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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Nibbels
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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #31 von Nibbels » Mi 15. Jan 2020, 00:23

Wahnsinn :)

Echt top! Hochspannend :D

Sollte die Spule auch warm werden, könnte man sie mit einem Partfan-Luftstrom kühl halten. Dann ist die Luft des Partfans auch wärmer? (Theoretisch sehe ich bei einem etwas wärmeren Partfan-Luftstrom Vorteile, weil das wie Bauraumheizung wirken könnte.)

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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anwofis
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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #32 von anwofis » Mi 15. Jan 2020, 12:30

So noch ein Video, worin man das Drucken etwas besser sieht.
https://www.youtube.com/watch?v=_vk9cZlE79k

Mein Hotend ist noch etwas zickig - liegt glaube ich am langen Übergangsbereich zwischen Heizblock und Kühlkörper.
Es verstopft nicht, aber irgendwie kann es passieren, dass eine Verdickung im Aufschmelzbereich den Vorschub blockiert?!

@Nibbels: Danke ;)

Also der Kupferdraht wird schon etwas wärmer - aber nicht so gefährlich heiß, dass der Lack abbrennt.

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georg-AW
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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #33 von georg-AW » Mi 15. Jan 2020, 16:08

Hi anwofis
Es ist schon ein Wunder, dass du das Ding zum Laufen gebracht hast. Die Cu Wicklung sieht arg ramponiert bzw. verkleinert aus. Dadurch verändert sich die Arbeitsfrequenz und damit die Wirbelströme in der Düse bzw. im ferromagnetischen heatbarrier Röhrchen. Die Arbeitsfrequenz wird durch die Induktivität der Wicklung und durch die beiden ( schwarzen ) Kondensatoren bestimmt. Die sind üblicherweise im Bereich von 0.33 bis 1uF.
Die Wirbelströme heizen den ferromagnetischen Bereich nicht homogen auf, dadurch können im Rohr Zonen über der Schmelztemperatur aber auch Zonen unterhalb der Schmelztemperatur entstehen. In axialer Richtung sind jeweils an den Spulenstirnseiten höhere Temperaturen zu erwarten.
D.h. konkret, dass das Filament unterschiedlich heiss ist. Eine Stauchung ist wahrscheinlich.. Deshalb klemmt es, der Vorschub blockiert.
In meiner Studie möchte ich dies durch das Anbringen von mehreren ( auch verschieden langen )) Induktionsringen minimieren.
In der Arbeit der Uni Perm wird aber auch erwähnt, dass eine Arbeitsfrequenz von 120 kHz die homogenste Temperaturverteilung in axialer Richtung ergeben hätte. Tiefere Frequenzen zeigen eine starke Erwärmung in der Mitte des ferromagnetischen Röhrchens, an den Enden fällt die Temperatur um über 70 °C ab. Siehe dazu auch meine Grafik . Hast du die Arbeitsfrequenz mal gemessen ?
Übrigens kann man derzeit in China den Generator, welcher du verwendest, für weniger als 7 Euro kaufen. Inkl. Spule. Unglaublich ...-

ciao Georg

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #34 von DDDHM » Mi 15. Jan 2020, 18:14

rf1k_mjh11 hat geschrieben:Ich stehe hier scheinbar im Wald. Die Ausführungen eurer induktiven Heizungen unterscheiden sich (aus der Sicht des Filaments) kaum von den jetzigen Konstruktionen...... Also wo ist der Vorteil einer induktiven Heizung? Vielleicht sehe ich nur Bäume und keinen Wald?

Hallo mjh11,

es muß nicht alles einen Sinn ergeben, was man macht, es darf auch einfach nur schön sein... :tanzen:

Das was anwofis gezeigt hat, ist ungefähr so, wie mit der Hummel, die theoretisch garnicht fliegen kann...
anwofis hat es einfach gemacht, toll..! :good: Ich hätte da viel zu viel Angst um meinen Drucker gehabt.

Wenn man das Filament effizient mit einer Induktionsheizung schmelzen will, kommt man um lange Versuchsreihen mit Datenerfassung nicht herum, etwa so wie georg-aw das angeht. Aber die ganzen Teile muß man erst mal so fertigen können und dann zum Laufen bringen...

