georg-AW hat geschrieben:Hi
Die Thermistoren welche bei unseren Druckern eingesetzt werden, die tropfenförmigen wie auch die anderen bekannten diodenförmigen, zylindrischen Glas-Ausführungen haben magnetisierbare Anschlussbeinchen. Sie würden durch die Induktionsheizung mit aufgeheizt was komplet unbrauchbare Messwerte liefern würde. Deswegen müsste man auf berührungslose IR Sensorik ausweichen.

ciao Georg

Richtig. Die meisten der Thermistoren warten mit Dumet-Anschlussdrähte auf. Diese haben einen eisenhaltigen Kern. Aber es gibt Ausführungen der kleinen tropfenförmigen Glas-Thermistoren, wo die Anschlussdrähte aus einer Platinlegierung bestehen. Gibt es auch da eine induktive Erwärmung?
Ich versuchte da schlau zu werden. Platin ist leicht paramagnetisch, so wie Aluminium oder Titan. Ob es induktiv beheizbar ist, konnte ich nicht herausfinden.

mjh11

Hallo,

AtlonXP hat geschrieben:wie hoch der Emissionsfaktor der Düse ist kann ich natürlich nicht beurteilen.
Ich gehe von einer Stahldüse aus.
Die sind meisten schwarz brüniert.

Damit muss man auf eine eventuelle Beschichtung verzichten. Diese ist recht stark reflektierend - sieht wie vernickelt aus.

mjh11

Hallo nochmals.

War ein paar Tage weg.

In diesen Thread hat sich inzwischen einiges getan!

anwofis hat geschrieben:@Athlon-XP:
Es gibt Düsen mit Thermistorbohrung:
https://de.aliexpress.com/item/32843524186.html

So eine Lösung ist ja schon fast das, was wir brauchen. Aber wie wird der Thermistor in der Bohrung befestigt? Abgesehen davon muss man beim Düsenwechsel höllisch aufpassen! Die Hälfte der Schraubschlüsselfläche wird von dem Thermistor vereinnahmt.

Wenn der Thermistor so knapp bei der Düse sitzt, wird dort die gewünschte Temperatur am ehesten 'getroffen' und der Wärmeverlust der Düse durch Abstrahlung wird kompensiert. Allerdings wird in der Nähe der Heizkartusche diese gewünschte Temperatur immer leicht überschritten werden. Fragt sich, ob das ein Problem ist? Bei einigen Materialien, PLA, PETG, ist das vermutlich weniger ein Thema, aber ABS wird dort recht zickig reagieren.

mjh11

@ rf1k_mjh11,
das Zauberwort zur Befestigung des Thermistors heißt Silikon Socke!

Mir ist jetzt immer noch nicht klar zur Emission von IR Strahlung.
Ist die schwarze matte Oberfläche besser, oder die vernickelte?
Ich glaube die schwarze sei besser.

LG AtlonXP

Hallo georg-AW, noch ein (letztes?) mal heute,

georg-AW hat geschrieben:Die Kontaktierung d.h. die Anschlüsse der Heizwicklung (schlecht lötbares Nichrome mit Glasseidenisolation ) und des Thermistors sind innerhalb der Hochtemperaturzone des Hotends nicht gerade einfach zu machen. Normales Löten geht nicht ( Schmelztemperatur Zinn ca. 180°C !! )
Alternative: Hartlöten, Laserpunkten, Mikroschweissen ? oder doch Crimpen / Verpressen ?
Die Anschlussdrähte des Thermistors sind sehr dünn und relativ kurz . Beide Leitungen müssen komplett isoliert sein bis hin zum Stecker.

Sehe ich alles als kein echtes Problem.
Ja, es wird ge-crimpt werden müssen. Ist bei solchen Thermistoren recht üblich, da die verwendeten Temperaturen mit gewöhnlichem Lötzinn nicht schaffbar sind, wie du richtigerweise aufzeigst.

Ich musste bei meinem Pico genauso den Thermistor crimpen. Die gesamte Konstruktion sieht so aus:Da das Bild etwas unscharf ist, hier eine Nahaufnahme: Wie man sieht, ist hier eine Feder als Knickschutz montiert. (Und als Befestigungselement: die Feder ist vorne konisch zulaufend und wird in ein M3 Gewinde 'geschraubt'. Damit wird der Thermistor in Position gehalten.)
Die Feder ist natürlich leitend. Die Thermistor-Anschlussdrähte ebenfalls. Daher kommt deine vorhergesehene Glasseidenisolation zum Einsatz.Das sind somit alles keine unüberbrückbare Hindernisse - vor Allem sind das alles bewährte und uns bekannte Technologien.

