Ideale Extruderdüse?

Hallo, bin neu hier. Ich möchte mit meiner Klasse einen RepRap bauen und fange mal mit einem Wade-Extruder mit selbstgebauter "Standard"-Düse an.

Jetzt verstehe ich ein paar Dinge zu der Düse nicht ganz:

Die Düse soll vom Heaterblock geheizt werden und das möglichst direkt und schnell. Warum macht man dann diese beiden Teile nicht aus Kupfer? Das hätte ca 4fache Wärmeleitfähigkeit wie Messing und doppelte wie Alu.

Soll die Düse durchgehend ein M8 Gewinde bekommen? Bringt das Kühlvorteile im oberen Bereich?

Wären Einstiche zur Kühlung nicht auch im Peek-Isolator sinnvoll? Dann könnte der vielleicht auch kürzer gemacht werden?

Ist eine beidseitige Erhitzung im Heaterblock mit 2 in Reihe oder Parallel geschalteten Widerständen nicht besser?

Wäre nett wenn mir jemand antworten würde
Michael

Zu 1. Kupfer ist zu weich und auch zu schlecht zu bearbeiten.

M8 ?? wo soll da ein M8 hin ?

Das würde den Isolator aber destabilisieren...

Für das "normale" drucken reicht ein Widerstand. Wenn du aber auf hochgeschwindigkeit raus bist.. über (echte) 120mm/s ist es besser 2 zu nehmen, sonst hat der zu wenig Leistung.

Das beste ist, einfach Probieren... dabei lernt man am meisten... du wirst schnell sehen, Düsen sind eine Kunst für sich
Deshalb gibt es da auch so viele Verschiedene... (aber meine ist die Beste )

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Danke Wolfgang (- auch für die superklasse telefonische Beratung vor 2 Tagen)
Ja ich weiß, dass ich ein unverbesserlicher Allesverstehenmöchter bin- Sorry!

Wie soll man das verstehen- zu weich? Kommen so hohe Belastungen drauf? Verbiegt oder platzt die Düse? Oder meinst Du bei einem Crash?

Ich habe natürlich M6 gemeint. Bei den Einen ist das Gewinde durchgängig bei den Anderen nur unten...(wie bie Deinen - Wolfgang)

Eine Düse aus Cu hätte natürlich auch Korrosionsprobleme (innen) - Was wahrscheinlich strömungstechnisch nicht so toll wäre. Aber der Heaterblock müsste doch aus Cu besser funktionieren?

damit bekommst du die wärme auch nicht viel besser in die messing düse dann...

kupfer ist momentan meines erachtens nach ein recht guter komprosmiss zwischen verarbeitbarkeit und wärmeleitung

---

grüße
Bernhard
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
[www.thingiverse.com]
[www.flickr.com]

Du meinst Messing? oder Alu?
Alu müsste doch eigentlich besser geeignet sein, da es besser leitet?

Eine ideale Düse sollte etwa diese Wärmeverteilung haben:



Bei einer Düse mit Heizblock dürfte das eher so aussehen:



1-mal bearbeitet. Zuletzt am 30.11.11 17:10.

Hallo Detlef,
dürfte oder sieht es so aus?

dürfte das eher so aussehen:

Gruss Reiner

---

Ich könnte es auf meine Tastatur schieben, aber nein ich war es selber.

Das mit der Heizblockdüse ist aber schwer Übertrieben... das sieht ja so aus als wenn das an der einen Seite schon frieren würde

Aber die optimale Düse ist kaum zu erreichen.

Die Differenz zwischen einem Messingblock und einem Alublock sind ca 2° größere Schwankungen.

Zu dem Kupfer ... das ist zu weich unten an der Düse, die würde sofort kaputt gehen, wenn du die mal auf den Tisch setzen würdest.
Das ist mir mal mit einer Aludüse passiert.... da hatte ich eine Düse von 0mm Durchmesser .
Deshalb würde ich weiter auf Messing oder Rotguss oder so was ähnliches setzen... das ist ein guter Kompromiss.

