Extruder für hohe Druckgeschwindigkeiten - Erfahrungsaustausch

Hallo Leute. Ich würde gerne meinen Creality CR-10 so trimmen, dass er schnelle Druckgeschwindigkeiten erreicht. Schnerre als es im Lieferzustand (80mm/s) möglich wäre. Ich habe verschiedene Dinge getestet, womit ich Druckgeschwindigkeiten von min 150mm/s erreichen kann:

1. Austausch der Originalfirmware gegen Marlin. Versucht man hier direkt im Anschluss höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, stößt man schnell an seine Grenzen bzw. der Grenze des Reibungskoeffizienten zwischen Ritzel und Filament. Was macht man da am besten?

2. Genau, den Slip versuchen zu vermeiden. Ich habe dann nachgedacht, wie man das am besten bewerkstelligt. Dann ist es mir eingefallen, dass es ja die lieben Wade-Extruder gibt. Zack, Set bestellt, benötigte Teile gedruckt, zusammengebaut, eingebaut, Konfig mit Pronterface angepasst - Läuft. Jedenfalls soweit. Ich habe damit erfolgreich Druckgeschwindigkeiten von 100mm/s (Perimeter, Infill) bei verschiedenen Objekten erreichen können. Später hatte ich dann ein Objekt bei dem recht häufig retracted wurde. Der Vorteil des hohen Anpressdrucks der beiden Federn entpuppte sich schnell als signifikanter und vorher nicht bedachter Nachteil; das Filament, das häufig getracted wird, wird ganz stumpf an der Stelle wo der Druck auf das Filament ausgeübt wird, platt gedrückt. Wird häufig retracted ist das Filament irgendwann so platt, dass es nicht mehr gefördert werden kann. Tja, goodbye Wade Extruder hieß es an diesem Punkt.

3. Ich habe dann weiter recherchiert und bin dann über ein spezielles Extruderdesign gestolpert. Nämlich dem hier: [www.thingiverse.com] Ich habe das T>eil dann noch etwas meinen Bedürfnissen angepasst, und schlussendlich eingebaut. Macht von der Optik was her und auch das Prinzip dass das Filament an zwei Stellen gefördert wird, gefiel mir sehr gut. Schnell wurde aber auch der große Nachteil klar; Reibungswiderstand. Das Filament passiert 9 Öffnungen bis es bei der Nozzle ist und relativ viel Tube mit teilweise kleinem Radius. Das bedeutet natürlich viel Reibungswiderstand und das bedeutet wiederum für mich, dass diese Konstruktion nur (wenn überhaupt) bei kleinen Druckgeschwindigkeiten (40mm/s) genug Kraft aufbringt um das Filament zu fördern. Ansonsten hagelt es Schrittverluste. Die Temperatur habe ich relativ gleich zum Anfang meiner Tests auf 230 Grad hoch gedreht. Half nur bedingt etwas. Gemessener höchster Strom am Stepper waren übrigens 1A. Sicherlich, noch etwas Luft nach oben. Da der Stepper aber so ungekühlt schon so heiß wird, sodass man ihn nicht mehr anfassen mag, und ich demnächst auf TMC2100 Treiber umstelle (max. 1,2A), war das jetzt erstmal keine Alternative für mich den Strom noch zu erhöhen. Den Stepper kühle ich derweilen übrigens mit einem 80mm Lüfter.

4. Auch der letzte Versuch war wieder erfolglos auch wenn es mir vom Ding her gut gefiel. Im Schritt 4 habe ich mich dann wieder nach Teaking-Möglichkeiten umgeschaut und mir ist das Volkano Nozzle Design über den Weg gelaufen. Das sind Nozzles die besonders lang sind weshalb das Filament mehr Zeit hat zu schmelzen, wodurch prinzipiell höhere Druckgeschwindkeiten möglich sein sollten. Ich habe mir dann ein entsprechendes Bundle (Bock, Patrone, Sensor, 5 Düsen (0,4mm - 1,2mm)) besorgt und eingebaut. Ich dachte mir dann an der Stelle wo ich die Düsen in der Hand hatte, ich probiere es mal mit 0,8mm Düsendurchmesser, nachdem ich bei meinen vorherigen Versuchen mit 0,5mm Durchmesser erfolglos war. Größerer Druchmesser = Größerer Durchfluss = Höhere Druckgeschwindigkeiten, dachte ich jedenfalls. Auch wenn die 0,8mm breite Wurst wirklich beeindruckend war, waren die Druckgeschwindigkeiten (natürlich mit dem Einhergehen von höheren Temperaturen) auch nicht wirklich atemberaubend. Ich habe aber wenigstens hier denke ich ein gesundes Mittelmaß mit der 0,6mm Düse gefunden. So, Vukano-Zeugs alles eingebaut, aber dennoch sind die Druckgeschwindigkeiten nicht annähernd in der Nähe meiner Vorstellungen. Weiterhin ist der Extruder das absolute Nadelör. Der nächste Schritt ist nun, dass ich zwei Extruder hintereinader betreibe. Die werden hierbei nicht in Reihe oder parallel geschaltet, sondern der 2. Extruder bekommt seinen eigenen Stepper auf dem Board. Der, der ohnehin übrig wäre. ob das zum Erfolg führt, mal schauen.

