ARES Hotend

Ich bin gerade dabei ein eigenes Hotend zu bauen und bitte um Konstruktive Kritik

Mein ARES Hotend



Materialliste:
Düse aus Messing ( endet 5mm über dem Heizklotz, dann Übergang in Edelstahlrohr )
Heizklotz aus Alu / 40W Heizpatrone
Edelstahlrohr mit Teilaußengewinde für den
Alu Kühlkörper ( wird auf das Edelstahlgewinde geschraubt / mit Wärmeleitpaste )

MFG Kryptoo

Hey Inventor Bruder

Ansonsten ein paar Gedankenanstöße:
1. Warum asymetrische Form der Kühlrippen? Finde ich jetzt nicht optimal.
2. Heizpatrone Position? Ist auch nicht so ganz i.O.

Magst wohl 4 Düsen unterbringen?

Gruß
Mirco

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Druckwerk-3D.com

Quote
Mirco S.
Hey Inventor Bruder

Ansonsten ein paar Gedankenanstöße:
1. Warum asymetrische Form der Kühlrippen? Finde ich jetzt nicht optimal.
2. Heizpatrone Position? Ist auch nicht so ganz i.O.

Mirco

Die asymetrische Form der Kühlrippen ist zwar nicht optimal aber schick Ich denke aber das genug Kühlleistung übrig bleibt
Auch die Position der Patrone habe ich mit Absicht so gewählt weil eine Simulation eine bessere Wärmeverteilung gezeigt hat.
Der " klassische" Sitz der Patrone heizt doch sehr einseitig.

MFG Kryptoo

Und wenn dann noch der Lüfter an einer Seite angebracht ist, (etwa so->[www.thingiverse.com]) ist dem V2 Rohr die Form der Kühlbleche egal, hat ja keine Augen. Hauptsache, es wird entsprechend gekühlt.

Was sagt Ihr zur Materialien Auswahl?
Sollte doch gehen oder? ( auch ohne Liner )
MGF Kryptoo

Ohne Liner wird mit 3mm PLA gut gehen, mit 1.75mm PLA kann es gut gehen, muß es aber nicht.
Prusa behautet, seine Ganzmetall Düse würde mit PLA ohne Probleme funktionieren - hab noch nie eine in der Maschine gehabt - kann es nicht beurteilen
Ich hab die 1.75mm V3 von Stoffel, ohne Liner, teilweise auch mit PLA betreiben können, ich habe aber auch PLA, das geht garnicht. Die V3 in 3mm ohne Liner lief über Stunden (in einem K8200) mit PLA ohne Probleme

Achim

Ich habe auch eine V3 von Stoffel (1.75 Bowden). Läuft super.
Ich habe ehrlich gesagt noch NIE PLA gedruckt Habe immer gedacht ABS ist das Maß der Dinge

Bei den Druckplatten ist das so bei den Hot-Ends umgekehrt.

Gruß
Mirco

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Druckwerk-3D.com

"Habe immer gedacht ABS ist das Maß der Dinge"
PLA druckt sich einfacher, da es einen höheren Temperaturbereich hat - Anfängergeeigneter - dafür sind Brücken und Überhänge schwieriger, da zu "dünnflüssig"
ABS haftet aber schlechter auf Druckplatten. Für PLA reicht eine warme Platte - ABS braucht mehr Einsatz - mehr Hitze und eine behandelte Oberfläche, z.B. Kapton
Und dünne (1.75mm) Ganzmetalldüsen haben z.T. Probleme mit PLA

Achim

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.11.13 12:51.

Habe ich das richtig verstanden das die Düse praktisch komplett, bis auf die Spitze, im Stahl verschwindet? Wie ist die mit dem Edelstahlrohr verbunden? Wie sieht der Übergang von Messing zu Stahl aus?
Die Asymetrie der Kühlrippen ist witzig, aber dadurch verlierst du Kühlwirkung dort wo es am wichtigsten ist, direkt über der Düse. Nach meiner Erfahrung zahlt es sich aus den durch die Düse geheizten Teil eines Hotends so klein wie irgend möglich zu halten. Da gilt bei mir die Grundregel das alles was ich nicht an Wärme reinstecke auch nachher nicht entfernt werden muss.
Die Montage der Heizung würde ich mir noch mal überlegen, an der Stirnseite ist die am kühlsten, du musst die also ganz schön heizen um an der Düse auf Temperatur zu kommen. Zumindest darfst du die Temperatur nicht in der Nähe der Heizung messen, sondern möglichst direkt an der Düse. Dadurch hättest du aber eine unglückliche Kabelführung.
Schöner Name

