Idee für eine Automatik-Düse

Hallo, liebe Bastlerfreunde und Mitdenker.

Mir ist da gerade so eine Idee gekommen, zu einem Thema das mich persönlich schon länger beschäftigt.
Eine Druckdüse deren Durchflussmenge man jederzeit beeinflussen und ändern kann.

Ich denke, man muss das Rad nicht unbedingt neu erfinden, sondern nur neu definieren und weiterentwickeln.

Mein Grundgedanke:
Wenn man der Düse in die Austrittsöffnung, lose eine Kugel einsetzt, so wie bei einem Kugelschreiber, dann könnte man einige Vorteile erhalten.
Ob das Ganze praktisch funktioniert, sei mal erst dahingestellt. Das es auch Nachteile hat, versteht sich von selbst.
Aber, schauen wir mal was aus diesem Gedanken noch wird.
Nach dem Motto, werfen wir mal einen Stein ins Wasser und schauen wie er Wellen wirft.

Was soll passieren:
Eine kleine Kugel soll die Düsenöffnung verschließen und auf Berührung mit der Druckfläche die Öffnung freigeben.
Durch unterschiedlichen Druck ( Veränderung des Düsenabstandes zur bedruckbaren Fläche), vergrößert oder verkleinert sich die Durchflussöffnung und
es tritt mehr oder weniger Material aus. Erst mal egal wie, wie die Einstellungen des Extruders sind, nur mal erst zur Theorie.

Der erhoffte Vorteil:
Mit einer Düse, langsam kleine, feine Sachen drucken und gleichzeitig (ohne Düsenwechsel) großflächig schnell Flächen zu füllen.
Diese würde die Druckzeit extrem reduzieren. Eine bessere und schnelle Düsenheizung mit der entsprechenden Steuerung, vorausgesetzt.

Das nachträgliche auslaufen des Filaments und Retract, würde dann auch der Vergangenheit angehören.

Ein Nachteil:
Ob sich das in der Funktion bei kleinen Flächen und filigranen Stegen und Absätzen so realisieren lässt, kann man nur ausprobieren.
Kleine Stege könnten beim Druck, krumm werden oder abbrechen.

Eine Anpassung in der FW müsste natürlich auch erfolgen, aber wenn das so grundsätzlich funktioniert, wird sich damit bestimmt schon Jemand mit beschäftigen.
Da bin ich mir relativ sicher.

Nun, was haltet Ihr davon ?

Nächste Frage, wer wird sich da dran trauen das umzusetzen.

Bestes Beispiel:
Wenn vor ca..3 Jahren einer gesagt hätte, bald wird es einen FDM-Drucker geben der mit einer Düse und 5 Filamenten in RAL-Farben drucken kann,
den hätte man wohl verspottet. Oder?

Und was sagt "Fridi" dazu?
Kiki-Kram, nicht lachen, machen.

Monster, der was?

Beste Bastlergrüße Didi

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Das Filament müsste die Kugel umfliessen um ein ein sauberen Druck hinzubekommen und drehen muss sie sich auch noch.
Sehe ich im Moment als nicht realisierbar an.

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Gruß Jürgen

Alles wird jut
Yet another Core XY 'YacXY'
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... das geht gut bei einer ebenen Oberfläche - weswegen es beim Kugelschreiber auch fuktioniert - bei der rauhen Oberfläche schon gedruckter Schichten ist das weniger geeignet ... und 'overhang' und 'bridging' ginge damit dann nicht mehr ...

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Viktor
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Hallo Jürgen,

so ähnlich könnte das aussehen.

Das Bild ist aus dem Patent einer Kugelschreiberspitze.

Wie die Kugel sich verhält, wäre noch zu ergründen. Das sie sich drehen sollte, da gebe ich dir Recht, wäre sinnvoll.
Das die Kunststoffschmelze die Kugel umfließen muss, ist auch klar, sonnst kann das nicht funktionieren.

