Es folgt eine Zusammenstellung der Vor- und Nachteile der DMS (die 'Segen' und 'Füche').

Segen der DMS:

Die DMS (Dehnmessstreifen/Wägezellen) in den Druckern der RFx000 Serie wurden (vermutlich) als Novum eingeführt, um eine automatische Bettausrichtung zu ermöglichen. Conrad hat darauf angeblich ein Patent angemeldet. Diese Ausrichtung berücksichtigt auch eventuelle Unebenheiten des Betts und speichert quasi ein vereinfachtes Höhenprofil in einer 12x11 Matrix ab (es ist nur scheinbar eine 14x13 Matrix, die äußersten Reihen und Spalten werden bloß dupliziert). Die Firmware berücksichtigt diese Matrix und vermag das Höhenprofil einigermaßen zu kompensieren.
Die Methoden der Konkurrenz beschränken sich meist nur auf das Abtasten der vier Ecken des Betts – wie ‚hügelig‘ es dazwischen aussieht, wird dort häufig ignoriert.

Diese Automatik im RFx000 zählt sicherlich zu den Vorteilen der Baureihe, und das dank der DMS.

Bei der Einführung des RF1000 wurden die DMS zusätzlich zur Auslösung eines Not-Stopps, bei Überschreitung einer gewissen Kraft, verwendet. Im Fräsmodus kann man mittels DMS auch das Werkstück abtasten, was auch vorgesehen ist. Damit kann eine Schieflage des Werkstücks kompensiert werden oder der Nullpunkt für den Fräser bestimmt werden.
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Natürlich könnte man so eine Bett- oder Werkstück-Abtastung ohne DMS durchführen, analog vieler Konkurrenzprodukte. Eine Not-Stopp-Funktion, wie sie im RFx000 implementiert ist, ließe sich hingegen kaum ohne DMS bewerkstelligen.

Damit habe ich, glaube ich, die von Conrad vorgesehenen Aufgaben der DMS abgehandelt.

Damit komme ich zu den erweiterten DMS-basierten Fähigkeiten, welche die Community Version der Firmware bereitstellt. Hier bin ich, da ich diese Version nicht verwende, auf die Angaben im Wiki angewiesen. Ich bitte etwaige Fehler zu entschuldigen. Diesen Abschnitt können alle, die die Community Version gut kennen, gerne überspringen.

Segen der DMS von der Community Version der Firmware ausgenutzt:

Z-Offset Scan: Damit wird ein weiteres Mal der Abstand zwischen Düse und Bett ermittelt, um den ‚Z=0‘-Punkt anzugleichen. SenseOffset: Damit wird der Abstand zwischen Düse und Druckobjekt während dem Drucken automatisch angepasst DigitFlowCompensation: Hierbei wird die Druckgeschwindigkeit und/oder der Extrusionsmultiplikator verändert, um einen möglichst konstanten Druck in der Schmelzkammer des Hot Ends (Extruders) zu erreichen. Damit erhofft man sich ein homogeneres Druckbild. Digit CMP: Ist ein Feature, welches einen der Hauptnachteile der DMS zu kompensieren versucht: die Durchbiegung (der DMS). Digit Homing: Behandelt eine Unzulänglichkeit der DMS. Diese Funktion ‚nullt‘ den 'Digit-Wert' nach dem Homing. Erwähnen tue ich noch ViscositySense, wo man sich Material-spezifische Kurven des Extrusionswiderstands, als Funktion der Extrusionsgeschwindigkeit, ermitteln lassen kann (siehe auch hier). Die Funktion hat keinen direkten Einfluss auf die Druckqualität, kann sich aber als sehr brauchbar herausstellen falls man sehr in die Tiefe des Druckprozesses gehen will. ViscositySense benötigt zwingend die DMS.

Automatische Startmade ist eine weitere Komfort-Funktion, dass das Druckergebnis nicht unmittelbar beeinflusst und die DMS benutzt.

Damit sind hoffentlich alle derzeitigen Firmwaremodifikationen der Community-Version, die auf den DMS basieren, abgehandelt (Stand: 20210519).

