Jeder 3D-Drucker-Besitzer wird irgendwann mit dem Problem der Über- oder Unterextrusion konfrontiert. Dafür gibt zunächst zwei wesentliche Stellschrauben und zwar den Extruder selbst und den Extrusions.Multiplikator in der Slicer-Software.Wird zu wenig Material gefördert, kommt es zur Lückenbildung und das gedruckte Objekt wird brüchig. Bei einer Überextrusion wird viel zu viel Material gefördert, was sich vor allem in  Abweichungen der Dimensionierung widerspiegelt. Dabei lässt sich der Extruder auf eine einfache Weise kalibrieren.

Extruder kalibrieren

Insbesondere bei Modifikationen am Hotend oder dem Extruder-Motor sollten die E-Steps neu kalibriert werden, um die gewünschte Menge an Material auch tatsächlich zu fördern. Standardmäßig ist in der Prusa i3 MK3S-Firmware der Wert auf E=280 gesetzt.

Grundsätzlich sind die Extruder-Steps nicht materialabhängig. Deshalb sollte die Kalibrierung optimalerweise ohne Druckdüse durchgeführt werden, um den Widerstand zu minimieren. Alternativ kann über ein Terminal die Extrudergeschwindigkeit, mit der das Material gefördert wird, angepasst werden. Diese Geschwindigkeit entspricht nicht der Geschwindigkeit, mit der sich die X,Y und Z-Achsen während dem Druckprozess bewegen.

1. Schritt

Druckdüse für PLA auf 215°C vorheizen und Zugriff mittels Terminal (z.B. OctoPi) ermöglichen, um mit dem 3D-Drucker kommunizieren zu können. Die Parameter für die Steps können prinzipiell auch über die Firmware aktualisiert werden. Wenn der EEPROM jedoch aktiviert ist, befindet sich darin auch dauerhaft der ursprüngliche Wert. Nach dem Flashen der Firmware wird demnach stets der im EEPROM gespeicherte Wert abgerufen. Entweder wird der EEPROM deaktiviert oder aber die Steps über ein Terminal eingetragen und gespeichert.

2. Schritt

Eine Abfrage der aktuellen Steps mit dem folgendem Befehl starten:

M503

Als Antwort erhält man unter anderem folgende Zeile mit den aktuellen Steps:

Recv: echo:Steps per unit:Recv:  echo: M92 X100.00 Y100.00 Z400.00 E280.00

2. Schritt

Die Geschwindigkeit, mit der das Filament vom Extruder gefördert werden soll, wird mittels folgendem Befehl in der EInheit mm/min festgelegt:

G1 F100

Der Wert 100mm/min entspricht ~1,67 mm/s. Eine höhere Geschwindigkeit könnte dazu führen, dass sich das Material in der Druckdüse staut und den tatsächlichen Wert verfälscht.

3. Schritt

Mithilfe eines Messschiebers wird ab dem Filamenteingang (Extrudereingangsseite) gemessen die Stelle am Filament markiert werden, die exakt 120mm (12cm) vom Extrudereingang entfernt ist.

4. Schritt

Nun werden im Terminal zwei Befehle ausgeführt, um zunächst den Extruderstand zu nullen und anschließend 100mm Material zu fördern:

G92 E0 G1 E100

5. Schritt

Wenn der Extruder korrekt kalibriert ist, sollten nun vom Extrudereingang bis zur markierten Stelle am Filament exakt 20mm (2cm) zu messen sein.

Sind es über 2cm, dann wurde nicht genug Material gefördert und die Steps sollten erhöht werden. Bei unter 2cm wurde anscheinend zu viel Material gefördert. Dann sollten die Extruder-Steps heruntergesetzt werden.

Der korrekte Wert wird über den Dreisatz ermittelt. Wir haben 120mm Filament markiert und 100 mm extrudiert. In unserem Beispiel erhalten wir als Rest 27.254mm statt 20mm. Demnach wurden 120-27,254mm=92,746mm extrudiert. Mit folgender Formel wird der E-Parameter ermittelt:

E-Step = 100/92,746 * 280.00 = 301,9

Den neuen Wert kann man mit folgenden Befehlen setzen und dauerhaft speichern:

M92 E301,9  M500

Der Extruder sollte regelmäßig und nach jedem Druckdüsenwechsel kalibriert werden.