Aber bitte, nur zu mit der induktiven Heizung und der Temperaturfernüberwachung mittels IR. Finde ich spannend!

mjh11

Sehen wir hier nicht eine Möglichkeit für die Abschirmung der Thermistor Drähte?
Man könnte den Thermistor auch im innen herunter führen,
so wie hier die Heizung verbaut ist.

Das meinte ich in meinen vorherigen Ausführungen.

Zum elektrischen isolieren empfehle ich einen PTFE Schlauch.
Auch wenn dieser etwas rösch werden sollte, isolieren tut er dann trotzdem noch!
Er darf nur nicht mechanisch unter Druck belastet werden, sonst fliest das PTFE unter Druckeinwirkung davon.

LG AtlonXP

Hi
Um hier den Knäuel etwas zu entwirren, möchte ich zur Temperaturmessung bzw. zu den möglichen Sensoren an einem durch Wirbelströme geheizten Hotend noch folgendes beitragen:

Das Ziel ist es, ein möglichst kleines, mit wenig Masse, speziell wenig thermischer Masse ausgestattetes Hotend inkl. Düse zu bekommen.
Es sollte in der Lage sein auch bei höheren Verfahrgeschwindigkeiten und Düsendurchmessern immer genügend Material diverser Qualitäten aufzu- schmelzen. Das Ganze soll mit einer Mittelfrequenz- Induktionsheizung ausgestattet sein. Die Düse sollte einfach auswechselbar sein, dies ohne Beschädigung der Heizvorrichtung oder der Temperatursensorik.
Eine Verwendung aller üblichen Filamente bis zu Temperaturen von + 300° sollte möglich sein.
Die Implementierung in einen RF1000/2000 muss gewährleistet sein. Die MTBF soll lang sein.

Das wäre die eierlegende Wollmilchsau, aber kostengünstig. Geht das ? Vermutlich nur mit Kompromissen und nicht gerade günstig.

Die Tatsache, dass auf dem Markt der FDM Drucker kein so ausgerüstetes Gerät existiert, muss zu denken aber auch Ansporn geben.
Da einige Patente diesbezüglich bekannter Hersteller laufen, wird eine kommerzielle Auswertung schwierig oder unmöglich.
Jeder darf natürlich privat so etwas bauen vielleicht sogar mit völlig neuen Ideen anreichern und evl. selbst patentieren.

Vielleicht bekommen wir hier eine Gruppe zusammen welche sich an ein solches Projekt heran wagt.

Einige Gedanken zur Technik:

Düse
Eine geeignete Düse zu konstruieren dürfte nur mit viel Aufwand zu erreichen sein.
Sie soll; klein sein, einfach auszuwechseln ( ohne Defekte ), genügend , aber nicht zuviel Wärmekapazität haben um die Nachregelzeit für den Generator ohne merklichen Temperaturabfall auszugleichen. sie soll so geformt sein, dass das Filament stockungsfrei ohne zu verkleben oder zu verbrennen durchläuft. Sie soll im Falle einer IR Sensor- Temperaturregelung eine stabile Emissionskonstante haben. Diese darf sich während des Betriebs nicht verändern.

Generator
Da die Frequenz des Generators die Qualität bzw. die Homogenität der Erwärmung innerhalb der Düse bzw. des Filamentführungsrohres bestimmt, sollte zumindest bei den Prototypen diese einstellbar sein. ZB zwischen 20 kHz und 250 kHz. Beim PERM Generator waren 120 kHz offenbar optimal. Hängt stark von der Düsenform ab. Die Leistung kann je nach Art und Form der Düse oder des mitgeheizten Führungsrohres stark varieren.
Grössenordnung: 40 -150 Watt Input. Netzteil entsprechend. Extra Netzteil, RF1000 kann nicht verwendet werden, dies schon aus EMV Gründen.
Die Störungen könnten Einfluss haben auf die RF Platine. Die Verbindung vom Generator zu Induktionsspule wird zur Herausforderung.
Man will ja nicht den Generator auf dem Schlitten mitfahren lassen. Ausser er wäre sehr klein und leicht.
Für den Prototypen soll der Generator mit einer Steuerstufe und getrennter Leistungsausgangsstufe ausgerüstet sein. Wenn die optimale Frequenz und Leistung bekannt ist, kann evl auch eine Royer Mazzilli Schaltung verwendet werden. ( billiger )

Temperatursensor
Der Sensor misst die Temperatur möglichst direkt an/in der Düse. Das erfordert eine sehr kleine Baugrösse. Der Sensor bringt seine Istwertdaten in die Steuerung des Druckers. Je nach Sensortyp sind Adapterschaltungen notwendig um die Signale anzupassen.
Dies gilt auch für die Software.
Als Sensoen kämen in Frage:

NTC Widerstand ( wird heute verwendet ). Nachteil: Er muss in die Düse versenkt werden, muss physischen Kontakt haben. Er kann beim Düsenwechsel abgerissen werden. Er muss im Induktionsfeld abgeschirmt werden weil er sich bzw. seine Anschlussdrähte miterwärmt.
Die Standardsensoren im Glas eingeschmolzen haben praktisch immer DUMETdrähte ( Fe-Ni-Kern- Kupfer Überzug) weil diese denselben Ausdehnungskoeffizienten wie Glas haben. Temperaturbereich von NTC Widerständen bis max. 290-300 °C, sie sind stark nichtlinear !
NTC ( Thermistoren ) mit Platinanschlüssen sind mir unbekannt, Platin liesse sich nicht ohne weiteres im Glas einschmelzen oder auch nicht weichlöten. Platin ist völlig amagnetisch. Platin wäre sehr teuer. Meines Erachtens ungeeignet.

Vorteil: sehr klein , billig zu kaufen. keine Adaptionsplatine notwendig.


PT 100 oder PT 1000 Widerstände: Sie müssen physischen Kontakt mit der Düse haben, können daher beim Düsenwechsel abgerissen werden.
Die Widerstände sind ziemlich gross. Sie liefern eine verhältnismässig kleine Widerstandsänderung bei der Erwärmung. Eine Adapterplatine ist demzufolge notwendig. Im Induktionsfeld muss Widerstand und Anschlüsse abgeschirmt werden. Eine Erwärmung des PT 100 durch Induktion findet aber nicht statt da aus Platindraht gefertigt. PT 100 Widerstände ( analog PT 1000 ) sind realtiv teuer.

Vorteil:, stabil, lineare Widerstansänderung bei Erwärmung.


Thermoelement, Nachteil: Muss physischen Kontakt haben zur Düse, mittlere bis kleine Dimensionen. Je nach verwendeter Version kann sich das Thermoelement selbst durch die Induktion erwärmen. Thermoelemente liefern beim Erwärmen eine sehr kleine Ausgangsspannung zb. das bekannte K-Modell ergibt 41 uV/°C. Platinversionen nur 10uV/°C. Eine Verstärkerplatine ist notwendig. Da die Elemente blank sind, muss eine wärmeleitende Isolation zwischen Düse und Element vorgesehen werden um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Vorteile: relativ klein, ziemlich robust, preisgünstig, Temperaturbereich bis ca. 1600°C bei Rt/Pt Elementen. Eine Kaltstellenkompensation
ist vorzusehen, andernfalls Fehlmessung.

IR Thermopile berührungslose Temperaturmessung, Nachteil: relativ grosser Sensor , muss ausserhalb des Induktionsfeldes montiert werden. muss elektrisch abgeschirmt werden. Der serielle I2C Ausgang erfordert eine grössere Anpassung sowohl hardwaremässig als auch softwaremässig beim Drucker. Der Sensor muss möglichst die ganze Düse oder at least die Hinterkante optisch erfassen.
Die Düse muss eine stabile IR Emission haben d.h. die Absorption muss beim Aufheizen und danach konstant bleiben. Möglichst schwarz matt
Berührungslose IR Sensoren sind relativ teuer ( ca. 25 $ )

Vorteil: berührungslos, kein Kontakt mit der Düse, kann nicht mechanisch beschädigt werden. schnelle Reaktionzeit

Es wären noch andere Sensorarten möglich, die sind aber meistens zu gross oder zu teuer


Führungsrohr mit heat barrier , temperature gap
Die grosse Unbekannte. Das Rohr sollte möglichst kurz sein, muss aber einfach in den RF1000/2000 einzubauen sein. Vorteilerhafterweise in V2A mit Gewinde für die Düse oder alternativ wäre es auch möglich die Düse mit Führungsrohr zu kombinieren ( teuer ) sozusagen Vollmetall. Diese Version müsste aber ferromagnetisch sein. Im anderen Falle müsste die Düse und eventuelle Heizringe ferromagnetisch sein und auf das Führungsrohr an der richtigen Stelle aufgepresst. Man muss in allen Fällen eine möglichst homogene Wärmeverteilung erreichen.
Die heat barrier kann eine grosse Einschnürung im Führungsrohr sein, die Wandstärke an dieser Stelle darf nur noch ca. 0.5mm oder weniger sein.
( meine Erfahrung beim Bau meines ersten alternativen Extruders vor ein paar Jahren.) Je nach Konstruktion kann oder muss ein Aufsteckkühlkörper oberhalb der heat barrier vorgesehen werden. Ob in dem Bereich noch ein PTFE Inliner eingebaut werden muss bleibt abzuwarten. Ich musste das bei meiner ersten Konstruktion so machen. In jedem Falle muss die Induktionsspule entsprechend der ferromagnetischen Anordnung grössenmässig angepasst sein. Der Durchmesser muss es aber erlauben, dass der IR Sensor noch die Hinterkante der Düse abtasten kann.
Fazit: Des Führungsrohr mit der Düse bleibt das piece de resistance des Ganzen. Es ist das schwierigste Teil.