Und da wir gerade bei den Vorteilen sind, die man aus den DMS 'kitzeln' kann, möchte ich eine neue, noch nicht implementierte Idee beisteuern und auch gleich benennen:
ExtrusionSense: Zweck dieser Funktion ist eine vereinfachte Filamentüberwachung die ohne zusätzliche Hardware auskommt.Eine genauere Beschreibung findet man hier.]. Dieser ‚Segen‘ wurde erst erdacht und wurde noch nicht in die Firmware umgesetzt (Stand: 20210519). Möglich wäre das nur durch die DMS.

Damit bin ich am Ende der Vorteile der DMS. Jetzt kommen die Nachteile an die Reihe. Keine Angst, das geht jetzt schneller als die Beschreibung der Vorteile.

Fluch der DMS:

Beim Drucken ist der mir zurzeit einzig bekannte Nachteil die Durchbiegung der DMS unter Last (ein technisch notwendiger und folglich gewollter Teil der Funktion).

Diese Durchbiegung ist schon länger bekannt. Die Community Firmware versucht diese mit dem Feature Digit CMP auszugleichen (siehe weiter oben).

Man könnte meinen, diese Durchbiegung wäre vernachlässigbar. Für mich ja, meistens. Bei mir ist der Grund meine am häufigsten verwendeten Layerhöhen (0.35, 0.4, 0.45 und sogar gelegentlich 0.5mm). Siehe dazu beispielsweise auch den zweiten Beitrag im Thread ExtrusionSense. Da wurde mit 0.45mm Layerhöhe gedruckt.
Das Problem der Durchbiegung wird mit kleineren Layerhöhen leider immer schlimmer.

Meinen Messungen nach (mit Messuhr durchgeführt) ergibt sich eine Durchbiegung von ca. 0.05mm bei einem F-Digit-Delta-Wert von 3000 (das entspricht einen Digit-Wert, der um 3000 über dem Ruhewert liegt). Wann immer mit so einem Digit-Wert gedruckt wird (bei mir also ca. 75% der Zeit), befindet sich die Düsenspitze um 0.05mm näher als geplant am Druckobjekt.

OK, könnte man sich denken, vermutlich wird im nächsten Layer derselbe Digit-Wert herrschen und dann gleicht es sich wieder aus.

Stimmt auch zum großen Teil. Unterschiede wird es im selben Layer jedoch geben, da die Füllung und die Umrisse unterschiedlich schnell gedruckt werden und daher die Digits wahrscheinlich unterschiedlich ausfallen werden (siehe dazu ebenfalls den zweiten Beitrag zu ExtrusionSense (link weiter oben), wo solche Werte aufgezeichnet wurden). Ebenso kann es von Layer zu Layer zu unterschiedlichen Layerzeiten kommen, wenn Teile vom Druckobjekt, oder andere Druckobjekte im verhergehenden Layer fertig wurden. Sinken die Layerzeiten wird oft die Geschwindigkeit heruntergesetzt, um die Abkühlzeit zu gewährleisten. Und wie eben festgestellt: ändert sich die Geschwindigkeit, ändert sich der Digit-Wert.

Ich schrieb, bei kleinen Layerhöhen ist das Problem größer. Das kommt schlicht vom prozentuellen Verhältnis der Durchbiegung zur Layerhöhe. Bei einer Layerhöhe von 0.45mm macht der 0.05mm-Fehler etwas über 11% der Layerhöhe aus. Bei einer Layerhöhe von 0.2mm bereits 25% und bei 0.1mm Layerhöhe schon die Hälfte der Layerhöhe aus.
Den Fehler wird man in der Füllung (im Infill) nicht sehen. Am ehesten an den Umrissen, (zumindest jene, die schließlich sichtbar sind). Es wird sich in etwa so auswirken, wie wenn es Schwankungen im Filamentdurchmesser gegeben hätte, nur dass es in Wirklichkeit an Schwankungen der Layerhöhe lag. Und diese würden auch nur dort vorkommen, wo es deutliche Unterschiede in den Druckgeschwindigkeiten der benachbarten Layer gegeben hat. Keine Katastrophe, also. Sonst wäre es uns allen schon früher aufgefallen.