6. Schritt

Nachdem der Extruder kalibriert wurde, sollte der tatsächliche Filamentdurchmesser mit einem Messschieber ermittelt werden und in der Slicer-Software eingetragen werden. Anschließend wird ein Viereck mit zwei Konturen, ohne Boden und ohne Decke gedruckt. Nun wird mit einem Messschieber der Wert jeder der vier Wände gemessen und ein Durchschnittswert gebildet. Der Wert geteilt durch die Anzahl an Konturen (in unserem Fall 2) sollte mit dem in der Slicer-Software eingegebenen Wert für die Extrusionsbreite (Kontur bzw. Wand) übereinstimmen. Ansonsten sollte die Flussrate für jedes Material angepasst werden.

7. Schritt

Im letzten Schritt gilt es den optimalen Abstand zwischen der Druckdüse und dem Druckbett zu bestimmen. Unser Tipp: Ein Schicht testweise ohne Filament drucken und während dem Druckprozess ein etwas dickeres Blatt (z.B. einem Werbeflyer) zwischen Druckdüse und Druckbett schieben und so lange am „Live adjust Z„-Parameter drehen, bis ein gewisser Widerstand beim Hin- und Herschieben wahrnehmbar ist. Außerdem sollte bedacht werden, dass der Abstand zwischen Druckdüse und Druckbett bei Hochleistungsmaterialien variieren kann. In unserem Test betrug unser „Live adjust Z„-Wertfür PLA -0.858 mit einer Borosilikat–Glasplatte. Beim Druck von PEEK (410°C/135°C) betrug der „Live adjust Z„-Wert -1.250. Durch die höhere Temperature hat sich der Abstand zwischen der Druckdüse und dem Druckbett vergrößert.

Extrusions-Multiplikator kalibrieren

Materialbedingt kann es bei Filament zu einer Überextrusion kommen. Dafür gibt es mehrere Gründe wie z.B. Abweichungen im Filamentdurchmesser. Das führt unter Umständen dazu, dass das gedruckte Objekt aus geometrischer Sicht von dem CAD-Model abweicht.

Üblicherweise wird für jede neue Filamentrolle je nach Material und Eigenschaften die optimale Drucktemperatur mittels eines TempTowers ermittelt und anschließend Parameter wie Druckgeschwindigkeit und Retraction an den Eigenschaften des Materials angepasst. Es gibt jedoch einen weiteren wichtigen Parameter, der angepasst werden sollte: Der Extrusions-Multiplikator bzw. die Flussrate.

Das Kalibrieren des Extruder Multiplikator setzt voraus, dass die E-Steps pro mm in der Firmware korrekt gesetzt sind. Wenn z.B. 100mm Filament gefördert werden, dann sollten auch exakt 100mm extrudiert werden.

Ein weiterer Faktor ist der Filamentdurchmesser, der vor dem Kalibrierungsvorgang überprüft werden sollte. Der Extruder-Mutiplikator ist standardmäßig auf 1 bzw. 100% gesetzt. Damit wird zunächst ein 40x40x40 mm Quadrat ohne Infill, Boden und Decke (=0) und mit einer Konturen (Spiralfasenmodus entspricht einer Kontur) gedruckt. Anschließend wird die Wandstärke aller vier Seiten gemessen und ein Durchschnittswert gebildet. Das Ergebnis wird dann mit dem Kontur-Parameter in der Slicer-Software (Druckeinstellungen/Erweiterte Einstellungen/Konturen) verglichen. In unserem Test betrug die gemessene Wandstärke 0.6mm und die Wandstärke in der Slicer-Software 0.45mm. Üblicherweise werden 15-20% auf den Nozzledurchmesser draufgerechnet. Aus diesem Grund beträgt die Wandstärke bei einer 0.4mm Nozzle normalerweise  0.48mm statt 0.45mm.

Um die Extrusionsrate noch genauer kalibrieren zu können, kann auch eine doppelte Wandstärke (Konturen: 2; Kontur-Extrusionsbreite: 0.45mm ) eingestellt werden. Dadurch fließt auch die Haftung zwischen den Wänden mit ein.

