Versuche mit dem Hotend

[Apa]

Hallo,

nachdem ich ja einen größeren Drucker plane zu dem die ersten Bauteile auch schon da sind, oder kommen, bastle ich auch ein wenig am Hotend umd ein für mich Perfektes zu erhalten.

Meine Versuche mit Düsen und Schmelzzonen sind ja scheinbar schon mal ein Volltreffer. Meine 0,35mm Düse hat weniger Wiederstand als ein Standarthotend mit einer 0,5mm Düse. Damit kann man fast Kunststoff verspritzen und das wortwörtlich. 1,75mm Filament muß man nur noch ganz leicht ans Reibrad drücken und trotzdem habe ich keine Förderprobleme.

Nun gehe ich mein nächstes Problem an. Als Temperaturbarriere habe ich ein Teflondrehteil, was ganz gut funktioniert, aber sehr schnell verschleißt und dann das Filament verklemmt, weshalb ich ca. alle 6kg Filament das Bauteil ersetzen muß.
Ich dachte deshalb auch schon daran ein Vollmetallhotend zu verwenden. Da ich aber eine geschlossenen und beheizten Druckraum realisieren möchte wird eine aktive Kühlung schwierig. Deshalb überlege ich gerade wie ich eine stabile Termalbarriere, die auch für höhere Temperaturen bei Verwendung von ABS geeignet ist realisieren kann. Die weiteren Anforderungen zum kommenden Hotend von mir sind eine möglichst kleine Baugröße, eine stabile Schnellbefestigung mt feiner Höhenjustierung, keine Aktivkühlung erforderlich, Ein umgestallteter Heizblock für sicheren Betrieb ( kein Herausfallen von Thermistor und Heizpatrone möglich, auch bei schnellsten Bewegungen) und später dann die Auslegung als Bodwen-Hotend.

Da Teflon nur bis zu einer gewissen Temperatur geeignet ist und ich von Edelstahl nicht so begeistert bin habe ich mich mal in meinem Materialfundus umgesehen und etwas gefunden.
Ein Duranglasrohr mit 1,9mm innen und 4mm Aussendurchmesser..
Hier habe ich mal vesuchsweise ein Stück Filament ins Rohr gesteckt.

Durch die Härte und de glatte Oberfläche der Glases ist der Wiederstand beim durchschieben des Filaments gegenüber einer Metallführung deutlich geringer ebenso wie die Wärmeleitfähigkeit die nochmal deutlich schlechter als bei Edelstahl ist.
Darum werde ich jetzt mal ein Hotend in einem Materialmix aus Messing, Glas und Teflon konstruieren.

Mal sehen ob es funktioniert.

Gruß Edwin

 

[paradroid]

Klingt gut, wollt ich auch schon mal probieren, bei mir scheitert es am Glasstäbchen. Ich würde das nämlich in Keramik gießen.

Darf ich fragen wo Du das Röhrchen her hast?

 

[Apa]

Hi,

Keramik wäre schon die beste Lösung wenn man die Richtige verwendet. Ich hätte da sogar noch einen Brennofen bei mir und wenn man eine Aminbasierte Keramik verwendet bekommt man auch eine sehr glatte, passgenaue und stabile Keramik für die kein Glasröchen mehr notwendig ist. Allerdings ist der Aufwand nicht unerheblich. Die anderen Keramiken sind leider nicht stabil genug für diese Anwendung.

Die Röchen habe ich noch vom Dampfmaschinenmodellbau, aber du bekommst sie auch im Laborbedarf.

Ich werde das Rörchen noch mit einer Teflonscheibe vom heißen Teil trennen und nach oben mit einem verippten Alukörper zum Schutz ummanteln.

 

[Haemmiker]

Wie wärs mit Wasserkühlung als Termalbarierre? So kannst du einen Teflonschlauch bis kurz vor die Düse schieben, ohne das was passiert. Ansonsten wäre noch Peek, ist aber Teuer

 

[Apa]

Ich möchte das Hotend mit Düse mit so wenig Bauteilen wie sinnvoll gestallten. Eine Wasserkühlung funktioniert nur mit Umwälzung und wäre eine Energievernichtung schlechthin um eine mangelhafte Termalbarriere auszugleichen. Das möchte ich gerne ohne das hinbekommen. Vielleicht finde ich auch noch so ein Material wie die Silikonkacheln die die Nasa verwendet. Das wäre perfekt. Die Wärmeleitfähigkeit dieses Materials ist so schlecht, daß man 1000°C heiße Kacheln anfassen kann.