urteilt selbst

ciao Georg

@georg-AW:
Ich finde das Thema Induktionshotend schon sehr interessant:

Bzgl. des IR-Thermosensor fällt mir z.B als Lösungsansatz ein: wie z.B. beim e3D-PT100-Board (https://e3d-online.dozuki.com/Wiki/E3D_ ... umentation ) müsste nur eine kleine Platine entwerfen mit einem Mikrocontroller, welcher euren IR-Sensor über i2c abfrägt und dann eine Analogspannung z.B. 0-5V (0.0 °C - ca. 1100.0 °C wenn man die Tabelle vom e3d PT100 nimmt) an den Atmega im RFx000 sendet. So müsste man die Firmware/Elektronik des RFx000 nicht anfassen. Man bräuchte vermutlich noch eine zweite Platine zum Befestigen des IR-Sensors.

Naja, wäre mir momentan zu viel Arbeit nur für einen Prototypen...

EDIT:
Es gibt eine Befestigungsplatine (GY-906) für so einen IR-Sensor anscheinend schon für Arduinos ?: https://www.raspberry-pi-geek.de/ausgab ... or-gy-906/

Hallo georg-AW,
vielen Dank für deine Ausführungen.

Ich muss zugeben ich kaue immer noch an der Funktionsweise der Induktionsheizung.
Laut Wikipedia handelt es sich hier um Wirbelströme.
Es hat also nur indirekt mit der Magnetisierung zu tun.
Im Werkstoff muss ein elektrischer Strom fließen können.

Ich komme schon ins Schleudern bei der Bestimmung für geeignete und ungeeignete Metalle.
Stahl ist gut magnetisierbar ist aber träge in der Umpolung der Magnetfelder.
Ferit oder auch Trafoblech verhält sich in der magnetischen Umpolung hervorragend.
Edelstahl ist gar nicht oder nur kaum magnetisch.
Ebenso ist ALU, Messing und Kupfer nicht magnetisch.

Mir ist bekannt dass Edelstahl Töpfe für einen Induktionsherd nicht geeignet sind.
Außer die haben im Bodenteil eine Kupfereinlage.
Alu ist zum Beispiel für eine Wirbelstrom Bremse hervorragend geeignet.
Kupfer vermutlich genauso.
Stahltöpfe sollen auf dem Induktionsherd auch funktionieren.

Nun stelle ich mir auch die Frage, mit welchem Material man zum Beispiel das Thermistor Kabel, samt Thermistor, gegen die elektromagnetischen Einflüsse sinnvoll abschirmen kann?

Von der analogen Technik ist mir bekannt, wenn man zum Beispiel die beiden Erregerspulen
(Ring Luftspulen) von anwofis Gerät umbaut und mit einem eindrehbaren Ferit Kern versieht,
sich somit die Resonanzfrequenz ändern muss.
Es wären dann halt keine Rundspulen mehr, sondern Zylindrische mit einem anderen Wirkungsgrad.
Auf jeden Fall wäre die Frequenz dann änderbar, je nach eindrehen der Kerne.

LG AtlonXP

Ich würde am liebsten sowas nutzen: Und evtl. eine/mehrere Stahl-Muttern drüberschrauben.
Eigentlich wäre dieses Teil mit einem Hardened-Steel-Nozzle an dem V2A-Röhrle praktisch, nehme ich an. Ich finde aber nur Edelstahl und Bronze.

Die optische Temperaturkontrolle hört sich gut an, aber sie muss in jedem Fall zuverlässig funktionieren und darf nicht wegwackeln können.
Wir haben zwar in den aktuellen Firmwares Kontroll-Mechanismen dass kein Heater ohne Temperatursensor aktiviert bleiben darf, aber das wäre eine Gefahr.

Emissionskonstante:
- Graphit-Plättchen/Schreibchen/ um eine Nozzle "befestigen"?
- Welche Emissionskonstante hat ein Neodym-Magnetring ohne seine schützende Aussenhaut? Die sollen korrosionsanfällig sein, was ein Vorteil sein könnte. Zudem könnten die auch sehr gut aufheizen. Weiß ich aber nicht.

Damit wäre das Düsenmaterial wohl völlig egal:
https://www.3dmensionals.de/proto-pasta ... PSUPR0010V

LG