Mit folgender Formel lässt sich der Multiplikator ermitteln:

2xEingestellte Wandstärke/Gemessene Wandstärke = Multiplikator 2×0.45/0.98 = 0.918 (entspricht 92%).

Weitere Informationen dazu gibt es auf der Prusa3D-Webseite.

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Bei dem Original Prusa i3 MK3S handelt es sich um einen vollwertigen 3D-Drucker, der mit zahlreichen Innovationen überzeugt. In unserem Artikel Prusa i3 MK3S Mod: 3D-Drucker selber bauen wurde das Modell von Grund auf als modifizierte Version zusammengebaut. Mit dem Standard E3D V6 Vollmetall-Hotend lassen sich Materialien wie Polycarbonat oder Nylon für technische Anwendungen gerade so noch verarbeiten. Dennoch gibt es gute Gründe, das E3D V6 Hotend durch ein Mosquito Hotend von Slice Engineering aus den USA zu ersetzen. Dabei handelt es sich um ein Hotend, das von Grund auf neu konzipiert und umgesetzt worden ist. Das Mosquito Hotend bietet unter anderem einen Druckkopf mit minimalen Aussenmaßen, ein geringes Gewicht und hohe Drucktemperaturen für den professionellen Einsatz. Das Mosquito Hotend gibt es derzeit in den Ausführungen Standard und Magnum und lässt sich mit selbstgedruckten Kunststoffadaptern, die es mittlerweile für diverse 3D-Drucker gibt, einfach montieren. Mit einem Mosquito Upgrade für den Prusa i3 MK3S und anderen 3D-Drucker-Modellen erzielen Anwender nicht nur bessere Druckergebnisse, sondern sind damit auch gut gerüstet, um Hochtemperaturkunststoffe wie das PEEK von W2 Filaments zu drucken. Für die Verarbeitung von Hochtemperaturmaterialien sollten insbesondere die Extruder- und Heizbettbauteile aus Polycarbonat bestehen. Materialien wie PETG oder ABS würden aufgrund der geringen Glasübergangstemperatur derart hohe Drucktemperaturen nicht standhalten und schmelzen. Hierfür empfehlen wir entweder das Polymaker PolyMax PC Filament oder aber das 3DXTech CarbonX Carbon-PC Filament, das mit einer Glasübergangstemperatur von Tg=143°C besticht.

Lieferumfang (Mosquito Hotend)

Slice Engineering liefert den Mosquito Hotend Standard/Magnum in einer einfache Kunststoffbox aus. Darin befindet sich das Hotend, ein Montage-Kit bestehend aus Imbusschlüsseln, Schrauben, Unterlegscheiben und einem Kabelbinder sowie zwei leckeren Lutschern mit Orange-Geschmack aus den USA. Zusätzlich gibt es optional einen Hotend-Lüfter in der Ausführung 12V und 24V. Die Heizpatrone mit 24V und 50W Leistung, der einzigartige Thermistor für Temperaturen bis zu 450°C, die Vanadium-Druckdüse sowie die Bornitrid-Wärmeleitpaste sind nicht im Lieferumfang enthalten und können optional erworben werden.

Kompatibilität

Das Mosquito Hotend ist prinzipiell mit den Komponenten von E3D kompatibel. Lediglich das Thermistorloch des Mosquito Hotends ist etwas länger als das des E3D Hotends und erfordert einen Adapter, der dem Slice Engineering Thermistor beiliegt. Demnach können Komponenten wie Thermistor und Heater beider Hersteller miteinander kombiniert werden. Die einfachste und kostengünstigste Lösung für ein Hochtemperatur-Upgrade des Hotends besteht zunächst darin, den E3D V6 Heatblock gegen einen E3D v6 Plated Copper Heater Block zu ersetzen und beim Thermistor und Heater auf die Komponenten von Slice Engineering zurückzugreifen. Für ein zukunftssicheres und vernünftiges Upgrade empfehlen wir jedoch ein vollständiges Mosquito Hotend Upgrade.

