Увеличение температуры хотенда для компенсации увеличения пропускной способности филамента

По-видимому, при увеличении пропускной способности филамента (за счет увеличения скорости перемещения или ширины/высоты экструзии) температура печати также должна быть увеличена для компенсации, поскольку нить будет иметь меньше времени, затрачиваемого в зоне плавления. Это ясно из практического опыта. Но у меня есть два вопроса (точнее, один вопрос на двух уровнях):

  1. Есть ли для этого хорошее эмпирическое правило, чтобы помочь людям откалибровать свои настройки?

  2. Сколько мы знаем о формуле, управляющей этим поведением? Можем ли мы точно рассчитать требуемую температуру hotendна основе увеличенной пропускной способности?

Для любого, кто изучал физику / термодинамику, это, вероятно, простой материал. Но была ли эта работа выполнена специально для 3д печати таким образом, который практически применим?

Я разделяю следующий ход мыслей для начала. Дайте мне знать, если я сделаю какие - либо ошибки в рассуждениях.

  • Предположительно, каждый материал имеет оптимальную температуру печати чуть выше точки плавления.

  • Но термистор не считывает температуру филамента. Он считывает температуру теплового блока.

  • Ниже определенной пропускной способности температура филамента успеет выровняться с температурой теплового блока до того, как он покинет сопло.

    • Для этих медленных скоростей температура теплового блока должна быть точно установлена на оптимальную температуру печати материала.

  • Для больших скоростей, однако, температура теплового блока всегда должна быть выше отметки, потому что нить не успевает выровняться.

    • В этот момент он становится уравновешивающим актом. Найти наилучшую температуру теплового блока (°C) с учетом скорости пропускания (мм3/с), оптимальную температуру печати для данного материала (°C), объем зоны плавления (мм3) и < некоторое другое свойство материала >< некоторое другое свойство материала >, определяющее, с какой скоростью он нагревается. Я не знаю, что это за последнее свойство, и не могу придумать подходящую единицу. Материал, вероятно, приближается к температуре окружающей среды асимптотически. Вот тут-то и вступает в игру термодинамика.

  • Теоретически, бегущий филамент также охлаждает тепловой блок, но мы можем игнорировать это. Если этот эффект вообще значителен (не так ли?), то он уже компенсируется ПИД-регулятором.

Я почти наверняка упускаю некоторые ключевые идеи. Мне любопытно узнать, какая работа была проделана.

, 👍5

Обсуждение

Вы когда-нибудь находили ответ на этот вопрос? У меня точно такой же вопрос., @Andrew Ebling

Моя первая мысль по этому поводу заключается в том, что нам нужна настройка PID, коррелирующая со скоростью экструдера. Например, процедура автонастройки PID, включающая экструзию реальной нити на разных скоростях. Кроме того, теплоемкость конкретной нити накала является еще одной переменной., @Arthur


3 ответа

0

Я вижу ответ, а не вопрос. Это уравновешивающий акт, и нет никакой предопределенной формулы. Методом проб и ошибок. Держите развернутый лист. Я немного остановлюсь на этом ... но как человек, который занимался скоростным спринтом, мне действительно больше нечего сказать, кроме как купить e3d и обновление volcano.

Вы будете калибровать по одному за раз. Тонкая стена. Затем найдите твердое заполнение, которое является истинным тепловым барьером. Затем редкие. Вы будете настраивать высоту слоев. Получите более толстые насадки 0,8+. Это игра в вращающиеся тарелки. Каждое изменение будет сводить с ума другое.

Наконец-то ты доберешься туда, куда добрался я. Вы двигаетесь так быстро, что 5 слоев вниз, ваш отпечаток все еще расплавлен и движется. Особенно на мелких деталях.


