigen Extruder irgendwelche Macken hat, so daß man beim Wechsel eh immer wieder von vorne starten muß.

Und ich hab Gerätschaften, die einen Eigenbau zu einer relativ einfachen Sache werden lassen.

Folgende Anforderungen:

1.) Der Extruder soll "pinkompatibel" zum V2 sein (vielleicht ausgenommen ein Zusatzlüfter)
2.) Der Extruder soll mit erheblich geringerem Innendruck auskommen, als der V2. Zu diesem Zweck muß die Schmelzkammer mehr Volumen enthalten als bisher beim V2. Auch muß die "Schmelzwanne" mehr Masse, sprich Wärmekapazität bekommen. Ich will damit mehrere Probleme gleichzeitig in den Griff bekommen: Das Sabbern und durchdrehende Ritzel bei kleinen Düsen (Ich drucke immer mit 0,3-0,4 mm Düse und würde gerne noch kleiner werden dürfen).
3.) Die Abdichtung der Schmelzkammer muss effektiver und nachjustierbar werden.
4.) Ach da fällt Euch sicher jede Menge an Unsinn ein

Ist vielleicht voll der Blödsinn, wie denkt Ihr denn so darüber ?

PeterKa

[georg-AW]

Hi
Schau dir mal mein Post vom 3.5.2015 an. Da habe ich einen Hotend Eigenbau vorgestellt.
Ciao Georg

PS die Teufel lauern im Detail, einfach wird's nicht1

[Nibbels]

2.) Der Extruder soll mit erheblich geringerem Innendruck auskommen, als der V2.

Dafür könntest du z.B. die Düse von innen mehr wie eine Eieruhr formen. Und darauf achten, dass das enge Austrittsloch sehr kurz ist (Die Hersteller variieren, man kann es kaum messen, aber der Unterschied sei enorm.). Das soll ganz gut funktionieren, vorallem wenn man 1.75er Ninjaflex sauber drucken will.

Zu diesem Zweck muß die Schmelzkammer mehr Volumen enthalten als bisher beim V2.

Wenn du ganz fein und langsam druckst, würde ich die möglichst klein halten. ABS mag z.B. nicht die heiße Standzeit. Kann mich irren, evtl. ist ABS kurz bevor es klumpt und klebt auch am Besten, aber zu lange Standzeiten in heißem Zustand sind mies fürs Verstopfungsrisiko. (gilt evtl. nur für ABS)
Viel Volumen: Es gibt z.B. das E3D Vulcano. Bin kein Kenner, aber ich hab gelesen, dass die darauf aus waren, wenn man schnell viel Material drucken will. (0,6er 0.8er)

Auch muß die "Schmelzwanne" mehr Masse, sprich Wärmekapazität bekommen. Ich will damit mehrere Probleme gleichzeitig in den Griff bekommen: Das Sabbern und durchdrehende Ritzel bei kleinen Düsen (Ich drucke immer mit 0,3-0,4 mm Düse und würde gerne noch kleiner werden dürfen).

Ultimaker 3 geht den gegenteiligen Weg (hliebscher hat das rausgefunden): Die wollen vermutlich die Wärmekapazität minimal halten und dafür vermutlich sauberst die Wärme regeln.
Das könnte helfen, wenn man das Hotend mal runterkühlen muss. Gegen das Sabbern des Zweithotends.
Aus diesem Grund habe ich im Development-Mod (1.37p4) die Temperatur-Regel-Rate erhöht. Bisher war das nur ca. jede 100ms neu justiert worden. Ich teste gerade ob das was bringt.
Mit den großen Heizkartuschen hat die Temperatur teilweise das Schwingen angefangen. Wir sind da noch dran. Silikonsocken sind in jedem Fall etwas, das ich nicht missen will, vorallem mit Bauteillüfter. Die Temperaturen sind damit viel stabiler und man kann den PID besser einstellen, weil nicht so extreme Regelmodel-Unterschiede zwischen "mit Lüfter" und "ohne Lüfter" vorhanden sind.

