Theorien über die Extruderheizung

Hier geht es ausschliesslich um die Extruder und Kühlung des Filamnts des RF1000. Fragen und Probleme sowie Verbesserungen können hier diskutiert werden
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rf1k_mjh11
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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #21 von rf1k_mjh11 » Mi 8. Jan 2020, 10:48

Hallo georg-AW,
georg-AW hat geschrieben:Die Idee einer Vorheizkammer und einer Schmelzkammer sowie 2 Regelungen wird sich vermutlich als sehr problematisch erweisen da sich die Kammern gegenseitig über den thermal gap ( barrier ) stark beeinflussen. ( push - pull Effekt ) Es ist doch immer ein Wärmefluss von der Hauptkammer mit Düse zur Übergangskammer vorhanden ( im Kunststoff aber auch im Metall ).
Da mache ich mir kaum Sorgen. Der Wärmefluss stört mich nicht im geringsten. Diesen haben wir jetzt schon.

Ein Gedankenspiel: In meinem V1/V2 habe ich zusätzlich eine Heizung implementiert, samt Thermistor und Regelung, und zwar im PEEK Teil. Die Temperatur im PEEK Teil soll mit 19°, ach was, sagen wir großzügige 26° eingestellt sein.
Wird es da eine gegenseitige Beeinflussung geben? Nein, bloß eine, in eine Richtung. Die Beheizung des PEEK Teils wird völlig von der regulären Heizung der Schmelzkammer übernommen. Umgekehrt wird die PEEK Heizung jene der Schmelzkammer gar nicht beeinflussen. So wäre es auch bei der Zwei-Kammer-Heizung. Bei einer Temperaturdifferenz von über 75° (Annahme) kann die Beeinflussung nur in eine Richtung gehen.
Und dass Wärme beim V1/V2 in den PEEK Teil wandert, stört die Regelung der Schmelzkammer eigentlich gar nicht. Es wird einfach um so viel mehr Energie eingebracht, als nach oben, zum PEEK Teil hin, abfließt. Das macht die Regelung jetzt auch schon, und auch mit der Wärme, die ringsum abstrahlt (bei allen Hot Ends, auch solche, die induktiv beheizt werden). Der Clou ist halt, dass das System in sich relativ stabil ist.

Natürlich wird die Heizung des Übergangsbereichs von der einfließenden Wärme aus der Schmelzkammer profitieren. Die Regelung wird dann einfach weniger Energie einbringen müssen. Problematisch könnte es werden, wenn insgesamt mehr Energie einfließt, als benötigt wird. Die Regelung der Übergangszone wird dann die Energiezufuhr ganz abstellen, aber die gewünschte Temperatur würde trotzdem, wegen der weiterhin von der Schmelzkammer einfließenden Energie, überschritten werden - das wollen wir natürlich nicht. :dash:

Die Frage wäre, kann so ein Heat Break, die Nut im Niro-Rohr, den Wärmefluss so weit drosseln, dass die Wärme die nach oben wandert, zusammen mit der Wärme die vom Heizblock der Schmelzkammer zum Heizblock der Übergangszone strahlt, weniger ausmacht als die minimal benötigte Menge in der Übergangszone?
Der Heizblock der Übergangszone strahlt natürlich ebenfalls Wärme ab. Eventuell müsste man nur im Heizblock der Übergangszone unten ein, zwei passive Kühlrippen vorsehen, um die Abstrahlung zu erhöhen (so was möchte ich jedoch eher vermeiden).

Alles in Allem sollte auf keinen Fall mehr Wärme nach oben wandern als benötigt wird. Dann käme es zur 'Kernschmelze' da die Temperatur ungeregelt in die Höhe geht (nicht ewig, sondern bloß bis sich Abstrahlung und Verbrauch an die einfließende Menge angleicht). :slap:

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Theorien über die Extruderheizung - Patente

Beitrag #22 von rf1k_mjh11 » Mi 8. Jan 2020, 11:16

.
Was Patente angeht, wird ab der Veröffentlichung meiner Idee keiner (in Europa) es patentieren können. In anderen Ländern, je nach Gesetzeslage schon. Das wird sich dann vermutlich nicht mehr rechnen. Bestand vor meinem Beitrag schon ein Patent auf die Idee, dann hat mein Beitrag keine rechtliche Wirkung.

