Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 34
Это прямо rocket science какой-то!
Э-э-э, видите-ли я бывший ученый, давно без работы. Вот применяю то, чему много лет учили. Мне интересно.
В конце такой объемной статьи все же не помешало некое коротенькое заключение...
Возможно, я невнимательно читал (или что-то не понял), но почему нельзя просто давить вхолостую на фиксированной линейной скорости, постепенно ее повышая до тех пор, пока не перестанет быть возможной качественная экструзия? Вычисления будут предельно простыми.
А зачем? Дело ведь не в качественной экструзии. Дело в проскальзывании ведущего колеса(хобболта) Это предел усилий. Я ж пишу — и это не мое мнение, а людей которые много печатают, что вид лески после выхода неважен. Важно чтоб она вышла из сопла, а принтер размажет где надо, ей некуда деться, а вот если дать излишнюю подачу, то будет застревание.
Ну ок, можно вместо качества нити оценивать равномерность подачи (отсутствие проскальзывания, заламывания и тд). Но как по мне, начнет проскальзывать — потеряется качество экструзии (диаметр на выходе зависит от давления). Впрочем, у меня вообще не проскальзывает никогда — скорее пруток сломает.
У Вас диаметр 1,75мм филамента. Кстати, такая популярность этого диаметра, по моим данным объясняется низким качеством экструдеров и хотэндов у того что продается. Мелкий филамент многое прощает. Правда и скорость печати низкая.
Низкая это сколько? Навскидку я думаю, что катушку часов за 30 урабатываю. Могу более точные оценки сделать, если это кому-то вообще интересно.
Видите ли моя цель — ускорить 3Д печать пластиком, насколько возможно. Это сильно больше того что можно сейчас купить. Низкая — давайте посчитаем. При 25 мм3/с скорости печати за 30 часов получится 2,7 килограмма. Значит у Вас (катушка — 500гр?) скорость экструзии около 5мм3/с. Низкая получается. Сильно низкая. При скорости экструзии 50 мм3/с катушку Вы бы съедали за 3 часа.
Ммм… это была грубая оценка сверху, включающая прогрев/остывание стола между сессиями печати, мою работу по обновлению покрытия стола, смену катушек/моделей и тд. То есть, реальная производительность принтера, а не чистая скорость экструдера. Катушка не менее 800 грамм.
Если вас интересует чистая скорость подачи, то прикинем подругому. В последней сессии расход 66 грамм за полтора часа вместе со временем нагрева стола на детали, состоящей, в основном, из периметров. Таким образом, нижняя оценка — 44 грамма в час. Получаем 1320 за 30 часов, что дает 12.5мм3/с средней скорости. Я делаю акцент на ее среднести потому, что принтер давит в полную силу далеко не 100% от времени печати — он и в холостую ездит, и ретракт делает и тд.
p.s. также я не утверждаю, что эта скорость является предельной — она комфортная для меня и для принтера (низкий уровень вибраций/шума) и безопасна с точки зрения возникновения заломов на используемом мной прутке (на нем попадаются места повышенной хрупкости) и тд.
Если вас интересует чистая скорость подачи, то прикинем подругому. В последней сессии расход 66 грамм за полтора часа вместе со временем нагрева стола на детали, состоящей, в основном, из периметров. Таким образом, нижняя оценка — 44 грамма в час. Получаем 1320 за 30 часов, что дает 12.5мм3/с средней скорости. Я делаю акцент на ее среднести потому, что принтер давит в полную силу далеко не 100% от времени печати — он и в холостую ездит, и ретракт делает и тд.
p.s. также я не утверждаю, что эта скорость является предельной — она комфортная для меня и для принтера (низкий уровень вибраций/шума) и безопасна с точки зрения возникновения заломов на используемом мной прутке (на нем попадаются места повышенной хрупкости) и тд.
Совершенно верно — встречал заявленную скорость 12мм3/с для головки Ванхао кажется. Видел скорость 25мм3/с для кого-то из знаменитых. Хотелось бы чтобы они печатали быстрее.
Ммм… у меня просто расточенное китайское сопло (до 1мм с 0.5, кажется) на таком же дешевом ноунэйм экструдере с закосом под E3D. Кстати, все описанное еще и через боуден работает.
