Wann braucht der Slicer den Düsendurchmesser?

Hier geht es ausschliesslich um die Extruder und Kühlung des Filamnts des RF1000. Fragen und Probleme sowie Verbesserungen können hier diskutiert werden
Antworten
Benutzeravatar
rf1k_mjh11
Developer
Developer
Beiträge: 2051
Registriert: Di 6. Jan 2015, 19:44
Wohnort: Autriche
Has thanked: 263 times
Been thanked: 542 times

Wann braucht der Slicer den Düsendurchmesser?

Beitrag von rf1k_mjh11 »

Man lernt nie aus. Deshalb kommt jetzt wieder ein langweiliger Theoriebeitrag. Hah! Erwischt! Der Beitrag wird gar nicht langweilig (dafür langatmig). Außerdem ist einiges an praktischer Erfahrung dabei. Die Erkenntnisse hier lassen sich auf Brücken, Überhänge, und so weiter, anwenden.

Ich habe wiederholt in Beiträgen im Forum bemerkt, dass der Düsendurchmesser beim Druck bloß eine sekundäre Rolle spielt (hier, hier, hier und hier).

"Der Düsendurchmesser spielt, bei Slic3r zumindest, keine Rolle bei der Ermittlung der Fördermenge."
So lautete meine Aussage bisher. Meine Überzeugung beruhte auf die Theorie und die Mathematik (Erklärung dazu: hier). Die eben zitierte Aussage möchte ich hiermit offiziell etwas ergänzen.
"Der Düsendurchmesser spielt, bei Slic3r zumindest, keine Rolle bei der Ermittlung der Fördermenge - für gewöhnliche Raupen."
Welche Raupen in die Kategorie 'gewöhnlich' fallen, sollte aus diesem Beitrag ersichtlich werden.

Zur neuen Erkenntnis kam ich durch Zufall - ein Zufall hervorgerufen durch meinen eigenen Fehler, meine eigene Unachtsamkeit. Man lernt eben NIE aus. Und Fehler sind gute Lehrer, vorausgesetzt, man will lernen.
Entstehungsgeschichte
Ich wollte für den Urlaub eine Halterung für eine Action Kamera konstruieren. Damit sollte ich die Kamera am Mast oder Gabelbaum montieren können, um einen anderen Blickwinkel zu erreichen. Im CAD wurde ein Grobentwurf gemacht. Diesen wollte ich mal schnell drucken, um ein Gefühl dafür zu bekommen, ob die Idee brauchbar war.
Große Düsen erlauben großzügigere Layerhöhen. Zusammen mit den breiteren Raupen führt das zu einem schnellen Ergebnis. In Slic3r nahm ich mein Profil für die 0.6mm Düse und eine 0.4mm Layerhöhe (oder war es doch 0.5?). Das Teil benötigte Support, dass ich ebenso auswählte. Um noch mehr Zeit zu sparen, wurde nur ein Perimeter und bloß 10% Füllung eingestellt. Das verwendete Füllmuster heißt in Slic3r "Cubic", hier ein Beispielbild:
CubicFillPattern.jpg
Also, Drucker angeworfen, Bett aufgeheizt, Hot End vorgewärmt, PETG Filament eingeführt und los! Voraussichtliche Druckzeit ca. 45 Minuten. Die erste Lage sah OK aus, ebenso die zweite. Wie üblich achtete ich danach nicht mehr so genau auf den Druck. Nur mehr ein gelegentlicher Blick, ob alles noch rechtens ist. Nach 10 oder 15 Lagen sah ich wieder hin und wunderte mich über das miese Aussehen der Füllung. Auch Teile des Supports sahen eher komisch aus, fast wie Unterextrusion, aber eben nur fast. Der Perimeter sah einigermaßen OK aus, definitiv nicht wie Unterextrusion. Ich sah mir nochmals die Slicereinstellungen an. Die waren in Ordnung. In der Zwischenzeit wurde die Situation nicht besser. Ich ging ein wenig mit der Geschwindigkeit runter, mit dem Materialfluss hoch. Nach ein paar Minuten noch immer keine Besserung. Ich stellte die geänderten Werte wieder zurück und wartete. Das Aussehen der Füllung (des Infills) war kontinuierlich schlechter geworden, seit mir die miese Qualität erstmals auffiel. Gelegentlich sah ich auch schlechte Stellen beim Perimeter. Der Druck war inzwischen so weit fortgeschritten, dass ich mir vom Endprodukt schon ein gutes Bild machen könnte. Ich wartete nur mehr einige Layer ab, damit gewisse kritische Bereiche fertig werden konnten. Einige dieser Bereiche hatten 'Zwischendecken', also horizontale Flächen mit 100%igem Füllgrad. Auch diese Bereiche sahen wirklich schlecht aus. Irgendwann, ungefähr zu dieser Zeit, kam mir die Vermutung, dass ich vielleicht die falsche Düse montiert hätte. Ich prüfte nach und sah, dass beide 0.6mm Düsen im Halter waren, bloß eine 0.35mm Düse fehlte, und war daher am Hot End montiert!
Ich hatte genug gesehen, das Objekt war ausreichend fortgeschritten um ein 'brauchbares Demo-Teil' abzugeben. Daher brach ich den Druck ab.
Ich benutzte den Fehldruck, um weitere Verbesserungen im Design einzuarbeiten. Die ganze Zeit über, als ich im CAD arbeitete, geisterte die Geschichte im Hinterkopf herum. "Wieso waren die ersten Layer in Ordnung, der Rest Mist?" Es wurde mir allmählich klar, was passierte.
Den Fehler den ich beging, war, eine kleine Düse montiert zu haben, aber im Slicer eine große Düse zu spezifizieren.
Diesen Fehler habe ich vor kurzem nochmals in vereinfachter Form absichtlich durchgeführt:
Im Slicer (Slic3r) habe ich zwei einfache Quader geladen, 20x20x3mm und 20x20x4.8mm. Ich gab eine Layerhöhe von 0.4mm vor, samt einer Düse von 0.6mm, einen Füllgrad von nur 10%, Muster "Rectilinear". Das niedrigere Objekt hatte Einstellungen, die verhinderten, dass Infill benötigt wurde (genügend obere und untere Layer), dafür hatte es nur einen Perimeter. Das höhere Objekt hatte dafür drei Perimeter und Infill über mehrere Layer. Der entstandene GCode wurde in Repetier-Host geladen. Beim Drucker wurde eine 0.35mm Düse montiert und der Druck gestartet. Zwischendurch wurden mehrere Fotos gemacht. (Wegen der engen Verhältnisse habe ich mehrmals den Druck mittels Taste pausiert, um in Ruhe Bilder machen zu können. Diese Vorgangsweise führte zu Sabbern, Fäden und daraus resultierender Materialverlust. Die Fäden und der Materialverlust vermiesten den weiteren Druck etwas, aber um das geht es ja hier nicht.) Am Ende des Drucks wurde die Düse gegen eine 0.6mm Düse gewechselt und dieselbe GCode-Datei ein zweites Mal gedruckt. Auch hier wurden Fotos gemacht.