 

[paradroid]

Peek ist auch nicht sonderlich "beständig" (Schmelz- bzw. Glasübergangstemperatur ISO 11357 - 340°C) und wie Du sagst, viel zu teuer.

Ich möchte das Keramik (ich hab leider nicht die Technischen Möglichkeiten für "echtes", also muss ich mich auf Gießkeramik beschränken, auch kann ich das Loch nicht reiben) auch nicht als Filamentführung haben, sondern als Wärmeblocker/-ableiter.

Meine Idee: Eine zweiteilige Gießform drucken die unten eine M6 Edelstahl Madenschraube mit 4mm Loch aufnimmt, diese steht in den Keramikkörper hinein und nimmt den Heizblock und somit die Düse auf. Oben eine M5 Edelstahl Mutter die einen Schlauchverbinder aufnimmt. Als Verbinder und Führung das Glasrohr (Borosilikat, Arbeitstemperatur 500°C) in dem das Filament läuft bis runter zur Düse. Drumrum das Keramik (2000°C) - müssen nicht mal Kühlrippen ran.

http://3dobjectifying.blogspot.de/20...nd-part-1.html

 

[Apa]

Hi para,

ein Sauber glattes Loch bekommst Du auch mit einer Gießkeramik hin. Du brauchst nur eine passenden und spiegelblanken Kunststoffstab den Du umgießt und nach dem Aushärten enweder mit Lösemittel, oder durch ausschmelzen entfernst, wenn er nicht so schon rausfällt. Die Gießkeramik würde ich dann aber mit Glasfaser verstärken.

 

[Haemmiker]

paradroid: 340°C reichen dicke oder willst du Alu drucken?

Aber wegen deinem Keramik Hotend, da probiert schon jemand:

http://forums.reprap.org/read.php?252,383015

 

[paradroid]

Ja, kenn ich mit Keraflott

Das andere Rezept ist interessant, leider hat er mit Keramin-S anscheinend nicht weiter gemacht.

Aber aufgrund der genannten Problematiken bin ich ja auf das Glasröhrchen gekommen, nur leider nicht auf die Idee das es das im Laborbedarf gibt. ;-)

 

[Apa]

Heute habe ich mal angefangen einen Prototyp zu bauen.

 

[Apa]

Dieses wird zuerst für die Versuche auf meinem Multec montiert. Dazu muß ich aber auch noch den Extruder auf Bodwenantrieb umstellen und es soll auch wieder ganz einfach rückbaubar sein.
Ausserdem benötige ich noch die Düsen.

 

[paradroid]

Sieht gut aus, top! Wie wäre es mit einer PTFE Scheibe unten dran bevor der Heatblock kommt, als Hitzeschild? Und vielleicht unter dem Heatblock vor der Düse ebenso?

 

[Apa]

PTFE würde ich da nicht verwenden. Da ist Glimmer besser und den Platz dafür habe ich gelassen.

 

[Haemmiker]

Ich möchte das Hotend mit Düse mit so wenig Bauteilen wie sinnvoll gestallten. Eine Wasserkühlung funktioniert nur mit Umwälzung und wäre eine Energievernichtung schlechthin um eine mangelhafte Termalbarriere auszugleichen. Das möchte ich gerne ohne das hinbekommen. Vielleicht finde ich auch noch so ein Material wie die Silikonkacheln die die Nasa verwendet. Das wäre perfekt. Die Wärmeleitfähigkeit dieses Materials ist so schlecht, daß man 1000°C heiße Kacheln anfassen kann.

Energie kann nicht vernichtet werden, sie kann nur Umgewandelt werden. Mit der WaKü heizt du halt mehr die Umgebung, kannst dafür die Heizung etwas runter drehen Ich finds aber interessant, dass bei dir die Metall Hotends nicht gut funktionieren, ich finds die beste Idee (und mit Polierter Bohrung solls nochmal besser laufen)

 

[Apa]

Hallo Claude,

klar ist es nur eine Energieumwandlung, aber für mich gesehen eine wenig sinnvolle wenn man solche Probleme anders lösen kann.
Ich habe übrigens kein Ganzmetall-Hotend. Auch hier versuche ich ganz einfach einen noch besseren Weg zu finden, da eine Termalbarriere aus einem Material mit möglichst geringer Wärmeleitfähigkeit besonders sinnvoll ist. Wenn Du aber meine Bilder mal genau betrachtest wrst Du sehen, daß ich mein Hotend so konstruiert habe, daß ich das Fürhrungsrohr und den Isolierring problemlos durch welche aus anderen Materialien ersetzen kann ohne jedes Mal ein komplettes, neues Hotend bauen zu müssen.
Wenn z.B. das Glas nicht funktioniert muß ich es nur ausbauen und das Bodwenrohr durch das aufgebohrte Pneumofit durchschieben, oder eben ein Edelstahlröchen einbauen.