Bis später Gruß Didi

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Hi Viktor, stimmt, dann ist die Entwicklung der Brücken-Kugeldüse an dich vergeben. Gruß Didi

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.04.16 03:21.

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... was besser geeignet wäre - eine per Software steuerbare Nadeldüse mit magnetisch geführter Nadel innen in der Düse ... den 'Antriebsstößel' im cold-end, damit die Magnete nicht zu heiß werden

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Viktor
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. . . es gäbe da noch eine weitere Option, die so ä. aussehen könnte wie die einzuschiebenden Einsätze bei einem Fleischwolf.
Gemeint sind solche dünnen Blechstreifen, die man von außen, vorne vor, seitlich einschiebt.
So einen Streifen ( mit einer gut gestalteten Geometrieöffnung in der Mitte ) könnte man von außen auch exakt verstellen.
Mit dieser Spezialöffnung (im Streifen) könnte man die Kugel von außen, durch verschieben des Streifens,
anheben und dann ist es auch nicht mehr erforderlich, das die Kugel auf die Druckfläche aufgesetzt wird.

Dann kann man auch wieder Brücken drucken.

Eine weitere Möglichkeit wäre der Mechanismus wie bei einer Iris, wie bei einem Fotoapparat.
Die käme aber in diesem Fall wohl nicht in Frage, aus Gründen der Abdichtung.
Die würde nie richtig Extrudieren, sonnst gäbe es die schon lange in der Spritzgussindustrie.

Also sind wir wieder am Ball mit unseren Ideen und der Umsetzung, damit die Industrie anschließend wieder was zum Benutzen und verkaufen hat.


Bis später Didi

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Bei solchen Ideen fangen bei mir im Kopf immer gleich die Zahnräder heiss zu laufen.

Als Pessimist leuchten bei mir aber immer auch gleich die Warnlampen Umsetzbarkeit und Preis.

Meine Zahnräder sagen mir dass das Nadelprinzip vermutlich am einfachsten ist umzusetzen. Schliesslich verwendet die die Kunststoffbranche schon seit Jahrzehnten.
Als Antrieb für die Nadel könnte ich mir einen Servo vorstellen. Da der Retract nicht mehr benötigt wird, könnte man ihn sicher für die Nadelsteuerung verwenden.

Gerade kommt mir in den Sinn das bei allen Varianten darauf geachtet werden muss dass die Düsengrösse mit dem Extruder synchronisiert sein muss.


Gruss
Patrick

Quote
chaoscrack

Gerade kommt mir in den Sinn das bei allen Varianten darauf geachtet werden muss dass die Düsengrösse mit dem Extruder synchronisiert sein muss.
Patrick

Eines leuchtet mir nicht so recht ein:
Wenn die Düsenöffnung teilweise mit einer Nadel mehr oder weniger verschlossen wird, ändert das am Durchmesser der Düse nichts. Es wird lediglich der Durchflußwiderstand erhöht.
Das ist dem Extruder völlig egal, der macht immer das Gleiche, ob nun eine 0,3 mm oder 0,6 mm Düse eingesetzt ist. Und die Software benutzt den Düsendurchmesser nur, um die Strecken auszurechnen.
Wenn man feine Sachen drucken will, kommt man um eine kleinere Düse einfach nicht herum.
Eine Nadel ist demnach nur zu gebrauchen, um ein Nachtropfen zu verhindern. Dafür ist der Aufwand zu groß, bei richtiger Einstellung darf nichts nachtropfen.

Gruß Michael

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Hallo Patrick,

das es mit dem Extruder synchronisiert sein muss ist logisch und das ich das erst mal außen vor gelassen habe, erwähnte ich schon in meinem ersten Post.

Aber nun erklärt mir doch mal, wie ihr die Düsennadel innen eingesetzt, bedienen und verstellen wollt. Gerade von oben, geht nicht, dort ist das Filament in fester Form im Weg.
Seitlich gibt es da Probleme mit der Abdichtung (da kommt die Schmelze raus).