Übrigens könnte man die Idee zweier Heizzonen genauso auf drei oder vier Zonen erweitern, sollte sich das als ein Vorteil herausstellen.

Und mit dieser Veröffentlichung sind mehrfache Heizzonen auch nur mehr schwer patentierbar.

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Re: Theorien über die Extruderheizung - Patente

Beitrag #23 von Nibbels » Mi 8. Jan 2020, 11:31

rf1k_mjh11 hat geschrieben:.
Was Patente angeht, wird ab der Veröffentlichung meiner Idee keiner (in Europa) es patentieren können. In anderen Ländern, je nach Gesetzeslage schon. Das wird sich dann vermutlich nicht mehr rechnen. Bestand vor meinem Beitrag schon ein Patent auf die Idee, dann hat mein Beitrag keine rechtliche Wirkung.

Übrigens könnte man die Idee zweier Heizzonen genauso auf drei oder vier Zonen erweitern, sollte sich das als ein Vorteil herausstellen.

Und mit dieser Veröffentlichung sind mehrfache Heizzonen auch nur mehr schwer patentierbar.

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"Patentierbar" genaugenommen schon, wenn diese Information hier beim Patent anmelden keiner bemerkt hat.
Aber das Patent ist dann quasi nichts wert. Findet irgendwer die Information hier oder in der https://archive.org/web/ mitsamt vertrauenswürdigem Datum kann ein neueres Patent einfach gekippt werden. Aber auch das ist ein kleinwenig mit Aufwand verbunden.

Dasselbe gilt für die Firmware-Ideen mit den Düsendruck-Regelungen. Wenn das Patent nicht zufällig vorher da war und wir nichts davon wissen, ist alles was historisch auf github liegt nicht mehr sperrbar.

Soweit ich weiß: Es sei denn, das Patent erweitert/verbessert das Prinzip der Idee die du veröffentlicht hast substantiell. Man kann natürlich die Idee des Rades veröffentlichen und aufbauend eine tolle Idee für einen genialen Reifen patentieren.

LG
RF2000
Firmware Mod 1.45.00.Mod - geht SD wieder 100%?

Bitte 1.42.17 bis 1.42.21 meiden!
SD-Druck mit der Community-FW <= 1.43.99 aktuell meiden.

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #24 von anwofis » Mo 13. Jan 2020, 23:59

Also das Thema induktionsbeheiztes Hotend hat mir keine Ruhe gelassen und
ich hab' mir einen kleinen China-Induktionsheizer 120W ;) bestellt.

Kann man ganz gut Bohrer und Nägel mit zum Glühen bringen :D

Außerdem noch dazu eine 0.6er Supervulcano-Stahl-Düse - ist aber leider doch Edelstahl...
Ich werd' jetzt einen kleinen Eisenheizblock machen müssen und unten an das Supervulcano über die Düse schrauben.

Ob man das einfach z.B. an ein RAMPS anschließen kann anstelle der Heizpatrone (+ stärkeres MOSFET-Modul) bin ich etwas unsicher?!

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #25 von georg-AW » Di 14. Jan 2020, 16:23

@anwofis

Hi
Vorsicht ! Beim China-Induktionsheizer handelt sich um einen Royer Oszillator . Er zieht beim Einschalten einen sehr hohen Strom. Wenn die Stromversorgung das nicht hergibt, startet er nicht, nimmt aber trotzdem viel Strom auf. Dabei kann er selbst oder die Stromversorgung in Rauch aufgehen. Du solltest in jedem Falle eine unabhängige kräftige Stromversorgung nur für den Royer Oszillator vorsehen.
Die Leistungsregelung muss über die Versorgungspannung geschehen. Niedrige Spannung > tiefere Temperatur des Hotends.. Der Spannungsbereich des China-Induktionsheizers ist aber nicht sehr gross. Damit auch der Regelbereich. Mit dem Chinading wird es etwas knifflig.