То есть, я не особо уже заморачиваюсь. По факту я достиг того момента, когда узким местом (для моих задач) стало мое личное время, а не скорость печати. То есть, если он вдруг станет в 2 раза быстрее печатать, мне придется бегать к нему каждые полчаса — о каких-то параллельных делах, требующих концентрации можно забыть (ну либо вырастет время простоя принтера). Сейчас я бы с радостью пожертвовал 20-30% скоости печати ради удвоенной рабочей области=)
То есть, я не особо уже заморачиваюсь. По факту я достиг того момента, когда узким местом (для моих задач) стало мое личное время, а не скорость печати. То есть, если он вдруг станет в 2 раза быстрее печатать, мне придется бегать к нему каждые полчаса — о каких-то параллельных делах, требующих концентрации можно забыть (ну либо вырастет время простоя принтера). Сейчас я бы с радостью пожертвовал 20-30% скоости печати ради удвоенной рабочей области=)
В чем измерить скорость работы головки принтера?
Взвешиванием готовой детали — семпла.
Далее, из расчёта установленной скорости экструзии и расчётной массы будете знать погрешность работы.
А что вы скажете про идею увеличения протяженности зоны плавления для стабилизации переходных процессов и компенсации неоднородности филамента? Чтобы неоднородности гарантировано расплавлялись. Удлинить сопло например до пары сантиметров.
Это конечно, очевидно. В больших промышленных 3д-принтерах я видел головки с зоной плавления 20см. Но только как Вы его вставите в свой принтер, если там всей высоты сантиметров 20-25?
Приходится изощрятся, чтоб и быстро и коротко.
Я так и делаю в своих хот эндах, плюс медное тело нагревателя (высокая теплопроводность и теплоёмкость).
В свое время в группах RepRap переходили на алюминий и медь. Потом отказались. Алюминий — нестоек, медь тоже слишком мягкая. Теплопроводности латуни вполне хватает обычно. Зато она страшно технологична, а сделать хорошее сопло — реально очень трудно, что и показывает практика. Легендарный Пруса когда-то сделал головку вообще целиком из нержавеющей стали! А у неё теплопроводность вообще малая. Правда головка получилась не очень — и длинная и с застреваниями.
Правда головка получилась не очень — и длинная и с застреваниями.
Ну так вот Вам и доказательство от противного. Теплопроводность латуни в два раза ваше, чем у нержавейки, но четыре раза меньше, чем у меди. На самом деле, медь замечательно обрабатывается, а механические нагрузки на хот энд минимальны, у меня ни один не сломался. Немаловажным параметром является также теплоёмкость, у меди она очень высокая. Это обеспечивает запасание достаточно большого количества тепловой энергии в теле нагревателя, а высокая теплопроводность обеспечивает быструю передачу этой энергии филаменту. В моих хот эндах термодатчик заглублен в тело нагревателя так, что измеряет температуру непосредствено вблизи канала на входе в нагреватель. Так вот, даже с толстым медным нагревателем температура канала слегка «пляшет» при смене скорости подачи, а что будет с нержавейкой, одному Прюше известно :)
Теплопроводность латуни в 7 раз выше чем у нержавеющей стали -115 латунь автоматная по-русски, по ихнему brass c3604. Против стали AISI403 16,2. У меди — 401 вт/м*К
В последней рекордной головке у меня вообще — сталь нержавеющая, AISI 430 у нее теплопроводность 26вт/м*К.Правда внутри латунный вкладыш сменного сопла. Да и что там проводить — максимальный путь от нагревателя до пластика меньше 3 мм. Посчитайте тепловое сопротивление — оно будет ничтожным. Другое дело что надо нагревом управлять очень быстро. А если делать массивную болванку головки это не годиться для скоростного принтера, но управлять будет легче, да.
В последней рекордной головке у меня вообще — сталь нержавеющая, AISI 430 у нее теплопроводность 26вт/м*К.Правда внутри латунный вкладыш сменного сопла. Да и что там проводить — максимальный путь от нагревателя до пластика меньше 3 мм. Посчитайте тепловое сопротивление — оно будет ничтожным. Другое дело что надо нагревом управлять очень быстро. А если делать массивную болванку головки это не годиться для скоростного принтера, но управлять будет легче, да.