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[www.bonkers.de]
[merlin-hotend.de]
[www.hackerspace-ffm.de]

Ich fange mal bei der Heizung an.
Die Patrone steckt mit Absicht Stirnseite voran in der Bohrung ( Ich habe das in einer Wärmeverteilungssimulation so ausgetüftelt)
Mir ist bewusst das die Patrone richtig Gas geben muß aber dafür ist die "indirekte" Wärmeverteilung schön gleichmäßig.
Bei der Standard Bauweise heizt die Patrone volle pulle mit einer Seite hin zum Filament. Dadurch verbrennt das schon fast auf einer Seite während die andere noch am schmelzen ist. Puh ich weis gar nicht wie ich das erklären soll

Zur Düse:
Also.... Die Düse besteht aus Messing,der untere Teil ( Spitze ) kommt ca. 3mm aus dem Alublock. der obere Teil geht dann durch den Alublock bis 5mm darüber und soll dann mit einem Selbstabdichtenden Gewinde in die Edelstahlhülse geschraubt werden. (Wird dann zusammen gerieben).

Die Temperatur möchte ich wenn möglich direkt an der Düse abgreifen.

MFG Kryptoo

Wärmeverteilungssimulation? Das hätte mir über die Zeit einen Haufen Arbeit sparen können
Das mit dem einseitigen Aufheizen ist schon klar, das war auch mal eine Befürchtung von mir, mangels Simulation habe ich das immer nur getestet und zum Glück kein Problem gehabt.
Ich nehme an das die innere Stirnseite der Edelstahlhülse plan gedreht ist? Dieser Übergang hat sich für mich, und nach allem was ich mir so über die Zeit angelesen habe auch für viele andere, als casus knacktus erwiesen. Wenn hier Spalten auftreten kommt es zu Verstopfungen. Beim Merlin Hotend habe ich nach einigen Versuchen die Bohrung der Düse um 1/10mm größer gewählt als die Bohrung im PTFE (bei dir die Stahlhülse). Danach hatte ich keine einzige Verstopfung mehr die nicht auf Fremdkörper zurückzuführen war.

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[www.bonkers.de]
[merlin-hotend.de]
[www.hackerspace-ffm.de]

Das Problem der Erwärmung habe ich auch schon erkannt und auch berichtet. Aus diesem Grund habe ich auch eine andere Heizquelle gewählt. Das mit den Übergängen ist soweit richtig. Wird er aber dann durch das gemeinsame bohren in den Griff bekommen. Allerdings muss der Gesamtlauf gut sein, sobald Du das Hotend zerlegst und wieder zusammen fügst passt es unter Umständen nicht. Deshalb würde ich eine Zentrierung ebenfalls hin machen.
Plan zu Plan ist schon ein guter Ansatz, aber ein Gewinde ist nicht zentrierend. Das muss Dir klar sein.

Noch was, Edelstahl musst Du noch verjüngen damit die Hitze nicht so nach oben steigt.

Gruß
Mirco

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.11.13 14:56.

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Druckwerk-3D.com

Quote
Srek
Beim Merlin Hotend habe ich nach einigen Versuchen die Bohrung der Düse um 1/10mm größer gewählt als die Bohrung im PTFE (bei dir die Stahlhülse). Danach hatte ich keine einzige Verstopfung mehr die nicht auf Fremdkörper zurückzuführen war.

Das scheint eh der Punkt zu sein, wo auch die meisten All Metal Hotends Schwierigkeiten haben. Je größer die Bohrung im oberen Düsenteil (an der Naht zur Thermalbarriere), desto besser flutscht es. So zeigen unsere Versuche mit dem E3DIY. Der Preis dafür ist aber Oozing.

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Detlef

Excalibur Hotend

reprapclean32.png

reprapzone.blogspot.de

Hab mal schnell einen Prototyp gedruckt.
Ich bin immer wieder erstaunt wie gut und schnell das geht.

@Kryptoo:
Mit welchem Programm hast Du die Wärmeverteilungssimulation gemacht? Kannst Du uns auch ein Simulationsbild zeigen?

LG, Willy

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3D gedruckter Messerschärfer +++ RADDS für den Arduino-Due +++ Meine Drucker

Das wurde von einem Kollegen mit Autodesk CFD gemacht. Glaube ich jedenfalls. Damit kenne ich mich nicht so aus, ich bin froh das ich mit Inventor halbwegs zurecht komme.
Ich glaube man kann das "Wärmebild" ausdrucken. Ich frage ihn mal.