Das mit der Oxidation ist auch nicht zu vernachlässigen (wobei ich nicht sicher bin, ob das bei Kupfer wirklich so gravierend ist) . Je glatter die Düse innen ist, desto weniger Widerstand hast du ja auch beim Schieben. Deshalb reibe ich meine ja innen auch.
In dem Bereich wo die dichtet, macht sich das besonders bemerkbar, weil es sich da, ja in zähem zustand, gegen die Wandung drückt.
Und ich glaube da ist auch die Ursache von dem Nachtropfen... aber das werde ich nach der Weihnachtszeit mal in einem Test überprüfen. Ich hab da so eine Vermutung.
Wenn das Teflon zu tief unten ist, das das nachgibt... und wie so ein kleiner Ballon den Kunststoff unter Druck aufnimmt... wenn der Druck dann weggenommen wird zieht sich dieser Ballon wieder zusammen und es entsteht dieser "Spot". Deshalb hat meine kurze Düse auch nicht funktioniert ohne zu rotzen. Ich war unten schon ZU kurz.
Das muß ich mir aber nochmal durch den Schädel gehen lassen.

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Stoffel15 Wrote:
-------------------------------------------------------
> Das mit der Heizblockdüse ist aber schwer
> Übertrieben... das sieht ja so aus als wenn das
> an der einen Seite schon frieren würde
>
> Aber die optimale Düse ist kaum zu erreichen.

Fragt sich, ob das machbare Optimum schon erreicht ist.
Da wären zum Beispiel der Wärmeverlust des Heizblocks an die Luft. Warum ist der Heizblock unisoliert?

Und dann hätten wir da noch die Wärmeleitung durch den Gewindespalt. Die ist bestimmt zu verbessern.

Es fragt sich unterm Strich auch, ob es nicht besser wäre, wenn Heizblock und Düse ein einziges Messingteil wären und die nach oben führende Gewindehülse aus Edelstahl wäre.

>
> Die Differenz zwischen einem Messingblock und
> einem Alublock sind ca 2° größere Schwankungen.

Das sagt aber noch nichts darüber aus, wie groß die Temperaturdifferenzen im Heizblock absolut sind.

Ich denke, bei Dir sieht das im Moment so aus:

Ich glaube du übersiehst das Verhältnis zwischen Aufwand und Nutzen...
klar, man könnte noch anfangen mit Titan... und was weis ich was... aber ob der letztendliche Nutzen den ganzen Aufwand noch rechtfertigt ?

Mach dir doch eine Glasdüse.... schnürst du unten ein kleines Stück ein, und da wickelst du dann deinen Draht drum.

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Quote
Die Differenz zwischen einem Messingblock und einem Alublock sind ca 2° größere Schwankungen.

Gilt das bei Stillstand? Diese Differenz dürfte größer werden um so mehr Energie aus dem Heizblock "abgesaugt" wird. Sprich um so größer die Durchflussmenge/ Aufheizmenge in der Düse ist.

@Stoffel15
Ein paar unausgegorene Gedanken zum Nachtropfen:
Eigentlich lassen sich Feststoffe und Flüssigkeiten nicht zusammendrücken. Auch nicht das Teflonrohr. Eine Federwirkung könnte höchstens von einem nicht überall anliegendem Teflonrohr in der Mesingdüse/ Peekteil kommen. Eventuell könnte man mal ein Teflonrohr mit Temperatutbeständigem Epoxidharz einbauen, um nie ganz zu vermeidende Hohlräume zu füllen.

Hier mal meine theoretischen Überlegungen zu "tropfender Nase":
Ich sehe nur zwei mögliche Ursachen:
1. Elastisches Verhalten der Düse und allem was dem Filamentdruck beim Spritzen ausgesetzt ist (Teflonrohr)
2. Filament

Beim Filament könnten es wieder Spannungen durch die Transporteinheit sein oder eine Erhitzungs- Ausdehnung

Die Spannungen im Filament nimmt man durch Zurückfahren um einen bestimmten Wert heraus, aber was ist mit der Erhitzungsausdehnung des erst vor kurzem in die Düse geschobenen Filaments? Theoretisch könnte man auch diese Ausdehnung durch weiteres Zurückfahren des Filamentes ausgleichen. Wird das gemacht? Dieses Zurückfahren wäre allerdings stark Düsenabhängig und man müsste die Werte durch Versuche ermitteln.