Gruß
DDDHM
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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #35 von anwofis » Mi 15. Jan 2020, 20:26

@georg-AW:
Also ein Wunder ist es nicht: ich habe die Spule vor dem Einbau erst getestet und die Schaltung hat gleich damit funktioniert. :coolbubble:
Bzgl. Arbeitsfrequenz muss ich erst mal mein Oszilloskop aus dem Schrank holen und mich da erst wieder einarbeiten...
Im Video, was ich verlinkt habe weiter oben, berechnet der Youtuber am Ende die Frequenz an der Spule: ~208 kHz

Ich vermute auch, dass das Wechselfeld vor allem durch meine DIY-Spule stark inhomogen ist, aber da ich einen Eisenblock beheize, sollte das nicht so viel ausmachen. Werde erstmal noch etwas Wärmeleitpaste bestellen, weil so die Grenzflächen noch etwas schlecht verbunden sind..

Wie gesagt ist das nur ein "Quick-and-Dirty"-Prototyp, woran man prinzipiell alles noch extrem optimieren und anpassen kann - ich kann sowas auch nicht am Computer simulieren...

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #36 von rf1k_mjh11 » Sa 18. Jan 2020, 21:39

Hallo,

Einer der Schwierigkeiten, mit der ich kämpfe, ist die Unterbringung des Thermistors. Möchte man nur die Düse beheizen, bleibt kaum Platz für den Sensor.
Mit einem Vorschlag kann ich aufwarten. Hier fehlt der Heizblock für den Übergangsbereich sowie der Kühlkörper des kalten Bereichs. Wichtig ist nur der Heizblock um die Düse:
NozzleHeater_2a.scrn2.jpg
Das Volumnen der Schmelzkammer wurde um ungefähr 18% reduziert und die Heizung wirkt primär auf die Düse selbst. Es kommt keine Kartuschenheizung zum Einsatz, sondern der gewickelte Heizdraht, wie er im V2 verwendet wird. Damit kann man die Wärme unmittelbar dort hinbringen, wo man ihn haben möchte, zumindest näher als mit einer Kartuschenheizung.
Die Schwierigkeit ist, den Thermistor unterzubringen und die Düse aber weiterhin tauschbar zu lassen.
Insgesamt dürfte auch das beheizte Volumen (Thermische Masse - Metall) geringer sein als z.B. bei den konventionellen Hot Ends oder dem V2. Das bedeutet eine schnellere Reaktion, aber gleichzeitig weniger Sicherheit bei Schwankungen.

Noch kleiner bekommt man es hin, wenn die Düse mitsamt der Heizwicklung getauscht wird. Damit ist der Heizblock und die Düse nur mehr ein Teil. Kein Aufwand mehr für zusätzliche Gewinde, usw. Eine tauschbare Düse, samt Heizung, sollte, im Prinzip, mittels Stecker kein großes Problem sein, oder?

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #37 von anwofis » So 19. Jan 2020, 19:46

@rf1k_mjh11:
Sieht sehr schick aus dein Design ;)

Finde Vollmetall ist auf jeden Fall besser als alles mit PEEK... (Ist as Kühlkörper z.B. ein v6-Heatsink angedacht und oben am Heatbreak kommt noch ein zweiter Heizblock?)

Der Heizdraht ist auch eine gute Idee, um die Wärme gleichmäßiger ins Hotend einzubringen.

Ich fände aber ein Hotend "aus einem Stück" besser - weil man sich so Bastelaufwand und potentiell leckende Grenzflächen spart...
Auch nutze ich nur eine 0.4er oder eine 0.6er Düse und tausche die nur sehr selten...

Alternativ Düse und Heatbreak aus einem Stück und Heizblock separat, dann wäre die Filamentführung durchgängig und man könnte
den Block mit Thermistor und Heizdraht tauschen, wenn man möchte.
Das ganze wie z.B. diese Microswiss Dinger beschichtet wäre sicher auch nicht verkehrt.