Habe das HotEnd etwas überarbeitet.



Das HotEnd hat jetzt einen Hochleistungslüfter bekommen ( 15000U/min Max Air Flow: 5.13CFM )

Ich hoffe das ich das in den nächsten Wochen irgendwo produzieren lassen kann

Ach hätte ich doch nur eine CNC Dreh/Fräsmaschine at home.

HotEnd

6-mal bearbeitet. Zuletzt am 22.11.13 17:08.

Auf alle Fälle finde ich es eine coole Idee, das Hotend erstmal auszudrucken, bevor man es baut.

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Detlef

Excalibur Hotend

reprapclean32.png

reprapzone.blogspot.de

Was soll ich machen? Ich habe leider nicht die Möglichkeit das HotEnd zuhause zu fertigen ( könnte höchstens mal in der Firma fragen)
Wie ich was fertige weiß ich nur die Mittel fehlen mir.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 22.11.13 17:29.

Haben wir evtl. ein Lohnfertiger hier im Forum der mir den Kühlkörper fräsen kann?

Ich bin ja auch gerade dabei ein Hotend zu entwickeln, ein gutes habe ich ja schon für PLA 1,75er allerdings mag Detlef das unmögliche.
Die Problematik ist immer Design, Funktion und Preis.
Als Grundsatz bei meinen Entwicklungen gilt immer "design follows function" und nicht anders herum.

Dieses Hotend könnte ich Dir machen lassen, habe mehrere Betriebe die so was machen können. Allerdings schätze ich jetzt schon die Rüstkosten
auf 60-80€ + Bearbeitung. Kommst dann mit dem Einzelstück auf 100-120€ nur der Kühler.

Im Bezug auf den Kühler, diesen Lüfter wirst Du niemals benötigen. Unter Umständen ist das Ding sogar passiv schon brauchbar. Ich würde an
Deiner Stelle versuchen die Länge noch ein wenig zu kürzen, dafür dann mit Lüfter. Diese Länge wirst nie im Leben benötigen.


Gruß
Mirco

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Druckwerk-3D.com

Hallo,

ich war ja gar nicht gemeint. Somit halte ich mich hier raus.
Sorry. Wer lesen kann ist klar im Vorteil!

Gruß
Mirco

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 23.11.13 04:49.

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Druckwerk-3D.com

Ich habe nochmals das Designe angepasst.
Das HotEnd ist nochmal ein Stück kompakter geworden.
Desweiteren ist jetzt eine Düse mit Stehkragen zur besseren Wärmeübertragung vorgesehen.

Nicht schlecht, jetzt noch die rippen ein wenig dünner. Diese düse benötigt ca 4-4,5 minuten bis sie auf 210 grad ist, außerdem ist die fläche zu groß vom heizblock, hier bekommst du durch die wärmestrahlung zu viel wärme nach oben in den kühler. Bin echt gespannt wie das ding geht.

Gruß
Mirco

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Druckwerk-3D.com

Da bleibt ja fast nix mehr vom Kühlkörper übrig

Wie kommst du darauf das die Düse 4,5 min braucht um auf 210 Grad zu kommen? Glaskugel ?
Den Heizblock möchte ich nur ungern umbauen da die Wärmeverteilung gut aussieht.
Prusa macht in etwa auch das gleiche und hat keine Wärmeprobleme.
Ich finde auch das eine Temperatursteigerung von mehr als 10 Grad pro Sekunde unsinnig und ungünstig ist.Das Filament mus auch noch in Ruhe schmelzen dürfen und nicht gleich verbrennen.
Bin mal gespannt wann der erste sein Hotend mit 100W Patrone betreibt.

4-mal bearbeitet. Zuletzt am 23.11.13 23:04.

Was ich an der Konstruktion bedenken würde, ist der Wärmetransport durch Konvenktion, auf den Nophead neulich mal hingewiesen hat. Heizklotz und Kühlkörper haben hier große, gegenüberliegende Flächen.

Wie groß der Wärmetransport durch Konvektion sein kann, sieht man an jeder Heißluftpistole.

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Detlef

Excalibur Hotend

reprapclean32.png

reprapzone.blogspot.de

Das ist Konstruktive Kritik. Danke Detlef
Dem könnte ich mit einen verlängertem Zwischenstück entgegenwirken.

