Wie ich bereits in diesem Beitrag angedroht habe, gebe ich hier meine Gedanken zu den diversen Lösungen für Filamentspulenhalter preis.
Eine der mechanisch interessantesten Lösungen, jene die Christian/Digibike in diesem Thread vorstellt, ist imstande, über einen halben Meter Filament wieder auf die Filamentspule zurück aufzuspulen (bei voller Spule) indem die Schwerkraft und das Gewicht der Spule ausgenutzt wird (hier). Andere Lösungen verwenden separate Gewichte (hier), wieder andere Federn um die Spule rück zu wickeln (hier). Andere, einfachere Lösungen, setzen Kugellager in diversen Konfigurationen ein, um ein leichtes, ruckloses Abspulen zu ermöglichen.
Ich streite keineswegs ab, dass diese ihre Berechtigung haben, je nach Drucker Hardware. Einige Druckerkonfigurationen, bzw. Anbauten, profitieren besonders von solchen Konstruktionen, mache schreien regelrecht danach. Darunter gehören scheinbar die „MMU“ (Multi Material Upgrade) Einheiten, die es erlauben, mitten im Druck das Material (oder Farbe) zu wechseln. Damit das mit einem einzigen Extruder bewerkstelligt wird, muss das zuletzt verwendete Material sehr weit herausgezogen werden. Das genaue Maß ist mir nicht bekannt, aber den Bildern zufolge werden es mindestens 200mm sein. Bei so einer Distanz kann es Sinn machen, das Filament wieder auf die Spule auf zu wickeln.
Auch Drucker nach dem Bowden Prinzip könnten eventuell von einer Rück-Aufwicklung profitieren. Hier sind Retract-Werte von über 3mm nicht unüblich.
Besonderen Einfluss hat wie das Filament geführt wird. Bei einem Bowden-System ist der Fördermotor üblicherweise mit dem Druckerrahmen fest verbunden und bewegt sich folglich nicht. Auch bei der MMU (und MMU2S) ist der Punkt, wo alle Filamente in die MMU einmünden, Rahmen-fest. In diesen beiden Fällen hat eine Bewegung der Düse keinen rückwirkenden Einfluss auf die Filamentspule. Anders gesagt, auch wenn nicht gedruckt wird, also während einer Leerfahrt, bekommt die Spule nichts von einer eventuellen Bewegung des Druckkopfs mit. Die Spule ist, quasi, von der Bewegung des Druckkopfs entkoppelt.
Beim RF1000 wäre das auch so, wenn man den Filamentschlauch laut Anleitung auch montiert hätte und es noch verwendet. (Das tun die allerwenigsten – ich, z.B., habe das Zeug gar nie montiert.) In der Original-Konfiguration, mit dem Filamentschlauch, ist das eine Ende des Schlauchs am Extruder, das zweite Ende ist, laut Anleitung, Rahmenfest montiert. Hier ein Bild aus der Anleitung. Damit wäre die Filamentspule ebenfalls von der Bewegung des X-Schlittens, bzw. des Druckkopfs, entkoppelt. Nachdem das Material des Filamentschlauchs, beim RF1000, leider nur LDPE ist, und nicht PTFE, wie bei Bowdenantriebe üblich, war die Reibung im Schlauch doch etwas hoch und stellte sich folglich als ein Problem bei der Förderung dar. Deswegen verwendet kaum einer noch den Schlauch. (Oder irre ich mich hier? Bitte kommentieren, falls jemand noch den LDPE Schlauch, wie im Original vorgesehen, verwendet.)
Wieso die Spule bei diesen Varianten, MMU, Bowden, und original RF1000, von der Bewegung des Druckkopfs entkoppelt ist, muss ich leider umständlich mit Bildern erklären.
Sehen wir uns es anhand vom RF1000 in der Originalfassung an. Wenn sich der Druckkopf (der Entruder) bewegt, wird sie sich vom rahmenfesten Ende des Filamentschlauchs entweder weg, oder darauf zu bewegen. Beim RF1000 war der Filamentschlauch an der oberen, hinteren, linken Ecke befestigt. Somit ist die kürzeste Distanz zwischen Düse (Extruder) und dem Schlauchfixpunkt wenn der Extruder bei X=0 ist. Immer wenn sich der X-Wert erhöht, erhöht sich die Distanz zum Fixpunkt. Verringert sich X, wird auch die Distanz geringen.
Hier folgen drei Bilder, wo die Situation mit dem Schlauch in der Originalversion dargestellt ist. Einmal eine Schrägansicht, dann eine Seitenansicht von links und eine Ansicht von oben. Dabei sind jeweils beide extrem-Zustände dargestellt: Extruder bei Xmin und bei Xmax. Die Länge des Schlauchs, vom Fixpunkt bis zur Extruder, ist in beiden Fällen gleich lang. Wie man sieht, wird die entstehende überschüssige Länge dadurch kompensiert, indem sich der Schlauch weiter nach oben durchbiegt. Aber da sich die Distanz (die Schlauchlänge) zwischen den zwei Endpunkten des Schlauchs nie ändert, ändert sich die Filamentlänge im Schlauch ebenfalls nicht. Am Eintrittspunkt in den Schlauch ändert sich beim Filament nichts, auch wenn der Extruder hin und her fährt.
Dasselbe Prinzip trifft auch bei Bowden-Antrieben und MMU-Einheiten zu.
OK, so viel zur theoretischen Situation beim RF1000, für die, die noch den Filamentschlauch verwenden.