Noch einmal zur Deutlichkeit:
Ich habe mit einer 0.35mm Düse mit einer Layerhöhe von 0.4mm gedruckt! Das entspricht 114% des Düsendurchmessers! Und das schon in der ersten Lage! (Und es haftete! (es war PETG)) Genug der Rufzeichen, jetzt zu den Bildern:
Hier sieht man je ein Bild mitten im ersten Layer (jeweils im 'Flug' geschossen), einmal 0.35mm, einmal 0.6mm.
1stLayer035Nzl_a.jpg
1stLayer060Nzl_a.jpg
Man sieht kaum einen Unterschied (na gut, bei der Bildqualität hätte man nicht unbedingt ein leichtes Spiel). Wie gesagt, hier hat der erste Layer 0.4mm - das ist bei der 0.35mm Düse doch beachtlich. Man beachte das offensichtliche Fehlen der oft zitierten Situation: "Für gute Haftung die Raupe ordentlich in das Bett drücken".

Hier ist der erste Layer fertig und die drei Perimeter des höheren Objekts, rechts, waren gerade fertig. Habe hier nur ein Bild von der 0.35mm Version. Sieht aber OK aus, oder?
Mid2ndLayer035Nzl2.JPG
Jetzt der Vergleich der Füllung (des Infills). Mit der 0.35mm Düse purzeln die Raupen rechts und links herunter. Mit der 0.6mm Düse sieht es doch deutlich besser aus.
InfillBad035Nzl.JPG
InfillBetter060Nzl.jpg
Hätte ich als Füllmuster 'Cubic' gewählt, würde es bei der 0.35mm Düse noch schlimmer aussehen, da die Raupen nur teilweise von unten unterstützt werden (ähnlich wie bei einem Überhang). Das niedrige Objekt daneben ist fast fertig gedruckt. Es ist ohne Füllung, und sieht hingegen doch recht brauchbar aus, nicht wahr?