Die ideale Düse hatt eine immer gleichbleibend heiße Düse egal bei welchem Vorschub. In Wirklichkeit (bitte korrigieren falls ihr Anderer Meinung seid) wird die Düsentemperatur bei großen Anfahrgeschwindigkeiten zuerst stark abfallen. Und zwar solange bis der Heater reagiert. In dieser Zeit dürfte der Schmelzpunkt des Filamentes durch schnell nachgeführtes kaltes Filament näher zur Düse rücken. Bleibt der Extruder jetzt stehen wandert der Schmelzpunkt wegen der Wärmeleitung wieder etwas von der Düse weg. Das heißt einiges an Kunststoff wird erhitzt, schmilzt und dehnt sich aus. Könnte das nicht auch ein Grund für das Nachtropfen sein?
Wegbekommen wird man diesen Umstand nur wenn man erreicht, dass der Schmelzpunkt bzw. die Temperaturverteilung in der Düse in jeder Betriebslage kostant bleibt. Dieses Ideal dürfte aber in der Praxis nicht vollständig erreicht werden können. Aber eine schnelle leistungsfähige Heizung bzw. Temperaturmessung und eine gute Isolierung im oberen Düsenbereich (Übergang Mesing-/Teflonrohr) könnten eine Abhilfe geben.

1,75mm Filament dürfte weniger eine tropfende Nase haben (Ist das so?), weil sich zwar der Schmelzpunkt um gleich viel mm verschiebt, aber viel weniger Volumen beim Anhalten wieder aufgeheizt wird. Das heißt für die Düsenkonstruktion, dass man den Innendurchmesser so dünn wie möglich ausführen müsste. Gehen 3mm bei 3mm Filament? (Könnte man auch gut reiben, da ein 3mm Reibahle häufiger zur Verfügung steht als eine 3,5mm).
Ebenso könnte eine große Wärmekapazität im Düsenbereich Vorteile bringen. Erfahrungen??

Grundvorrausetzung ist meiner Meinung nach aber ein optimaler Wärmeübergang zwischen Heizung und Düsenspitze. Am besten wäre eine einteilige Konstruktion oder zumindest Silikon oder Wärmeleitpaste im Gewinde. Das Letztere ist wohl am allerschnellsten machbar. Falls jemand mal reproduzierbare Versuche macht, wäre ich dankbar für eine Veröffentlichung hier.

---

Grüßle aus em Schwobaländle
Michael

Quote

Eigentlich lassen sich Feststoffe und Flüssigkeiten nicht zusammendrücken. Auch nicht das Teflonrohr.

Wenn ich jetzt nochmal suchen gehe, könnte ich dir das Gegenteil beweisen... ich hab mal ein Bild gemacht, in der Anfangszeit, wo du sehen kannst wie sich das Teflon verformt unter Hitze und druck... und zwar war das noch eine der Düsen, wo das M6 in das Teflon geschraubt wurde... die hab ich auf geschnitten, da konntest du sehr deutlich sehen wie sich das Teflon blähte und der Kunststoff ins Gewinde gedrückt wurde.
Ab 170°C wird das Teflon weich... und dann kann man das drücken.

Aber 2 versuche will ich machen... einmal anstatt 5mm zu bohren, mal mit 4,9 und das Röhrchen mit Druck da rein pressen... dadurch schalte ich ein mögliches Spiel zwischen Peek-Wandung und Teflon aus. Dann als 2. das Teflon wieder aus dem sehr heißen Bereich raus.

Was noch etwas bringen könnte, wären 2 Heizwiderstände... einen auf jeder Seite, dadurch ist die Wärme besser um die Düse verteilt, und man hat mehr Heizleistung, wodurch der weiche Teil weiter nach oben geht, und der "kaltwerdeeffekt" weniger zum tragen kommt.

Meine normale Düse, die im Moment habe, tropft seltsamerweise kaum nach... das kam erst nachdem ich versucht habe die kürzer zu machen.

Ich hab die selbe (lange) auch als 1,75er gemacht.. und die scheint auch gut zu funktionieren... ich ein paar Studenten mal einen Prototypen zum Testen gegeben... läuft gut.

Dem Detlef geht es ja hauptsächlich um das kleckern bei einem BoudenExtruder... aber ich glaube nicht, das das mit der Düse an sich zu tun hat, das kommt durch den Bouden.

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

also 2 heiter funktionieren hier bei mir sehr gut,. ob es bei 70mm/sec viel macht kann ich aber objektiv nicht definitiv sagen. gefühlt geht es aber schon besser

---

grüße
Bernhard
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
[www.thingiverse.com]
[www.flickr.com]

Quote
Wenn ich jetzt nochmal suchen gehe, könnte ich dir das Gegenteil beweisen... ich hab mal ein Bild gemacht, in der Anfangszeit, wo du sehen kannst wie sich das Teflon verformt unter Hitze und druck... und zwar war das noch eine der Düsen, wo das M6 in das Teflon geschraubt wurde... die hab ich auf geschnitten, da konntest du sehr deutlich sehen wie sich das Teflon blähte und der Kunststoff ins Gewinde gedrückt wurde.

