Anstieg der F-Digits während des Drucks

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rf1k_mjh11
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Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #1 von rf1k_mjh11 » Sa 16. Mai 2015, 18:49

Dieser Thread soll ein von mir beobachtetes Phänomen behandeln, wo im Laufe des Drucks der Extrudierwiderstand (erkennbar an den F-Digits am Display) langsam steigt und steigt.

Seit Anfang Mai ist mir dieses Phänomen aufgefallen, dessen Ursache für mich nicht greifbar ist.
Das Phänomen begann nicht plötzlich, sondern war vermutlich von Anfang an da. Es blieb unentdeckt, da es sich erst bei längeren Druckaufträgen bemerkbar macht. Also wenn Objekte gedruckt werden, die deutlich länger als 1-2 Stunden benötigen. Solche Aufträge sind bei mir eher selten.
Ein Fall, gegen Ende März zu, führte mich zu der vermutlich falschen Annahme, mein "Andrucksystem auf kniehebelbasis" hätte Temperaturbeständigkeitsprobleme (siehe Beitrag #5237). Ich habe darauf hin wieder ein einfacheres Federvorspannsystem verwendet (Beitrag#3611) und kurz darauf ein noch einfacheres eingesetzt (#5676). Mit diesem letzten Spanner wurde das Folgende auch gedruckt.

Vorvoriges Wochenende habe ich ein Teil zur Maßhaltigkeitsbestimmung gedruckt, Dauer 1h 10m. Kein Problem beim drucken und die Maße waren auch gut. Also wurde Massenfertigung angesagt: 7 auf einen Streich. Prognostizierte Dauer: ca. 6 Stunden.
Als Erklärung der Dauer: die Teile müssen wirklich Wasserdicht sein, unter einem geringen Überdruck von ca. 0.2 bar. Daher habe ich mit einer 0.3mm Düse und einer Layerhöhe von nur 0.12mm, sowie 100% Füllungsgrad gedruckt.
Die ersten 3-4 Layer gingen tadellos. Nach etwa 2 Stunden, oder so, begann ein gelegentliches "Knacksen", ein mir bekanntes Geräusch als Anzeichen vom beginnenden Filament-Fräsen (wie schon unter #5237beschrieben), oder vielleicht als Folge von einem Schrittverlust des Extrudermotors. Mir fiel auf, dass die Anzeige recht hohe Werte für die Wägemesszellen, die sogenannten F digits, anzeigte (6000+). Als Sofortmaßnahme habe ich die Temperatur um einige Grade erhöht, und die Geschwindigkeit (Speed Multiplier) auf 85% gesenkt. Dann gings wieder. Einige Zeit später (10-20 Minuten) begann wieder ein gelegentliches Knacksen. Daher Temperatur nochmals einige Grade rauf, Geschwindigkeit auf 80% reduziert. Eine Viertelstunde später dasselbe Spiel. So ging es einige Zeit, bis der Druck abgebrochen wurde. Gelegentlich sah ich während dieser Zeit sogar F-digit-Werte an die 8000.
Ich habe insgesamt 4 Mal dasselbe versucht, jedesmal fingen die Probleme immer erst nach eineinhalb oder zwei Stunden an. Die erste Stunde gab es nie Probleme. Die F digits zu beginn waren immer zwischen 2500-3500 (etwas hoch, da 0.3mm Düse in Verwendung). Die F-Werte des allerersten Layers ignoriere ich, da hier die Raupe richtig in das Bett "hineingedrückt" wird, und die F-Werte immer etwas höher als sonst sind.
Beim letzten, "erfolgreichen (?)", Druckversuch war ich schon an die 4-5° über der Temperatur des ersten Layers (12-15° über "normal"), und schon auf den niedrigsten einstellbaren Geschwindigkeitsmutiplikator von 25% angelangt. Es gab noch immer ein gelegentliches knacksen, aber wirklich nur selten. Und wie es sich ganz zum Schluss angehört hat, kann ich leider nicht sagen, der Druck lief die letzten 3 Stunden über Nacht, während ich Schlief.