Quote
Kryptoo
Wie kommst du darauf das die Düse 4,5 min braucht um auf 210 Grad zu kommen? Glaskugel ?
Den Heizblock möchte ich nur ungern umbauen da die Wärmeverteilung gut aussieht.
Prusa macht in etwa auch das gleiche und hat keine Wärmeprobleme.
Ich finde auch das eine Temperatursteigerung von mehr als 10 Grad pro Sekunde unsinnig und ungünstig ist.Das Filament mus auch noch in Ruhe schmelzen dürfen und nicht gleich verbrennen.
Bin mal gespannt wann der erste sein Hotend mit 100W Patrone betreibt.

Im Bezug auf die 4,5min, keine Glaskugel sondern Erfahrung. Die Masse die hier erwärmt werden muss ich größer als bei den Geschichten die ich hier habe.

Die Wärmeverteilung, da bin ich mir noch unsicher ob das was hier allgemein gebaut wird, einschließlich meiner Sachen, wirklich der Weisheit letzter Schluss ist, ich denke eher nicht.
In wie weit Prusa seine Düsen wirklich was taugen kann ich nicht beurteilen, ich habe Wolfgang seine Düse hier und die gilt mit dem E3D als Referenz für mich. Zumindest in der Größe 1,75 PLA
da es hier die meisten Probleme gibt. Wenn dieses Problem gelöst ist dann denke ich ist man ein Stück weiter.

Im Bezug auf die Temperatursteigerung kann ich nur eines dazu sagen, setzt man sich mit der Thematik wirklich auseinander, und das habe ich, dann wird man bestimmte Dinge nicht außer acht lassen
können.
In der Literatur zu diesen Geschichten gibt es 2 Dinge die man beachten muss.
1. Die Zustandsänderungen von Polymeren (Glaszustand, Visko- und elastischer Zustand und die Zersetzung) Bei PLA ist der Bereich nach meinen Untersuchungen relativ schmal
2. ich zitiere " Wärmezufuhr bewirkt eine Bewegung innerhalb der Kette (Dehnung und Neigung der Glieder). Werkstoff ist dann beweglicher und zäher. Bei kristallinen Polymeren vollzieht sich diese Bewegung vorwiegend in den amorphen Bereichen, die kristallinen wirken
versteigend. Weitere Wärmezufuhr führt zur Verschiebung der Ketten gegeneinander (Fließtemperatur). Werkstoff ist plastisch verformbar. Druck erniedrigt die Viskosität. Bei diesen Temperaturen beginnt bereits die Schädigung des Werkstoffes durch Zerbrechen der Ketten (Glasblasen, Verfärbung) mit Abnahme der mechanischen Eigenschaften."

Das tropfen der Düsen ist auf die Gasblasenbildung zurück zu führen. Somit ist man hier schon weit drüber von dem was benötigt wird.

Zur meiner Heizung, nicht das schnelle Aufwärmen ist hier ausschlaggebend sondern die Dynamik. Das aufwärmen ist eine positive Eigenschaft die sich daraus ableitet. Kommt aber durch die konstruktive Anordnung der Elemente. Ein Heizdraht, die simpelste Variante hat hier immer noch ein unheimlich großes Potenzial das oft unterschätzt wird.

Schau Dir einfach mal das Bild an. Habe einen einfachen Test gemacht. Verschiedene Düsen laufen lassen. Ohne Rückzug abgestellt und dann einfach mal 5 Minuten gewartet. Die Düse abkühlen lassen, Hotend zerlegt. Ganz vorsichtig erwärmt damit ich das Filament raus bekomme und siehe da, die Theorie die ich mir aufgestellt habe, nichts anderes als eine Modell, hat sich bestätigt. Man betrachtet die ganzen Systeme nicht. Das ist das Problem! Die Geschichte ist ein wenig komplexer wie es sich so mancher vorstellt. Ich bin hier erst am Anfang. Aber ich kann jetzt mittlerweile ein Hotend in Ganzmetall Ausführung bauen das bis 120-150 mm/s läuft und auch ein Hotend dass bis 300mm/s läuft. Es ist noch Verbesserungspotenzial vorhanden, keine Frage. Stehe vielleicht bei 85% aber ich komme der Sache schon näher.

Schau Dir die Bilder an und mach Dir eigene Gedanken darüber. Ich konnte die Effekte der Gasblasenbildung bis zur Verfärbung nachbilden. Und jetzt rate mal welches Filament von meiner Düse ist



Gruß Mirco

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Druckwerk-3D.com