ciao Georg

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #26 von georg-AW » Di 14. Jan 2020, 17:29

Hi
Zum Thema Induktionsheizung für ein Renkforce RF 1000 Hotend.
Hier eine erste Idee einer möglichen Konstruktion. Das Hotend, wenn es so realisierbar wäre, ist ziemlich viel kleiner und hätte vermutlich auch weniger Masse als ein Widerstandsdraht-Heizungs Hotend.
Wäre, hätte, Fahrradkette...

ciao Georg
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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #27 von anwofis » Di 14. Jan 2020, 18:57

Hier mein erster Prototyp mit Kabelbindern befestigt auf meinem Ultimaker Clone: ;)

indu_hotend.jpg


Ich hab noch gar kein PID-Tuning gemacht und einfach das China-Teil über ein dickes MOSFET angeschloßen anstelle der Heizpatrone.
Spannungsversorgung des Induktionsheizers läuft separat über ein 12V 25A Netzteil.
Regelt einwandfrei auf Soll-Temperatur mit ca. 5°C/Sekunde hoch und hält diese dann. Ich glaube das funktioniert, weil der Heizer im kHz-Bereich arbeitet und die PID-Regelung des Hotends nur sehr langsam ist ?!

Zur Temperaturmessung kommt ein normaler Patronenthermistor zum Einsatz - die Induktion scheint hierbei keine Störung zu erzeugen. :)

Könnte man sicher alles noch extrem optimieren z.B. die SuperVulcano-Düse aus normalem Stahl- so ist noch ein Heizblock aus Eisen nötig - oder die Elektronik gleich selbst konstruieren...

Hab' bis jetzt noch nicht gedruckt, sondern nur etwas PETG durchlaufen lassen. Sieht schon mal vielversprechend aus. :tanzen:

Das Teuerste war die Düse von e3d ;)

-

Das Video erklärt den China-Heizer sehr gut: https://www.youtube.com/watch?v=gikA41YXEl8
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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #28 von rf1k_mjh11 » Di 14. Jan 2020, 20:27

Hallo anwofis, georg-AW,

Ich stehe hier scheinbar im Wald. Die Ausführungen eurer induktiven Heizungen unterscheiden sich (aus der Sicht des Filaments) kaum von den jetzigen Konstruktionen.
Das Design aus der Masterarbeit aus Perm ist zumindest so, dass im Prinzip sogar die Düse mit geheizt wird. (Macht ein Düsenwechsel schwierig - ist aber ein anderes Thema.)

Vielleicht verstehe ich den Vorteil der induktiven Heizung nicht. Kann mir das einer erklären? Ist es genauer? Ist es schneller (ohne das Filament zu verbrennen)?

Bezüglich 'genauer':
Hintergrund
Ich musste vor einigen Wochen den Thermistor in meinem Hot End tauschen (Pico). Den Thermistor den ich hatte, ist nirgends ordentlich angeführt - damit war die Auswahl des Thermistortyps in der Firmware nicht eindeutig. Ich beließ es beim bisher eingestellten Typ. Beim ersten Druck konnte ich erkennen, dass die Temperatur zu hoch war (Transparentes Filament im Vasenmodus). Ich habe die Temperatur um 8 oder 10 Grad gesenkt und weitergedruckt (problemlos). Danach habe ich die Temperatur 'geeicht', mit derselben Methode wie hier. Das hat eine Differenz von ungefähr 12 Grad, bei der üblichen Drucktemperatur, ergeben. Jetzt drucke ich ohne groß in der Firmware was zu ändern, einfach weiter, und senke in jedem Profil, dass ich habe, die Temperatur um 10 Grad. Fertig.
Auch mit einem falsch geeichten Thermistor wird die entsprechende Temperatur genau genug geregelt, um ordentlich zu drucken. Das bestehende System ist mehr als genau genug. Es regelt die Temperatur verlässlich innerhalb von +2 bis -2 Grad (4 Grad gesamt). Das sollte man Bedenken, wenn man sieht, dass auch bei einer Temperatur, die um 5-10 Grad von der üblichen abweicht, man kaum was am Druckobjekt erkennen kann.
Ich drucke eher bei höheren Temperaturen (PLA von 225 bis 245, PETG bis knapp unter 260). Gehe ich um 10° höher, merke ich es sehr wohl. Gehe ich um 10° runter, merke ich fast nichts. Bei anderen könnte es umgekehrt sein, gehen sie um 10° runter, ist das Filament 'zu kalt', dafür könnten sie um 12° höher gehen, ohne großartig einen Unterschied zu bemerken (vielleicht ein bisschen mehr 'Sabbern').

