Oberflächenbeschaffenheit Optimierungspotential

Hallo zusammen,

mein Selbsbaudrucker ist, nicht zuletzt mit Hilfe des Forums, fertiggestellt und arbeitet konstant zu meiner vollen Zufriedenheit. Die beiden Bilder Zeigen identische Druckteile die für mich auch o.k. sind. Dabei zeigt eins der Bilder, aufgrund der streifenden Beleuchtung und der Vergrößerung, die wellige Struktur der Oberfläche.

Handelt es sich um ein völlig normales Druckbild?
Wodurch entstehen diese Unregelmäßigkeiten?
Gibt es hier noch ein Verbesserungspotential?





Noch einige Informationen zur möglichen Ursachenfindung:

Die Z-Achse wird mittels zwei M6 Baumarkt Gewindestangen bewegt.
Das Filament wird über einen Bowden ca. 60 cm zugeführt.
Alle Führungen (X,X,Z) laufen absolut spielfrei und leicht.


Mit freundlichen Grüßen
Manmaz

Welche Seite ist jetzt "Z"?
So wie du den Würfel druckst, kann man das irgendwie nicht zuordnen

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Prusa I3 mit Anpassungen nach toolson | MK3 Heizbett | 1,75mm E3D-Clone mit 40W Heizpatrone und Titan-Direct Extruder | Marlin 2.0 bugfix auf MKS SGEN_L mit TMC2008 | Simplify3D 4.1.1

Hallo,

Quote
herkra
Welche Seite ist jetzt "Z"?
So wie du den Würfel druckst, kann man das irgendwie nicht zuordnen

Der Würfel ist so gedruckt worden, das "Y" einmal als erste Schicht unten auf dem Druckbett und als letzte schicht oben lag. Die gegenüberliegenden Schichten X und Z bilden den Umfang und zeigen alle die gleiche Struktur wie auf Bild_1 dargestellt. So schrecklich wie es durch die streifende Beleuchtung aussieht ist es bei normaler Betrachtung allerdings nicht.Da mir aber jeder Vergleich fehlt, wüßte ich gerne ob ich das Ende der Fahnenstange erreicht habe oder ob ich noch was optimieren kann.

Können durch einen Bowdenextruder im Gegensatz zu einen Direktextruder unterschiedliche Oberflächen entstehen?
Können die Wellenkupplungen einfluß haben?

Da meine mit unterschiedlichen Einstellungen gedruckten Teile alle die auf den Bild dargestellten Oberflächen zeigen vermute ich das es nur an der Hardware liegen kann. Aber wie bereits gesagt ich bin mit den Ergebnissen zufrieden, es interessiert mich halt ob noch was geht.

Mit freundlichen Grüßen
Manmaz

Quote
manmaz
Die Z-Achse wird mittels zwei M6 Baumarkt Gewindestangen bewegt.

Alle Führungen (X,X,Z) laufen absolut spielfrei und leicht.
Manmaz

Gewindestangen könnten sicherlich die Streifen auf dem 2. Bild erklären. Die sind ja nicht für Bewegung ausgelegt und haben auch keine ausgewiesene Toleranz zur Steigungsgenauigkeit.
Außerdem sind die nicht optimiert hinsichtlich Reibung, also könnte sein das es Stick/Slip-Effekte gibt die dazu führen dass sie sich nicht so weit dreht wie gewollt (oder zu weit). Und das Ganze halt unregelmäßig verteilt auf Länge und Umfang (weil üblich halt nur zum einmaligen Verschrauben).

Der Effekt: deine Nozzle bewegt sich in jeder Schicht um etwas mehr oder weniger als die eingestellte Schichthöhe und es gibt dann Layer die breiter gequetscht werden.

Hast du die geschmiert?

Trapezspindeln/Kugelgewindespindeln haben dagegen meistens ne Angabe wie z.B. ±0,1mm/300mm (oder weniger).


Zum 2. Punkt: Achsen spielfrei OK, aber heißt das auch das du die Nozzle beim anfassen nicht "rütteln/klappern" lassen kannst? (Im kalten Zustand versteht sich xD)


Viele Grüße,
Patrick

3-mal bearbeitet. Zuletzt am 14.08.18 13:06.

Hallo und besten Dank für die bisherigen Antworten,

es stimmt, daß M6 Gewindestangen nicht unbedingt für präzise Bewegungen geeignet sind. Da der für eine Schicht zu betrachtende Weg im konkreten Fall 0,2 mm Schichthöhe beträgt,kann ich mir die Unterschiede nicht vorstellen. Möglicherweise summieren die sich auch auf, dann hätte ich aber bei den Teilen, die im Vasenmodus gedruckt wurden entsprechendes feststellen müssen. Die waren alle i.O.

Den Stick/Slip effekt kann ich mir in meinem Fall auch nicht vorstellen, Die Gewindestangen laufen, natürlich gut geschmiert, in Messingbuchsen die so angebracht sind, daß sie den X-Schlitten heben, ein Höhenspiel und damit ein Stick/Slip effekt wäre nur bein Absenken vorhanden.
Ich habe die M6 Gewindestangen eingebaut weil sie fast nichts kosten und bei bedarf einfach ausgetauscht werden können und aufgrund ihrer Elastizität keinen Enfluß auf die Y-Achse haben.

Aber, ich gebe zu, ich kann mich täuschen und mit meiner Einschätzung falsch liegen.


Was Spielfreiheit anbelangt, die ist absolut vorhanden. Da rüttelt und klappert nichts.

Gruß
Manmaz

Gewindestangen haben auch eine genormte Toleranz, wie sollten sonst die Muttern mit den Stangen zusammenpassen?
Mit Sicherheit sind Trapetz- und besonders Kugelgewindespindel mit kleineren Toleranzen gefertigt. Ich habe in meinem Drucker zur Zeit auch Gewindestangen (aber M5) verbaut und mit der Messuhr Ungenauigkeiten beim Backslash festgestellt (im 1/100tel Bereich).
Heißt wenn ich 0.1mm runter fahre und dann wieder 0.1 mm hoch fehlen 0.01 bis 0.02mm auf der Uhr. Kann aber auch an den Microschritten (1/16) bei den Treibern liegen, will die Treiber mal auf Vollschritte umstellen.

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Drucker: 3D-Cube Eigenentwicklung, Ender3

Quote
manmaz
Den Stick/Slip effekt kann ich mir in meinem Fall auch nicht vorstellen, Die Gewindestangen laufen, natürlich gut geschmiert, in Messingbuchsen.

Was Spielfreiheit anbelangt, die ist absolut vorhanden. Da rüttelt und klappert nichts.

OK, das klingt ja schonmal gut. Man sieht ja auch teils Achen wo eine normale Sechskantmutter verwendet wird

Das war auch nur meine erster Gedanke mit der Z-Achse, kann mich ebenso täuschen das das Problem an anderer Stelle liegt.

Oder die Beleuchtung lässt den Effekt viel zu übertrieben erscheinen ^^ Meiner hat das auch ein bisschen wenn man sehr ungünstig ins Licht hält.

Viele Grüße,
Patrick

Der Knackpunkt an deinen Bildern ist:
Die X-Seite sieht sauberer aus als die Z-Seite. Das liegt u.U. am Kamerawinkel. (Edit: Okay, du schreibst dass die Z-Seite genau so streifig ist wie die X-Seite)
Der Grundgedanke hinter diesem Würfel ist ja, dass die X-seite von der X-Achse befahren wird, die Y-Seite von der Y-Achse und die Z-Seite von der Z-Achse.

Somit wäre direkt erkennbar, welche Seite Macken hat - und damit auch welche Achse.
Wenn die Aktuelle X-Seite genau so "streifig" ist wie die Z-Seite, dann kann die Y-Seite (deine Z-Achse) schuld sein. Wenn die Z-Seite aber als einzige die Streifen aufweist, ist die Frage: Ist das nun von der X-Achse oder der Y-Achse abgefahren worden?
Dann kommt es drauf an, was für einen "Selbstbaudrucker" du hast. Cartesischer Prusa, CoreXY oder gar Delta mit Gewindestangen?

Wenn sich nun wirklich das Druckbild auf X und Z Seite gleich verteilt, würde ich mal Anti-Wobble Kupplungen zum Ausschluss installieren. Ansonsten kann der Steigungsgrad einen großen Einfluss haben.
Du sprachst auch von "Wellenkupplungen". Viele hassen die Teile. In verbindung mit AWCs gehen die, aber ansonsten würde ich eine fixe Kupplung einsetzen. Wenn die Kupplung anfängt rumzueiern, überträgt sich das unweigerlich auf die Z-Achse.

Ich denke mit AWCs alleine oder fixen Kupplungen mit AWC sollte sich da was rausholen lassen - wie gesagt unter der Vorraussetzung, dass das Fehlerbild in X- und Y-Achse gleich ist. Unterscheidet sich das, könnte der Fehler auch wo anders liegen.

---

Alle Angaben ohne Gewähr

Ich persönlich halte die M6 Gewindestangen aus dem Baumarkt absolut
kontraproduktiv, da wurde total und absolut am Falschen gespart! Ich würde die so schnell
wie möglich und mindestens mit Trapezgewindespindel TR8 und dazugehörenden
Spindelmutter ersetzen!

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.08.18 05:02.

Quote
manmaz
Der Würfel ist so gedruckt worden, das "Y" einmal als erste Schicht unten auf dem Druckbett und als letzte schicht oben lag.