Edit:

@ Michael - Da geb ich dir voll und ganz recht. > ... bei richtiger Einstellung darf nichts nachtropfen.<
das kommt trotzdem immer wieder vor, aber das mit der Abdichtung wäre nur ein weiterer positiver Nebeneffekt.
Aber , . . . nicht mit der Nadellösung, das bringt nix.

Das mit der Kugel habe ich ganz bewusst so gewählt, weil dadurch eine Durchmesser Regulierung erreichbar ist.

Bin da ziemlich sicher, das es mit der Einstellung nur von außen geht.


Ich denk mal da ist noch genug Potenzial nach oben für weitere gute Ideen.


Bis später Didi

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.04.16 07:30.

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Das Filament seitlich in den Schmelzraum zu führen sollte kein Problem sein. Die Düse ist sicher für die Dosierung geeignet, aber eine Verbesserung in Sachen Druckpräzision sehe ich im Moment nicht.
Man bewegt sich halt technisch mehr in Richtung Spritzguss, einen Vorteil sehe ich da auch nicht.

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Hallo "Srek",

den Vorteil sehe ich in erster Linie in der schnell veränderbaren/ anpassbaren Geschwindigkeit und der Flexibilität für den gesamten Druck.
Gemeint sind, schnelleres füllen von Flächen bei größeren Bauteilen auf der X/Y-Ebene und weniger Fahrwege beim Füllen im inneren.
Einen Infill-Layer weglassen und den Nächsten dafür dicker. Geht einfach schneller.

Ich denke schon das es eine Menge aus macht.

Bis später Didi

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Bin ich der Einzige der jetzt sagt, keine Düse berührt beim Druck das eigentlich Bauteil....????
Ein direkter Kontakt geht immer schief...also ist das mal abgehakt.

Und ne Nadeldüse, ala Einspritzventil, funktioniert eigentlich nur mit Medien, die eine sehr niedrige Viskosität aufweisen. Weiterhin müsste die Nadel samt Aktor in der heißen Zone sein, denn eine direkte Anbindung nach oben geht nict. Hier würde man die Wärme in die kalte Zone verschleppen, geht also auch nicht.

Kurz um, geht nicht, Sinn machts auch keinen.

Sponatn würde ich mir eher die Entwicklung einer neuen Slicersoftware, einer gescheiten Elektronik und der Weiterentwicklung des advanced Algo wünschen.

Warum einen neuen Slicer? Wäre es nicht toll, wenn man "richtige" Dateiformate einlesen könnte und die, wie in einem CAM Programm, selektiv behandeln könnte?
Damit könnte man endlich auch sinnvollen Gcode erzeugen. So wie dort die geschwindigkeiten in Ecken verringert werden können, könnte man damit auch im 3D Druck arbeiten. Da sind dann unzählige Möglichkeiten der Optimierung drin.

Gescheite Elektronik samt Firmware....na da wirds wohl in Zukunft eh nix geben. Am Smoothieboard 2 bastelt man nun schon ne Weile rum, aber das Ding wird auch nur wieder so ein komisches Teil, ohne Nachdenken entworfen. Servoports drauf, die keiner braucht, sinnlose Stecker und und und...

Genug gemeckert...

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Moin moin aus HU.
Das mit der Nadel ist eine Lösung. Bei meinem Monster könnte anstatt des mittleren Filamentes ja eine Nadel in das Hotend gehen und über einen Bowden betätigt werden. Der Düsendurchmesser ist damit aber nicht einstellbar. Man könnte 2 Monster laufen lassen und das unbenutzte mit der Nadel schliessen, um Nachtropfen zu verhindern. Wär nur das Problem: Wie dichtet man die Nadel nach oben ab?

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
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Hi,
ich spinn jetzt mal ein wenig.
Ich denke das Problem ist, das das geschmolzene Material direkt hinter/ in der Düse sitzt. Bei Festtinten Druckern gibt es einen Vorratsbehälter in welchem das Material auf Temp gehalten wird und von dort wird die benötigte Menge an die Druckerdüse geleitet. Nachfließen iss da nicht. Problem wird die Größe des Apparates sein, der nachher dabei rauskommen würde und das der Kunststoff nicht Dünnflüssig genug dafür ist.. Außerdem läuft dann alles auf ein System hinaus, bei welchem die Düse starr an einer Stelle sitzt und das Druckbett sich in alle 3 Richtungen bewegen muss.

