Калиброванные эстепсы вызывают пропуск экструдера

Если вы следовали этой инструкции, вы выдавили 100 мм через нагретое сопло. Это приводит к тому, что на ваше значение шага/мм также влияют температура хотенда, скорость во время испытания на экструзию и потенциальное давление на механизм захвата экструдера.

Попробуйте перенастроить экструдер, но на этот раз отсоедините трубку Боудена либо на хотенде, либо на экструдере. Как только вы настроите шаг/мм на что - то, связанное только с механикой экструдера, вы можете откалибровать расход - что обычно следует делать для каждого типа филамента и даже катушки в отдельности.

Давайте установим основы экструзии, а затем рассмотрим, что влияет на результаты калибровки.

Давайте сначала обсудим экструдер как элемент сам по себе, а затем рассмотрим, как сопло и нити влияют на него.

Экструдер

Экструдер в основном это вращающийся двигатель, который толкает вдоль нити в какой-то экструзии курс $e_r [\frac{\text{mm}}{\text{step}}]$ и это еще один фактор, связанный $s_e [\frac{\text{step}}{\text{mm}}]=\frac 1 {e_r}$ через hobbed передач - или в случае экструдер hobbed через пару синхронной передачи. Двигатель в Ender 3-типичный NEMA17 с $s=1.8\ \frac{\text{deg}}{\text{step}}$ (и до 16 микостепов^{см. Здесь}). Он вращает зубчатую передачу, которая имеет наружный диаметр $d_o$, а зубья вырезаны на глубину, которая создает внутренний диаметр $d_i$. Где-то между этими диаметрами находится эффективный диаметр $d_e$. Итак, используя базовую геометрию, мы получаем:

$e_r=\frac{C_e\times s}{360°}=C_e\times0.005\frac 1 {\text{step}}$, где $C_e=\pi d_e$

$s_e=\frac {0.005\ \text{steps}}{C_e}$

Эффекты накаливания

Теперь, когда мы знаем теоретическую настройку мм/шаг или шагов/мм ($e_r$ и $s_e$) для прошивки, нам нужно обсудить, как на это влияет нить накала. Прежде всего, приведенный выше расчет справедлив только для нити равномерной толщины, в которую равномерно вгрызаются зубы. Если толщина нити действительно меняется, эффективный диаметр нашей шестерни меняется, и, как следствие, изменяется экструзия. Нить более толстого диаметра не закапывается так глубоко, эффективный диаметр увеличивается, и, следовательно, окружность $C_e$.

Точно так же разные нити имеют разную твердость.^{см.Также здесь} Для этой статьи был проведен тест на твердость, исследующий твердость по шору типа A и Типа D. Тип A-плоский наконечник, в то время как D-острый наконечник. Последнее несколько похоже по эффекту на зубчатое колесо. Разница означает, что зубы не кусаются одинаково, что влияет на эффективный диаметр зубчатого $d_e$.

Это поведение зависит от филамента

Поведение сопла

Следующая часть, на которую мы должны обратить внимание, - это поведение в хотенде и сопле. В идеальных условиях зона нагрева полностью расплавила бы нить накала и обеспечила бы стабильный ламинарный поток через сопло по мере того, как оно сужает материал от его начального диаметра до ширины экструзии.

Если предположить, что наша нить накала остается ламинарной, то поток материала внутрь точно такой же, как и поток наружу, ничто не заикается. Но если факторы в трубе отключены, то мы получаем турбулентный поток.^{дальнейшее чтение}

Таким образом, поток не обязательно линейный, и мы можем легко определить несколько факторов, влияющих на поведение сопла. Давайте кратко рассмотрим различные факторы:

• Материалы расширяются по-разному (с коэффициентом $\alpha$) при нагревании, что влияет на объем материала в сопле, что, в свою очередь, влияет на объемный расход и давление в сопле. Это зависит от температуры и материала.^{далее по этому}
• Вязкость материала оказывает огромное влияние на характеристики текучести. Вязкость большинства пластмасс зависит не только от температуры, но и от материала
• Форма сопла может в небольшой степени влиять на скорость потока (в основном, если она неровная или шероховатая). Однако наиболее влиятельным фактором является диаметр сопла, который напрямую влияет на скорость потока.

Как все эти эффекты протекают в сопле

Давайте предположим, что поток обеспечен и что мы можем игнорировать трение сопла о материал. Затем мы получаем формулу Фримена для потока:

$Q=Av$ , где Q - объемный расход в 0,001 м3/с, A - площадь сопла в м2, v-скорость на выходе в м/с.

