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提高热端温度以补偿增加的灯丝产量

似乎当耗材产量增加(通过增加移动速度或挤出宽度/高度)时,也必须提高印刷温度以进行补偿,因为耗材在熔化区停留的时间将减少。从实践经验来看,这一点似乎很清楚。但我有两个问题(或者更准确地说,一个问题在两个层面上):

  1. 是否有一个很好的经验法则可以帮助人们校准他们的设置?

  2. 我们对控制这种行为的公式了解多少?我们能否根据增加的吞吐量精确计算所需的热端温度?

对于任何研究过物理学/热力学的人来说,这可能很简单。但是,是否以实际适用的方式专门针对 3D 打印完成了这项工作?

我首先分享以下思路。如果我在推理中犯任何错误,请告诉我。

  • 据推测,每种材料都有一个刚好高于其熔点的最佳打印温度。

  • 但是热敏电阻不读取灯丝温度。它读取加热块温度。

  • 低于特定吞吐量时,灯丝的温度将有时间在离开喷嘴之前与加热块的温度平衡。

    • 对于那些慢速,热块温度应准确设置为材料的最佳打印温度。
  • 但是,对于更高的速度,加热块温度必须始终高于标记,因为灯丝没有时间进行平衡。

    • 在这一点上,它成为一种平衡行为。在给定吞吐量 (mm³/s)、给定材料的最佳打印温度 (°C)、熔化区的体积 (mm³) 和< 某些其他属性的情况下,找到最佳加热块温度 (°C)材料 > ,这决定了它加热的速度。我不知道最后一个属性是什么,也无法想出合适的单位。该材料可能渐近地接近环境温度。我猜这就是热力学的用武之地。
  • 理论上,运行灯丝也会冷却热块,但我们可以忽略这一点。如果这种影响非常显着(是吗?),则 PID 控制器已经对此进行了补偿。

我几乎肯定会遗漏一些关键的见解。我很想知道已经完成了哪些工作。

你有没有找到这个问题的答案?我有完全相同的问题。

3个回答

我看到的不是问题的答案。这是一种平衡行为,没有预定义的公式。试错。保留电子表格。我会稍微讨论一下......但作为一个进行速度冲刺的人,除了购买 e3d 和火山升级之外,真的没有什么可说的。

您将一次校准一个。薄壁。然后发现固体填充物才是真正的热障。然后稀疏。您将调整图层高度。获得更厚的喷嘴 0.8+。这是一个旋转盘子的游戏。每次更改都会使另一个更改。

最后你会到达我所做的。你移动的太快了 5 层,你的印刷品仍然在熔化和移动。尤其是小零件。

感觉就像你在回答一个我没有问过的问题。情况是:我已经决定了材料、挤压宽度/高度和打印速度。硬件也是为了这个问题的目的而固定的,不能用于调整。问题:_如何找到最佳温度设置(假设我已经找到了较低的速度)?_ 经验法则会很有用,但我对帮助我们理解所涉及的动力学的公式特别好奇。如果这样的公式还没有写下来,那么肯定_可以_写下来。
嗨 mhelvens 我很抱歉答案对你不起作用。我现在明白你在问什么了。我是否可以礼貌地建议考虑用您作为评论发布的简化和直接问题重写您的问题?好问题会得到好答案。也就是说,恐怕没有通用的公式。每台打印机都大不相同。我的回答实际上仍然适用于一些改写。像我向下熔化 4 层这样的例子就是一个例子,这些问题出现得越快并且无法制定。与挺举加速鞭打相同。
这真的归结为您的打印机有太多独特的因素。您可以创建一个公式,但它必须用于一台打印机。嗯,我不应该那样说。我知道这些公式确实存在,但仅作为大公司的 IP 存在,因此即使是他们的员工也无法轻易找到它们。或者在主要的 3d 打印公司,他们不会分享。
不过,这一切都基于相对简单的物理学。当然,这样的公式可能有一些额外的变量,这些变量取决于打印机,但不是很多。主要是关于热端和使用的材料,这些值可以通过实验找到(并收集在公开可用的表格中)。或者你能说出一些我忘记的重要变量吗? --- 你可能对我的问题不清楚。我今天会试着重写一下。
像一个真正的博士生一样说话。我鼓励您成为创建此类公式的人。如果我没有见过它,那么大多数人都不知道。这是一场开源运动!
我不再是一名博士生,但感谢您指出我的 SE 个人资料已过时。 ;-) 无论如何,我可能会对此进行一些修补,但我没有那么多时间。大多数情况下,我很惊讶这项工作还没有完成。似乎是唾手可得的果实。
这就是确切的问题。现在很多人都在使用 3d 打印机,但遗憾的是,很少有人真正为社区做研究。坦率地说,我不知道最近几年来自 reprap 基金会的任何进展。有很多事情可以做。我在 SO 上尽我所能。但大多数人似乎想创建博客并乞求免费玩具,而不是进行 Nophead 风格的研究和开发。即使完成了,除非他们将其添加到 Wiki 中,否则它或多或少会丢失。