Beim RF2000 und RF2000v2 sieht es ein wenig anders aus. So ähnlich sah es bei meinem RF1000, vom ersten Druck an auch aus: Hier sind die Filamentspulen oberhalb des Extruders positioniert, ohne Führungsschlauch. Das Filament hängt frei von der Spule bis zum Extrudereinlauf.
Für alle, die inzwischen ohne Filamentschlauch arbeiten, wird es auf irgendeine Art ähnlich aussehen. Das Filament wird mehr oder weniger frei bis in den Extrudereinlauf geführt. Die Spule kann näher oder weiter weg positioniert sein, die Achse der Spule wird eventuell anders ausgerichtet sein.
Egal. Hier tritt die Situation auf, dass Bewegungen des Extruders sehr wohl die Spule rückwirkend beeinflussen können, unabhängig davon, ob die Bewegung eine Leerfahrt ist, oder ob dabei gedruckt wird.
Im nächsten Bild versuche ich diese Diskrepanz darzustellen. Hier noch einmal die Situation beim RF2000(v2) (und bei mir). Man sieht dasselbe Bild wie eben, aber zusätzlich ist der Weg des Extrudereinlaufs (in Gelb sichtbar) symbolisch dargestellt, sowie einen Bogen (in bleichem Pink), dass den Weg eines Punktes darstellt, dass sich am Filament genau am Extrudereinlauf befinden würde, wenn das Filament sich um den Abroll-Punkt der Spule drehen könnte. In der Ansicht von der Seite und von Oben sieht es so aus: In den Endstellungen ist schemenhaft auch das Filament dargestellt, in derselben Länge wie das Filament in der Mitte. Man sieht schön den Längenunterschied an den Endpositionen. Nachdem die Spule (mehr oder weniger) ortsfest ist, entsteht durch den Längenunterschied ein ungewolltes Abrollen vom Filament, wann immer sich der Extruder von der Position der Spule wegbewegt. Ist die Spule, wie im Bild, in etwa der Mitte des Extruderverfahrwegs positioniert, ergeben sich ca. 25mm Differenz zwischen dem Extrudereinlauf und dem Bogen, dass das Filament folgen möchte, wenn der Extruder an den zwei Extrempunkten anlangt (Xmin und Xmax). Ist die Spule außermittig positioniert, reduziert sich einer der Werte, dafür steigt der zweite.
Beim normalen Drucken macht dieser Unterschied zwischen tatsächlichem und theoretischem Filamentweg nicht viel aus. Die Bewegungen sind relativ langsam. Aber schnelle Leerfahrten machen wegen der Geschwindigkeit deutlich mehr aus.
Man stelle sich eine 4kg schwere Filamentspule vor, wo das Filament plötzlich recht flott um 20mm herausgezogen wird, nur weil der Extruder eine Leerfahrt Richtung X=0 oder X=max macht. Die Spule bekommt davon einen schönen Drehimpuls. Die Spule wird sich sogar ein Stück weiter drehen, als nötig. Das ist bei mir beim Drucken immer wieder zu beobachten (schon mit einer 1kg Spule).
Hätte ich einen ausgefuchsten Spulenhalter im Einsatz, mit Kugellager, usw., würde sich die Spule in so einer Situation noch weiter als sonst drehen (als ohne Kugellager). Möchte ich das vermeiden, benötige ich dann eine Bremse – aber wozu habe ich leichtgängige Kugellager, wenn ich diese erst wieder einbremse?
Sagen wir, ich habe so einen „Gravity Spool Holder“ in Verwendung. Man stelle sich vor, dass der Extruder gerade von Xmax nach Xmin in einer Leerfahrt unterwegs ist (160mm/s). Bis zur Mitte des Fahrwegs wird das Filament (durch den dargestellten Bogen) scheinbar länger, womit die 4kg schwere Spule bergab zu rollen beginnt. Mit Glück rollt diese schnell genug, dass das Filament unter Spannung bleibt. Ist der Extruder schneller, entspannt sich das Filament ein wenig – das ist noch kein Problem. Aber ab der Mitte des Fahrwegs wird wieder mehr Filament benötigt (auch bei der Leerfahrt), und zwar recht rasch. Dummerweise könnte die schwere Spule dabei noch am bergab rollen sein. Dann kommt ein ganz schöner Ruck zustande. Ob der Ruck einen Einfluss auf die geförderte Menge, und damit auf das Druckergebnis haben wird, bleibt offen. Bei einer leichteren oder leeren Spule wird es nicht so schlimm sein, auch dann nicht, wenn die zwei angefahrenen X Positionen nicht an den extremen Enden des Fahrwegs liegen. Diese Situation, mit dem Ruck, kann sich mit jedem Layer wiederholen, solange es bei Xmin und Xmax noch was zu drucken gibt. Es kann sogar mehrmals pro Layer vorkommen, je nach Druckobjekt.
Auch braucht man sich beim Direkt Drive (wie im RFx000) wegen dem Retracts von weniger als 3mm keinen rückspulenden Spulenhalter besorgen. Und falls ein ganz-Metal Hot End im Einsatz ist, wo der Retract kaum 2mm übersteigt, schon gar nicht.
Deswegen lasse ich meine Spulen einfach oberhalb des Extruders auf einer Stange hängen, und sorge dafür, das ausreichend Reibung da ist, damit sich die Spulen nicht unnötig weit abrollen (und sich das Filament dadurch verheddert).
Wie gesagt, andere Konstellationen profitieren sehr wohl von selbst zurückspulenden Spulenhaltern – vor allem MMU Varianten.
mjh11
So war das eher zu verstehen.