Warum führt die Aufrüstung auf einen Extruder mit Direktantrieb oft zu einer schlechten 3D-Druckqualität?

Ein 3D-Drucker ist eine ausgeklügelte Maschine, die Kunststoff in komplexe 3D-Formen schmilzt. Ein Upgrade erfordert das Basteln an komplizierten Bewegungssystemen und ausgefeilter Elektronik, mit der zusätzlichen Komplexität der Firmware-Modifikation.

Das hat eine wachsende Zahl unerschrockener 3D-Druck-Enthusiasten immer noch nicht davon abgehalten, 3D-Drucker der Einstiegsklasse zu kaufen und sie an teure Konkurrenzmodelle anzupassen. Einer der beliebtesten Mods besteht darin, serienmäßige Bowden-Extruder auf Extruder mit Direktantrieb umzurüsten.

Es wäre fair anzunehmen, dass die Aufrüstung des Druckkopfs selbst eine ausreichende Verbesserung garantieren würde, um den damit verbundenen Aufwand zu rechtfertigen. Aber was wäre, wenn wir Ihnen sagen würden, dass dieses teure Upgrade häufig die Druckqualität beeinträchtigt?

Verwirrt? Lesen Sie weiter, um herauszufinden, warum ein Extruder-Upgrade nicht so einfach ist, wie es sich anhört.

Mythos: Extruder mit Direktantrieb verbessern die Druckqualität

Besuchen Sie ein beliebiges 3D-Druckforum, und Sie werden mit Sicherheit Mitglieder finden, die sich direkt nach dem Upgrade auf Extruder mit Direktantrieb über schlechte Druckqualität beschweren. Sie können einige dieser Fälle fehlerhaften Upgrade-Teilen und unsachgemäßen Installationspraktiken zuschreiben, aber dies sind keine Einzelfälle.

Tatsächlich wissen 3D-Druckveteranen, dass es selbst für teure Drucker praktisch unmöglich ist, die sofort einsatzbereite Druckqualität der Creality Ender-3-Drucker zu erreichen. Also, was passiert hier?

Aber lassen Sie uns zuerst einen Schritt zurücktreten, um zu verstehen, was Direktantriebsextruder sind, wie sie sich von Standardextrudern unterscheiden und warum sie als würdige Upgrades angesehen werden.

Was sind Bowden-Extruder?

Beliebte 3D-Drucker der Einstiegsklasse, wie der Ender-3, werden mit Bowden-Extrudern geliefert. Dieses Druckkopfdesign trennt den Extruder (der das Filament in die Düse drückt) physisch von der Hot-End-Baugruppe, die aus Kühlkörper, Wärmeunterbrechung, Heizblock und Düse besteht.

Diese Extruder haben ihren Namen von dem deutlich längeren Bowden- (oder PTFE-) Schlauch, der den Extruder mit der Hot-End-Baugruppe verbindet. Dies ist ein relativ einfaches Design, das kostengünstig ist. Aber der längere Filamentweg eines Bowden-Extruders macht es auch fast unmöglich, flexible Filamente zu drucken.

Sie versuchen im Wesentlichen, an dieser Stelle ein Seil in einen Schlauch zu schieben. Und hier kommen Extruder mit Direktantrieb ins Spiel.

Was macht Extruder mit Direktantrieb besser?

Dieses Druckkopfdesign kombiniert den Extruder und die Hot-End-Baugruppe in einer einzigen Einheit. Die Idee ist, den Filamentweg zu verkürzen, indem der Extruder so nah wie möglich an die Düse gebracht wird. Dadurch wird die Filamentlänge, die durch den PTFE-Schlauch geschoben werden muss, erheblich verkürzt. Das bedeutet auch, dass ein kürzerer Abschnitt des Filaments gegen die Düse drücken muss, um einen Extrusionsdruck zu erzeugen.

Ein kürzerer Filamentabschnitt ist von Natur aus steifer und neigt daher weniger dazu, sich auf seinem Weg zur Düse zu bündeln und zu verstopfen. Dadurch können Extruder mit Direktantrieb problemlos flexible Filamente drucken und gleichzeitig die Einstellungen für den Rückzugsabstand für reguläre Filamente reduzieren. Ein kürzerer Filamentabschnitt ist auch einfacher mit Präzision zu kontrollieren, was die bei komplizierten 3D-Drucken auftretenden Fadenbildungsprobleme reduziert.

Aber sind sie wirklich besser?

Extruder mit Direktantrieb machen den 3D-Druck mit flexiblen Filamenten zwar zum Kinderspiel, aber praktisch Trotzdem beschwert sich jeder über hässliche Z-Banding-Probleme nach dem Upgrade von Bowden auf Direktantrieb Extruder. Diese Gremlins manifestieren sich als hässliche Bänder, die vertikal über die Druckoberfläche verlaufen und entlang der Z-Achse des 3D-Druckers sichtbar sind.

Die Schwere der Streifenbildung kann von Drucker zu Drucker variieren, aber sie manifestiert sich absolut in allen Extrudern mit Direktantrieb. Ich habe persönlich fünf verschiedene Extruder mit Direktantrieb verwendet, wobei jeder Extruder dieses Problem in unterschiedlichem Maße aufweist.

Und es sind nicht nur ich und ein paar statistische Ausreißer, die mit diesen Problemen konfrontiert sind.

Die Ausgabe Nr. 602 Ödland

Die Besitzer von Prusa-Direktantriebsdruckern hatten einen kollektiven Zusammenbruch, als sie feststellten, dass ihre teuren Maschinen nicht mit der Druckqualität der erheblich billigeren Ender-3-Drucker mithalten konnten. Was als Fehlerbericht begann, in dem inkonsistente Filament-Extrusion zitiert wurde, entwickelte sich schließlich zum Berüchtigten Ausgabe Nr. 602.

Josef Prusa, der Eigentümer und Gründer von Prusa Research, reagierte, indem er seine Armee von Ingenieuren mobilisierte, um die Angelegenheit zu untersuchen, aber das Problem ist bis heute ungelöst. Es gibt eine ganze Discord-Community, genannt Das Ödland von 602, wo 3D-Drucker-Enthusiasten nicht nur gleichermaßen über das ungelöste Phänomen klagen und scherzen, sondern einige sogar versuchen, das Problem zu lösen.

Kurz gesagt, Benutzer müssen sich über dieses Phänomen beschweren, sobald 3D-Drucker, die mit einem Extruder mit Direktantrieb ausgestattet sind, eine ausreichend große installierte Benutzerbasis erreichen. Besitzer der äußerst beliebten Voron DIY 3D-Drucker (siehe unsere Voron Anfängerleitfaden) kennen dieses Phänomen als Ausgabe Nr. 6. Sie werden Leute finden, die die verräterische Extrusionsinkonsistenz maskieren, indem sie Fotos unter günstig machen Lichtverhältnisse, aber das Problem ist deutlich sichtbar, sobald die 3D-Drucke über Kopf aufgenommen werden Beleuchtung.

Was verursacht diese Probleme mit der Direktantriebsextrusion?

Sobald Sie unsachgemäße Montage- und Abstimmungsprobleme ausklammern, sind die führenden Theorien für das Inkonsistente Die mit Direktantriebsextrudern verbundene Extrusion läuft auf den „Dual Drive“-Extruder von Bondtech hinaus Getriebe. Dies sind die exakt gleichen gerade geschnittenen Ritzel, die in praktisch jedem Extruder mit Direktantrieb zu finden sind, der in beliebten 3D-Druckerdesigns von Prusa und Voron verwendet wird.

3D-Druck YouTubers Design Prototype Test und MihaiDesigns haben hervorragende Arbeit geleistet, um das Problem auf die Extruderzahnräder von Bondtech und die ersteren einzugrenzen Untersuchung ist einen Blick wert. Beide YouTuber haben vorgeschlagen, das Extruder-Getriebedesign mit Schräg- oder Fischgrätenmuster zu verwenden, um das Problem der inkonsistenten Extrusion zu beseitigen.

Zum jetzigen Zeitpunkt hat weder Bondtech noch irgendein anderer Extruderhersteller ein verbessertes Design auf den Markt gebracht.

Wie sind Bowden-Extruder immun gegen diese Probleme?

Erinnern Sie sich, wie wir Bowden-Extruder entlassen hatten, indem wir veranschaulichten, wie ihr Filamentzufuhrdesign gleichbedeutend damit ist, ein Seil einen Schlauch hinunterzuschieben? Nun, dieses Maß an Durchhang und die daraus resultierende Verzögerung beim Aufbau des Düsendrucks ist perfekt, um Extrusionsinkonsistenzen auszubügeln, die sich aus einem schlechten Design des Extrudergetriebes mit Direktantrieb ergeben.

Die gleichen Konstruktionsmängel, die Bowden-Extruder daran hindern, kürzere Rückzugswege zu haben – und eine schnellere, reaktionsschnellere Steuerung über dem Düsendruck – auch praktisch, um zu verhindern, dass sich inkonsistente Extrusionsartefakte jemals im tatsächlichen 3D-Druck manifestieren Objekte.

Werfen Sie einen Blick auf den sauberen 3D-Druck (und das Fehlen von Z-Streifen darin), der von meinem mit dem Bowden-Extruder ausgestatteten Ender-3-Drucker erhalten wurde, wenn Sie das kaum glauben können. Ich habe seitdem ein halbes Dutzend verschiedener Extruder mit Direktantrieb verwendet, ohne jemals dieses Maß an Extrusionskonsistenz erreichen zu können.

Es überrascht nicht, dass einige Besitzer von Voron 3D-Druckern aus genau diesem Grund immer noch auf Bowden-Extruder schwören und diese verwenden. Dies hat jedoch einige Einschränkungen.

Sollten Sie auf einen Bowden-Extruder „aufrüsten“?

Das sollten Sie ganz sicher nicht tun, wenn Sie vorhaben, flexible Filamente zu drucken, die unbedingt den kürzeren Filamentweg eines Extruders mit Direktantrieb benötigen. Diejenigen, die schnelle CoreXY-Drucker besitzen, sind auch besser dran, bei ihren Extrudern mit Direktantrieb zu bleiben.

Dies gilt insbesondere, wenn sie weder auf Geschwindigkeit noch auf die erweiterte Druckvorschubfunktion verzichten möchten. Es ist für Bowden-Extruder unmöglich, eine fortschrittliche Düsendruckregulierung bei hohen Druckgeschwindigkeiten durchzuführen. Sie benötigen unbedingt einen Extruder mit Direktantrieb, um mit aktiviertem Druckvorschub schnell zu drucken.

Die mit Direktantriebsextrudern verbundene Extrusionsinkonsistenz ist nicht das Ende der Welt. Additives Drucken soll zunächst nicht ästhetisch sauber sein, daher ist eine geringfügige Z-Streifenbildung akzeptabel.

Wenn Sie jedoch ungeheure Extrusionsinkonsistenzen feststellen, sollten Sie besser nach anderen wahrscheinlichen Ursachen suchen, z. B. Bettwärmeregulierung, Z-Achsen-Bindung und Filamentdurchflussrate.

Der Cycloidal Gear Extruder von Prusa XL zur Rettung

Nicht jeder nimmt dieses Problem im Liegen hin. Prusa Research hat radikale Änderungen am neuen Extruderdesign vorgenommen, das im kommenden Prusa XL CoreXY-Drucker verwendet wird, wie ausführlich in beschrieben unsere Einführung zum Prusa XL. Viele glauben, dass dieses Design das Problem Nr. 602 lösen könnte, das weiterhin bestehende Prusa-Drucker mit Direktantrieb plagt.

Es ist ein bisschen verfrüht, unsere Hoffnungen auf den Prusa XL zu wecken, aber es ist sicher besser, weiterhin dieselben Bondtech-Extrudergetriebe mit Direktantrieb zu verwenden, von denen vermutet wird, dass sie die oben genannten Extrusionsprobleme verursachen.

Probleme mit Direktantriebsextrudern

Wie wir untersucht haben, machen Extruder mit Direktantrieb zwar den 3D-Druck mit flexiblen Filamenten viel einfacher, aber ein Upgrade von einem Bowden auf einen kann zu hässlichen Z-Banding-Problemen führen.

Ich persönlich habe meinen Frieden mit den geringfügigen Extrusionsinkonsistenzen geschlossen, die mit Direktantriebsextrudern verbunden sind um die Vorteile des Druckens flexibler Filamente, des Fehlens von Schnüren und der Möglichkeit, wirklich zu drucken, zu nutzen schnell. Das ist ein faires Schnäppchen.

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