Das verstehe ich so, als wäre der Würfel gegenüber der üblichen Achsen-Konvention verdreht, X/Z ist die "Bodenebene" und Y die vertikale Achse, und als hätten die Gewindestangen Wobble. Probier mal Anti-Wobble aus, wie Terri schon vorgeschlagen hat. Thingiverse kennt da einige ganz gute Konzepte, die du auch definitiv schon drucken kannst.

Quote
Viper-666
Heißt wenn ich 0.1mm runter fahre und dann wieder 0.1 mm hoch fehlen 0.01 bis 0.02mm auf der Uhr. Kann aber auch an den Microschritten (1/16) bei den Treibern liegen, will die Treiber mal auf Vollschritte umstellen.

Das dürften meiner Meinung nach Hysterese-Effekte sein, die durch Spiel zwischen Gewindestange und -Mutter (die Spiel haben MÜSSEN, damit sie sich vernünftig drehen lassen) sowie im Motor entstehen. Wenn man sich Stepper-Motorspezifikationen anschaut, sieht man in diesen häufig, dass die Motoren "nur" eine Positioniergenauigkeit von 1 bis 2° haben. 2° sind bei M5-Standardgewinde schon 0,004 mm im Präzisionsbauteil Motor - schlägt man nochmal das gleiche drauf für das Nichtpräzisionsbauteil Baumarkt-Gewindestange, ist man bereits bei knapp 0,01 mm, und da würde ich behaupten dass das schon eher die gutmütige Auslegung ist. Ich lasse mich aber auch gerne eines besseren belehren - probier das mit den Vollschritten doch mal aus und schreib uns deine Ergebnisse

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.08.18 06:17.

Das mit den Vollschritten werde ich auf alle Fälle testen. Die dann erreichbare theoretische Auflösung von 0.004mm pro Step ist immer noch mehr als ausreichend. Allein die Zeit ist etwas knapp und andere Projekte haben höhere Prioritäten.

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Drucker: 3D-Cube Eigenentwicklung, Ender3

Quote
ThePaddington

Oder die Beleuchtung lässt den Effekt viel zu übertrieben erscheinen ^^ Meiner hat das auch ein bisschen wenn man sehr ungünstig ins Licht hält.

Viele Grüße,
Patrick

Das ist in der Tat der Fall. Deshalb ein zweites Bild der X Seite, ebenfalls streifend beleuchtet.



Die Struktur ist umlaufend gleichförmig.

Zum Anti-Wobble:
Ich gebe zu, damit habe ich mich noch nie beschäftigt. Soweit ich das verstehe ist darunter eine Bewegungsübertragung der Gewindestange auf die Z-Achse und damit auf den X-Schlitten gemeint. Meine Z-Achsen bestehen aus 20 mm Stahlwellen H6 und der X-Schlitten wird an jeder Seite mittels zwei 20 mm FAG linearlager geführt. Ich konnte bisher nicht feststellen das sich da irgend etwas bewegt. Wenn dem so währe, müsste das Muster auf den Druckteilen nicht irgendwie die Frequenz der durch das Wobblen erzeugten Schwingungen wiedergeben? .... kann ich mir dies bei dem umlaufenden Muster nicht vorstellen.
Sollte ich mit meinen Wobblevermutungen völlig falsch liegen, würde ich mich über einen entsprechenden Hinweis freuen.



Zu den M6 Gewindestangen.
Eine M6 Gewindestange ist mit Sicherheit nicht die erste Wahl, es gibt besseres.
Ich denke aber ein Teil muß nicht so gut wie möglich sein, sondern so Gut wie erforderlich.
Erforderlich ist ein geeigneter, auf die zu erwartende Belastung angepasster Werkstoff. Die mechanische Belastung ist zumindest bei meinem Drucke so gering das diese keine Rolle spielt. Zusammen mit einer geeigneten Mutter, in diesem Fall keine normale M6 Bauhausmutter, sehe ich keine grundsätzlichen Probleme. Ob eine Stange ausreichend gerade ist, sieht man vor dem Einbau. Also bis zu eine Arbeitslänge von max. 200 mm sehe ich keine grundsätzlichen Probleme. Bezgl. der Linaerität entnehme ich den Beitrag von Viper-666 das dies nicht unbedingt als k.o. Kriterium zu betrachten ist.
Der Preis für die Gewindestange war für mich nicht kaufentscheidend, ist aber auch kein Nachteil.

Zur Wellenkupplung.

Terris Hinweis zu den Wellenkupplungen möche ich auf jeden Fall weiter nachgehen. So wie es bei mir aussieht, berühren sich Motor und Gewindewelle in der Kupplung und kratzen aufeinander herum oder ich lasse einen Zwischenraum, dann wirkt die Kupplung als Feder. Beides könnte die Oberflächenstruktur beeinflussen. Ich werde die Gewindestange mittels Axiallager abfangen. Die Teile daür sind fertig. Das Bild sollte selbsterklärend sein. Was haltet Ihr davon?