Ich habe übrigends auch mit dem beschichteten E3D-V6 (Düse und Heatbreak von Microswiss) inzwischen ein kleines Problemchen oder ne ABS-Verstopfung gehabt. Super ist das Hotend! Aber nicht die ultimative Lösung für alle Probleme die es gibt

[rf1k_mjh11]

PeterKa,

Wie Nibbels schon berichtet, sollte man sich folgendes genauer überlegen:

2.) Der Extruder soll mit erheblich geringerem Innendruck auskommen, als der V2. Zu diesem Zweck muß die Schmelzkammer mehr Volumen enthalten als bisher beim V2. Auch muß die "Schmelzwanne" mehr Masse, sprich Wärmekapazität bekommen. Ich will damit mehrere Probleme gleichzeitig in den Griff bekommen: Das Sabbern und durchdrehende Ritzel bei kleinen Düsen (Ich drucke immer mit 0,3-0,4 mm Düse und würde gerne noch kleiner werden dürfen).

Ich spreche jetzt besonders das Drucken mit kleinen Düsendurchmessern an. Siehe dazu meine Erklärungen in diesem Beitrag. Das benötigte Volumen sinkt radikal mit kleineren Düsendurchmessern, und zwar etwas mehr als im quadratischen Verhältnis (d. h. mit dem halben Düsendurchmesser wird nur ca. 20% des Fördervolumens benötigt). Hat man eine große Schmelzkammer, köchelt das Material lange vor sich hin. (Ich habe bisher bei PLA keine Probleme gehabt, aber andere berichten bei ABS sehr wohl davon.)

2.) Der Extruder soll mit erheblich geringerem Innendruck auskommen...

Der Innendruck lässt sich am einfachsten mit höherer Temperatur bekämpfen. Man muss nur die Einstellungen zur Vermeidung des Sabberns neu abstimmen.

3.) Die Abdichtung der Schmelzkammer muss effektiver und nachjustierbar werden.

Das mit dem Nachjustieren verstehe ich nicht. Wenn etwas nachjustierbar wird, ändert sich vermutlich die Länge --> dann wird ein neuer HBS nötig (oder man muss Z mittels M3006 fein-tunen).
Was die Abdichtung der Schmelzkammer angeht, da ist mein Pico (wird leider nicht mehr vertrieben) beinahe unschlagbar. Vom Punkt, wo das Filament in das Hot End eintritt, bis zur Düse ist alles nur einteilig (keine Möglichkeit einer Leckage). Die Düse besitzt einen konischen Dichtsitz. Dort ist die einzige Möglichkeit, dass Kunststoff austreten könnte. Ich kann nur sagen: Dichtwirkung sehr zuverlässig.

Nachteil einer einteiligen Lösung: Ersatzteile und Wartung werden teurer.

georg-AWs Konstruktion bietet eine ähnliche einteilige Lösung, mit der Düse als einzigen Leck-Punkt. Komisch finde ich, dass es praktisch ein 'ganzmetall Hot End' ist, dass aber wegen dem PEEK Teil nicht aktiv gekühlt werden kann. Ich vermute, dass die Wärme langsam bis weit nach oben wandern wird und dann Probleme bereiten könnte (bei längeren Druckjobs).
Der E3Dv6 hat mehrere Stöße in der Konstruktion und damit mögliche Stellen die undicht werden können. Berichtet wird kaum davon. Basierend auf die Anzahl der E3Dv6 im Einsatz dürfte das bloße Potential daher nicht zu einem tatsächlichen Problem führen.

mjh11

[AtlonXP]

PeterKa,

meine Vorredner haben schon alles geschrieben.
Dein Unterfangen ist nicht einfach.