Ich würde mich freuen, wenn ihr euren Gedanken und Erfahrungen bzgl. schnellem Druck (>=100mm/s) hier mal freien Lauf lasst und auch ggf. mal zu meinem bisherigen Weg Stellung nehmt. Habe ich vllt. was übersehen und könnte man ggf. den einen oder anderen Schritt noch optimieren? Ich freue mich auf eure Antworten.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 19.06.18 16:52.

Du gehst das Problem von der falschen Seite an.
Wenn ein guter Wade schon nicht für 100mm/s reicht, dann liegt der Fehler wo anders.
Nen Wade an sich packt ohne Mukken 400mm/s, kannst dir am Beiwagerl angucken, und der ist nur mit mickrigen Nema 14.

Mit einer guten Düse warst du schon in der richtigen Richtung, aber das ist nur die halbe Miete.
Ich nehme mal stark an du hast ein Full-Metal hotend, die haben sehr lange Übergangszonen (transition zone) von Heiß auf kalt, das macht massig widerstand beim aufschmelzen.

Besser für hohe Geschwindigkeiten sind die guten alten Hotends mit PEEK als Heat-Barrel.
Meine Hotends bauen zb auf dem uralten V9/V10 Design von Mendel-Parts auf das nur PEEK als Heatbarrel hat und nichtmal nen Teflon Inliner benötigt.
Das Merlin Hotend ist auch zb mit ner Peek Barrel, das sollte auch gut für High-Speed gehen, hab ich aber noch nie ausgereizt, vielleicht können da Srek oder Protoprinter mehr zum V-Max sagen.
Glaub alte J-Heads waren auch mit Peek, hatte ich aber nie in Verwendung.

EDIT: Mach mal nen Foto vom Hobbed-bolt, der ist so mit das einzige was an nem Wade dann doch scheiße sein kann ^^"

mfg Chri

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 20.06.18 00:35.

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[chrisu02.wordpress.com] Quadmax Intel Delid Tools

Es gibt zwei große Faktoren wenn es um Speed beim Drucken geht, Massenträgheit und Widerstand im Hotend. Die meisten Leute die 150 oder mehr mm/s in der Software einstellen bekommen die nie wirklich am Drucker zu sehen. Die nötige Beschleunigung um auf den kurzen Wegen im Drucker auf die Geschwindigkeit zu kommen schaffen die meisten Drucker nicht, oder rappeln sich und die Druckqualität zu Tode. Schau die Chris Beiwagerl Viedo an für einen der wenigen Drucker die wirklich mit richtig heftigen Beschleunigungen arbeiten.
Durch sorgfältige Leichtbauweise von X und Y Achse kann man hier optimieren.
Der nächste Punkt ist das Hotend. Mit dem Volcano bist du das falsch angegangen. Du kannst mit 0.8 Düsen erheblich mehr Material in der gleichen Zeit ablegen, das reduziert, bei dickeren Schichten und niedrigerer Genauigkeit, die Gesamtdruckzeit deutlich, aber es erhöht nicht die Bewegungsgeschwindigkeit!
Wie Chri auch habe ich die Erfahrung gemacht das PEEK Hotends schneller als All Metal Hotends sind, beim Merlin kommt noch dazu das die verwendete Airbrush Düse einen sehr geringen Widerstand entwickelt.
Kommt es dir auf minimale Druckzeit an -> Volcano und so dicke Layer wie möglich
Kommt es dir auf schnelle Bewegung an -> Minimale Masse und schnelles Hotend
Viel Erfolg
Björn

Edit: Vom Merlin gibt es von Angelo jetzt auch eine etwas verlängerte High Speed Version

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 20.06.18 03:01.

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

Hier Mal das Hobbed Bolt. Und danke für euren Input.Das Video habe ich angeschaut und ist natürlich beeidruckend. 400mm/s will und werde ich mit dem CR-10 aber nicht schaffen, das ist illusorisch, denke ich. Das 30cm Druckbett ist ja alleine schon ein Kracher,
der nur träge zu beschleunigen ist. Jedenfalls zu träge um 400mm zu erreichen. Der Drucker im Video hat ja ein ganz anderes Format. Mein Angang mit Vulkano war, dass du die längere Schmelzzone das Filament besser schmilzt und ich dadurch weniger Widerstand
für den Extruder generiere und so höhere Geschwindigkeiten erreiche. Der größere düsendurchmesser war dafür gedacht, um den Durchsatz zu erhöhen und den Druck, den der extruder aufbauen muss, durch den höheren Öffnungsquerschnitt, zu verringern. So die Idee.

Doof gefragt: Kann ich den hohen Widerstand in einem normalen Hotend und normaler düse nicht plump gesagt mit mehr Druck auf das Filament (am extruder) kompensieren? Oder geht ihr sogar soweit und sagt, dass man mit einem tollen Hotend + Nozzle nichtmal eine spezielle Extruder-
bauweise benötigt?

