Sensor für Fillament am 3d Drucker

[Modellbauer]

Ich habe folgende Idee, ich möchte verständigt werden wenn bei längeren Druckvorhaben bei meinem 3D-Drucker die Fillamentzufuhr stoppt (egal durch was), also wollte ich mir ein Gerät bauen welches die Bewegung des Fillaments mit einem Arduino Board mißt und mir dann bescheid gibt. Also dass praktisch beim Start des Ganzen eine Variable vermehrt wird bis sie eine bestimmte Zahl erreicht und der Alarm auslöst, bewegt sich aber das Fillament, wird die Variable immer wieder zurückgesetzt und der Vorgang läuft von neuem an.

Was ich nun herausfinden möchte ist welche Art von Sensor sich für so etwas, spezielle solche kleinen Bewegungen, am Besten eignet.
Ich dachte die übliche Lichtschranke samt Lochrädchen wird hier nicht wirklich viel bringen, hat Jemand eine bessere Idee?

[Ownnemesis]

Must mal im Reprap Forum schauen. da gibt es einige versuche.
http://forums.reprap.org/read.php?255,173182

[Modellbauer]

Könnte man einen Schrittmotor als Sensor verwenden?

[i_make_it]

Also eine Lochscheibe mit Lichtschranke ist doch am einfachsten.
Eine kleine gummierte Messrolle und ein entsprechendes Andruckrad. An der Messrolle ein großes Zahnrad, Das wiederum ein kleines Zahnrad treibt, an dem dann eine große Lochscheibe ist.
Bei einer 15mm Messrolle und einem Zahnrad mit 50 Zähnen, das wiederum ein Ritzel Z=10 treibt und eine Lochscheibe mit 100 Löchern, dann kommt man auf
3,14 *15mm= 51mm
51mm/ (50/10) = 10,2mm
10,2mm/100Löcher= 0,102mm Filamentvorschub pro Loch.

Nimmt man wie bei einem Quadraturencoder zwei Lichtschranken, und wertet dann jeden Pegelwechsel aus, kommt man auf 0,0255 mm je Digit.

Man sollte die Stillstandsüberwachung aber mit dem Motor-on Signal des Filamentvorschubs verunden.
Also nur wenn kein Vorschub erfolgt UND der Vorschub an ist, wird das Fehlersignal ausgewertet.
Damit eliminiert man Fehlalrame wenn der Druckkopf zu einer anderen Position umgesetzt wird.

Einen Schrittmotor als Sensor halte ich für nicht so gut, der hat ja ein Rastmoment. Der Filamentvorschub muß diese mit überwinden, man hat dann also z.B. 200 mal pro Umdrehung eine steigende Gegenkraft die dann bei Überwinden des Rastmoments umschlägt in eine Kraft die das Filament nach vorne drückt. Das ist eine Störgröße die gegen einen kontinuierlichen Vorschub arbeitet.
Könnte bei feinen zu druckenden Details eventuell nachteilig sein.

[Modellbauer]

Das mit zwei Lichtschranken klingt gut, das sollte ich so umsetzen, mal sehen ob sich eine alte Maus zum Ausschlachten findet.
Danke für den Tip!


Man sollte die Stillstandsüberwachung aber mit dem Motor-on Signal des Filamentvorschubs verunden.
Also nur wenn kein Vorschub erfolgt UND der Vorschub an ist, wird das Fehlersignal ausgewertet.
Damit eliminiert man Fehlalrame wenn der Druckkopf zu einer anderen Position umgesetzt wird.

Nicht nötig, ich werde da eh so um eine Minute messen lasssen, es kommt nicht drauf an das Teil zu reparieren (geht eh nirgends, höchstens die möglichkeit das Fillament zu lösen wenn es sich verhedert hat), sondern um vor Ort zu sein und von Vorne anzufangen, damit Zeit gespart wird.

[i_make_it]

es kommt nicht drauf an das Teil zu reparieren
(geht eh nirgends,


Hm, das "geht eh nirgends" unterschreibe ich SO nicht.

Bei ABS Filament, kann man z.B. die Heizpatrone ausbauen und den Heaterblock mit Düse mit Azeton spülen.
Für andere Werkstoffe muß man halt das jeweilige Lösungsmittel nehmen. Im zweifelsfalle mal die Datenblätter ansehen oder die Veröffentlichungen von BASF zu Thermoplasten (Gab es in den späten 80ern und in den 90ern in Buchform. Heute als PDF).

Wenn in der Düse oder im Filamentkanal Anhaftungen von phyrolysiertem Kunststoff sind, leistet eine Laubsäge oder Dekupiersäge mit etwas passendem CuL- oder Messingdraht und Kunststoff Politur oder Stahlpolitur mit Kunststoff Schleifkörpern gute Dienste (man brauct halt etwas Geduld). Spart sich aber ständig neue Teile zu kaufen.
Ist man drauf angewiesen das der Drucker einen hohen Nutzungszeitanteil hat, braucht man halt 3 Einheiten zum wechseln.
Eine im Einsatz (Bis sie ausfällt oder das Druckergebniss kurz davor ist den Anforderungen nicht mehr zu entsprechen. Stichwort: Standzeit), eine als Ersatzteil und eine in der Instantsetzung (die hoffentlich aufgearbeitet zu den Ersatzteilen kommt bevor das Ersatzteil zum Einsatz kommt).

[RoboHolIC]

es kommt nicht drauf an das Teil zu reparieren (geht eh nirgends, höchstens die möglichkeit das Fillament zu lösen wenn es sich verhedert hat)
Ich vermute, er meint das Druckobjekt, nicht den Druckkopf.

[i_make_it]

OK, für mich ging es um den Schutz des Druckkopfes.
Das Werkstück ist in den meisten Fällen eh abzuschreiben, bzw. der Aufwand es einzuscannen und dann zu ermitteln wo in den Geometriedaten die Verarbeitung wieder aufzunehmen ist um es zu vervollständigen, ist in den meisten Fällen in keinem Verhältniss zu dem Werkstoffverlust.

[RoboHolIC]

@i_make_it
Hmm, da hab ich zu mutig geraten - es steckt wohl mehr dahinter.
Magst du einen Satz dazu sagen, in welcher Hinsicht man den Druckkopf schützen kann bzw. was da funkionsuntüchtig werden kann, wenn das Filament zu Ende geht / stockt / reißt?
Ich würde auch als Zuschauer gerne was dazu lernen.

[i_make_it]

Ich habe mittlerweile bei mehreren Croudfunding Startups die viele Kunststoffteile mit 3D-Druckern herstellen, gelesen das es da Probleme gibt.
Auch wenn die Druckköpfe gereinigt wurden, ist die Standzeit bis zur nächsten Reinigung kürzer wie beim Neuteil.
Phyrolisierter Kunststoff ist in der Regel nicht mehr durch die Lösungsmittel lösbar, die den orginal Kunststoff anlösen.
Damit wird die Düse rauher und unregelmäsiger geformt.
Durch die erhöhte Reibung fließt der Kunststoff nicht mehr so gut und es kann zu Bindungsfehlern beim Auftrag der Lage mit dem schon vorhandenen Bauteil kommen.
Dadurch wird das fertige Teil weniger belastbar.
Beim industriellen Spritzguß werden Heizpatronen im Extruder, in den Einspritzkanälen und in der Form entsprechend gesteuert und es gibt Nachdruckzeiten damit keine inneren Spannungen im fertigen Bauteil entstehen.
Schönes Beispiel für zu kurze Nachdruckzeit sind billige Kunststoff Parkscheiben, Wenn es im Auto warm wird wellen und verbiegen die sich dann.

Wenn der 3D Drucker gut ist, wird die Heizung abgeschaltet oder runtergeregelt wenn der Filamentvorschub länger als ein paar Sekunden aus ist.
Die notwendige Wärmemenge zum Aufschmelzen ist ja größer als die zum flüssig halten.
Je nachdem wie träge die die Temperaturregelung ist kommte es schon mal zu lokalen überhitzungen, die dann zu den verbrannten Ablagerungen führen.

Ich bin halt unter diesen Vorraussetzungen von einem Watchdog ausgegangen, der schon nach 1-2 Sekunden Stillstand reagiert.
Und das kann bei einem großflächigen Bauteil schon mal die Zeit sein die der Kopf zum Umsetzen braucht.
Deshalb die vorgeschlagene Verundung mit dem Motorvorschub.

Wenn das Filament zu lange im Heater steht und die Heizung nicht runterregelt, dann verkrustet der Heater von innen und der Druck wird immer schlechter.
Bzw. man muß mit dem Vorschub immer weiter runtergehen um ein brauchbares Ergebniss zu erhalten.

Wenn man also viel druckt und schon einen Heater so weit verschlissen hat, das man entweder einen neuen gekauft hat oder ihn schon mal gereingt hat, kann man nach dem Reinigen durch Polieren die Standzeit wieder erhöhen,
Wenn man allerdings dabei den Durchmesser des Kanals vergrößert, passt der nicht mehr zum Filamentdurchmesser und das Druckergebniss wird schlechter anstelle besser.
Der Druck im flüssigen Kunststoff wird ja durch den noch nicht geschmolzenen Kunststoff der nachgefördert wird aufgebaut.
Und wenn da der Durchmesser Kanal zu Filament zu unterschiedlich ist, ist das wie bei einem Motor ohne Kolbenringe.
Also als Werkzeug CuL oder Messing Draht, da der weicher als Stahl ist und eine Polierpaste die Stahl nicht abschleifen kann aber den verbrannten Kunstoff wegpolieren kann.
Bei der Düse kann man im Zubehör fürs Autogenschweißen (Düsenbohrer, Düsennadel, Düsenreiniger) bzw. für KFZ Einspritzdüsen suchen.

Wenn man damit umgehen kann (sie nicht abbricht im Heater), kann man sich auch passende Düsenreibahlen besorgen.
Damit bekommt man mit etwas Übung auch sehr gute Oberflächen hin.

[RoboHolIC]

Oh Mann, man kann ja kaum so skeptisch denken wie die Realität dann zuschlägt ...
Danke dir für die ausführliche Erläuterung !!!

[i_make_it]

Ich befasse mich seit der ersten Euromold 1995 mit Rapid Prototyping.
Das Problem gibt es schon seit die Drucker noch im sechsstelligen Preissegment lagen.
Mit den "günstigen" Heimanwender Versionen ist es nur stärker geworden, da natürlich ein Heater im zweistelligen Bereich weder vom Werkstoff noch von der Verarbeitung mit einem Heater im vierstelligem Bereich für professionelle 3D Drucker mithält.
Aber allgemein werden bei gewerblicher Nutzung solche Komponenten nach einer festgelegten Betriebszeit getauscht und durch die vorbeugende Instandhaltung überholt.
So was gibt es im privaten Bereich in der Regel nicht und Startups bei denen niemand aus der Branche stammt, wissen davon natürlich auch nichts und lernen es dann aus eigener Erfahrung.

Wenn man z.B. 10 Drucker betreibt, legt man sich 3 Einheiten als Ersatz hin und beginnt mit dem Tauschen wenn 50% der zu erwartenden Standzeit um ist.
Die 3 gebrauchten Einheiten werden dann überholt und und getauscht. Somit kommt die letzte Einheit im Idealfall drann wenn grade die erwartete Standzeit um ist.
Ab da geht es dann zyklisch weiter bis der Verschleiß ein Überholen unmöglich macht.
Z.B. Kolkverschleiß im Kanal der diesen so vergrößert, das man entweder aufreibt und mit einem größeren Filament weiterarbeitet (wobei man mit neuen Prozessparametern für den Filamentvorschub, der Heizung und dem Kopfvorschub arbeiten muß) oder austauscht.