De wet tot behoud van ellende

Na een volle week probleemloos 3D printen kon het bijna niet uitblijven: de besturingscomputer van de printer ging in rook op. Nou is dat nog niet eens zo’n ramp: ik was toch al van plan een verbeterde versie te maken, maar het moment waarop was ongelukkig. Het printen ging zo goed! Nouja, schouders eronder maar weer.

Extruderproblemen opgelost

In mijn vorige post schreef ik over de problemen van de QU-BD MBE Extruder en mogelijke oplossingen. Ik heb goede resultaten behaald door er bij iedere print met de neus op te blijven zitten en tijdig aan stelschroefjes te draaien. Een meer structurele oplossing was echter nodig en die heb ik gevonden: vervanging van het transportwiel en een andere constructie voor de filament stelschroef. Totale investering nog geen 10 euro (transportwiel, veer en lager) en de extruder werkt nu al twee dagen zonder enig probleem en, belangrijker, onderhoudsvrij.

De vervanging van de transportwiel zorgt voor een veel beter grip van de stappenmotor op het filament. Hierdoor ontstaat veel minder slip. Door de stelschroef te vervangen door een stalen lager die met constante veerdruk het filament tegen de transportwiel drukt is een veel betere compensatie voor warmte en vervorming van het filament ontstaan.

Aandrukconstructie voor het filament


Problemen met de QU-BD MBE Extruder

Een 3D printer extruder is het onderdeel dat van filament (een enkele draad kunststof) een vloeibare hoeveelheid materiaal maakt. Ik maak gebruik van een QU-BD MBE Extruder, die met $49 tot de meer voordelige types behoort.

De QU-BD MBE Extruder is in 2012 begonnen als een Kickstarter project en bestaat uit slechts een paar onderdelen. De extruder zou zo uit de doos moeten werken, maar veel gebruikers hebben aanpassingen bedacht om het ontwerp betrouwbaarder te maken. Mijn ervaring is dat je het ontwerp echt moet doorgronden om er het beste resultaat mee te boeken.

QU-BD MBE Extruder

QU-BD MBE Extruder

Om gesmolten ABS te produceren wordt het verwarmingsblok verhit tot ongeveer 225 graden. Hierdoor wordt het messing spuitmondje meeverhit. ABS filament wordt door het UMHW distributieblok geleidt en in de RVS boiler geduwd door het transportwiel, dat wordt aangedreven door de stappenmotor. De filement stelschroef houdt daarbij het filament tegen het transportwiel gedrukt. Het filament smelt in het onderste deel van de boiler en wordt door de druk van het filament uit het spuitmondje geperst. Het geheel wordt gemeten en bestuurd door een besturingscomputer, zoals een Sanguinololu. Deze leest iedere seconde de waarde van de temperatuursensor uit en stuurt het verwarmingselement aan middels een PID-algoritme.

Het beschreven proces geeft voldoende ruimte voor een keur aan fouten, die evenwel terug te leiden zijn tot drie kernproblemen: te veel wrijving waardoor het filament te moeilijk door de extruder geleid kan worden, te weinig grip van het transportwiel op het filament waardoor het filament niet voldoende getransporteerd wordt en onvoldoende koppel voor het transportwiel. Alle drie kernproblemen leveren netto hetzelfde op: er komt te weinig gesmolten filament uit het messing spuitmondje.

De drie kernproblemen beïnvloeden elkaar sterk, zodat een bepaalde gestructureerde aanpak bij het oplossen van fouten van belang is.

Te veel wrijving

  • Filament te dik
  • Filament verontreinigd
  • Kristallisering filament door te hoge temperatuur
  • Ruimte tussen de RVS boiler en het messing spuitmondje
  • Boiler en/of spuitmondje zijn verontreinigd of beschadigd
  • Doorvoer van boiler en spuitmondje zijn niet uitgelijnd
  • Temperatuur is te laag
  • Filament stelschroef heeft een ruw oppervlak

Te weinig grip

  • Transportwiel is niet uitgelijnd op het filament doorvoerpad
  • Tanden van het transportwiel zijn stomp of gevuld met resten filament
  • Filament stelschroef is te los ingesteld
  • Stappenmotor, transportwiel, bovenkant boiler en/of stelschroef zijn te heet

Te weinig koppel

  • Besturingscomputer levert te weinig stroom en/of de bedrading naar stappenmotor is te dun
  • Filament stelschroef is te strak ingesteld
  • Thermische beveiliging van de besturingscomputer is geactiveerd
  • Schroef van transportwiel is losgedraaid
  • Stappenmotoras is niet voorzien van schroefvlak
  • Aantal deelstappen per omwenteling stappenmotor te hoog
  • Acceleratie van het controlecircuit te hoog
  • Stappen per seconde van het controlecircuit te hoog