Druckbeschleunigung großer Modelle : Großer Filamentausstoss und eine 0.8mm Düse

Im letzten Monat wurde ich mit der Herstellung sehr großer Druckmodelle , meistens Reaktoren für ein Labor , beauftragt. Grundsätzlich handelt es sich um eine Art Topf mit Deckel und seitlichen Anschlußstutzen , die Höhe variierte dabei zwischen 20 und 30 Zentimetern. Die Druckzeit eines Modells betrug um die 30 Stunden.

Es wurden Reaktoren mit höherer Temperaturbeständigkeit von 60 Grad Celsius angefragt. Da PLA ab 50 Grad beginnt weich zu werden, mußten andere Materialien mit höherer Glastransitionstemperatur ( GT Temp bezeichnet die Temperatur , bei der ein Material beginnt weich “ gummiartig “ zu werden. Die Schmelztemperatur liegt weit höher ) .

Hier sehen Sie einen Vergleich der GT Temperaturen verschiedener Materialien :
materialen GT

Da thermische Verformung “ Warping “  und Aufbrechen von Druckschichten sich von Material zu Material bei großen Druckmodellen unterscheidet , habe ich einige Tests durchgeführt.

Beheizte Druckkammer
Da Austrocknung und Luftbewegungen die thermische Verformung begünstigen , habe ich den CraftBot so gut es ging geschlossen. Vorne mit Hilfe einer schönen Acrylglastür  , oben mit einem weniger schönen Karton um damit die Kammer abzuschließen.
Es hat sich herausgestellt , das eine geschlossene Kammer zu Überhitzung und Extruderproblemen “ Clogging “ führte. Dies sowohl bei dem Original Extruder als auch bei dem E3D Hotend , die Temperatur stieg dabei auf über 50 Grad. Durch ein Loch Im Karton war es möglich , die Temperatur innerhalb der Kammer auf 35 bis 40 Grad zu senken , die Druckbettemperatur betrug dabei 100 Grad.

Folgende Druckmaterialien wurden für den Druck großer Modelle getestet : Easyfill ABS, HIPS, ABS und PETG.
Die Ergebnisse in Bezug auf thermische Verformung “ Warping “ :

  • Absolutes Drama: ABS and Easifill ABS
  • Besser aber immer noch Probleme mit den Druckschichten: HIPS
  • Gewinner : PETG

PETG läßt sich wie PLA drucken , besitzt aber eine höhere GT Temperatur und wurde erst ab 75 Grad Celsius weich. Das Foto zeigt den PETG Druck , der in zwei Teilen gefertigt und mit Epoxyd Innen und Außen versiegelt wurde. Die Größe betrug 30 Zentimeter , dabei wurde ein Teil der Anschlußstutzen separat , ein anderer Teil direkt mit Unterstützung von Support
Nebenbei stellte sich heraus, das PETG keine beheizte Kammer für große Drucke benötigt .

Die Druckzeit von über 30 Stunden ist definitiv zu lang , denn Murphys Gesetz besagt , das , wenn der Druck mißlingt , er dies bei ca 90 % tut.
Aus diesem Grund tauschte ich die 0.4mm Düse gegen eine Düse mit einem Durchmesser von 0.8mm aus. Sie wurden sowohl mit dem Original als auch mit dem E3D Hotend getestet.

 

Maximaler Filamentausstoß ( Flow ) :

Zuerst testete ich den maximalen Ausstoß des Extruders. Der maximale Ausstoß des geschmolzenen Filaments wird folgendermaßen berechnet : PathWidth(PW) x LayerHeight(LH) x PrintSpeed(PS). Bei einer Standarddüse mit 0.4mmPW ,  0.3mmLH ( Schichthöhe ) und einer Druckgeschwindigkeit von  50mm/s ergibt sich ein Wert von 0.4×0.3×50=6, also ein Ausstoß von 6.
Die Schmelzkapazität des 40 Watt Heizelements ist beeindruckend  : Der maximale Ausstoß bei PLA und PETG beträgt 40 !
Zur Veranschaulichung : Dies würde eine maximale Druckgeschwindigkeit von 333mm/s ermöglichen !

Die Berechnung für den KISSlicer wurde in OpenOffice durchgeführt , kann aber für andere Slicer übernommen werden, Sie finden sie hier :
Kisslicer Flow and Speed Calculator BtH

Unglücklicherweise kann mit dem CraftBot nicht mit dieser Geschwindigkeit gedruckt werden ,  da das Maximum bei 80mm/s liegt.Alle höheren Geschwindigkeiten fürhen zu versetzten Druckschichten, selbst wenn Vref für die Schrittmotoren erhöht wird.