А если делать массивную болванку головки это не годиться для скоростного принтера, но управлять будет легче, да.
Это почемуне годится для скоростной печати? Попрошу, как говорится, аргументировать, желательно с видео :).,. Вот здесь у меня скорость печати, которую видно не только по перемещению головки, но и по вращению зубчатого колеса привода экструдера. Хот энд с длинным и массивным медным нагревателем.
Инерция
Я тут ниже писал про это:
А можно сделать массивный теплообменник и термодатчик у стенки канала, как сделал я. При этом не требуется высокой скорости реакции системы: при снижении температуры стенок канала тепло передастся от других участков массивной меди быстрее, чем от нагревательного элемента/нихрома к теплообменнику, а потом к каналу. А скачок мощности подогрева, который электроника выдаст при кратковременном спаде температуры канала, будет использован на восполнение потерь тепла, отданного медью в канал. Это, конечно, мои личные измышления, не обязательно правильные. Но мои хот энды работают крайне резво, что намекает :)
Механическая инерция. Крайне резво — это как посмотреть. Быстрое перемещение головки туда-сюда это всегда удар инерции по конструктиву. Общее правило — снижать массу подвижных частей по возможности. Не я придумал. Хотэнды как у Вас я делал в 2015 году. Только месяц назад заменил на более новый, но уже созрело новое поколение. Хочу-хочу-хочу. Но надо еще сделать конвертер термопара-терморезистор и новый тип нагревателя — еще более продвинутый чем корончатый. Вот тогда можно будет поиграть со скоростями перемещения головки 300-500мм/с. Надеюсь
Быстрое перемещение головки туда-сюда это всегда удар инерции по конструктиву.
И что? Надо просто конструкцию под эти нагрузки ваять, делов-то. Это — самое простое, по сравнению с физикой хот эндов.
Не скажите, физика хотэндов, если разобраться не так и сложна. Два кита -теплопроводность и вязкость. Считать тепловые и массовые потоки. У меня даже в экселе получилось сваять модель плавления филамента. Как думаете на Фортране написать не трудно мне будет? Мне вывод бы графический сделать. Я его 35 лет назад учил.
Наоборот, лучшие современные хотэнды имеют минимальный объём зоны плавления. Потому что принтеру при работе нужно постоянно включать и выключать поток. При включённой подаче в зоне плавления — масса под давлением. При выключении подачи давление никуда не девается и масса продолжает исходить до тех пор, пока давление не пропадёт. (см. hotend oozing). Можно отвести пруток назад, (см filament retraction) чтобы сбросить давление, но тогда перед печатью его придётся подавать вперёд. Насколько? Настолько же? А вот нет, потому что при отведении и возврате прутка физические условия разные. Нужные параметры надо подбирать. В идеале — по каждый тип прутка и температуру. Неудачные параметры в этой области портят печать гораздо больше, чем мифические неоднородности прутка, о которых я за много лет много слышал, но ни разу не видел. Минимальный объём зоны плавления даёт больший контроль над процессом остановки и продолжения подачи. Теперь, когда хотэнды стали маленькими, не нужно больше крутить параметры возврата под каждый конкретный случай, я их меняю только при переходе на особо текучий пластик.
Филамент не плавится мгновенно, так как у него низкая теплопроводность. Поэтому ему необходимо находится некоторое в канале нагревателя. При быстрой подаче филамент слишком быстро «проскочит» короткий канал, не успев расплавится, и застрянет в сопле. Короткая зона плавления автоматически означает низкую скорость. Это допустимо для печати мелких обьектов, но уже начиная с массы 200 грамм хочется уже побыстрее. Многие из-за этого поднимают температуру, чтобя достич хоть какой-то скорости, и получают деградацию пластика. А настройть параметры ретракции для каждого филамента — дело недолгое, потом сохраняем профили слайсера — и готово.
