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Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent

geschrieben von lgrube 
Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
03. November 2020 14:15
Hallo ihr alle zusammen!



Ich stehe bei meinem neu aufgebauten Drucker (angelehnt an die Bauweise des Hypercubes) vor einem Problem mit meiner riemengetriebenen Z-Achse (angelehnt an: [scheuten.me]). Zumindest nehme ich stark an, dass es an ebendieser Achse liegt. Den mechanischen Aufbau seht ihr hier grob: 



Bei kleinen Layerhöhen wie 0.15 oder 0.1mm ergibt sich ein Fehlerbild wie folgt, dass eine Testpyramide nicht gleichmäßig gedruckt wird. Mit einem Layer von 0.3mm sieht das Ergebnis schon wieder ganz anders aus (ganz rechts im Bild). Trotzdem sieht man auch hier eine gewisse Abstufung ab einer bestimmten Bauteilhöhe. Meine Annahme ist nun, dass die Z Achse nicht exakt verfährt. Das Bauteil hat am Ende allerdings trotzdem sein Höhenmaß nach Konstruktion erzielt (+/- 0.05-0.1 mm). Die Höhe bis zu der die Oberfläche noch sauber aussieht, beträgt meistens ca. 8mm (in Ausnahmefällen auch weniger). 
Was habe ich bisher getestet:
- Riemen getauscht bzw. einmal gedreht, um ungleichmäßige geformte Riemen auszuschließen
- Pulley am Motor gewechselt, um Rundlauffehler auszuschließen
- Das große Pulley auf der Welle gegen ein noch größeres getauscht
- Riemenspannung variiert
- Auf einer Seite den Riemen komplett herausgenommen
- Motorstrom variiert
- Motor getauscht



Meine Frage nun an euch: Hat das Fehlerbild überhaupt was mit der z Achse zu tun und was kann ich noch ausprobieren, um diesen Fehler zu beheben?

Falls ihr noch was an Infos braucht, einfach vermerken!

Viele Grüße
Lorenz

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 03.11.20 14:16.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
06. November 2020 03:47
Ich tippe auf fehlende Kühlung gepaart mit zu schnellem Druck ab ca 8mm Höhe,
mal 2 gleichzeitig drucken mit einem möglichst großem Versatz und Bauteilkühlung Lüfter auf 100%
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
06. November 2020 04:21
Quote
Wintex
mal 2 gleichzeitig drucken mit einem möglichst großem Versatz und Bauteilkühlung Lüfter auf 100%

Oder einen Wastetower (Würfel mit 40x40 Grundläche, Höhe = Bauteilhöhe) daneben setzten, dann haben die Layer des Hauptteils genug Zeit zum Abkühlen.
Wenn Du mehrere gleichzeitig druckst, bitte keinen große Versatz zwischen den Teilen - sonst erhöhst Du die Gefahr vom Stringing.

Gruß,
Julien


Wer rasiert mit mir KingKong? Der wichtigste Guide - Triffid Hunter's Calibration Guide


Drucker:
HyperCube EVO (Derivat) in 2502x300 - geschlossen für ABS - Duet2WiFi - Eigenbau Wasserkühlung
Eigenbau I3 - V6-Clon- Profilrahmen - Ramps 1.4 24V - TMC2208 - Simplify3D - Octoprint - Marlin 1.1.8
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
06. November 2020 13:54
Danke für die ersten Tipps!

Allerdings ist die Bauteilkühlung wohl nicht das Problem. Ich habe zwei Pyramiden mit 100% Bauteilkühlung gedruckt (Meine Retract Einstellungen lassen natürlich noch zu wünschen übrig):


Der Übergang zwischen Gut -> Schlecht ist übrigens wieder bei 8mm.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
06. November 2020 14:27
Hallo Lorenz,

hast du dir mal den gcode der Pyramiden angeschaut ?