Gruß an alle
manmaz

Hallo Manmaz,

stell dir Z-Wobble so vor: du hast (um das Beispiel zu vereinfachen) zwei in der Mitte bauchig durchgebogene Gewindestangen mit, ebenfalls meine Faulheit geschuldet, 2 mm Steigung, damit es einfach zu rechnen ist. Diese stehen bei Bauteilhöhe 0 mm beide mit dem Bauch nach vorne. Bei Bauteilhöhe 1 mm haben sich die Stangen um 180° gedreht, die Bäuche sind also hinten - und drücken den X-Schlitten weiter nach hinten. Da der Y-Schlitten, also das Druckbett (von einem Prusa-Aufbau ausgehend), aber an der gleichen Stelle ist wie vorher, verschiebt sich diese Schicht nach hinten. Bei Bauteilhöhe 2 mm stehen die Bäuche wieder vorne, also auch der gedruckte Layer. In X-Richtung ist es das gleiche Spiel, nur um 90° phasenverschoben.
Was du daher auch noch machen kannst, ist, die Frequenz der oszillierenden Berge (bzw einfacher: der Täler) mit einem Messschieber zu messen. Ist diese im Bereich deiner Z-Steigung, deutet dies klar auf Z-Wobble hin. Gerade die Kupplungen, die die Gewindestangen mit einer Madenschraube asymmetrisch klemmen (die du auch zu haben scheinst, soweit ich das erkenne) induzieren selbst bei einer absolut geraden Stange eine derartige asymmetrische Bewegung.
Allerdings muss ich auch sagen, bei 20 mm Achsen und M5er Gewindestangen kommt mir das doch etwas spanisch vor. Wie sind denn die Achsen gelagert? Haben diese Spiel?


Eine Berührung von Motorwelle und Gewindestange würde ich an und für sich als unkritisch ansehen. Wenn du sie allerdings mit Distanz in der Kupplung verbaust, halte ich deine Axiallager für eine gute Idee, da du dadurch eine Resonanz und ein Schwingen der Gewindestangen verhindern oder zumindest verringern kannst.
Hast du das blaue Druckteil auf die Stange aufgeklebt, oder mit Gewinde versehen?

Grüße
der Frosch

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.08.18 10:19.

Quote
firefrog
Wie sind denn die Achsen gelagert? Haben diese Spiel?

Grüße
der Frosch

Die senkrecht stehenden Wellen der Z-Achse sind zur Befestigung jeweils in einen 30 mm dicken Alublock spielfrei eingepasst. Bei den Lagern (2 auf jeder Seite) handelt es sich um Linearkugellager (FAG), eingepresst in die auf dem Bild sichtbaren Alublöcke. Alles absolut spielfrei. Die X-Achse besteht aus zwei geschliffenen 8 mm H6 wellen, die Lager sind dem Durchmesser entsprechende Sinterbuchsen. Vom Grudsatz her währe alles auch für eine CNC Fräse dimensioniert. (bis ich zu der Erkenntnis kam, daß ich mit 3D Drucken mehr anfangen kann)

Quote
firefrog
Hast du das blaue Druckteil auf die Stange aufgeklebt, oder mit Gewinde versehen?

Grüße
der Frosch

Das Druckteil enthält nur eine Bohrung und soll mit der Gewindestange verschraubt werden. Ich bin mir nur noch nicht darüber im klaren ob ich die Scheibe fest einklemmen soll (Mutter unten Mutter oben) oder ob ich nur oberhalb der Scheibe 2 Kontermuttern anbringe. Dies um eine gewisse Winkelbeweglichleit der gewindestage Zuzulassen.

Gruß
Manmaz

@Hallo manmaz

PID-Tuning

Das sollte deine Druck ergebnisse verbeseern.

MFG Stefan

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Mein erster Drucker ein Prusa Mendel i2 + RAMPS 1.4 & LCD 12864 Graphic Smart Controller,
P3Steel Mein P3Steel noch im bau
Marlin 2.0

Quote
Wutz
Ich persönlich halte die M6 Gewindestangen aus dem Baumarkt absolut
kontraproduktiv, da wurde total und absolut am Falschen gespart! Ich würde die so schnell
wie möglich und mindestens mit Trapezgewindespindel TR8 und dazugehörenden
Spindelmutter ersetzen!

Hat mir keine Ruhe gelassen. Ich habe mal eine Meßuhrauf den X-Schlitten gesetzt. Mit 0,2 mm Leyerhöhe gedruckt und gemessen:



Hier die Werte:



Damit kann ich leben.

Gruß
manmaz