In diesem Link sind Hintergrund Informationen für deine Idee.
In der Mitte etwa, sind (waren auch schon mehr) Tabellen enthalten.

https://www.distechautomation.com/pages ... -end-guide

Ersatzteilliste:
https://www.distechautomation.com/collections/products

LG Atlonxp

[georg-AW]

Hi peterka

Sorry, wenn ich da etwas schulmeisterlich daherkomme.

Zweck eines Extruders bzw. des Hotends am 3D Drucker (FDM) ist es , einen möglichst konstanten Materialfluss aus der Düse zu erreichen.
Dabei sind die Gesetze der Strömungslehre nicht zu umgehen. Bernoulli lässt grüssen.
Wenn man beim Drucken eine gewisse Menge Material ( > Düsendurchmesser ) in einer gewissen Zeit (> Druckgeschwindigkeit ) deponieren will, so braucht man bei einem spezifischen Material ( zb. PLA o. ABS ) eine gewisse minimale Viskosität. Diese wird bei einer gewissen minimalem Temperatur erreicht. Der dabei entstehende Druck in der Schmelzkammer ist damit fast vorgegeben. Er kann, wie ein Vorredner bereits sagte, nur noch geringfügig durch Temperaturerhöhung gesenkt werden. Allerdings treten dabei bereits temperaturbedingte Materialveränderungen auf.
Fazit: Eine Senkung des Schmelzkammerdruckes ist nur begrenzt machbar.

Dies auch nicht durch Vergrösserung des Volumens der Kammer. Dadurch entsteht keine Druckveränderung. ( Inkompressibilität von Flüssigkeiten )

Eine zu grosse Schmelzkammer bringt neue Probleme. Die Kammer sollte möglichst nur so gross sein wie nötig um bei der optimalen Druckgeschwindigkeit bei einer gewissen Düsengrösse genügend Material zu extrudieren.

Es hat sich gezeigt, dass die Länge der Düsenbohrung optimalerweise nicht länger als das 1.7 - 2 fache des Düsenlochdurchmessers sein sollte.

Wie du die Abdichtung gross verändern willst, ist mir ein Rätsel. Verkleinerung des Bohrungsdurchmessers ? ZB von 3.2 auf 3.0mm ??

Wenn der Heatbreak optimal ist ( sehr kurze Länge, maximaler Temperaturunterschied des Extrusionsmaterials ) kanst du kaum mehr etwas optimieren. Das Schwierigste ist es, das Hotend vom Coldend thermisch zu isolieren. Aus mechanischen Gründen und um möglichst hohe Extrusionstemperaturen zu erreichen, wären Ganzmetall- Hotends optimal. Leider ist die thermische Isolation Hotend-Coldend wegen der
guten Wärmeleitfähigkeit von Metallen nicht so gut wie bei Kunststoffisolationen ( PEEK oder PTFE, Macor ) deswegen kommt es bei Ganzmetallhotenden bei langen Druckzeiten zum Hochkriechen der Temperaturgrenze was u.U. zum Filamentklemmen führt. Aktive Kühlung muss her.
Kunststoff aber verändert sich mit der Zeit, er kriecht ( zb Teflon ) oder zerbröselt ( ab etwa +250°C ). An diesen Kunststoffen hält auch Giessmasse zb. Feuerzement nur sehr schlecht. Dasselbe mit Hochtemperatursilikonen, sie " können sich mit der Zeit in " nichts "auflösen .

Eine zu grosse Schmelzkammer neigt zum Sabbern ( Oozing ). Die Kammer muss bei grösseren Düsen gross sein ( zb bei 0.8mm ) bei kleineren überdimensional klein ( <<0.4mm ) Rechnen hilft hier das Optimum zu erreichen.

Wie du siehst, liegen die Probleme etwas anders als von dir skizziert. Versuche von Hotendverbesserungen gibts es en masse.

Am besten schaust du dir die verschiedenen Patente betr. 3D Druck zb . von Stratasys an, dann bekommst du einen Überblick .