Frage wäre, ob sich ab 8 mm z-Höhe irgend etwas Auffälliges im gcode befindet
(Änderungen der Layerhöhe, extrudierten Menge, Lüftereinstellungen,..... )

Gruß Schrittverlust
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
06. November 2020 16:27
Also mir fallen dort keine Abweichungen zu den vorherigen Layern auf.
Habe den gcode mal vorsichtshalber mit angehängt.
Anhänge:
Öffnen | Download - pyramide.gcode (224.4 KB)
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
07. November 2020 10:54
Druck mal keine Pyramide sondern einen Würfel in mindestens der gleichen Höhe und den gleichen breiten der Grundfläche der Pyramide.
Damit schließt du Temperaturfehler durch kürzer werdende Wege aus.
Kann ja auch ein Fehler im Retract mit zu schlechter Kühlung des Hotends oder falscher Zusammenbau des Hotends sein, da verschiebt sich dann die Wärme in den Kühlblock des Hotends, dann sollte der Würfel ähnlich schlecht aussehen im oberen Bereich.
Ich gehe mal von PLA aus als Material und das du kein Vollmetall Hotend verwendest sondern eins mit Tefloninliner (Teflonschlauch führt bis kurz vor dem Heizblock).
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
08. November 2020 06:45
Hallo Lorenz,

der gcode zeigt bis z-Höhe 5.4 zwei Perimeter plus Infill,

wobei der äussere Perimeter einen Abstand zu dem inneren Perimetern aufweist.

Ab Höhe 5.55 werden auch 2 Perimeter gedruckt, wieder mit einem Abstand dazwischen.
Der Infill reicht nur noch selten bis zu den Perimetern heran.



Damit gibt es zusätzlich zur kleiner werdenden Fläche auch weniger Perimeter zu drucken
--> verringerte Abkühlzeit
--> weniger Volumendurchsatz durch das Hotend (dadurch möglicherweise heat creep)

Ein Testobjekt mit konstanter Layerfläche wie vorgeschlagen (vulgo Würfel smiling smiley ) wäre nicht schlecht.


Gruß Schrittverlust

4-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.11.20 06:56.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
12. November 2020 07:02
Ok ich nehme alles zurück! Ich hätte wirklich weiter an der Mechanik festgehalten, aber so schnell täuscht man sich!
Danke schonmal für die hilfreichen Analysen. Vor allem bei dem GCode hätte ich nie so genau hingeschaut.

Quote
Wintex
Ich gehe mal von PLA aus als Material und das du kein Vollmetall Hotend verwendest sondern eins mit Tefloninliner (Teflonschlauch führt bis kurz vor dem Heizblock).
Jap, das passt. Das ist ein ganz klassisches E3D V6 (Original natürlich!) mit Teflonschlauch bis zum Heatbreak.



Hier ist ganz rechts ein Würfel mit gleicher Grundfläche und Höhe zu sehen, soweit meiner Meinung nach einwandfrei.
Links daneben ein Druck von der Pyramide und dem Würfel nebeneinander. Lässt sich hieraus schließen, dass mit dem Retract etwas nicht stimmt? Weil der Würfel müsste ja theoretisch genau wie ganz rechts aussehen.




Hier habe ich mit dem Retract ganz grob gespielt:
Links: Retract von 5mm bei 40mm/s
Rechts: Retract von 6mm bei 20mm/s
(Alles gedruckt mit einem 0.15er Layer)

So ganz bekomme ich das mit dem Retract aber noch nicht in den Griff. Habt ihr für mich noch hilfreiche Tipps?

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 12.11.20 07:03.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
12. November 2020 17:24
Ich habe eben deinen gcode mal spaßeshalber ausgedruckt. "Meine" Pyramiden sind bis etwa 12 mm noch ganz ansehnlich, danach aber genau so zermatscht wie deine. ABER: Ich drucke mit 'ner 0,6 mm Düse! Aber selbst für die war das auf den letzten 3 mm viel zu viel Material.
Hast du eigentlich deinen Feeder kalibriert und im Slicer mal den richtigen Filamentdurchmesser eingetragen? Mit wie viel Flow fährst du dein PLA? Meiner Meinung nach jedenfalls mit zu viel..

Edith sagt:
Ich habb's jetzt mal weniger Flow gedruckt, oben sogar noch mal weiter reduziert auf 78%, und das scheint mir immer noch einen Hauch zuviel Material zu sein. Rechts daneben die Pyramiden mit deinem puren gcode.
Der Unterschied in der Oberfläche bei 8mm kommt vom Slicer, nehme ich an, ab hier verlangsamt der Drucker abrupt seine Geschwindigkeit.