Meiner Meinung nach kommen wir irgendwann eh nicht um SLS Verfahren rum. Wenn dort die ersten vernünftig bezahlbaren DIY Drucker auf den Markt kommen brauch sich eh keiner mehr Gedanken um Automatikdüsen zu machen.

Wie gesagt. Einfach mal ein wenig gesponnen.

@ Stud54
Warum ne neue Soft. Mir würde schon ein Druckertreiber für Win8.1 oder Win10 reichen. Weil das ist alles was mir dazu fehlt um mit SolidWorks die ganzen Teile direkt zu drucken. Was würde ich eine Zeit sparen, wenn ich nicht immer alles erst über STL umleiten müsste.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.04.16 08:23.

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Gruß
Stefan

Michael hat recht. Egal ob man eine Nadel oder auch eine Kugel nimmt, in beiden Fällen ist der Aussendurchmesser der Wurst immer gleich gross.

Ein weiteres Problem das aufkommt ist, dass die Düse keine Beruhigungsstrecke mehr hat und das Filament rund um die Nadel/Kugel irgendwie herausgedrückt wird.

Das Abdichten könnte man vielleicht mit damit erreichen dass man das Prinzip eines Kugelschreibers nimmt bei dem man die Miene per Drehbewegung verschoben wird.

Wie wäre es mit einem Düsen-Revolverkopf?

Hi,

ich würde mal auch sagen das größte Potential steckt im Slicer bzw. in der Firmware.
Zb. wäre eine intelligente variable Layerhöhe cool.
0.1 außen und bei überhängen aber für innere Strukturen wieder 0.2.

bzgl. Boards wird sicher wieder mal ein Quantensprung kommen.
Wenn 32bit Boards eher die Regel sind kommen sicher auch neue Ideen nach.

BG Jörg

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Meine Drucker: Geeetech i3x (Acryl Prusa i3) / P3Steel toolson edition / CL260 / China Delta mit reraptoolsfsr, smoothieware / Creality CR10/ Tronxy X1 / Renkforce RF100 / Ender 2/ Hypercube/Tronxy X3S / Tronxy X5S / Ender 3 / Alfawise U10
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Quote
vw-styler
das es mit dem Extruder synchronisiert sein muss ist logisch und das ich das erst mal außen vor gelassen habe, erwähnte ich schon in meinem ersten Post.

Was soll denn synchronisiert werden?

Gruß Michael

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Hi, grüßt Euch.

Sven hat natürlich Recht, das mit dem Berühren und so.
Ganz klar, aber das mit "dem Stein und dem Wasser" klappt eigentlich ganz gut. Auf Englisch heißt das glaub ich, Brandsturming oder so

Das von "chaoscrack" ist nicht schlecht, finde ich.

Einen Düsen-Revolverkopf mit unterschiedlichen Düsendurchmessern.
Das hätte den Vorteil, das man die Info über den Düsendurchmesser an die SW weiter geben bzw. in ihr angeben kann.
Damit kann dann auch die Durchflussmenge wieder automatisch vom Slicer richtig für den Extruder vorgegeben werden.
Fehlen dann nur noch die Umsetzung für die genaue Verstellung auf die richtigen Durchmesser-Pos. und das "Ok"-Signal
für die SW, das der Druck weitergehen kann.

@ Stefan > ... irgendwann eh nicht um SLS Verfahren rum. < das halt ich für ein Gerücht. Jedes Verfahren hat seine Vor und Nachteile.

Endscheidend sind da immer mehrere Faktoren, nicht nur wie erschwinglich es für den DIY-User ist.

Das es mit dem automatischen wechseln oder umschalten funktioniert, hab ich schon bei einem System gesehen, an dem das Hotend
zum säubern der Düse zur Seite gekippt wird. Einfach so, klack - klack, fertig.