Nicht nur die Füllung ist mies, auch die Layer die unmittelbar darüber sind und die Füllung abdecken, sind sehr schlecht. Bei der 0.6mm Düse gab es zwar zwei Bereiche, wo die 100% Füllung sich nicht mit dem Perimeter verbunden hat und absackte, aber die eingekreisten Bereiche zeigen, dass es eigentlich viel besser aussieht als bei der 0.35mm Düse, die über die ganze Fläche mies aussieht.
BridgingBad035Nzl_a.jpg
BridgingBetter060Nzl_a.jpg
Diese Unebenheiten in der Deckschicht können mit der 0.35mm Düse erst sehr langsam wieder wettgemacht werden. Da reichen die 4 Layer noch lange nicht, wie man im nächsten Bild sieht:
TopLayerWavy035Nzl.JPG
Hier sind die fertigen 4 Objekte. Links, mit dunklem Strich an der Vorderseite, sind die 2 Objekte, die mit der 0.35mm Düse gedruckt wurden. Rechts die Objekte mit der 0.6mm Düse.
All4Pieces_c.jpg
Wie gesagt, man sieht, dass die Oberseite des höheren Objekts noch sehr wellig ist, in der Version mit der 0.35mm Düse. Jene mit der 0.6mm Düse ist noch leicht wellig, man sieht es bloß nicht gut im Bild.
Zugegeben, ein Füllgrad von nur 10% kann so ein Verhalten hervorrufen, wenn die Einstellungen nicht perfekt sind.

Auch die Bilder der Unterseite überraschen ein wenig.

Dummerweise muss ich die Bilder in den folgenden Beitrag stecken. Hier habe ich das Bildkontingent erschöpft. Also bitte auch den nächsten Beitrag durchsehen, da werden die weiteren Bilder gezeigt. Den Bericht schreibe ich hier fertig.

Trotz einer Layerhöhe größer dem Düsendurchmesser wurden die Raupen mit der 0.35mm Düse doch deutlich abgeflacht - ein Zeichen des Bettkontakts. Irgendwie scheinen diese stärker gequetscht als die Raupen mit der 0.6mm Düse. Da spielt offenbar eine Dynamik mit, die noch nicht ganz verstanden wird.
Die kleinere Düse bedingt einen kleineren Querschnitt des extrudierten Fadens als der Faden haben sollte, bzw. als der Slicer es erwartet. Der Motor fördert weiterhin unbeeindruckt das spezifizierte Volumen. Da wirkt sich der geringere Querschnitt so aus, dass der extrudierte Faden die Düse schneller verlässt, als die Düse (in X & Y) bewegt wird. Diese Differenz zwischen Fahr- und Extrudiergeschwindigkeit führt wiederum zu einem massiven Durchhängen der Raupe bei Brücken oder 'Zwischen- bzw. Decklagen', und erschwert die Beseitigung der entstandenen 'Durchhänger', da die Raupen der folgenden Lagen am gleichen Symptom leiden. Ebenso kann das scheinbar zu schnelle Extrudieren des Fadens, wenn nur ein einziger Perimeter oder eine einzige Füllraupe vorhanden ist, dazu führen, dass die Raupe seitlich 'ausknickt' und nicht mehr ordentlich über die darunterliegende Raupe liegt. Damit hat die Raupe im darüber liegenden Layer noch weniger Chance, in die richtige Position zu kommen und knickt noch eher aus, usw..

Weiter geht es im nächsten Beitrag!

mjh11
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
RF1000 (seit 2014) mit:
  Pico Hot End (mit eigenem Bauteil- und Hot End Lüfter)
  Ceran Bett
  FW RF.01.47 (von Conrad, modif.)

Die Natur kontert immer sofort mit einem besseren Idioten.
Benutzeravatar
rf1k_mjh11
Developer
Developer
Beiträge: 2051
Registriert: Di 6. Jan 2015, 19:44
Wohnort: Autriche
Has thanked: 263 times
Been thanked: 542 times

Wann braucht der Slicer den Düsendurchmesser? Zweiter Teil

Beitrag von rf1k_mjh11 »

Fortsetzung des vorhergehenden Beitrags.