PePa

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 12.11.20 18:41.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
13. November 2020 09:23
Quote
PePa
Hast du eigentlich deinen Feeder kalibriert und im Slicer mal den richtigen Filamentdurchmesser eingetragen?

Also deine Pyramiden sehen auf jeden Fall ziemlich gelungen aus! Das ist ebenfalls mein Ziel!
Was die Kalibrierung des Extruders angeht, habe ich alles genauestens eingestellt.
Nun ist mir allerdings etwas aufgefallen: Bisher habe ich den Multiplier und Co immer aus einem Thin Wall Würfel mit 0.3er Layer abgeleitet. Ist an sich ja auch nicht verkehrt, da ja eigentlich von einem proportionalen Verhalten auszugehen ist.
Heute habe ich allerdings testweise diesen Würfel mal mit 0.15 Layer gedruckt und da kam nur Grütze raus.. nur einzelne kleine Tröpfchen.
Kann das an dem Bowden Tube liegen und sollte ich für solche Layergrößen lieber auf Direct Drive umrüsten?

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 13.11.20 09:24.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
13. November 2020 15:05
Was die Kalibrierung angeht halte ich für meinen Teil nichts von der "Thin Wall" - Methode, mir ist die zu ungenau.
Um meine Extruder einzustellen, drucke ich einen kleinen Würfel, 30x30x5mm oder 40x40x5mm mit 10 Deckschichten.

Dann schaue ich mir das Ergebnis an:
Ist die letzte Schicht nicht dicht (Lücken zwischen den Infill-Linien) -> Mehr Steps / mm
Ist die letzte Schicht überextrudiert (es bilden sich Wülzte zwischen den einzelnen Infill-Linien) -> weniger Steps / mm.
Das stelle ich dann für das Material und die Schichtstärke ein, die ich am meisten nutze, damit ich da den Multi auf 100% stellen kann.

Zu deinen merkwürdigen Z-Artefakten: Wenn die bei einem einfachen Kubus auftreten, sollte es weder an der Kühlung, noch am Slicer liegen (außer der Slicer produziert aufgrund irgendwelcher Geometriefehler falschen G-code).
Wenn es am G-Code liegen würde, dann müssten diese Z-Ringe bei jedem Ausdruck an der selben Stelle auftreten. Das sieht mir allerdings nicht danach aus.

Wenn der Extruder durchrutschen würde, könnte das die unterextrudierten Stellen erklären, aber nicht die breiten, überextrudierten Stellen. Ein nicht korrekt eingestellter Extruder kann eigentlich nie plötzlich viel zu viel Filament fördern. Daran sollte es also auch nicht liegen.

Es könnte theoretisch extrem schlechtes Filament sein, was starke Durchmesservariationen hat. Das ist allerdings unwahrscheinlich, da der Fehler bei den ersten 8mm meistens nicht auftritt.


Meine Vermutung:
Sofern du den Fehler noch nicht gefunden hast, würde ich auf eine mechanische Störung der Z-Achse tippen.
Ich hatte schon mal Kugelumlaufbuchsen mit merkbaren Slipstick-Effekt an den Dichtungen im Einsatz.
Der Riemen an der Z-Achse ist durch den Flaschenzug sehr lang, dadurch ist der Antrieb naturgemäß etwas elastischer als z.B. ein Spindelantrieb.
Wenn du jetzt mit sehr kleinen Schichthöhen druckst, kann es sein, dass die Reibung der Dichtungen der Führungen die Achse festhält, obwohl sie eigentlich z.B. 0,1mm verfahren sollte. Dadurch druckt die Düse auf der selben Z-Höhe 2 mal, dadurch die Überextrusion. Bei der nächsten Schicht wird die Reibung dann plötzlich überwunden und die Achse macht dann einen Satz von 0,2mm, dadurch die Unterextrusion.
Das würde auch erklären, dass bei höherer Schichtdicke (0,3mm) der Fehler nicht auftritt.