,

Такое чувство, что ты отвечаешь на вопрос, которого я не задавал. Ситуация такова: я определился с материалом, шириной/высотой экструзии и скоростью печати. Аппаратное обеспечение также исправлено для целей этого вопроса и недоступно для настройки. Вопрос: _Как найти оптимальную настройку температуры (учитывая, что я уже нашел ее для более низкой скорости)?_ Эмпирическое правило было бы полезно, но мне особенно любопытна формула, которая поможет нам понять связанную с этим динамику. Если такая формула еще не записана, то, несомненно, она должна быть записана., @mhelvens

Привет, хелвенс, я сожалею, что ответ не сработал для вас. Теперь я понимаю, о чем вы спрашиваете. Могу ли я вежливо предложить рассмотреть возможность переписать ваш вопрос с помощью упрощенного и прямого вопроса, который вы разместили в качестве комментария? Хорошие вопросы получают хорошие ответы. Тем не менее, я боюсь, что универсальной формулы не существует. Каждый принтер значительно отличается от других. Мой ответ на самом деле все еще работает с некоторыми изменениями. Примеры, такие как мое плавление 4 слоя вниз, - это пример проблем, которые возникают тем быстрее, чем быстрее вы идете, и не можете сформулировать. То же самое с резким ускорением хлыста., @StarWind0

На самом деле все сводится к слишком большому количеству уникальных факторов, связанных с вашим принтером. Вы можете создать формулу, но она должна быть предназначена для одного принтера. Ну, я не должен этого говорить. Я точно знаю, что эти формулы существуют, но только как IP-адреса крупных компаний, и поэтому даже их сотрудники не могут легко их найти. Или в крупных компаниях по 3d-печати, и они не собираются делиться., @StarWind0

Однако все это основано на относительно простой физике. Конечно, в такой формуле могут быть некоторые дополнительные переменные, зависящие от принтера, но их не так много. В основном это будет касаться hotend и используемого материала, и такие значения можно найти экспериментально (и собрать в общедоступной таблице). Или не могли бы вы назвать некоторые существенные переменные, которые я забываю? --- И вы, вероятно, правы в том, что мой вопрос неясен. Я попытаюсь немного переписать его сегодня., @mhelvens

Говорил как настоящий аспирант. Я призываю вас быть тем, кто создаст такую формулу. Если я этого не видел, то большинству это неизвестно. Это движение с открытым исходным кодом!, @StarWind0

Я больше не аспирант, но спасибо, что указали, что мой профиль SE устарел. ;-) В любом случае, я могу немного повозиться с этим, но у меня не так много времени. Больше всего я удивлен, что эта работа еще не была проделана. Похоже на низко висящий фрукт., @mhelvens

Вот в чем дело. Сейчас многие люди используют 3d-принтеры, но, к сожалению, мало кто на самом деле проводит исследования для сообщества. Честно говоря, я не знаю о каких-либо последних достижениях фонда reprap за последние несколько лет. Многое еще можно сделать. Я делаю здесь все, что могу, ПОЭТОМУ. Но большинство, похоже, хотят создавать блоги и просить бесплатные игрушки вместо того, чтобы заниматься исследованиями и разработками в стиле Nophead. Даже если это будет сделано, если они не добавят его в Вики, он более или менее потерян., @StarWind0

2

Мне кажется, я понимаю, о чем вы спрашиваете, но я думаю, что вы, возможно, думаете об этом неправильно. На самом деле все дело в том, что тепло добавляется в систему с той же скоростью, с какой оно уходит. Тепловой блок служит тепловым резервуаром, из которого нить филамента отводит тепло для стеклования. Тепло в этом резервуаре поддерживается за счет циклирования нагревательного змеевика для добавления энергии (большего количества тепла) в системы по мере ее потери.

В непосредственной близости от сопла температура немного снизится по мере ее передачи на нить накала, но поскольку тепловой блок массивен по сравнению с этим отводом, а также потому, что тепловой блок является хорошим теплопроводником, это снижение температуры очень мало.