Ich glaube wir haben uns nicht richtig verstanden. Mit zusammendrücken meinte ich eine Volumenänderung - die es ja bekanntermaßen bei Feststoffen und Flüssigkeiten nicht gibt (welche keine Gase enthalten), zumindest nicht bei unseren Drücken.
Verformungen sind selbstverständlich möglich und die Luft in einem denkbaren Spalt z.B. Gewindefurche lässt sich natürlich zusammendrücken und funktioniert dann als "Ausgleichbehälter" (würde der Klempner sagen).

@Poller
wie hattest du die nun verdrahtet Parallel oder in Serie ? Parallel ?

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

20Kg auf die kleine Fläche ist doch schon eine ganze menge Druck... und ich glaube doch das sich da irgendwas in die Richtung tut...
Einen Spalt wo das hin könnte habe ich nicht...

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Bin zwar nicht Poller.

Zwei 6,8 Ohm Widerstände parallel ergeben einen 3,4 Ohm Widerstand. Das bedeutet doppelte Leistung aber auch doppelter Strom.

Zwei 6,8 Ohm Widerstände in Serie ergeben 13,6 Ohm. Mit nur der halben Leistung wie vorher der einzelne Widerstand.

Falls Du hast würde ich zwei 10 oder 12 Ohm Widerstände parallel nehmen, dann hast Du mehr Leistung wie vorher.

Was für Widerstände (Art) eignen sich denn?

Quote
20Kg auf die kleine Fläche ist doch schon eine ganze menge Druck...

Hab meinen Rechner angeworfen:
Sind, wenn man die Reibung vernachlässigt, unglaubliche 280 bar!!! (bei 3mm = 7 mm²)
Jetzt die Millionenfrage: Wieviel Kraft kostet die Reibung?

ich hab sie parallel.
wenn ich skeinforge wieder zum laufen bring werd ich mal sehen bis zu welcher druckgeschwindigkeit die themperatur stabil bleibt

---

grüße
Bernhard
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
[www.thingiverse.com]
[www.flickr.com]

@Stoffel15

Quote
Aber 2 versuche will ich machen... einmal anstatt 5mm zu bohren, mal mit 4,9 und das Röhrchen mit Druck da rein pressen... dadurch schalte ich ein mögliches Spiel zwischen Peek-Wandung und Teflon aus. Dann als 2. das Teflon wieder aus dem sehr heißen Bereich raus.

Ich denke das mit 4,9mm kannst Du Dir sparen. Selbst wenn du mit 5,1 mm bohrst wird das Teflon durch die größere Wärmeausdehnung anliegen.

Vielleicht lieber gleich mit 4 mm bohren:
Habe gesehen es gibt auch Teflon-Schlauch mit 4x0,5 mm. Das müsste auf alle Fälle mal den Material-Anteil von Teflon um die Hälfte reduzieren. Hast Du so einen Schlauch oder soll ich morgen mal beim Kuststoffhändler meines Vertrauen vorbeischauen (wollt ich eh irgendwann machen)? ich könnte Dir dann zu Testzwecken was davon schicken.

ne... dann hält der nicht unten an der Kante und zieht sich in die Bohrung.

ich versuch das mit 4,9.

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Quote
ne... dann hält der nicht unten an der Kante und zieht sich in die Bohrung.

Vermutung oder Erfahrung?

erfahrung

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Paraman Wrote:
-------------------------------------------------------
> Was für Widerstände (Art) eignen sich denn?

Die hier: [de.rs-online.com]

Ich habe heute ein Experiment gemacht:



In meine selbstgebaute Düse habe ich Filament geschoben.

Das geschmolzene ABS ist nicht - wie erwartet - durch die Heaterbarrel zurückgequollen. Die Heaterbarrel ist am oberen Ende so heiß, dass die Wärme durch das noch nicht hindurchgeschobene Filament hindurchkriecht und das quasi schon vorauseilend wegschmilzt.

Das Experiment hat meine Ansicht über den idealen Extruder sehr verändert. Als nächstes werde ich eine aktive Kühlung ausprobieren. Das Rohr braucht nach oben einen Temperaturabfall, damit das Filament nicht vorauseilend schmilzt. Mit einem Isolator ist das nicht zu machen. Da liegt die Hitze ja volle Kanne am Eingang.