$A=r^2\pi$ - хорошо известная формула окружности, r-радиус сопла, равный половине диаметра сопла.
^{$\ \ \ A_{0.4\text{ mm Nozzle}}=1.256\times10^{-7}\text{ m}^2$}

$v=\sqrt{2P}$ - это уравнение Бернулли, которое говорит нам, что скорость потока зависит от давления (см. Пункт 1 О поведении сопла). В результате мы получаем, что объемный расход через наше сопло зависит от давления примерно так:

$Q=\sqrt 2 \pi\times r\times\sqrt P$
^{$\ \ \ Q_{0.4\text{ mm Nozzle}}=1.777\times10^{-7}\text{ m}^2\times\sqrt{P}$}

Давление в сопле представляет собой сумму давления, создаваемого силой, с которой материал проталкивается экструдером ($P_F=F/A'$), и расширения материала в сопле ($P_e$).

Как мы установили в части экструдера, скорость экструзии в некоторой степени зависит от эффективного диаметра зубчатого $d_e$. Эффективный диаметр зубчатого колеса также влияет на давление в сопле: насколько глубоко зубья врезаются в нить накала, определяет силу, которую они передают. Другим фактором, влияющим на силу,передаваемую через нить, является скорость экструзии $v_e$, поэтому мы пишем $F(d_e,v_e)$. Кроме того, фактический диаметр нити филамента $A'$ играет еще один фактор, как описано в разделе "Эффекты нити филамента". Тепловое расширение, которое зависит от коэффициента материала $\alpha$, и повышение температуры $\Delta T$ увеличивает давление в сопле, поэтому мы пишем $P_e(\alpha,\Delta T)$. Таким образом, выражение для объемного расхода из сопла имеет вид

$Q=\sqrt 2 \times r \pi \times\sqrt {\frac{F(d_e,v_e)}{A'}+P_e(\alpha,\Delta T)}$

Если этот поток ламинарный и нетурбулентный, можно прочитать из сопутствующего числа Рейнольдса $Re$, которое зависит от (динамической/кинематической) вязкости $\mu=\frac \nu \rho$ (rho-плотность). Вязкость зависит от температуры, поэтому мы пишем $\nu(T)$. Последним фактором в формуле для числа Рейнольдса является гидравлический диаметр $D_H$, который в нашем случае сводится к диаметру сопла, поэтому $D_H=2r$. Для нашего случая это дает:

$Re=\frac{2r\times Q}{2 r^2 \pi \times \nu(T)}=\frac Q {r \pi \times \nu(T)}=\frac {\sqrt 2}{\nu(T)} \sqrt {\frac{F(d_e,v_e)}{A'}+P_e(\alpha,\Delta T)}$

tl;dr / Заключение

Ладно, теория все хороша, но как все это влияет на наш отпечаток?!

1. Рекомендуется выполнить калибровку для одного материала и использовать его в качестве эталона, а затем создать профили для других материалов, измеренных в соответствии с этим эталоном
2. Если наша температура ниже или выше, чем при калибровке, поток отличается, и, как следствие, этапы экструдера не совпадают. Вместо того, чтобы изменять этапы, мы должны корректировать значение объемного расхода вверх или вниз в соответствии с конкретным материалом. Обычно в программном обеспечении он называется либо множителем потока, либо множителем экструзии. В приведенных выше расчетах это равно $Q$.
3. Другой материал или смесь материалов (например, новый цвет или другая марка) имеют другое тепловое расширение, поэтому мы при необходимости корректируем коэффициент расхода/экструзии в нашем профиле.
4. Если мы поменяем местами сопло, то получим другую характеристику потока. Большая часть расчетов расхода для такого изменения уже выполнена в слайсере, обычно нам не нужно дополнительно изменять профиль, но небольшие изменения можно выполнить, отрегулировав значение множителя расхода/экструзии.
5. щелчок экструдера может указывать на экструзию, но он также может указывать на то, что высота печати не достигнута так, как она рассчитана, и указывать на ошибки в выравнивании стола, если это происходит в первом слое(слоях), и на ошибки по оси z, если это происходит позже в печати.

У меня есть такой же экструдер на моем вокселабе Aquila. Электронные шаги по умолчанию равны 93. Используя меню принтера для подачи 100 мм черной нити eSUN из ПЭТГ, я измерил длину подачи 66 мм, то есть 34 мм при экструдировании.

Используя формулу 100 / 66 * 93 дал мне новое значение E-шага 140.9. После повторного тестирования я обнаружил, что теперь я вытягиваюсь на 34 мм.

В этой формуле чего-то не хватает. Я уже гонялся за значениями E-шага вверх и вниз, поэтому решил попробовать что-то другое.

Поскольку новое значение E-шага превышало значение экструзии на то же самое, что и исходное значение E-шага при экструзии, я добавил исходное значение E-шага к новому значению E-шага и взял среднее значение. 93 + 140.9 / 2 = 116.9. Я повторно проверил это значение и обнаружил, что оно превышает прессование на 0,4 мм. Так как я все еще немного выдавливал, я рассчитал новый электронный шаг, 100 / 100.4 * 116.9 = 116,4. Снова взял среднее значение между 2 и получил окончательное значение E-шага 116,6.

Надеюсь, это поможет всем, у кого есть проблемы с калибровкой электронных шагов.