Du kannst folgendes versuchen: Lasse die Z-Achse manuell ganz langsam verfahren, nur 1mm/s oder noch langsamer. Fühle an der Z-Achse, ob sich diese gleichmäßig bewegt oder ob es Ruckler gibt. Sollte das der Fall sein, kannst du die Dichtungen der Kugelbuchsen entfernen und das ganze nochmal probieren.
Vielleicht hilft dir das.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
14. November 2020 03:06
Quote
lgrube
..
Heute habe ich allerdings testweise diesen Würfel mal mit 0.15 Layer gedruckt und da kam nur Grütze raus.. nur einzelne kleine Tröpfchen.
Kann das an dem Bowden Tube liegen und sollte ich für solche Layergrößen lieber auf Direct Drive umrüsten?

Nö.eher Probleme im Bereich Heatbreak (welche Kühlung?) Full-Metal?
Es ist denkbar, dass bei geringem Materialfluss das Filament schon in deinem Heatbreak zu weich wird und dadurch nicht mehr sauber gefördert wird.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
16. November 2020 08:23
Vermutlich sollte ich so langsam meine Methode mit der Thin-Wall Kalibrierung über den Haufen werfen, scheint sich wohl einiges getan zu haben.
Da werde ich mich dann mal im Anschluss näher mit verfassen, was sich dann mit der ein oder anderen Methode da noch aus dem Drucker herauskitzeln lässt.

Quote
Legion 2.3
Du kannst folgendes versuchen: Lasse die Z-Achse manuell ganz langsam verfahren, nur 1mm/s oder noch langsamer. Fühle an der Z-Achse, ob sich diese gleichmäßig bewegt oder ob es Ruckler gibt.

Das habe ich soeben ausprobiert und konnte augenscheinlich eine sehr konstante Bewegung der Z-Achse wahrnehmen. Einzelne Ruckler kann ich somit erstmal ausschließen.

Quote
PePa
Nö.eher Probleme im Bereich Heatbreak (welche Kühlung?) Full-Metal?
Es ist denkbar, dass bei geringem Materialfluss das Filament schon in deinem Heatbreak zu weich wird und dadurch nicht mehr sauber gefördert wird.

Aber kann es nicht sein, dass das Material im Schlauch erst eine gewisse Reibungskraft überwinden muss? Also das bei kleinen Vorschüben die geförderte Strecke noch nicht ausreicht, um die Reibungskraft zu überwinden.

Hier ist der Aufbau:

Ganz klassisches E3D V6 mit Teflonschlauch zum Heatbreak und der mitgelieferten Kühlung. (Edit: Extruder - Titan Extruder)
Was kann ich denn da jetzt noch optimieren? Hatte eigentlich gehofft, dass tut von sich aus einen guten Dienst.

Eben ist mir bei einem ThinWall Druck aufgefallen, dass bei den 0.15er Layern anfangs wieder nur Tröpfchen rausgekommen sind und mit einem Stoß auf einmal das zuvor fehlende Material herausgeschossen kam.
Anzeichen einer Verstopfung, obwohl 0.3 Layer Drucke weiterhin sauber sind?

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 16.11.20 08:35.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
16. November 2020 15:16
Quote
lgrube
Eben ist mir bei einem ThinWall Druck aufgefallen, dass bei den 0.15er Layern anfangs wieder nur Tröpfchen rausgekommen sind und mit einem Stoß auf einmal das zuvor fehlende Material herausgeschossen kam.
Anzeichen einer Verstopfung, obwohl 0.3 Layer Drucke weiterhin sauber sind?

Hallo Lorenz,
dahinter steht folgende Überlegung :
Bei geringem Volumenstrom durch das Hotend steigt mehr Wärme durch das geschmolzene PLA nach oben als durch den geringen Querschnitt der Heatbreak. In der eigentlich kalten Zone wird die aufsteigende Wärme bedingt durch den PTFE-Schlauch nur langsam abgeführt und das PLA kann dort plastisch werden und einen Pfropfen im Schlauch bilden, der die Reibung erhöht.

Bei deinen 0.3er Layern hat es die Wärme schwerer, "gegen den Strom" im PLA in die kalte Zone zu kriechen.
Vielleicht ist das eine passende Erklärung für deine Beobachtung.