Ein gutes Hotend ist auch ein Kompromissend !

ciao Georg

[PeterKa]

Nun Ja die Einwände sind berechtigt. Ich habe mir auch nicht alles bis zu Ende überlegt, nicht einmal ob ich das machen will. Viele der Vorschläge sind nicht einmal von mir, ich habe es nur mal zusammengetragen.

Das mit der Kompressibilität ist mir klar. Auch Viskosität ist mir kein unbekannter Begriff. Aber wenn die Verhältnisse Ideal wären dürfte es Effekte wie Ooozing eigentlich gar nicht geben, sprich, in der idealen Schmelzkammer darf aus der Öffnung nichts sabbern, wenn kein Druck ausgeübt wird, es sei denn es tritt Luft aus der Düse von außen nach innen um das freiwerdende Volumen zu erstzen.
Die Realität ist aber die, daß das ganze System atmet. Sprich das Material wird komprimiert, und die Kammer wird ausgedehnt wenn Druck ausgeübt wird. Dazu kommt, daß der Kunststoff erheblich ausgast, was den Druck weiter ansteigen läßt. Das alles hat dann mit Herrn Bernoulli definitiv nix zu tun.

Das Kunst ist es, diese unvermeidlichen Faktoren zu minimieren, und genau da scheiden sich die Geister zwischen professionellem Wissen und Kaffesatzleserei (zur letzeren Klasse gehöre ich auch).

Wie gesagt, ich bin am Zusammentragen von Ideen und versuche da einen Überblick zu bekommen.

Das Abdichten der Kammer ist eigentlich ganz einfach. Zunächst muß der kalte und der heiße Teil thermisch entkoppelt werden. Die Dichtung selbst ist aus Teflon und befindet sich auf der kalten Seite. Mit einer konischen Bohrung kann man erreichen, daß das Teflon flächig um das harte Filament gepresst wird. Die Isolation der heißen von der kalten Seite stelle ich mir ganz einfach durch eine wenige Millimeter dicke Keramik- oder Porzellanscheibe vor. Diese verhindert auch den direkten Kontakt des Teflons mit der heißen Zone. Das ist nicht schwierig selbst herzustellen, Diamantwerkzeug vorausgesetzt.

Aber das ist alles im spinnerten Bereich. Übrigens ist Euch schon aufgefallen, daß auch hier im Forum recht gegensätzliche Meinungen zu den Extrudern existieren ?

PeterKa

[georg-AW]

Hi
PTFE ( Teflon ) natur ist ein schwieriges Material wenn es unter mechanischer Belastung steht. Zug, Druck, Scherung etc. bringen es zum Kriechen.
Dass Resultat sind lose Verbindungen. Teflon ist deshalb als Heatbreak alleine nur bedingt geeignet.
Das Oozing ( Sabbern ) kommt daher, dass während des Drucks die Temperatur in der Schmelzkammer etwas absinkt. Da sich PLA in der Wärme ausdehnt kommt es nach Ende des Druckvorganges wieder zu einer Temperaturerhöhung ( unter Einfluss der trägen Regelung ) bis zum Erreichen des Sollwertes und darüber hinaus ( Überschwingen ). Dies führt dazu, dass sich das flüssige PLA noch eine gewisse Zeit ausdehnen kann, es sabbert ( oozt)
aus der Düse. Damit das verhindert werden kann, setzt man den retract ein wodurch der Kammerdruck reduziert wird.
Das Ausgasen des Filament-Kunststoffes ist sicher ebenfalls vorhanden, meines Erachtens aber nicht der Hauptschuldige am Oozing.
Ich finde, dass das Hotend von E3d V6 3mm ,mit NTC Patrone bislang einem idealen Hotend am nächsten kommt. Mit einer zusätzlichen Wasserkühlung und einem PT100 Temperatursensor wäre es vermutlich super.
Ich verkaufe keine Hotends !! Ich bin aber dran ein wassergekühltes Ganzmetall-Hotend für den RF1000 zu realisieren wobei ich die Erfahrungen meiner ersten "Kunststoffkonstruktion" einfliessen lassen kann.

ciao Georg

übrigens würde die von dir vorgeschlagene Teflonabdichtung ( im Sinne eine einstellbaren Büchse ) ein retract massiv erschweren, wenn nicht unmöglich machen.