Hier einige Bilder von der Unterseite der Druckobjekte. Man beachte die sichtbare Abflachung der Raupen, auch mit einer 0.35mm Düse bei einer Layerhöhe von 0.4mm.
1stLayerBottom035Nzl.jpg
1stLayerBottom060Nzl.jpg
Hier noch zur Gaude, dasselbe, also die Unterseiten zweier Objekte, aber hier mit 0.35mm Düse und einer Layerhöhe von 0.5mm (143% des Düsendurchmessers!!) gedruckt.
1stLayerBottom035Nzl050LayerHeight_b.jpg

Schlussendlich die Erkenntnisse, die ich aus der ganzen Sache gewonnen habe (folgende Aussagen gelten besonders für verhältnismäßig große Layerhöhen):
  • 1. Man kann tatsächlich mit einer Layerhöhe drucken, die gleich, oder sogar etwas größer als der Düsendurchmesser ist. Ich hatte diese Aussage öfters im Forum kundgetan (hier, hier) und dabei nur halbherzig daran geglaubt. Jetzt weiß ich es definitiv. Es gelten hier natürlich gewisse Einschränkungen und man sollte genau wissen, was man tut.
  • 1.1 Falls man so was tut, aus was für einen skurrilen Grund auch immer, ist es günstig für den Infill eine Raupenbreite anzugeben, die so schmal ist, dass der Slicer nur so viel Material fördert, dass der extrudierte Faden etwas gespannt wird. Das lässt sich ausrechnen: Öffnungsquerschnitt der tatsächlichen Düse dividiert durch Layerhöhe dividiert durch angegebenem (größerem) Düsendurchmesser. Diesen Pseudowert als Raupenbreite des Infills angeben und die Bahnen sind gespannt, wie hier:
    InfillTweaked035Nzl050LayerHeight.jpg
    Noch eine Nahaufnahme:
    InfillTweakedCloseup.jpg
  • 1.2 In so einem Fall sollte man etwas höhere Fülldichten anstreben (>30%), damit mehr Infill-Bahnen vorhanden sind, welche die durchhängenden Deckschichten besser tragen helfen.
  • 1.3 Zwei oder mehr Perimeter sind hilfreich. Da stützen sich die Perimeter gegenseitig und verhindern das unkontrollierte 'ausbrechen' der Raupenbahnen.
  • 1.4 Ich nehme an, Überhänge werden kaum möglich sein, außer man kann im Slicer extra eine Raupenbreite dafür angeben (in Slic3r jedenfalls nicht).
  • 1.5 Deckschichten werden einige mehr benötigt als sonst, da die Bahnen zum Durchhängen neigen. Sonst werden die obersten Flächen nicht schön glatt und eben.
Weitere, generelle Erkenntnisse, nicht unbedingt auf große Layerhöhen beschränkt:
  • 2. Es scheint allgemein besser, wenn die vorgegebene(n) Raupenbreite(n) in etwa dem Düsendurchmesser entspricht. Das ist aber nicht zwingend nötig.
  • 2.1 Es ist besser, auch beim Infill eine Raupenbreite anzugeben, die dem Düsendurchmesser in etwa entspricht, eventuell sogar etwas kleiner.
    Weiterer Fehler meinerseits
    Seit einigen Monaten, bis zu dieser Sache, dachte ich, ich wäre besonders schlau und habe immer eine um 50% breitere Raupe für den Infill vorgeschrieben. Ich tat dies in der Hoffnung, die Lücke zwischen den einzelnen Raupen im Infill etwas zu schließen (ich meine damit den Spalt zwischen zwei übereinanderliegenden Bahnen, eine aus dem vorvorhergehenden Layer und die aktuelle Raupenbahn, siehe dazu die Nahaufnahme des Infills). Das Erhöhen der Raupenbreite beim Infill führt leider schließlich, bei größeren Layerhöhen, ebenfalls zu einem Durchsacken der Raupe, wie in hier im Bild zu sehen ist:
    InfillSag060Nzl.jpg
    Die Ursache ist hier wieder, dass schneller gefördert als gefahren wird. Hat man hingegen eine Raupenbreite für den Infill angegeben, der dem Düsendurchmesser entspricht oder kleiner ist, wird jede einzelne Bahn des Infills eher gespannt und sackt nicht durch. Damit werden die Decklagen unmittelbar darüber ebener.
Damit kann ich die Frage der Überschrift beantworten:
Der Slicer benötigt den Düsendurchmesser zur Berechnung der Fördermenge für gewisse Raupentypen (vor allem Brücken). Bei gewöhnlichen Raupen ist der tatsächliche Düsendurchmesser nebensächlich.

Jetzt soll mir noch das Gegenteil passieren (Objekt für eine 0.35mm Düse gesliced, aber 0.6mm Düse montiert und dann gedruckt!).

mjh11
Du hast keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
RF1000 (seit 2014) mit:
  Pico Hot End (mit eigenem Bauteil- und Hot End Lüfter)
  Ceran Bett
  FW RF.01.47 (von Conrad, modif.)