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 20.06.18 04:05.

Sämtliche Hochgeschwindigkeitsdrucke die ich hier schonmal gezeigt habe sind mit den einfachsten Extrudern/Ritzeln gemacht. Meist MK7 oder MK8 Ritzel.

Ein gut funktionierendes und sauber montiertes Hotend ist umso wichtiger. Jeder Grat im Bereich der Schmelzzone bzw. Übergangszone ist fatal, ebenso die üblichen Fasen an den Heatbreaks.

Alles was im Hotend bremst, ob mechinesche Unzulänglichkeiten oder zu lange Zonen, bremst Geschwindigkeitsrekorde aus und nervt ebenso in die andere Richtung, sprich Retracts.

Auf geänderte Parameter gehe ich jetzt mal nicht ein.

Bei den meisten China Hotends wird est ab echten 120mm/s schwierig und man kann die ersten Probleme erkennen.
Wie schon erwähnt ist das Volcano der falsche Ansatz. Generell ist es mit den meisten E3D Düsen kompliziert.

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Lars - Blog, Thingiverse, Git

_{After successfully ignoring Google, FAQ's, the board search and leaving a undecipherable post in the wrong sub-forum don't expect an intelligent reply.}

Also, fakt ist, dass ich einen Chinadrucker habe, ja. Fakt ist aber auch, dass ich damit nicht ansatzweise an die 120mm/s im Auslieferungszustand (mit Marlin) komme! Weder mit dem i3 Clone noch dem (hochwertigeren) CR-10. Das macht alleine der Extruder nicht mit. Okay, andere Ritzel außer den flachen, habe ich auch noch nicht getestet (sind derzeit auf dem Weg zu mir).

Quote
scritch
Doof gefragt: Kann ich den hohen Widerstand in einem normalen Hotend und normaler düse nicht plump gesagt mit mehr Druck auf das Filament (am extruder) kompensieren? Oder geht ihr sogar soweit und sagt, dass man mit einem tollen Hotend + Nozzle nichtmal eine spezielle Extruder-
bauweise benötigt?

Womit wir wieder beim Wade wären der genug Gewalt aufbringt um im Prinzip alles durch jedes Hotend zu drücken. Das hat aber über die Zeit auch viele Hotends gekostet und je nach Hotend auch einfach nicht zu guten Druckresultaten führt. Gewalt ist hier keine Lösung, damit arbeitest du nur gegen ein schlechtes Design.
Generell kannst du von wenige hundert € teuren Chinadruckern auch keine Highspeed erwarten. Den Anspruch haben die einfach nicht und ehrlich gesagt hat den eigentlich eh niemand. Das Thema Hochgeschwindigkeitsdruck wird eigentlich immer nur von Leuten hochgebracht die denken es müßte doch eigentlich schneller gehen. Die Antwort ist, ja, es geht schneller. Der Aufand steigt, der Lärm steigt, die Zuverlässigkeit sinkt und die Druckqualität auch. Fazit, es lohnt nicht. Obwohl ich mehr aus meinen Druckern rauskitzeln kann habe ich üblicherweise eine maximale Verfahrgeschwindigkeit von 120mm/s und eine Druckgeschwindigkeit zwischen 20 und 80 mm/s je nach Einsatzzweck. Damit bin ich mir zu jeder Zeit sicher ein brauchbares Ergebniss zu erzielen, was für mich wichtiger ist als ein theoretischer Geschwindigkeitsvorteil.
Wirklich viel schneller (Faktor 2) drucke ich dank Dual X Cloning beim drucken gleicher Teile, das funktioniert zuverlässig.

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Im Prinzip hast du sicherlich Recht. Ich mache es auch nicht um unbedingt schneller Dinge mit gleichem Resultat zu bekommen, sondern einfach weil mich die Herausforderung reizt. Aber es ist bei meinen Dingen die ich drucke einfach auch so, dass nicht unbedingt Qualität und 100%ige Genauigkeit wichtig sind, sondern auch Mal an Tagen etwas mehr Durchsatz zu haben. Sicher, man könnte sich dafür natürlich auch einen zweiten Drucker hinstellen Dass das im Prinzip niemand braucht sieht man schon bei Recherchen zum schnellen Druck. Wirklich Knowhow, Tutorials etc. scheint es da nicht viel zu geben. Vielleicht ist es einfach noch nicht an der Zeit für schnelles drucken...

FDM findet seine finalen Grenzen bei den Materialeigenschaften. Flüssiges Plastik läßt sich halt nur mit einer gewissen maximalen Geschwindigkeit sinnvoll extrudieren. So sehr weit weg von dieser Grenze sind wir nicht, aber der Mehraufwand um sie zu erreichen ist überproportional groß. Wenn es dir Spaß macht diese Grenzen zu erkunden wünsche ich dir viel Erfolg, aber erwarte nicht das es sehr befriedigend wird

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