Ну скорость плавления пластика зависит всё таки не от температуры непосредстсвенно, а от подводимой к пластику теплоты. Можно сделать большую зону плавления, с массивным и теплоинертным теплообменником, посадить на него термопару (снаружи на скотч). Так и делалют в основном. А можно сделать маленькую зону плавления, с маленьким теплообменником, но термодатчик разместить в специальном канале у самой зоны плавления. И тогда на изменение скорости подачи прутка принтер будет менять количество подводимой энергии и выдерживать температурный режим за счёт скорости управления, а не за счёт инертности теплообменника.
Когда у меня был Ubis 1 я на своём особом пластике (вторичный поликарбонат, ужасно печатается) так и не смог настроить чёткий ретракт — либо течёт, либо заедает. Поменял на Ubis Metal — всё само отлично стало, при том же самом экструдере и том же самом сопле. Поменялась только камера плавления с нагревателем. Мне его скорости 80мм/с хватает за глаза — дальше принтер пытается свалить со стола вместе с подставкой.
Когда у меня был Ubis 1 я на своём особом пластике (вторичный поликарбонат, ужасно печатается) так и не смог настроить чёткий ретракт — либо течёт, либо заедает. Поменял на Ubis Metal — всё само отлично стало, при том же самом экструдере и том же самом сопле. Поменялась только камера плавления с нагревателем. Мне его скорости 80мм/с хватает за глаза — дальше принтер пытается свалить со стола вместе с подставкой.
Ну скорость плавления пластика зависит всё таки не от температуры непосредстсвенно, а от подводимой к пластику теплоты.
При повышении температуры при постоянной теплопроводности растёт градиент по температуре, поэтому при перегреве многие хот энды начинают работать на более высоких скоростях.
Можно сделать большую зону плавления, с массивным и теплоинертным теплообменником, посадить на него термопару (снаружи на скотч). Так и делалют в основном. А можно сделать маленькую зону плавления, с маленьким теплообменником, но термодатчик разместить в специальном канале у самой зоны плавления. И тогда на изменение скорости подачи прутка принтер будет менять количество подводимой энергии и выдерживать температурный режим за счёт скорости управления, а не за счёт инертности теплообменника.
А можно сделать массивный теплообменник и термодатчик у стенки канала, как сделал я. При этом не требуется высокой скорости реакции системы: при снижении температуры стенок канала тепло передастся от других участков массивной меди быстрее, чем от нагревательного элемента/нихрома к теплообменнику, а потом к каналу. А скачок мощности подогрева, который электроника выдаст при кратковременном спаде температуры канала, будет использован на восполнение потерь тепла, отданного медью в канал. Это, конечно, мои личные измышления, не обязательно правильные. Но мои хот энды работают крайне резво, что намекает :)
Мне его скорости 80мм/с хватает за глаза — дальше принтер пытается свалить со стола вместе с подставкой.
Статья напомнила шутку про разработанную за год модель сферического коня в ваккууме. Есть же простые решения:
1. Можно замерить реальную протяженность потраченного филамента — банально сделав отметки на самом филаменте.
1.1. Если это недостаточно технологично, то можно поставить дополнительное колесико с энкодером и ардуиной и смотреть скорость протяжки и расход пластика в реальном времени независимо от модели принтера.
2. На случай, если мы не уверены в диаметре/однородности филамента — можно взвесить готовое изделие и метровый отрезок филамента, дальше простая пропорция.
2.1. А можно взвесить катушку до и после. Или же, если это недостаточно технологично, то купить модуль, ардуину и… ну вы поняли.
3. Можно измерять не массу, а объем готового изделия.
1. Можно замерить реальную протяженность потраченного филамента — банально сделав отметки на самом филаменте.
1.1. Если это недостаточно технологично, то можно поставить дополнительное колесико с энкодером и ардуиной и смотреть скорость протяжки и расход пластика в реальном времени независимо от модели принтера.
2. На случай, если мы не уверены в диаметре/однородности филамента — можно взвесить готовое изделие и метровый отрезок филамента, дальше простая пропорция.
2.1. А можно взвесить катушку до и после. Или же, если это недостаточно технологично, то купить модуль, ардуину и… ну вы поняли.
3. Можно измерять не массу, а объем готового изделия.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Как измерить скорость работы 3Д-принтера – его хотэнда. И не только скорость