Mögliche Ursachen:[list=a:2y89jo0a]
[*:2y89jo0a] Düsenverstopfung
[indent]Eher unwahrscheinlich, da der schleichende Anstieg der Kraft (F-digits) dagegen spricht, ausserdem ging das Drucken, jeweils danach, ohne Düsenreinigung, wieder mindestens eine Stunde gut.[/indent][/*:m:2y89jo0a]
[*:2y89jo0a] Überhitzung des Extrudermotors
[indent]Mittels Fernthermometers wurden bis zu 50° am Motorgehaüse gemessen. Ich bin hier aber nicht erfahren genug, um zu beurteilen ob das noch zulässig ist, bzw. ob es einen Einfluss hat. Ein "schwächelnder" Motor würde aber nicht zu einem Anstieg der F-digits führen - also kann man das eher streichen.[/indent][/*:m:2y89jo0a]
[*:2y89jo0a] Überhitzung der Extrudermotorsteuerung (Hauptplatine)
[indent]Keine Temperaturwerte ermittlelt. Ebenso keine Erfahrung in der Sache. Aber - Ein überhitzer Motortreiber würde ebenso nicht zu einem Anstieg der F-digits führen - also kann man das auch eher streichen.[/indent][/*:m:2y89jo0a]
[*:2y89jo0a] Kabelbruch (Extruderheizung und/oder Thermistor)
[indent]Beim Auftreten des Knacksens habe ich mehrmals länger die Anzeige beobachtet - es fielen keine Unregelmäßigkeiten auf. Ausserden ging jedesmal die erste Stunde ohne Probleme. Also eher unwahrscheinlich.[/indent][/*:m:2y89jo0a]
[*:2y89jo0a] Schleichende Abweichung des Thermistorwertes (Temperatursensors) oder der Auswertung dessen
[indent]Der Vollständigkeit halber führe ich das an. Ich bin zuwenig Elektronik-erfahren als dass ich hier eine Aussage diesbezüglich machen könnte. Es könnte sowohl der Thermistor langsam abweichen, oder auch die Schaltung die den Thermistorwert verarbeitet. Falls die Temperatur des Extruders, trotz korrekter Anzeige, in Wirklichkeit langsam sinkt, würde das zu einem langsamen Anstieg der benötigten Extrusionskraft (und der F-digits) führen. Diese schleichende Abweichung wiederum könnte eine Folge einer Platinenerwärmung sein - ich habe keinen zusätzlichen Lüfter eingebaut, und der Gehäuseboden ist montiert.[/indent][/*:m:2y89jo0a]
[*:2y89jo0a] Konstruktiver Fehler des Hot Ends (Wärme wandert zu weit nach oben)
[indent]Ist das Hot End sehr lange in Betrieb, kann die Wärme, trotz des Isolators ("Thermal Barriers", eine Teflonhülse), langsam nach oben wandern. Damit wird die sogenannte "Transition Zone", die Übergangszone, größer.
(Erklärung Übergangszone)[spoiler]In der Übergangszone beginnt erstmals das Filament weich zu werden. Es wird also weich, erfährt unten durch die Düse einen Widerstand, und von oben wird trotzdem weiter gefördert. Es staucht sich in der Folge auf. Das Aufstauchen erzeugt damit einen selbst-dichtenden Pfropfen, der verhindert, dass verflüssigtes Material nach oben hin entweicht. Das Aufstauchen ist also gut und gewollt, hat aber den Nachteil, dass, durch den innigen Kontakt mit der Aussenwand, der Förderwiderstand steigt. Folglich trachtet man nach einer möglichst kurzen Übergangszone, um den Widerstand nicht unnötig zu erhöhen.[/spoiler]Die größere Übergangszone bedeutet einen erhöhten Widerstand, der sich in den F-digits bemerkbar machen könnte. Ich versuchte für diesen Fall harte Fakten zu ermitteln. Ich maß den Abstand vom Beginn der Rändelspuren im Filament bis zum deutlichen Aufstauchen des Filaments (siehe Fotos 1 & 2). Ich konnte keinen großen Unterschied zw. dem Aussehen nach einem kurzen, 10-Minütigen Druck, und dem nach dem 14-Stündigen Druck sehen. Der Unterschied der zwei Messungen könnte evtl. 3mm sein, aber das Messen ist schwierig. Jedenfalls befindet sich dieser Aufstauchpunkt ziemlich in der Mitte der Teflonhülse (siehe Bild 3). Teflon hat bekanntlich eine recht niedrige Haftreibung. Folglich werden die 3mm Unterschied nicht unbedingt die Welt ausmachen, was die F-digits angeht.[indent][/*:m:2y89jo0a][/list:o:2y89jo0a]

Damit bin ich an das Ende meiner Weisheit gelangt. Falls jemandem noch was dazu einfällt, bzw. hat ein anderer auch dieses oder ein ähnliches Phänomen beobachtet, würde es mich sehr interessieren. Im Beitrag #6074, der auf eine andere Webseite hinweist, gibt dort zumindest einmal einen verdächtigen Hinweis

Mediaman2000 hat geschrieben:"Das passiert oft während Druckvorgängen und meistens im letzten drittel eines Drucks :-/".
Könnte das eventuell dasselbe Problem sein? Er bezieht sich hier auf die (zu enge?) Bohrung im obersten Teil des Extruders. Aber wieso klemmt es erst nach einer Weile? Schrumpft die Bohrung vielleicht bei einem längeren Druckjob?