Statt so:



also mehr so:



2-mal bearbeitet. Zuletzt am 01.12.11 17:35.

theodleif Wrote:
-------------------------------------------------------


> Das geschmolzene ABS ist nicht - wie erwartet -
> durch die Heaterbarrel zurückgequollen. Die
> Heaterbarrel ist am oberen Ende so heiß, dass die
> Wärme durch das noch nicht hindurchgeschobene
> Filament hindurchkriecht und das quasi schon
> vorauseilend wegschmilzt.

Dadurch kannst du ja auch keinen richtigen Druck aufbauen. Sonst würde es oben raus kommen.
Ich hatte in dem Extruder den ich mir für den Wolfstrap gemacht hatte, eine extrem kurze Düse. Über der war oben ein Teflonisolator, der war grade mal 8mm lang. Die Düse war ca 15mm lang. da konnte ich von Hand auch rein drücken. Aber sobald ich mit der Maschine geschoben habe, hat es keine 5min gedauert da hatte ich oben einen Kranz von Material. Sah so ähnlich aus wie bei dir an dem Filament. Den bekam ich dann nicht mehr in das Loch.

>
> Das Experiment hat meine Ansicht über den idealen
> Extruder sehr verändert. Als nächstes werde ich
> eine aktive Kühlung ausprobieren. Das Rohr
> braucht nach oben einen Temperaturabfall, damit
> das Filament nicht vorauseilend schmilzt. Mit
> einem Isolator ist das nicht zu machen. Da liegt
> die Hitze ja volle Kanne am Eingang.

Klar ist das mit einem Isolator zu machen... Du MUSST es sogar mit einem Isolator machen. Sonst mußt du das Heizrohr so lang machen, bis es oben wieder kälter wird. Nur mit Aktivkühlung kommst du da nicht weit. Außerdem würdest du nur die Wärme die du unten rein steckst vernichten. Also ständig gegen die Heizung arbeiten. Dann steckst du 50W in die Heizung, und weitere 50W in deine Kühlung

Außerdem brauchst du ja sowieso eine Führung, ohne geht das nicht. Das Filament knickt dir sonst weg. Das ganze mußt du ja auch irgendwo fassen/befestigen können.

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Ich bin immer mehr der Überzeugung, dass eine 3teilige Düse ziemlich nah dem Optimum wäre:

1. Der Düsenkopf mit Bohrungen für Heizung und Thermistor aus Kupfer (sehr guter Wärmeleiter, keine Wärmeübergangsprobleme durch Gewinde/Luftspalt, 4mal so guter Wärmeleiter wie Messing, große Wärmekapazität)
2. Als Übergang in den kälteren Bereich: Edelstahl (schlechter Wärmeleiter, gute Temperaturstabilität)
3. Und dann noch der PeekTeil mit eingebautem Teflon-Schlauch (sehr schlechter Wärmeleiter)

Hat so was in der Art schon mal jemand ausprobiert?

Wie sind professionelle Düsen aufgebaut z.B. von Dimensions?

---

Grüßle aus em Schwobaländle
Michael

Stoffel15 Wrote:
-------------------------------------------------------

> Klar ist das mit einem Isolator zu machen...

Und wie? Wo soll die Wärme denn hin? Die kommt bis zum Isolator und staut sich dort.

> Du
> MUSST es sogar mit einem Isolator machen. Sonst
> mußt du das Heizrohr so lang machen, bis es oben
> wieder kälter wird. Nur mit Aktivkühlung kommst
> du da nicht weit.

Wenn das stimmte, würde der eMaker Extruder nicht funktionieren. Der hat keinen Isolator und nur Aktivkühlung.

> Außerdem würdest du nur die
> Wärme die du unten rein steckst vernichten. Also
> ständig gegen die Heizung arbeiten. Dann steckst
> du 50W in die Heizung, und weitere 50W in deine
> Kühlung

Bei 12 V und 2 A komme ich auf 24W.
Seit meinem heated bed sind 24W eher Peanuts.

Wenn der Bowden-Extruder es erlaubt schneller zu drucken, wirst Du unterm Strich eher kWh's sparen.

"Bei 12 V und 2 A komme ich auf 24W.
Seit meinem heated bed sind 24W eher Peanuts."

ja, und vergiss die 70 Cent nicht, die du in der Düse verbaut hast

---

Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Herzlichen Glückwunsch.