Falls du PETG vorrätig hast, könntest du ausprobieren, ob damit dieser Effekt verschwindet.
PETG hat eine höhere Glasübergangstemperatur als PLA und ist gegenüber heatcreap weniger
empfindlich.

Gruß Schrittverlust
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
18. November 2020 16:15
Du hast leider nicht die Frage dem Heatbreak beantwortet. Für das E3D-Hotend gibt es drei verschiedene Typen: Erst mal die "Bore" oder "4.1"-Version: Da ist das Heatbreak im Grunde mit 4mm durchgebohrt, der Bowddenschlauch führt bis auf die Düse. Dann die Inliner-Version: Der Bowden geht ein paar mm in's Heatbreak, dann kommt eine kleine Bohrung für's Filament und im unteren Teil steckt dann ein dünnerer PTFE-Schlauch, der bis an die Düse reicht. Diese beiden Varianten funktionieren ganz gut mit PLA, da so wenig Hitze an das Filament gelangt und die Reibung klein bleibt. Allerdings degradiert PTFE mit der Zeit, je höher die Temperatur um so schneller. Verschleissfester und temperaturbeständiger sind "full metal"-Heatbreaks, bevorzugt aus Titan-Legierungen. Diese zicken aber gerne mit PLA rum, da sie die Hitze stärker an das Filament abgeben, welches dann schon im Heatbreak anschmilzt und es im Anschluss zu Teil-oder Komplettverstopfungen kommen kann. Hier hilft dann nur den Filamentdurchsatz zu erhöhen oder den Heatsink stärker (guter Ventilator) und besser ("untere Rippe)" zu kühlen. Oder eben, wie schon von Schrittverlust vorgeschlagen, Filamente mit einer höheren Glasübergangstemperatur zu verwenden, wie zB. PETG.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 18.11.20 16:16.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
25. November 2020 10:38
Quote
PePa
Für das E3D-Hotend gibt es drei verschiedene Typen

Das war mir leider nicht bewusst, dass es da alleine schon wiederum verschiedene Aufbauten gibt. Ich habe eine Version, wo der Bowden einige mm ins Heatbreak reingeht. Wobei es aber keinen weiteren PTFE Schlauch gibt, sondern eben eine ca. 1.75 Bohrung für das Material bis zur Düse.

Aber immerhin habe ich jetzt den Fehler gefunden! Mit PETG und der entsprechend höheren Glasübergangstemperatur druckt der Drucker saubere 0.1er Layer übereinander, wie man es sich wünscht.

Dann werde ich das restliche PLA mal für grobe Drucke verheizen und zukünftig auf PETG umsteigen, auch wenn das doch starke Gerüche von sich gibt, PLA war da ganz angenehm.

Quote
PePa
Hier hilft dann nur den Filamentdurchsatz zu erhöhen oder den Heatsink stärker (guter Ventilator) und besser ("untere Rippe)" zu kühlen.

Welche Kühlvorrichtung ist denn für den Heatsink am besten?
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
25. November 2020 12:06
Quote
lgrube
auch wenn das doch starke Gerüche von sich gibt, PLA war da ganz angenehm.

PETG hat eigentlich keinen nennenswerten Eigengeruch, also fast geruchlos.

Kann es sein, dass du eine Rolle ABS erwischt hast ?

3-mal bearbeitet. Zuletzt am 25.11.20 15:56.
Re: Z Achse Riemenantrieb - Layerhöhe inkonsistent
25. November 2020 16:53
Quote
lgrube

Welche Kühlvorrichtung ist denn für den Heatsink am besten?

OOOOHHH, da kann man trefflich drüber streiten winking smiley
Ich für meinen Teil finde toolson's [scheuten.me] Umsetzung ganz gelungen, habe mir was ähnliches für meine Drucker nachgebaut..

Aber wichtig ist generell möglichst viel Luft an den unteren Bereich des Kühlers, ohne dabei gleichzeitig den Heatblock zu kühlen. Und an dieser Stelle machen "Leise-"Lüfter mangels Druck und Durchsatz nur wenig Sinn.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 25.11.20 16:58.
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