Natürlich würde ich gerne über mögliche weitere Fehlerursachen, die ich übersehen habe, informiert werden, damit ich diese bestätigen oder ausschließen kann.

Es war wieder langatmig - na ja ....

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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #2 von riu » Sa 16. Mai 2015, 19:22

Hi.

Also ich denke der Extruder wir langsam aber sicher immer heisser. Das bedeutet auch dass die Temperatur des Filaments zum Motorritzel hin immer heisser wird. Ab 60-70 ºC wird das Material PLA weich. Es wird zwar geführt und haftet nicht aber die Reibung wird mit Sicherheit höher. Somit auch die Kraft die der Extruder anwenden muss um das Filament durch den Extruder zu schieben. Damit erhöht sich auch der Druck der von oben auf die Messzellen wirkt.

Ein Abhilfe sollte ein Ventilator sein der den Extruderkörper von der Seite mit Kaltluft versorgt. Damit sollte das ganze gemildert werden. Gans abstellen kann man es nur mit einer größt möglichen Wärmeentkopplung. Die von Conrad ist nur mittelmäßig bis befriedigend aber weit weg von gut oder sehr gut.

Die thermische Entkopplung ist aber sehr aufwendig und ich bin da nicht sooo der Fachmann. Vielleicht gibts hier Profis?

Gruß,
Udo

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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #3 von wolfkarst » Sa 16. Mai 2015, 20:23

Hallo,
das Phänomen habe ich auch schon beobachtet. Die Ursache ist mir hier nicht zu 100% klar.
Was ich bisher beobachten konnte ist, dass wenn der Druckanstieg erfolgt und ich dann pausiere um die Düse zu reinigen, sind immer schwarze (verbrannte) Partikel im rausgezogenen Filament drin. Dies deutet nach meiner Einschätzung auf irgendwelchen Dreck im oder am Filament hin.
Meine Lösung ist die Aktivierung der Alarmierung bei Überdruck (Extruder fährt auf definierte Pause-Position und Gerät fängt an zu piepen)
Dann drücke ich von Hand ca. 2-3cm Filament durch die Düse und ziehe den Rest raus. Anschliessend ein abgeschnittenes Ende wieder rein und es kann Jungfräulich wieder weitergehen.
Die meisten meiner Drucke gehen über 12-20h und mit dieser Methode hatte ich seitdem keine Abbrüche mehr. Die dafür notwendigen Änderungen habe ich in diesem Thread bzw. auf Github (Tree wkd auswählen) dokumentiert.
Vielleicht hilft es ...
Gruss Karsten
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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #4 von rf1k_mjh11 » Sa 16. Mai 2015, 20:33

Ich habe in dieser Sache noch einige Tests vor.

[list:2xs0jdr9][*:2xs0jdr9]Dieselben Objekte mit dem V2 Extruder (für 1.75mm Material) durchführen. Da das gefördete Volumen gleich sein muss, aber das Filamentl dünner ist, bleibt das Material im Verhältnis kürzer im heissen Hot End, und es kommt schneller "kaltes", frisches Material nach.
Das könnte einen Einfluß auf Fehlerursache "f." haben, oder es sogar ganz beseitigen.
Diesen Test kann ich relativ bald machen. Extruder & Material liegen bereit.
[/*:m:2xs0jdr9]
[*:2xs0jdr9]Ich habe auch schon seit Monaten ein Voll-Metall Hot End hier liegen, einen Pico. Der ist noch nicht einsatzbereit. Ich muss einen Adapter basteln, sowie einen Doppellüfter (Kühlung ist immens wichtig bei einem Vollmetallextruder).
Daher kann das noch Monate dauern.[/*:m:2xs0jdr9][/list:u]

Ich hoffe einfach, dass andere des öfteren nach einem problemlosem Druckstart nach einiger Zeit Probleme hatten (der angenommene Grund sein einmal dahingestellt). Das wäre ein Hinweis auf ein übergreifendes Problem. Denn wieso soll mein Drucker anders reagieren als all die Anderen?

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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #5 von rf1k_mjh11 » Sa 16. Mai 2015, 20:36

wolfkarst/Karsten,

Bei mir gings, ohne Reinigung, nur nach etwas Abkühlung, wieder "normal" weiter. Das ist ein Hinweis, dass keine Verstopfung vorliegt.