Test von Marlin mit dem CraftBot : 
Als mir die Austauschzeit eines defekten CraftBot zu lange dauerte , ersetzte ich die Elektronik testweise durch eine RepRap/ Marlin CB  (megatronics)
Es hat sich herausgestellt , das die Mechanik des CraftBot für wesentlich höhere Druckgeschwindigkeiten von bis zu 160mm/s geeignet ist: Dies wurde mit einem großen Modell (230x190mm) ausprobiert. Dazu wurde die Marlin Firmware angepaßt um eine Beschleunigung von 3000mm/s2 zu erreichen. Wie schon in anderen Diskussionen erwähnt : Die Firmware des CraftBot in Bezug auf die Beschleunigung funktioniert nicht optimal , dies führt manchmal zu nicht beschleunigten Bewegungen und damit zu fehlenden Schritten ( Steps ). Glücklicherweise hat Craftunique eine Verbesserung in der nächsten Firmware angekündigt.

Bei Nutzung der CraftBot Firmware und einer 0.8mm Düse bei einem Filamentausstoß von 40 , war es möglich mit 80mm/s  bei einer Schichthöhe von 0.6mm zu drucken.

Dreifache Druckgeschwindigkeit mit einer 0.8mm Düse !
Das beschleunigt den Druck wirklich , eine dreifach erhöhte Geschwindigkeit ! Meine Großen Modelle werden jetzt in 10 Stunden statt in 30 fertiggestellt.
Ein Vergleich mit kleineren Objekten ( Mein Avatar , die böse Ente mit einer Höhe von 80mm ) und verschiedenen Schichthöhen mit der 0.8mm Düse :

Alle Kombinationen wurden wirklich gedruckt , das beste Ergebnis ergab sich aus der Kombination von 0.8mm Düse und 0.6mm Schichthöhe , ein akzeptables Ergebnis bei 0.8mm Schichthöhe, obwohl es bei einer Höhe von 1mm zu unerwarteten Locken kam.

Einige Fotos des 80mm “ Evil duck “ Tests :


2.9 x schneller als ein Druck bei 0.3mm Schichthöhe :  0.6LH 0.8PW flow 40 = ca. 80mm/s für den Infill  ( Lange, gerade Linien ) Die Kurvenfahrten haben diese Geschwindigkeiten bei kleinen Strukturen nicht erreichen können , da die Beschleunigung die Geschwindigkeit begrenzt hat.


0.8LH 1.0PW flow 40 3.7 x schneller als ein Druck mit 0.3mm Schichthöhe :


1.0LH 1.2PW flow 40 eine schöne , lockige Ente  ;-)

Zu den Ergebnissen : Drucke mit hohen Schichthöhen sind ungeeignet um damit Modelle in “ Spritzgußoptik “ zu erzeugen , vielmehr sind sie für technische Drucke gedacht , bei denen es nicht um Optik , sondern um nutzbare Ergebnisse geht.
Die einzige Einstellung , die ich im Slicer geändert hatte , war der Wert der Überlappung von Infill und Loops auf 80 % , um eine bessere Verbindung zu gewährleisten.

Bart

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  1. […] gehalveerd. Uiteraard moeten de instellingen in de slicer daarop worden aangepast. We hebben hier een artikel daarover in het […]

  2. […] Für größere Modelle ,  die mit weniger Zeitaufwand gedruckt werden sollen , empfehlen sich Düsen mit 0.6 bis 1.0mm Durchmesser. Bei Verwendung einer 0.8mm Düse wird die Druckzeit , im Vergleich zu einer 0.4mm Düse , halbiert . Darüberhinaus müßen die Einstellungen im Slicer angepaßt werden . Eine Anleitung in Englisch finden Sie hier . […]

  3. […] Für größere Modelle ,  die mit weniger Zeitaufwand gedruckt werden sollen , empfehlen sich Düsen mit 0.6 bis 1.0mm Durchmesser. Bei Verwendung einer 0.8mm Düse wird die Druckzeit , im Vergleich zu einer 0.4mm Düse , halbiert . Darüberhinaus müßen die Einstellungen im Slicer angepaßt werden . Eine Anleitung in Englisch finden Sie hier . […]

  4. […] 24 Stunden betragen. Unter Verwendung von Düsen mit großem Durchmesser ( z.B. 0.8mm ) kann die  Druckzeit bei großen Modellen im Vergleich zur 0.4mm Standarddüse beinahe halbiert werden. Es war wenig bekannt über die […]

  5. […] 24 Stunden betragen. Unter Verwendung von Düsen mit großem Durchmesser ( z.B. 0.8mm ) kann die  Druckzeit bei großen Modellen im Vergleich zur 0.4mm Standarddüse beinahe halbiert werden. Es war wenig bekannt über die […]

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