[hal4822]

...
In der Mitte etwa, sind (waren auch schon mehr) Tabellen enthalten.

https://www.distechautomation.com/pages ... -end-guide

LG Atlonxp

Auch die Texte in den Zeichnungen sollte man lesen. Wenn da z.B. steht, dass eine 2mm-Bohrung poliert werden muss, dann sollte man wissen, wie man das machen will. Wenn´s nichts bringen würde, dann würde es nicht vorgeschrieben.

[PeterKa]

Wenn die Erklärung für das Ooozing von Georg AW so stimmt, wäre aber meine Idee die Wärmekapazität und das Volumen zu erhöhen um Temperaturänderungen vorzubeugen absolut korrekt, wenn nicht andere Effekte dem entgegenstünden. Ich habe mir das ja auch nicht selbst aus den Fingern gesogen, sondern durchaus fleissig gelesen (und etwas Physik dazugenommen): Wenn ich Wärme aus einem Reservoir abzapfe, fällt dort die Temperatur weniger stark ab, als bei kleiner Wärmekapazität. Und je größer das geschmolzene Volumen ist, je geringer ist die Temeraturänderung der Schmelze, wenn extrudiert ist. Der Eigenbau Extruder den Du vorgestellt hast gehr übrigens genau in diese Richting mit dem mächtigen Messingklotz.

Ich glaube aber dieser Erklärung nur teilweise.. Es ist ein Effekt unter vielen, und deshalb ist in Wahrheit alles deutlich komplexer.

Das mit dem Ausgasen sehe ich zum Beispiel auch anders, bzw. rieche ich auch anders...Wenn man die Temperatur erhöht, kommen irgendwann Blasen. Das dazugehörige Gas ist im Extruder durch Zersetzung entstanden, und konnte sich dort wegen des Druckes nicht ausdehnen, erst wenn die Schmelze die Düse verläßt wird sie dekomprimiert und das Gas kann austreten (Siehe Co2 im Sprudel). Nun Zerstzung beginnt nicht schlagartig bei einer bestimmten Temperatur sondern gehorcht einem Temperaturgesetzt, dessen Bezeichnung ich vergessen habe. Ich habe nur in Erinnerung daß die Temperaturabhängigkeit mit T hoch 4 geht, sprich 20 Grad weniger bringen die Ausgasung nicht auf 0 sondern machen sie nur geringer, erspart mit bitte das vorzurechnen.

Klar so heiß wollen wir nicht extrudieren, daher wird der Effekt weniger dramatisch sein, aber ich halte ihn definitiv für wichtiger als es dargestellt wird. Das passt im Übrigen zu der Aussage, daß Extruder mit großem Volumen mehr sabbern als kleine.

Ich bin in meinen Überlegungen von einer Vergrößerung des Schmelzraumes etwas abgerückt. Zur erhöhten Wärmekapazität stehe ich.

Zum Teflon: Der auszuübende Druck zur Verbesserung der Abdichtung ist minimal. Solange die Temperatur niedrig genug gehalten wird kommt das alles nicht in den Fließbereich. Bei den bisher gesehenen Konstruktionen endet das Teflonrohr in dem voll geheizten Metall, das ist zu heiß, wie man am V2 gut sehen kann. Genau das will ich ändern. So eine Keramikscheibe schafft je nach Wärmeabfuhr und Dicke locker 50 Grad Temperaturunterschied, genug um das Teflon kalt zu halten. Also das macht mir definitiv die geringsten Sorgen, nachdem ich gesehen habe, wie es in anderen Extrudern gemacht ist.

Aber irgendwie fürchte ich doch, daß die Idee keine Gnade findet

PeterKa