This article explains how to determine a material constant (or a multiplier) that can be used as a material-specific parameter to control your extruder.
1 - Introduction
2 - How to tune for a perfect layer width
1 - Einführung
Bei der ersten Einstellung eines Extruders oder beim Experimentieren mit neuen Materialien beobachten viele Nutzer Variationen im extrudierten Material, während sie versuchen, konsistente Fadengeometrien zu erreichen. Diese Variationen können zu ungleichmäßigen Wandstärken führen, was insbesondere bei großflächigen Additive Manufacturing (AM)-Anwendungen von Bedeutung ist. Dieser Artikel beschreibt die Schritte zur Feinabstimmung, um die gewünschten bead maße zu erzielen.
Aber warum passiert das?
Thermoplastische Verbundwerkstoffe weisen Unterschiede in ihrer Viskosität, ihrem Faseranteil und ihrer Wärmeleitfähigkeit auf, die alle einen entscheidenden Einfluss darauf haben, wie das Material extrudiert wird und wie es auf die nächste Schicht aufgetragen wird.
Wenn diese Materialien extrudiert werden, sorgt die höhere Viskosität, die durch den Fasergehalt wie Glas oder Kohlenstoff verursacht wird, dafür, dass der Fluss im Vergleich zu reinen Thermoplasten weniger gleichmäßig ist. Die Fasern können sich mit dem Fluss ausrichten, was beeinflusst, wie sich das Material verteilt, während die Wärmeleitfähigkeit die Kühlrate beeinflusst, was wiederum die Art und Weise beeinflusst, wie das extrudierte Material sich absetzt und mit der darunter liegenden Schicht verbindet. Diese Faktoren bedeuten, dass selbst bei gleichem Extrusionsvolumen die tatsächliche Breite und Qualität jeder Schicht variieren können.
2 - Wie man die perfekte Schichtbreite einstellt
Mit diesem Verfahren werden wir eine theoretische Menge Material extrudieren und mit tatsächlichen Messungen anpassen. Dies wird wahrscheinlich zwei oder drei Iterationen erfordern, bevor der Multiplikator exakt eingestellt ist.
Schritt 1 - Definiere ein Standard-Testobjekt
Für alle Tests sollte ein Objekt verwendet werden, das nicht zu komplex oder zu groß ist. CEAD verwendet einen Würfel mit den Abmessungen 400x400x400 mm und abgerundeten Ecken (Radius 25 mm). Du kannst auch an ein komplexeres Objekt denken, um andere Eigenschaften zu testen (z. B. kleine Radien, Doppel-Faden-Verhalten oder Überhänge).
Schritt 2 - Drucken Sie Ihr Objekt mit den Basiseinstellungen
Stellen Sie die Schichtbreite in Ihrem Slicer auf einen bekannten Wert ein und drucken Sie das Testobjekt.
Beispiel: Wir werden eine Fadenbreite von 10 mm einstellen.
Schritt 3 - Messen Sie die tatsächliche Breite
Messen Sie die Breite eines gedruckten bead mit einem Messschieber.
Tipp: Achten Sie darauf, dass Sie den bead an einer konsistenten Stelle des Testobjekts messen (z. B. an einer geraden Wand). Das Messen an einer Übergangsstelle zu einer neuen Schicht oder in der Nähe einer Ecke kann die Genauigkeit beeinflussen.
Beispiel: Nach dem Drucken messen wir eine beadbreite von 12 mm.
Schritt 4 - Berechnen Sie den Extrusion Multiplier
Verwenden Sie die folgende Formel, um den extrusion multiplier zum ersten Mal zu berechnen.
Extrusion multiplier = (Zielbreite / gemessene Breite)
Beispiel: Extrusion multiplier = (10,0 mm / 12,0 mm) = 0,833 (or 83,3%)
Schritt 5 - Setzen Sie den berechneten Multiplikator und drucken & messen Sie erneut
Stellen Sie den Multiplikator in Ihrem Slicing-Programm ein (normalerweise als Extrusions-Multiplikator, Material-Multiplikator oder Material-Konstante bezeichnet). Drucken Sie das Testobjekt mit den angepassten Parametern erneut und messen Sie es erneut (idealerweise an derselben Stelle für die besten Ergebnisse).
Beispiel: Nach Einstellung des Multiplikators auf 83,3 % beträgt die gemessene Breite 10,3 mm.
Schritt 6 - Berechnen Sie den neuen Multiplikator
Berechnen Sie den neuen Multiplikator mit der folgenden Formel:
Neuer Extrusions-Multiplikator = alter Extrusions-Multiplikator * (Zielbreite / gemessene Breite)
Beispiel: Neuer Extrusions-Multiplikator = 0,833 * (10,0 mm / 10,3 mm) = 0,809 (oder 80,9 %)
Schritt 7 - Wiederholen Sie den Vorgang, bis zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden
Wiederholen Sie diesen Prozess, bis Sie einen ausreichend genauen Extrusions-Multiplikator erreichen.
Gut zu wissen!
Das Ändern der Heizzonen-Einstellwerte beeinflusst die Menge des extrudierten Materials (aufgrund der veränderten Viskosität). Daher wird empfohlen, den Material-Multiplikator nach der Änderung dieser Einstellwerte (für dasselbe Material) erneut anzupassen.
Testen Sie verschiedene bead abmessungen und Druckgeschwindigkeiten (entsprechend Ihren typischen Druckabmessungen und Schichtzeiten). Da Unterschiede in der Extrusionsrate (aufgrund unterschiedlicher Druckgeschwindigkeiten/Schichtzeiten) die Viskosität des extrudierten Materials beeinflussen können, kann dies die Schichtbreite beeinflussen.
Aufgrund der abrasiven Eigenschaften von Glas- und Kohlenstofffasern können Düseneinsätze mit der Zeit abnutzen, was den Fluss und den Druck auf das extrudierte Material beeinflusst und somit die Fadenbreite beeinflussen kann. Stellen Sie sicher, dass Sie den Material-Multiplikator im Laufe der Zeit erneut testen/abstimmen und Düsen austauschen, wenn Sie Abnutzungserscheinungen feststellen.