Beim Fräsen wirkt sich diese Durchbiegung (meiner Meinung nach) viel schlimmer aus.
Meine Messungen haben die notwendige Kraft nicht ermittelt, daher kann ich nicht sagen, welche Kraft eine Digit-Wert-Änderung von z.B. 3000 verursacht. Gefühlsmäßig kommen wir jedoch langsam in die Region der üblichen Schnittkräfte. Damit wird sich der Fräser um beinahe den Betrag (also bis zu 0.05mm oder vielleicht sogar mehr!) in alle Richtungen bewegen (also ausweichen). Das kann zu keinem guten Fräsergebnis führen und wird dem Werkzeug auch nicht gut tun.

Zusammenfassung:

Insgesamt glaube ich, dass für den 3D Druck die Vorteile (die ‚Segen‘) der DMS überwiegen.

Beim Fräsen hängt es stark von der Größe der Schnittkräfte ab. Für minimale Gravierarbeiten, das Platinenfräsen und das Bearbeiten einfacher Materialien (Hartschaum, Balsa, Weichholz, Plexiglas, usw.) dürfte es ebenso kaum Probleme geben, da hier die Schnittkräfte kaum was ausmachen. In anderen Fällen würde ich davon abraten, die DMS beim Fräsen zu benutzen und die Befestigung der Frässpindel nicht an die DMS zu koppeln. Damit verliert man zwar die Vorteile der Abtastung - damit wird man leben müssen.

Mögen alle 3D Drucker, Fräser sowie ihre Lieben und Freunde von COVID-19 verschont bleiben!

mjh11

Das mit dem Durchbiegen der DMS habe ich auch bereits gemessen. Nur in einem indirekten Verfahren. Bei Klipper ist die DMS meiner Meinung nach eher ein Nachteil. Ich habe einen RF2000V2 und der ist von Haus aus nicht für artfremde Tätigkeiten wie Fräsen geeignet.

Bed Leveling ist super, im Drucken habe ich so meine Bedenken, wenn die DMS sich als Nachteil erweist. Bei Klipper kannst du die DMS nicht zur Korrektur nutzen. Ich muss also die Geschwindigkeit so reduzieren, das die Digits deutlich unter 2000 bleiben, da ich mit 0.10 bis 0.20 mm Layerhöhe drucke.

Siehe auch viewtopic.php?f=67&t=2962&start=140#p31660 da habe ich stärkere Durchbiegungen beobachtet. Allerdings indirekt gemessen. Was man dort auch sieht, das Kraft zu DMS Einheiten absolut linear ist. Das ist bei DMS zu erwarten. was mich erschüttert hat, ist das bei DMs Einheiten von 2200 eine Durchbiegung von 0.4 mm zu beobachten war. Das ist nicht unlogisch, wenn man den Aufbau der DMS beachtet.

Hallo rf1k_mjh11,
du bist mir die Antwort schuldig geblieben, was soll der Drucker machen,
wenn er im Retrakt eine Störung erkennt?

Hier noch eine Ergänzung zu DigitFlowCompensation vom Erfinder.

DigitFlowCompensation wurde ins Leben gerufen, aus folgenden Gründen:

- In der Regel bevor das Ritzel zu fräsen anfängt, gehen zuvor die Digits in die Höhe.
- Die Ursache kann eine verstopfte Düse sein.
- Es kann das Druckteil warpen so, dass der Düse <-> Teilabstand an einer Stelle gegen null geht.
- Wenn man TPE verdruckt, so kann DigitFlowCompensation sehr hilfreich sein.
- Ist hier die Durchflussmenge zu groß, fängt TPE an sich zu stauchen und das Ritzel fräst.
- Anfänger machen gerne den Fehler und stellen im Slicer die Überlappung für das Infill zu hoch ein und die Digits steigen ebenso…
- Auch presst gerne mal der Slicer, die letzte Made in eine zu enge Lücke!

Kurz um, DigitFlowCompensation dient sozusagen als Überdruck Ventil.
Man kann den Auslösepunkt gleitend festlegen.
Wenn es zur Überschreitung der festgelegten Digits kommt, so kann man festlegen ob die Geschwindigkeit,
oder auch der Materialfluss reduziert werden soll.
Somit sind DMS Verbiegungen auch im Zaum zu halten.