Я не знаю, какой допуск и гистерезис встроены в регулятор температуры, но думаю, что разница, скорее всего, невелика. Таким образом, разница в требуемом дополнительном тепле (больше энергии в системе) для любой практической разницы в скоростях подачи (40 вместо 60), вероятно, будет очень мала по сравнению с охлаждением филамента сразу после ее выхода из сопла.

Итог: регулировка, которую вы хотели бы выполнить, заключается не в повышении температуры, а в увеличении рабочего цикла нагревательного элемента для поддержания желаемой температуры.

,

Все немного сложнее, чем это. Проблема в том, что пластику требуется определенное количество времени _δt₁, чтобы достичь температуры окружающей среды (зоны плавления). Эта передача тепла не происходит мгновенно. Кроме того, существует определенное количество времени _δt₂, которое пластик может провести в зоне плавления до его экструдирования. По мере увеличения пропускной способности вы уменьшаете _δt₂ до такой степени, что _δt₂ < Δt₁. В этих случаях вам придется либо повысить температуру, либо использовать большую зону плавления. Вот почему в E3D есть обновление volcano., @mhelvens

Повышение температуры помогло бы, потому что пластик нагревался бы быстрее, уменьшая δt₁. Проблема заключается в том, что также становится возможным превышение заданной температуры, в результате чего пластик становится слишком горячим, что приводит к появлению обвисших, отвисших отпечатков. --- Использование большей зоны плавления не решает этой проблемы. Но если вы установите температуру выше идеальной, это станет деликатным балансирующим действием. Вот почему я хотел бы увидеть формулу, описывающую эту динамику., @mhelvens

Я думаю, что уравнение было бы очень сложным, но моделирование FE может быть выполнено с учетом имеющихся у вас параметров. Многое зависит от теплопроводности нагревательного блока, скорости потока и фактической конфигурации температуры плавления. Поскольку трудно быстро изменять температуру в особой точке, большинство систем, естественно, полагаются на тепловые резервуары, которые обычно являются "перегруженной системой" на языке управления. Я думаю, что вы рассматриваете "недостаточно развитую систему" контроля температуры, которая действует быстрее, хотя обычно менее стабильна. Однако интересная проблема., @Randy Steck

Да, вы устанавливаете температуру нагревательного блока выше, чем хотите, чтобы пластик был, в надежде, что пластик выйдет из сопла в нужное время. Более быстродействующий и менее стабильный. Но я не столько рассматриваю это, сколько замечаю, что это то, что делают все, кто хочет печатать в 3D быстрее и/или с соплами большего диаметра. Это просто единственный способ сделать это, если не считать покупки более качественных компонентов. Я просто пытаюсь лучше понять динамику, чтобы рассчитать оптимальную заданную температуру для заданной пропускной способности., @mhelvens

1

Нет, насколько мне известно, эмпирического правила не существует, и нет, оно не очевидно для человека, имеющего навыки в термодинамике.

Я знаю, что если вы хотите экстремальных скоростей, вам нужны экстремальные перегревы, например, Annex Engineering использует ABS при температуре 290 °C (около 50-60 °C перегрева) с Mosquito Magnum (номинальная скорость около 40 мм^3/с), чтобы достичь 60 мм^3/с:

Тем не менее, вам нужно найти оптимальное значение, основанное на вашем хотенде, вашем экструдере, размере сопла и целевом расходе. Вы можете выполнить статические тесты, как описано здесь:

Не может быть правила для такого сложного поведения.

Кроме того, имейте в виду, что Annex Engineering использует 23 000 мм/с^2 (не опечатка, действительно 23 тысячи) в качестве ускорения, поэтому их печатающая головка движется с практически постоянной скоростью. Кроме того, они устанавливают слайсер с одинаковой скоростью для внутреннего/внешнего периметра, заполнения и так далее. Если у вас есть более распространенные ускорения, такие как 1500-2000 мм/с^2 и разные скорости печати для разных функций, то где-то нить будет проталкиваться очень быстро через сопло, и все будет хорошо, где-то еще она замедлится и пережарится.

,
Смотрите также: