Suche thermischen Isolator + spanend bearbeitbar

[MisterMou]

Hi,

ich bin auf der Suche nach einem thermischen Isolator, der sich auch spanend bearbeiten lässt. 300°C sollte er schon aushalten.

Keramik fällt aus, das lässt sich nicht fräsen, Glas auch nicht.

Ich hätte da jetzt an Polyamide gedacht, allerdings finde ich nichts, was man als privater in Kleinstmengen kaufen kann, dass auch die Temperatur abkann.

Wie siehts mit GFK und CFK aus?
Von CFK weiß ich, dass dort selbst VHM Werkzeuge ausglühen können.

Mir geht es um die thermische Isolation zwischen dem Vörderer und dem Schmelzelement eines 3D Druckers mit Extruder.
Einen fetten Kühlkörper an den Vörderer zu schrauben, geht mir gegen meine grüne Ader ;)

Ich hoffe, ihr habt einen Vorschlag.

[Podi]

Bei kunstoffen hast du eigentlich schon ab >250grad verloren. Da beginnen die meisten spätestens an auszugasen. Aus dem Grund bevorzugt man da eher mineralische Materialien.

Für die thermische Isolation würde ich es auf einen Versuch ankommen lassen und eine Form basteln und die mit Schnell Zement ausgießen. Eventuell auch aus Gasbeton oder speckstein etwas herausarbeiten.

Falls du wirklich was genaueres haben willst und Fräsen kannst du mal da nach schauen (hatte mal beruflich geprüft ob die für ein Projekt in frage kommen.): google mal nach polytec PT, dort unter hochtemperaturklebstoffe und keramische Materialien. Vielleicht geben sie dir ja ein Musterstück o.ä..

Grüße Podi

[Besserwessi]

Wenn es Kunststoff sein soll, dann käme bei der Temperatur vor allem PTFE in Frage. Eine ggf. bessere Isolation gäbe ggf. so etwas wie Steinwolle. Das ist aber natürlich bei weitem nicht Formstabil. Möglich wäre ggf. so etwas wie eine Poröse Keramik je nach Werkzeug lässt sich das ggf. auch noch Fräsen.

Wenn es nur um die Isolation geht, helfen bei den hohen Temperaturen auch schon ein paar Strahlungsschilde recht gut, denn da wird die Strahlungswärme zunehmend wichtig, und bei geringem Abstand helfen die Auch als Bremse gegen die Konvention in Luft. Besser als Luft zu werden wird sowieso schwer, ginge aber ggf. mit so etwas wie Aerogel (ist aber eher teuer und sehr weich).

[MisterMou]

Ich habe gerade mal einen Blick auf Wikipedia geworfen und festgestellt, das Titan ein "guter" Isolator ist. Gerade mal ein 15tel im Vergleich zu Alu. Aber immer noch 29 Mal schlechter als Glas.
In meinen kleinen Mengen interessiert der Preis auch nicht.

Bei mineralischen Werkstoffen bin ich recht misstrauisch, was die Maßgenauigkeit angeht.
Ich werd mich aber mal auf die Suche machen, danke.

Ein Strahlungsschild bringt nicht viel, da das Heizelement mit dem Vörderer verbunden werden muss.

Teflon klingt ganz gut, nur die möglichen Gase bei zu hoher Hitze sorgen für Respeckt. Ich werde mich da mal belesen, danke.

edit:

Soo, da PLA schon bei 150-160°C seinen Schmelzpunkt hat, hab ich mich dazu entschieden, Teflon bzw. PTFE für gut zu befinden.
Es ist ja nicht mein Ziel, den Extruder auf über 300°C zu heizen.

Das ging ja fix.

Danke nochmal.

[Podi]

Teflon würde ich bei diesen Temperaturen nicht empfehlen, das Teflonfieber ist nichts mit dem man spaßen sollte!

Ja, Titan hat einen geringeren Wärmeleitungskoefizienten als z.B. Alu, dieser ist im vergleich zu in der industrie genutzten Isolatoren aber noch sehr hoch.

Mal eine Gegenfrage: wie sollen der Heizer an dem Förderer verbunden werden? Eine schraubverbindung wird dir wieder einen Hohen wärmeübergang bringen.
Ich gehe mal davon aus das hier keine hohen Kräfte wirken und würde noch empfehlen die Kontaktflächen möglichst klein zu halten. Z.B. in dem du nur distanzbolzen statt eine flächige Unterlage nutzt. vielleicht ist das ja was: klick mich (http://www.bauteile-shop.eu/distanzhuelsen-distanzrollen/abstandsrollen-keramik/abstandsrohre-keramik.html)

Der Rest ist dann der Luftspalt, nach Vakuum wirst du kaum einen besseren günstigen Isolator finden.

[MisterMou]

Was die zu hohe Temperatur angeht, kann ich mich durch eine kontinuierliche Temperaturüberwachung rausreden ;)
Aber du hast schon Recht, das Risiko ist nicht ohne.

Die Verbindung soll über den gesuchten Werkstoff geschehen. Er dient als Brücke. Oben ist er mit einer Schraube am Förderer befestigt, unten mit einer am Heizelement. Diesen Aufbau gibt es auf drei Seiten vom Heizelement, damit es auch hält. So gibt es keine Wärmebrücke über die Verschraubung, sondern über den gesuchten Werkstoff.
Das eigentliche Heizelement ist aus Aluminium mit eingesetztem Heizwiderstand. Die Kräfte sind auch minimal.

Eine schön dicke Glimmerscheibe für ein TO3 Gehäuse wäre zum Beispiel gut, die dickste ist aber nur 0,2mm stark...

[robin]

Wie wäre Edelstahl? leitet um den Faktor 10 weniger Wärme als Alu.
Du wirst dann aber denke ich immer noch einen Kleinen Kühlkörper am anderen Ende brauchen.

[Podi]

ok, da fallen die Mineralischen sachen raus weil die nur auf Druck beansprucht werden sollten. das mit dem Edelstahl ist nicht ganz blöde, ich würde hier aber auf die Möglichkeit zurückgreifen und den Querschnitt reduzieren.

Dazu war mein erster Gedanke solch ein Fühlerlehrband (http://www.esska.de/esska_de_s/fuehlerlehrenband-stahl-staerke-0-01-bis-1mm-forum.html) mit geringer Stärke (so ca 0,05 bis 0,2). Wenn du davon nur Streifen zur Befestigung nimmst sollte das die Wärmeübertragung schon erheblich reduzieren. Wenn du drei Streifen an drei Seiten hast sollte das eigendlcih auch keine Bewegungsfreiheit mehr haben (so wie cih mir das vorstelle).

Wenn du die Variante "schnell" ausprobieren willst, zerschneide eine Coladose und mache dir solche Streifen daraus. Die Wanddicke ist da bei ca. 0,065mm. Vorher noch versuchen den Lack zu entfernen, sonst stinkt es! Um den Wärmefluss weiter zu reduzieren kannst du das Band dann bei dem Spalt verjüngen (=>wieder weniger querschnitt) so das es wie eine 8 aussieht (durch die beiden Löcher kommen die Schrauben).

[MisterMou]

Vllt hätte ich vorher schon mal einen Link Posten sollen, damit sich jeder den Aufbau vorstellen kann.
http://www.buildyourcnc.com/item/3D-Printer-Component-extruder
Das wäre eine normale Lösung. Dort ist das Stahlrohr mit dem Gewinde der Wärmeleiter.
Dieses würde ich gerne durch Keramik oder Glas ersetzen und das Heizelement außen aufhängen.
Dabei sind dünne Bleche/Folien eher schlecht, da sie keinen seitlichen Halt liefern, auch bei drei Punkten.
Edelstahl würde ich nicht nehmen, da ein Kleines Titanblech gerade mal 8€ kostet, daraus würde ich locker 5 Druckköpfe bauen können. Zumal sich beides gleich schlecht verarbeiten lässt.

Ich komme aber auch langsam an den Punkt wo ich einfach das Rohr aus Titan fertige und die Wärmeleitung mit einfachem Aufwand um 50% reduziert wird.
Dazu noch einen schön dünnen Querschnitt, dann sind es vllt. 75%
Das kann sich ja eigentlich schon sehen lassen. Ein passiv gekühlter Druckkopf wäre mir natürlich lieber gewesen.

Das Ausprobieren muss ich allerdings auf Februar verschieben, da ich bis dann am anderen Ende Deutschlands bin.

[Besserwessi]

Es kann durchaus sein, dass die Wärmeleitung gewollt ist, damit der Extruder auch schnell wieder abkühlen kann. Wenn man dann die Wärmeverluste reduzieren will, müsste man auch die Wärmekapazität (also z.B. die Größe des Alu Blocks) reduzieren oder ggf. für eine direkte Kühlung per Luftstrom sorgen, für die Zeit wenn das Abkühlen gewünscht ist. Einfach nur die Wärmeleitung zu reduzieren würde die Temperaturregelung um einen ähnliche Faktor langsamer machen.

[MisterMou]

Das ist natürlich auch ein interessanter Punkt.
Die Reglung wird so immer unausgeglichener.
Hohen Verlust kann man durch hohe Leistung kompensieren, wenn zu viel Wäre da bekommt man die durch den hohen Verlust schnell wieder weg.
Wenn kaum Verlust da ist, dann ist es natürlich schlecht mit runterkühlen.

Ich habe gerade mal geguckt, bei sonem Extruder redet man von 20-40W. Das ist jetzt nicht so schlimm, wenn man sich Überlegt, dass das Heizbett 100W braucht. Nagut, dieses wird bei PLA nicht benötigt, was ich aus ökologischer Sicht gerne verwenden möchte. Zumal ich diesen Verbrauch ja nicht halbiere, wenn ich die halbe Wärmeleitfähigkeit habe. Da werden vllt 10% eingespart, wenn überhaupt.

Hier auch mal ein Bauspiel, das ohne Kühlung auskommt:
http://www.ebay.de/itm/230857789877