Wo kann DigitFlowCompensation nichts ausrichten:
- Wenn die Düse verstopft ist.
- Wenn ein Knoten auf der Filament Rolle besteht, oder es wo anders hackt bei der Materialzuführung.

@ af0815, ich kann mir nicht vorstellen das die DMS sich so stark verbiegen wie von dir beschrieben.
Früher beobachtete ich, Digits ab > 5000 sind am Druckbild sichtbar.

Wenn du die 0,3 mm Abweichung suchst, die findest du am V2 und V3 an dem PEEK Körper.
Der dehnt sich je nach Hot End und Temperaturverlauf ΔT bis zu 0,4 mm aus.
Das Schlagwort hierzu nennt sich „Nachlängung“.
viewtopic.php?p=21710#p21710


LG AtlonXP

@AthlonXP, die Werte wurden kalt auf einem RF2000V2 dual mit nur einem Hotend ermittelt.

Pos Z in mm DMS
0,2 -1,7
0,1 0,7
0,0 -15,3 <- angenommener Aufsetzpunkt Düse
-0,1 -191,3
-0,2 -874,3
-0,3 -1395,7
-0,4 -2255,7
-0,5 -3363,3

Es wurde Klipper verwendet, was genaugenommen egal ist. Das System ist mit einem E3D Vulcano ausgestattet, das originale Hotend hatte der RF2000V2 Drucker nur ganz kurz gehabt.
Vorgang:
Dazu wurde eine Düse komplett gereinigt, auf das Alu-Bett wurde ein Plachettstahl aufgelegt, damit das Bett keine Löcher bekommt. Dann wurden gehomed und alle anderen Bewegungen per eingetippten G-Code gemacht. Das Experiment habe ich ein paar mal wiederholt, weil ich es zuerst nicht geglaubt habe
Für die Tabelle bin ich zügig die Positionen nacheinander angefahren und habe die entsprechenden DMS Werte notiert. Genaugenommen habe ich die DMS Werte von Klipper ausgeben gelassen. mhier hat dafür freundlicherweise schon die Software angepasst gehabt.

In einem weiteren Versuch habe ich mit einer digitalen Küchenwaage die Kraft zu Digits bestimmt

Gewicht in g DMS
0 -0,3
63 -91,7
638 -946,0
959 -1407,3
1289 -1891,7
1626 -2402,3
1970 -2927,3
2290 -3431,0

Ebenfalls habe ich hier den Planchettstahl unter die kalte Düse gelegt. Dann bin wieder verfahren und habe die Werte notiert.

Das Ergebnis hat grafisch Ausgewertet so ausgesehen: Wie schon vorher erwähnt, sind die Daten original schon einmal von mir gepostet worden. Allerdings habe ich hier die besser Erklärung des Experiments abgegeben.

BTW: Das mit dem Peek kenne ich, seit ich den Drucker habe (man kann auch das Forum ohne Drucker vorweg lesen ) und Conrad hat es geschafft mir einen neuen Drucker zu verkaufen, wo beide originalen Hotends nach ca. 3-5 Betriebsstunden bereits defekt waren. Aufgrund der Tatsache, das nicht einmal Conrad Ersatzteile beschaffen konnte, habe ich mich entschlossen den Drucker trotzdem zu behalten (wegen der Mechanik), aber gleich auf E3D Vulcano umzubauen. Es gibt auch beim Vulcano eine gewisse Nachlängung, die ist aber in der Aufheizphase bereits erfolgt. Da hier ja der E3D Hotend aktiv gekühlt ist und somit die Majorität der Nachlängung sich auf den kleinen aktiv beheizten Bereich begrenzt. Um den Effekt auszuschliessen wurde das Experiment kalt durchgeführt.

Guten Morgen

Kritisch sehe ich nicht die "Durcbiegung" der Wägezellen, denn diese können maximal im Messbereich der DMS - etwa 2µm/m - belastet werden; darüber sind sie für die Tonne.

Das Spiel in den Profilschienen und dem Schwabbeligen Bett halte ich für schlimmer.

Gruß zero K

Hallo af0815,
erst einmal Danke für deine ausführlichen Erläuterungen.
Ich kenne natürlich nicht deinen Test Aufbau.

Meine praktischen Erfahrungen, spiegeln deine Ergebnisse leider nicht 1:1 wieder.
Nach meinen praktischen Erfahrungen müsste das Ergebnis geringer sein!

Zero K Einwände können schon berechtigt sein.
Kannst du ausschließen, dass der Drucktisch nicht in Z abhaut und somit dein Ergebnis verfälscht?

LG AtlonXP

Hallo,

@af0815 Post #4:

Hast du 2 Y-Schienen verbaut?
Bei mir habe ich zusätzlich die Y-Montageplatte des Bettes mit 2 2020er Aluprofilen verstrebt.
Auch kann man die Platform ohne Führung ganz leicht herunterdrücken...

Denke mal, dass da die Mechanik viel zur gemessenen Durchbiegung beiträgt.

Grüße,anwofis

Also zum Thema Durchbiegung:

Ich bezweifele, dass die DMS sich so stark verbiegen. Bei Klipper messen wir den Z-Weg in Abhängigkeit der Kraft, da kommen aber eine Reihe von Faktoren zusammen:
- DMS verbiegen sich
- Traverse verbiegt sich
- Hotend staucht sich
- X-Führungswagen kippt
- Druckbett verbiegt sich (abhängig von X/Y Position)
- Untertisch verbiegt sich (eher nicht abhängig von X/Y)
- Y-Tisch kippt (abhängig von Y-Position)
- Z-Tisch kippt (Druckpunkt ist nicht exakt auf Höhe der Z-Spindeln)
und vielleicht noch was, was ich vergessen habe?

Im Grunde ist es erstmal egal, ob die DMS oder die Traverse sich verbiegt, allerdings spielen andere Faktoren beim Drucken wiederum keine Rolle (Druckbett und Unterbau). Wenn wir das sauber trennen können, können wir auch in Klipper eine Kompensation einbauen - ich habe bisher nur keine Notwendigkeit dafür gesehen. Allerdings würde ich weniger über eine Messung der Kraft gehen, sondern lieber die Extruder-Feedrate benutzen, das geht nämlich deutlich schneller.

So, nun bringt Martin seine Erfahrung aus Lastfällen herein die nicht nur beim Drucken entstehen.

Ehrlich gesagt, würde ich die Spindelmuttern nicht gern über den Hebel zwischen Düse und den Spindeln mit der halben Grenzlast der DMS belasten wollen, auch nicht zum Testen, denn das ist ein Lastfall, der sicher nicht geplant ist - aber in der Praxis, beim Druck auch kaum zu erwarten ist.
Ein zerbröselter Endschalter kann solche Lastfälle aber enstehen lassen.

Wenn ich es recht erinnere bestanden zu Nibbels "Dienstzeiten" noch ein paar Ideen um die DMS-Features zu erweitern, Rechenleistung auf der Hauptplatine und möglicherweise auch Repetier setzten Grenzen.

Es sicher nicht leicht, entsprechend geplanter und ungeplanter Lastzustände innerhalb eines Druckjobs, die DMS abzufragen und auszuwerten und eine Anwort zu programmieren.

Da sehe ich eher Chancen, wenn Martin mit einem schnelleren DAQ an einen Port des Raspi die DMS-features auslagert.

Gruß, Zero K

zero K hat geschrieben:So, nun bringt Martin seine Erfahrung aus Lastfällen herein die nicht nur beim Drucken entstehen.

Also ich habe tatsächlich nicht vom Drucken sondern vom Abtasten des Druckbetts gesprochen. Mit Fräsen will ich hier nicht anfangen, das ist ne ganz andere Geschichte. Außerdem habe ich nur Beiträge aufgelistet, wie groß die im einzelnen sind und ob sie einen signifikanten Beitrag liefern, weiß ich nicht. Beim Fräsen wirken allerdings mal höhere Kräfte, dann sieht man gelegentlich mit bloßem Auge, was sich da bewegt. Dass der Y-Tisch selbst mit zwei Führungsschienen kippelt, kann übrigens jeder mit der Hand ausprobieren...

Ehrlich gesagt, würde ich die Spindelmuttern nicht gern über den Hebel zwischen Düse und den Spindeln mit der halben Grenzlast der DMS belasten wollen, auch nicht zum Testen, denn das ist ein Lastfall, der sicher nicht geplant ist - aber in der Praxis, beim Druck auch kaum zu erwarten ist.

Um die Spindelmuttern mach ich mir relativ wenig Gedanken. Der Hebelarm ist recht klein, da der Druckpunkt recht nah bei der gedachten Linie zwischen den beiden Spindeln ist. Außerdem ist die Kraft, die unsere Stepper aufbringen können, auch in Z recht begrenzt.

Wenn ich es recht erinnere bestanden zu Nibbels "Dienstzeiten" noch ein paar Ideen um die DMS-Features zu erweitern, Rechenleistung auf der Hauptplatine und möglicherweise auch Repetier setzten Grenzen.

Ideen gibt es viele. Nibbels war auch immer recht schnell dabei, das mal eben kurz auszuprobieren (weiß nicht, wo er die Zeit dafür hergenommen hat ). Da Zeit bei mir notorisch knapp ist, möchte ich persönlich mich lieber um die Probleme kümmern, die einen tatsächlichen Einfluss haben. Bei der Durchbiegung der DMS und Traverse etc. glaube ich das eher nicht, und wenn dann ist der Effekt eher optischer Natur (Oberflächen werden nicht perfekt gleichmäßig). Mit meinen Drucken gewinne ich aber eh keinen Schönheitswettbewerb

Es sicher nicht leicht, entsprechend geplanter und ungeplanter Lastzustände innerhalb eines Druckjobs, die DMS abzufragen und auszuwerten und eine Anwort zu programmieren.

Primäres Problem mit den DMS ist die geringe Ausleserate. Die ist durch den Mess-Chip begrenzt. Ich habe mir spaßeshalber mal einen HX711 zugelegt und will den demnächst auch mal ausprobieren. Der sollte schneller und genauer sein. Im Wesentlichen erhoffe ich mir aber kürzere Wartezeiten beim Abtasten.

Hinzu kommt bei Klipper (im Grunde auch bei Repetier), dass es da schwierig ist, die DMS-Messungen zeitlich mit den Bewegungen gut zu korrelieren, weil es für die Stepper-Bewegungen Queues gibt, und daher jede Bewegungsplanung immer im Voraus passiert. Das ist auch der Grund, warum die Abtastungen dann so langsam werden: Nach jeder Bewegung muss erstmal die Queue geleert werden, bevor man messen kann. Das ist während des Drucks natürlich nicht möglich. Dadurch ergeben sich dann zeitliche Abweichungen zwischen gemessener Kraft und der daraufhin ausgeführten Reaktion im Bereich von bis zu einer Sekunde. Die Kraft wird in der Realität aber oft schneller variieren.

Für Korrekturen in Echtzeit würde ich daher wie gesagt die aktuelle Feedrate benutzen, und einen Umrechnungsfaktor Feedrate in Kraft bestimmen. Den Faktor kann man ggf. sogar laufend während des Drucks bestimmen, so dass Änderungen z.B. durch Temperaturänderungen abgefangen werden. Das dürfte mit Klipper im Prinzip machbar sein - ich seh aber nach wie vor nicht so recht, dass das viel bringt.

Beim Fräsen sehe ich die DMS schon kritischer, weil die Kräfte da regelmäßig höher sind und es nicht nur um statische Durchbiegung sondern auch um Schwingungen geht. Da ist meine Lösung im Moment aber einfach, die Drehzahl runter zu stellen (was bei meiner neuen Spindel endlich überhaupt erst mal funktioniert, der Dremel war dafür viel zu schwach bei niedrigen Drehzahlen). Um das besser zu lösen, wäre wohl sehr viel mehr nötig, als nur die DMS auszutauschen - m.a.W. das ist wohl unrealistisch. Ist aber auch nur wirklich kritisch, wenn man Alu etc. fräst.