Die Natur kontert immer sofort mit einem besseren Idioten.
Benutzeravatar
rf1k_mjh11
Developer
Developer
Beiträge: 2051
Registriert: Di 6. Jan 2015, 19:44
Wohnort: Autriche
Has thanked: 263 times
Been thanked: 542 times

Kleine Düse, große Layerhöhe - Wieso?

Beitrag von rf1k_mjh11 »

Mindestens einen Anwendungsfall gibt es für diese unkonventionelle Vorgangsweise (drucken mit einer Layerhöhe größer oder gleich dem Düsendurchmesser):

Schnellere Probedrucke.

Im Prinzip simuliert man mit dieser Vorgehensweise eine größere Düse. Wie im ersten Beitrag in diesem Thread angegeben, unter 'Entstehungsgeschichte', erlauben größere Düsen auch größere Layerhöhen (breitere Raupen klarerweise auch). Das alles führt zu deutlich reduzierte Druckzeiten. Also optimal für ein schnelles Ergebnis, damit man was 'in der Hand hat' - jedoch nicht unbedingt für funktionale, oder, vor Allem, schöne Drucke.

Hat man hingegen keine Auswahl und nur eine kleine Düse, könnte man sich gelegentlich die Vorgehensweise überlegen ...

Wenn es sich um ein relativ einfaches Objekt handelt, sollte es kein Problem sein. Bei komplexen Objekten könnte es dafür schneller zu einer Begegnung mit der Recycling-Tonne kommen :ohmy: .

mjh11


Als realistisches Beispiel zu den reduzierten Druckzeiten: Ein Druckjob, dass mit 0.6mm Düse 1h 18m dauern würde, würde 3h 47m dauern mit der 0.35mm Düse. Das entspricht ziemlich genau eine Ersparnis von 2/3 der Druckzeit.
Würde man mit daher mit der 0.35mm Düse so drucken, als hätte man eine 0.6mm Düse montiert, bei der angenommenen Layerhöhe von 0.5mm, dürfte die Ersparnis trotz der notwendigen Anpassungen noch immer weit über 50% sein.
RF1000 (seit 2014) mit:
  Pico Hot End (mit eigenem Bauteil- und Hot End Lüfter)
  Ceran Bett
  FW RF.01.47 (von Conrad, modif.)

Die Natur kontert immer sofort mit einem besseren Idioten.
hal4822
Developer
Developer
Beiträge: 1102
Registriert: Fr 27. Mär 2015, 15:19
Wohnort: kann aus Nickname entschlüsselt werden
Has thanked: 47 times
Been thanked: 80 times
Kontaktdaten:

Re: Kleine Düse, große Layerhöhe - Wieso?

Beitrag von hal4822 »

rf1k_mjh11 hat geschrieben: Bei komplexen Objekten könnte es dafür schneller zu einer Begegnung mit der Recycling-Tonne kommen :ohmy: .

mjh11
Sonderlich komplex müssen Objekte manchmal garnicht sein. Alle Tools verlangen, dass das Objekt "solid" ist - aber was jetzt wirklich solid ist, da haben netfab, meshmixer und all die anderen ehrenwerten Tools* unterschiedliche Auffassungen. Will sagen, wenn der Abstand von einem Layer zum nächsten dem einen Tool noch langt, dann ist er dem anderen, pingeligeren (?) vielleicht zu groß.

Das letzte Wort hat aber immer der Drucker.

Und meiner hat (sehr selten, aber trotzdem verdrießlich) entweder an der fraglichen Stelle nicht weiter gedruckt, oder die Verbindung war an dieser Stelle - ich sage mal "brüchig" - kontaktarm - wie auch immer.

Damit mein Post auch einen positiven Aspekt hat: Leute, schmeißt Eure ausgeleierten Düsen nicht weg und erinnert Euch an Pioniere wie mjh11 :good:
Für irgendeinen Saft gab es mal einen kleinen Trichter, der in Verbindung mit einer Stoppuhr die Beurteilung der Viskosität ermöglichte; vielleicht sollte man mit ausgelutschten Düsen ähnlich verfahren: wer kann da schon die Durchflussgeschwindigkeit erraten, wenn der Durchmesser vielleicht garnicht mehr rund und gut berechenbar ist?

p.s.: *Einwände vom Slicer habe ich öfter ignoriert mit dem Erfolg, dass das Objekt doch gedruckt wurde und tauglich war.
Antworten

Zurück zu „Extruder“