我想我明白你在问什么,但我认为你可能想错了。这实际上是关于热量以与离开的速度相同的速度添加到系统中。加热块作为蓄热器,灯丝从中吸取热量以进行玻璃化转变。通过循环加热线圈以在系统损失时向系统添加能量(更多热量)来维持该储存器中的热量。

在喷嘴的非常局部附近,温度会随着它被转移到灯丝而略有下降,但是因为与排水管相比,热块是巨大的,并且因为热块是良好的热导体,因此温度降低非常小。

我不知道温度控制器中内置了什么容差和滞后,但认为变化可能很小。因此,与在离开喷嘴后立即经历的长丝冷却相比,进给速率的任何实际差异(40 而不是 60)所需的额外热量的差异(进入系统的更多能量)可能非常小。

底线:您想要进行的调整不是增加温度,而是增加加热元件的占空比以保持所需的温度。

它比那要复杂一些。问题是塑料需要一定的时间 _Δt₁_ 才能达到其环境温度(熔化区)。这种热传递不是瞬间的。此外,在挤出之前,塑料可以在熔化区停留一定的时间_Δt 2_。随着吞吐量的增加,您会减少 _Δt₂_,达到 _Δt₂ < Δt₁_ 的程度。在这些情况下,您必须提高温度或使用更大的熔化区。这就是 E3D 进行火山升级的原因。
提高温度会有所帮助,因为塑料会_更快_加热,从而降低 _Δt₁_。问题在于,它也有可能超过您的目标温度,导致塑料变得太热,从而导致打印件下垂、下垂。 ---使用较大的熔区没有这个问题。但是,如果您将温度设置为高于理想值,则它会成为一种微妙的平衡行为。这就是为什么我想看看描述这种动态的公式。
我认为方程会非常困难,但是使用您拥有的参数进行有限元模拟可能会很容易处理。在很大程度上取决于加热器块的导热性、流速和实际熔点配置。由于很难快速改变奇异点的温度,因此大多数系统自然依赖于蓄热器,这通常是控制术语中的“过阻尼系统”。我认为您正在考虑的是温度控制的“欠阻尼系统”,该系统动作更快,但通常不太稳定。有趣的问题,虽然。
是的,您将加热块的温度设置为高于塑料的温度,希望塑料在正确的时间离开喷嘴。动作更快,稳定性更差。但我并没有*考虑*这一点,而是观察到如果每个人想要更快地进行 3D 打印和/或使用更大直径的喷嘴,这就是他们所做的。除了购买更好的组件之外,这只是唯一的方法。我只是想更好地了解动态,以便我可以计算给定吞吐量的最佳设定温度。

不,据我所知,没有经验法则,不,对于具有热力学技能的人来说,这并不明显。

我知道如果你想要极端的速度,你需要极端的过热,例如 Annex Engineering 使用 290 °C(约 50-60 °C 过热)的 ABS 和 Mosquito Magnum(额定约 40 mm^3/s)达到 60毫米^3/秒:

尽管如此,您仍需要根据您的热端、挤出机、喷嘴尺寸和目标流速找到最佳值。您可以按照此处的说明进行静态测试:

对于这种复杂的行为,不可能有规则。

另外,请注意 Annex Engineering 使用 23 000 mm/s^2(不是打字错误,实际上是 23000)作为加速度,因此他们的打印头以基本恒定的速度移动。此外,他们还为内/外周长、填充等设置了相同的切片机速度。如果您有更常见的加速度,如 1500-2000 mm/s^2 和不同特征的不同打印速度,那么在某处灯丝将被超快地推过喷嘴,一切都很好,而在其他地方,它会变慢并且会煮过头。

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