-

Mal Offtopic, weil wir gerade einen Stratasys reparieren:
Beim Stratasys ist z.B einfach ein Stahlröhrchen in den Aluheizblock vergossen. Dort wird dann entlang des Röhrchens das Filament mittels Heizpatronen erhitzt und bis zur Düse geführt (mit 90° Winkel?!) - ist alles sehr einfach gehalten. Und ein Lüfter bläßt über einen Luftkanal noch warme Luft um das Hotend - warum weiß ich auch nicht genau? Da war bei uns am Zuführbereich des Röhrchens schon einiges Material herausgeleckt und verkrustet :p

Hab' mal durch Googlen das hier gefunden - so sieht das Ding aus:
https://reprap.org/forum/file.php?1,file=98245
https://reprap.org/forum/read.php?1,787886

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #38 von georg-AW » Mo 20. Jan 2020, 16:52

@mjh11
Eine tauschbare Düse, samt Heizung, sollte, im Prinzip, mittels Stecker kein großes Problem sein, oder?

Das ist das grösste Problem.
Die Kontaktierung d.h. die Anschlüsse der Heizwicklung (schlecht lötbares Nichrome mit Glasseidenisolation ) und des Thermistors sind innerhalb der Hochtemperaturzone des Hotends nicht gerade einfach zu machen. Normales Löten geht nicht ( Schmelztemperatur Zinn ca. 180°C !! )
Alternative: Hartlöten, Laserpunkten, Mikroschweissen ? oder doch Crimpen / Verpressen ?
Die Anschlussdrähte des Thermistors sind sehr dünn und relativ kurz . Beide Leitungen müssen komplett isoliert sein bis hin zum Stecker.

Beim V0 bis V2 wird die Verbindung durch Crimpen gemacht. Die Crimpung ( Hülsen-Verpressung ) sitzt im PEEK Körper. Die kleinste Verdrehung der Heizwicklung bzw. des Messingkörpers gegenüber dem PEEK Teil führt dazu, dass sowohl Thermistorleitung als auch Heizwicklungsanschluss abgeschert werden. Tod durch Abwürgen... Der Verguss mit dem Feuerzement ist zudem sehr starr und hält eigentlich weder am PEEK ( trotz Einfräsungen) noch richtig am Ms.
Das ist das grosse Problem der bisherigen Hotends beim RF1000/2000. Defekte sind vorprogrammiert.

Der Platzbedarf der Anschlüsse innerhalb des Hotends diktiert zu einem schönen Teil dessen Grösse.
Bei deiner super schönen 3D Darstellung ist keinerlei Platz für die Kontaktierung bzw. einen 4-poligen Stecker mit genügend hoher Temperaturfestigkeit vorgesehen, zumindest sehe ich es nicht.
Fazit: Das Hotend mit konventioneller Heizwicklung und Standardthermistor kann m.E. nicht beliebig verkleinert werden.
Bei einem induktionsgeheizten Ganzmetall Hotend ist die Heizwicklung fest und wird nicht bewegt beim Düsenwechsel. Die Messung der Düsentemperatur muss berührungslos geschehen ( IR Sensor , siehe mein post #157 ) Da ist ein grösserer Aufwand zur Adaption an die RF XXX Schaltung notwendig. So ein Hotend könnte ziemlich klein d.h. mit geringer thermischen Masse gebaut werden.

ciao Georg

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #39 von AtlonXP » Mo 20. Jan 2020, 17:31

Die Idee mit der Induktionsheizung finde ich gut.
Zuerst dachte ich, hier wird mit Kanonen auf Spatzen geschossen.

Man stelle sich vor, nur die Düse ist aus Stahl und somit wird nur diese beheizt!
Auch entfallen Georgs bedenken.
Ich überlege ob man mit einem normalen Thermistor,
nicht doch die Temperatur überwachen kann?

Die Lösung könnte etwa was zum Aufstecken auf/an der Düse sein,
vielleicht mit Klemmung, so wie wir am E3D die Heizung und den Thermistor klemmen.
Für den kleinen Thermistor sollte sich doch ein Platz finden?

LG AtlonXP

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Re: Theorien über die Extruderheizung

Beitrag #40 von georg-AW » Mo 20. Jan 2020, 17:49

Hi
Die Thermistoren welche bei unseren Druckern eingesetzt werden, die tropfenförmigen wie auch die anderen bekannten diodenförmigen, zylindrischen Glas-Ausführungen haben magnetisierbare Anschlussbeinchen. Sie würden durch die Induktionsheizung mit aufgeheizt was komplet unbrauchbare Messwerte liefern würde. Deswegen müsste man auf berührungslose IR Sensorik ausweichen.

ciao Georg


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