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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #6 von wolfkarst » Sa 16. Mai 2015, 20:51

Muss ja keine vollständige Verstopfung sein ... es reicht ja wenn der Materialfluss behindert wird.
Abkühlen auf 180°C und dann wieder mit Arbeitstemperatur weiter hilft bei mir nicht. Hatte ich bereits auch ausprobiert.
Auf deinen Fotos sehe ich, dass Du auch so eine schwarze Stelle im Filament hast. Das bedeutet, dass hier irgendetwas ist, für das die 200+x °C viel zu heiss ist.

Ein weiteres Argument was (zumindestens bei mir) für Dreck im Filament spricht: Ich habe eine Rolle, bei der der Druckanstiegt alle paar Minuten auftritt, eine wo es erst nach 1-2 Stunden anfängt (beide für grosse Objekte ausgemustert) und viele andere Rollen, bei denen ich fast ohne Unterbrechungen die komplette Rolle verbrauchen kann.
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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #7 von rf1k_mjh11 » Sa 16. Mai 2015, 21:41

wolfkarst/Karsten,

Das Stückchen Schwarz im Foto könnte ein Schatten/Lichtspiel sein (im ersten Foto?). Jetzt finde ich es nicht. Oder es war ein Stück vom schwarzen Filament, dass ich auch verwende, und ist inzwischen abgefallen. Ich wechsle häufig die Farben.

Ich weiß, dass ABS auf Überhitzung mit Kristalisierung reagiert. Aber bei PLA ist mir das nicht bekannt. Tut es das dort auch?
Das ganze geschah übrigens mit PLA.
Der schwarze Teil im ersten Foto ist ganz zu Beginn der Übergangszone. Da ist die Temperatur weit unter 200°.

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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #8 von wolfkarst » Sa 16. Mai 2015, 22:23

Ich drucke mit mit Renkforce PLA in 1,75mm. Auch mit verschiedenen Farben. Aber meistens in Hellblau. Von den 10 Rollen der letzten Bestellung war eine absolut besch... aber der Rest ging bis jetzt absolut Problemfrei. (Obwohl alle laut Aufkleber von der gleichen Charge stammen)

Falls Du noch andere Rollen da hast, würde ich es mal mit einer anderen Rolle versuchen, ob das Verhalten dort auch so (Mit gleichen Zeitabstand, etc.) auftritt. Wenn es nur bei bestimmten Rollen auftritt, liegt es am Filament. Wenn es unabhängig von der Rolle/Farbe/Alter (wie lange die Rolle schon geöffnet ist)/etc. mit fast identischen Zeiten bis zum Druckanstieg auftritt, sprechen wir von verschiedenen Problemen.

Was die Ursache ist kann ich schlecht sagen. Wenn z.B. Papierreste im Filament eingebacken sind, reichen bereits 150°C aus um dieses zu verkohlen. (Denkspiel: Beim Formen des Filamentes wird im Werk eine neue Packung vom Ausgangsmaterial geöffnet und dabei fallen Verpackungsreste mit in die Extrudiermaschine ...)
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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #9 von georg-AW » Sa 16. Mai 2015, 22:41

Hi

Eine weitere Möglichkeit der Veränderungen des F-Wertes nach längerer Druckdauer könnte auch in den Dehnungsmesstreifenanordnungen selbst liegen. Normalerweise werden Halbbrückenschaltungen oder ganze Brücken angebracht..
Ein Brückenteil dient der Kompensation der Temperaturdrift. Dieser Teil darf keiner Biegung ausgesetzt werden.
Wenn nun durch die Erwärmung einer der beiden Balken bzw. Teile der elektrischen Brücke asymmetrisch erwärmt wird, ensteht scheinbar ein anderes Signal am Ausgang der Weatstonschen Brückenschaltung welchs als Kraftänderung > Anstieg F-Wert gedeutet wird. Man müsste daher mal die Temperatur an den beiden Balken ( jeweils an derselben Stelle ) messen. Dies zu Beginn des langen Druckes und nach Stunden. Etwas kniffelig. Wer misst, misst bekanntlich Mist.

ciao Georg

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Re: Anstieg der F-Digits während des Drucks

Beitrag #10 von wolfkarst » Sa 16. Mai 2015, 23:31

Hallo Georg,
im Prinzip eine gute Idee, dem widerspricht aber, dass ich bei manchen Filamentrollen 20 Stunden oder mehr am Stück drucken kann, ohne dass sich etwas am F-Wert ändert (bleibt im Bereich 300-700 und steigt nicht auf 5000+ an), während bei den schlechten Rollen bereits nach 30 Minuten der Wert ansteigt.
Von der elektrischen Seite her könnte deine Theorie stimmen, wenn nur die untere Hälfte erwärmt wird. Die Wärme kommt jedoch von der Seite, sodass die Effekte sich gegenseitig aufheben, was ja der Sinn einer Brückenschaltung ist.
Aber von vielen Ideeen lebt ja die Lösungssuche ....
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