Dann dürfte es auch kein Problem sein eine Revolverscheibe immer um "Eins" weiter zu drehen.

Hab ich hier noch ein Bild, wie mir das heute Morgen so in den Sinn kam, mit der Durchmesseränderung.


@ Jörg, Ideen gibt`s genug, wir brauchen gute Leute die es brauchbar umsetzen.
@ Michael, Sorry, aber wenn du alle Beiträge gelesen hättest, wüstest du worum es geht.

Bis später Didi

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.04.16 09:21.

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Was du brauchst findest du an jedem Mikroskop

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... das Problem bei Iris-Blenden ist, daß sie mit Druckdifferenzen und Partikel/Material zwischen den Lamellen nicht zurechtkommen ... derartige Ideen gab es hier im Forum aber auch schon mehrfach ...

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Viktor
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Ne, dachte an den Revolver Kopf mit verschiedenen Düsen anstelle von Linsen, den nachher auf 2-3 Stellungen zu drehen sollte doch das Problem nicht sein

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Quote
vw-styler

@ Michael, Sorry, aber wenn du alle Beiträge gelesen hättest, wüstest du worum es geht.

Meinst Du vielleicht das?:
"Was soll passieren:
Eine kleine Kugel soll die Düsenöffnung verschließen und auf Berührung mit der Druckfläche die Öffnung freigeben.
Durch unterschiedlichen Druck ( Veränderung des Düsenabstandes zur bedruckbaren Fläche), vergrößert oder verkleinert sich die Durchflussöffnung und
es tritt mehr oder weniger Material aus. Erst mal egal wie, wie die Einstellungen des Extruders sind, nur mal erst zur Theorie."

Sorry, da hast Du meinen Beitrag nicht vollständig erfasst.
Die Druckbreite ergibt sich nach der geförderten Menge und Layerhöhe. Mit einer 0,5 mm Düse kann man ohne weiteres 0,25 mm breit drucken, das berechnet der Slicer. Da braucht man keine Düsennadel.
Deswegen frage ich noch mal: Was soll zusätzlich "synchronisiert werden"?

Gruß Michael

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.04.16 11:54.

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... ich wälze im Kopf schon länger die Idee für einen "eierlegenden Woll-Milch"-Kopf - ich würde aber keine Extruder verwenden, sondern gleich Drähte mit dem Ziel-Durchmesser von z.B. 50/100/200/300/... Mikrometer Durchmesser, in einem Revolverkopf mit passenden Kanülen, die jeweils in den Spot eines oder mehrer Laser reingeschoben und dann mit Laser-Aufschmelzen aufgebracht werden. Die "Drähte" können aus Kunststoff sein ... bei passenden Lasern aber auch aus Glas, Keramik oder Metall

Ich habe alles dafür notwendige schon seit über 2 Jahren Daheim rumliegen und wollte den Kopf für die letzte Firma entwickeln ... nach der Entwicklung eines 6x-Dioden-Kopfes ist das da aber 'eingeschlafen' und ich habe auch deswegen mit die Firma gewechselt

Ich plane das in meiner jetzigen Firma ab Sommer wieder anzugehen -- ansonsten mache ich das dann doch irgendwann selber Daheim ...

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Viktor
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Hallo Viktor,

Eine interessante Sache hast Du Dir da vorgenommen.
Da das Ausgangsmaterial recht dünn ist, habe ich mir überlegt, dass die Förderrate wesentlich höher sein muss.
Um 0,2 mm Material mit 1,75er Filament zu vergleichen, müsste der Vorschub 76 mal höher sein.
Allerdings hat der Motor keinen Widerstand zu überwinden und man braucht keinen Retract.
Auch wird es wohl nicht ganz einfach, so dünnes Material zu fördern.

Ich bin sehr gespannt, wie Du alle Probleme lösen wirst und wie gut die Teile werden können.
Sicher wird das auch nicht ganz billig, deswegen könnte ich mir vorstellen, dass das besonders für Metalldrucken interessant ist.