Bezüglich 'schneller' (damit ist die Aufheizung des Filaments im Normalbetrieb gemeint, hoffe ich):
Hier wird man unweigerlich an die Grenze der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Filaments selbst stoßen. Kunststoffe sind bekanntlich schlechte Wärmeleiter. Möchte man Kunststofffilament sehr schnell erwärmen, kommt man an die Grenze der thermischen Belastbarkeit weit schneller als einem lieb ist. Möchte man noch schneller das Filament erwärmen, na dann wird die äußere Schicht halt ein wenig überhitzt werden müssen, damit das Material im Inneren des Filaments rechtzeitig die nötige Temperatur erreicht.
Von der Heizleistung des V2 (oder meines Picos) ist massenhaft Reserveleistung übrig. Bei einem Druck mit hohem Durchsatz (0.6mm Düse, 0.5mm Layerhöhe, PETG bei 250° und 55mm/s) wird die Heizung nur zu ungefähr 60% ausgelastet. Was will ich mehr, außer ich drucke mit einer 1.2mm Düse und 1mm Layerhöhe?
(Um das Filament schneller erwärmbar zu machen, könnte man auf einen geringeren Filamentdurchmesser hinarbeiten. Wir führen einfach einen neuen Standard ein: Filament mit 1.0mm Durchmesser. Juhu!) Die Oberfläche sinkt linear mit dem geringeren Durchmesser, aber das Volumen sinkt zum Quadrat! (Zur Erinnerung: D x Pi statt D² x Pi /4) (Die Mathematiker, die hier einen Fehler vermuten, können beruhigt aufatmen - die Länge des Filaments ist in beiden Fällen gleich und wird folglich nicht berücksichtigt.) Damit könnte man das Filament deutlich schneller auf Temperatur bringen.

Also wo ist der Vorteil einer induktiven Heizung? Vielleicht sehe ich nur Bäume und keinen Wald?

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #29 von Wessix » Di 14. Jan 2020, 20:44

oder ein Bandförmiges filament dass dann in ein rund Düse gequetscht wird wenns heiss ist... wenn mans übertreibt... irgendwann ist es dann nict mehr steiff genug, noch besser Hohldrahtfilament..
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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #30 von anwofis » Di 14. Jan 2020, 21:31

@rf1k_mjh11:

Ich weiß auch nicht, ob die Heizung per Induktion so große Vorteile bietet: ich wollte es einfach mal ausprobieren ;)
Ist - denke ich - aber die bessere Methode als ein Heizwiderstand von der Art her wie die Wärme eingebracht wird.
Man könnte, wenn man alles optimiert, sicher das Hotend noch einen deut genauer regeln als beim klassichen Aufbau.

-

Hier mein Beweisvideo, dass das Ganze prinzipiell geht!: https://www.youtube.com/watch?v=hfDnHSiAhiU

(Kurz danach hatte ich einen Kurzschluß; wie man sieht habe ich die Aderendhülsen aus Faulheit weggelassen und das hat sich gleich gerächt... :dash: :dash: )


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