Gruß Edwin

 

[Apa]

Heute habe ich mal den mehrteiligen Addapter für den Bodwenanschluß an meinen Extruder gebaut.

Den Teflonschlauch kann man darin durchgängig durchschieben was den Wiederstand deutlich veringern sollte gegenüber manch anderen Anschlüssen die ich bisher gesehen habe.

Auch habe ich dieses Mal eine definiert konstruierte Düse gedreht und kein profisorisches Handmuster.

Die Düse hat eine 0,35mm Bohrung und ich habe die Abstufung der Bohrungen auch ein wenig geändert. Mal sehen was es bewirkt.

Jetzt muß nur noch ein Druck fertig werden und dann baue ich alles mal ein.

 

[Apa]

Heute habe ich zuerst noch eine 0,5mm Düse gebaut.

Dann habe ich meinen Drucker für die Versuche profisorisch umgebaut.

Als Erstes habe ich einen kleinen, aber notwendigen Härtetest gemacht und PLA bei 210°C für eine halbe Stunde schmoren lassen. Leider scheint das Glasröchen als Thermobarriere durch die hohe Wandstärke nicht so gut geeignet zu sein, Das Hotend war bs oben sehr warm und das Filament kaum durchzudrücken. Jetzt lasse ich es mal abkühlen und sehe mir an wie hoch es geschmolzen ist. Da werde ich morgen etwas Anderes probieren. Da ich das Hotend ja modular aufgebaut habe ist das ganz einfach.

 

[paradroid]

Ohne Seitenlüfter ist sowas eh nix (E3D).

Ausserdem finde ich den Test nicht sehr aussagekäftig, da Du normalerweise "kühleres" Filament nachschiebst. Die Verweilzeit während dem Druck ist nicht sehr hoch und nur nach dem Druck beim Abkühlen vorhanden.

Oder täusch ich mich da?

 

[Apa]

Hi Para,

ich habe da bewußt ein wenig einen Härtetest gemacht.
1. wollte ich damit herausfinden wie stark PLA mit dem Glas verklebt.
2. Ich will bei meinem Drucker im geschlossenen Bauraum 45°C fahren und ein Hotend muß schon ein paar Minuten Stillstand abkönnen und ohne Probleme wieder weitermachen können. Dazu möchte möchte ich mir die aktive Lüftung sparen.

Meine bisherigen Hotends können das, nur leider ist alle 6 - 8kg Filament der Teflonkörper soweit verschliessen das ich ihn auswechseln muß und das nervt und ich bin der Meinung, daß es kleiner leichter und Montagefreundlicher geht.

Gruß Edwin

 

[Apa]

Heute habe ich mein Hotend zerlegt und das Glasröchen ist bis obenhin mit geschmolzenen PLA gefüllt und noch dazu im Ansatz gebrochen.

Also habe ich aus den Ergebnissen von gestern mir zuerst ein Neues, etwas verbessertes heißes Teil des Hotends gedreht. und stecke nun als Führung statt dem Glasröchen den Teflonschlauch bis in dieses.

Die Montage am Drucker war dann nur eine Formsache.

Dann gingen die Überaschungen los.

Das PLA ließ sich schon bei 165°C problemlos von Hand durch die Düse drücken. Das konnte ich bei noch keinem Hotend vor 180°C. Trotzdem lasse ich jetzt erstmal die Einstellung auf 210°C stehen um nicht zu viele Parameter zu ändern.
Das obere Ende des Hotends wird zwar immer noch deutlich war, aber man kann es anfassen ohne sich zu verbrennen und auch das Wiederstarten nach einiger zeit Brutzeln bei 210°C funktioniert problemlos

Dann habe ich mit den alten Einstellungen zuerst einen Testwürfel gedruckt. Nach dem dritten Würfel hatte ich den Flow im Griff, den ich um 5% reduzieren mußte und der eigendlich immer nocht etwas zu hoch ist.
Die neue Düse und das Hotend arbeiten so wie ich es gehofft habe. Allerdings muß ich noch ein paar Feineinstellungen finden für die Ecken. Ich drucke da übrigens mit einer 0,5mm Düse und ca. 45mm/s