Gruß Michael

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Hallo Michael,

sei mir nicht böse, aber das mit dem sychronisieren kommt von Patrick, nicht von mir.
Mir ist das erst einmal Wurscht, mir gehts um`s Prinzip und um die Mechanik und ob sich so etwas umsetzen lässt.

@ Viktor, hast du schon einmal das Gerät Freeformer von Arburg in Aktion gesehen ?
Mit dem sollen "Material-Tröpchen aufgebracht" werden, das ist auch eine tolle Sache.

Bei all den bekannten Systemen sind die Düsen statisch. Ich könnte mir sehr gut vorstellen, dass das Gegenteil
Vorteile bringen könnte. Die Frage ist nur, das Wie.

Bis später Gruß Didi

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.04.16 15:09.

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... ja, die meisten System kenne ich, bzw. einige davon könnten evtl. auch bei mir oder unseren damaligen Projektgruppen 'abgekupfert' haben

Ich habe schon für (kommerzielle) Projekte Mikrodraht-Aufschweiß-Systeme für die Mikrosensorik gebaut - beim letzten habe ich 10µ dicke Platin- und 23µ dicke Gold-Drähte mit einem Bonder-Feeder zugeführt und mit einem NdYAG-Scheibenlaser mit 20µ Spot aufgeschweißt ... 'manuell' habe ich mit selber entwickelten 5-Achs-Positionierern auch noch dünnere Drähte aufgebracht und je nach Projekt auf-/eingeklebt oder aufgeschweißt. Hab' noch einiges von dem Zeug im keller rumliegen ...

Die 'dünnsten Drähte' waren Nano-Nailheads mit einem ca. 30µ dicken halbkugeligen Kopf und einem 50µ oder 100µ langen geraden oder konischen 'Stiel' mit entweder 200 Nanometern (nm) über die volle Länge, oder am Kopf 300nm und an der Spitze etwa 10nm - hab' noch ein paar Tausend von den Teilen im Träger stecken, falls jemand mal "Nano-Sonden" o.Ä. braucht

... da geht also noch einiges, 50/100µ sind demgegenüber eher 'Baumstämme'

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.04.16 17:03.

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Viktor
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Hallo Michael,

sei mir nicht böse, aber das mit dem sychronisieren kommt von Patrick, nicht von mir.
Mir ist das erst einmal Wurscht, mir gehts um`s Prinzip und um die Mechanik und ob sich so etwas umsetzen lässt.

Gut, dann werfe mir nicht genervt vor, ich solle erst mal alle Beiträge lesen, wenn es Dir eigentlich "Wurscht" ist.
Wenn man über etwas diskutiert, sollte man sich im Klaren sein worüber man spricht, und wie ich sehe, fehlt es an grundlegendem Wissen.

Gruß Michael

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Hallo Michael,

ich habe lediglich eine Diskusion angestoßen und nicht behauptet das mir das alles eh Wurscht ist, jetzt verstehst du mich falsch.

Aber lass uns doch lieber beim Thema bleiben und vielleicht gemeinsam eine Lösung finde. Das wäre doch wohl sinnvoller als . . .

Bis später Didi

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Hallo zusammen

Um das Thema Synchronisation zu beenden hier noch was ich damit gemeint habe.

Wenn die Sache mit der Düsenöffnung dynamisch laufen soll, also während der Fahrt geöffnet und wieder geschlossen wird, muss dies mit dem Materialvorschub "synchronisiert" sein. Denn das Verhältnis Düsenöffnung/Materialvorschub verhält sich nicht linear. Darum könnte ich mir vorstellen dass dies noch ein wenig Rechenaufwand für das Board ist.
Bitte korrigiert mich wenn ich hierbei falsch liege.

Mit der Idee eines Revolverkopfes wäre diese Problematik eh hinfällig, da die Düsenöffnung ja nicht mehr dynamisch wäre, sondern fix je nach Stellung des Kopfes.


Patrick