Mosquito Hotend

Das amerikanische Unternehmen Slice Engineering bietet mit dem Mosquito ein Hotend an, dass nicht nur komplett neu konzipiert und umgesetzt worden ist, sondern auch viele Vorteile mit sich bringt. Das Hotend gibt es derzeit in der Variante Standard für hochpräzise und feine 3D-Drucke und in einer Magnum-Edition, die für einen erhöhten Materialdurchsatz genutzt werden kann. Mit dem Druckkopf können Drucktemperaturen von bis zu 450°C erreicht werden. Damit lassen sich nicht nur Einsteigermaterialien wie PLA, PETG, ABS, ASA und HIPS drucken, sondern auch industrielle Kunststoffe wie Ultem und PEEK. Darüber hinaus ist das Hotend im Vergleich zur Konkurrenz sehr wartungsfreundlich. Die Druckdüse lässt sich mit nur einem Handgriff entfernen. Ein weiterer Vorteil ist die geringere Hitze am Ende des Druckkopfes, wodurch das Hotend kompatibel mit selbstgedruckten Komponenten ist. Mittlerweile gibt es die zu druckenden Adapter für die Montage des Hotends für diverse 3D-Drucker-Modelle wie den Prusa i3 MK3(S), den Ultimaker und viele mehr.

Der Heizblock besticht durch eine spezielle Kupferlegierung und einer ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit und hält damit Temperaturen bis 550° C stand. Eine Nickelschicht verhindert dabei, dass es zu großen Temperaturverlusten kommt. Zudem verhindert diese Schicht das Festsetzen der Druckdüse am Gewinde.

Mosquito Thermistor

Der Mosquito Thermistor von Slice Engineering kann Temperaturen von bis zu 450°C messen und ist damit der leistungsfähigste Thermistor auf dem Markt. Standard-Thermistoren schaffen gerade einmal Temperaturen von bis zu 300°C. Die nächste Stufe wäre ein Upgrade auf PT100, wobei hierfür je nach Mainboard auch ein PT100-Verstärker erforderlich ist. Damit können Temperaturen von bis zu 500°C gemessen werden. Der Aufwand für ein Aufrüsten auf PT100 ist wesentlich höher als die Nutzung des Slice Engineering Thermistors.

In der aktuellen Marlin-Version wird der Mosquito Thermistor noch nicht nativ unterstützt. Deshalb ist das Importieren der ADC-Tabelle von Slice Engineering notwendig. Alternativ bietet sich an, den bereits implementierten Semitec 104 auszuwählen, der in der Prusa i3 MK3S Firmware bereits vordefiniert ist.

Der Thermistor ist ab sofort auf Freeform4U erhältlich.

Mosquito Hotend 24V 50W

Die handelsüblichen 3D-Drucker setzen auf Heizpatronen mit einer Leistung von 30-40 Watt und können damit Kunststoffe wie PLA, PETG, ABS, ASA und TPU problemslos verarbeiten. Die 50W Heizpatrone von Slice Engineering ist für eine Heizleistung von bis zu 450°C ausgelegt und ermöglicht das Verarbeiten von völlig neuen Materialien, die üblicherweise im industriellen Umfeld Verwendung finden. Mit der neuen Hochleistungsheizpatrone von Slice Engineering können in Kombination mit dem passenden Mosquito Hotend Hochleistungskunststoffe wie Nylon (Polyamid 6), Ultem PEI und PEEK verarbeitet werden. Diese Kunststoffe finden unter anderem in der Automobilindustrie und in der Luft- und Raumfahrttechnik Verwendung. Vorausgesetzt, die Firmware wird angepasst, indem der Parameter für die Temperaturbegrenzung erhöht wird. Das Hotend sollte für die gesetzte Temperatur ausgelegt sein. Das E3D V6 Hotend mit seinem Aluminium-Heizblock wird über kurz oder lang keine 350-400°C standhalten.

Die Slice Engineering Heizpatrone wird mit einem 1m langen Kabel geliefert und kann via original Molex Micro-Fit 3.0-Steckverbinder am 3D-Drucker angeschlossen werden. Die Heizpatrone ist aber auch mit anderen Hotend-Systemen wie das von E3D kompatibel. Zu beachten ist, dass die Heipatrone in den Ausführungen 12V und 24V angeboten wird.

Die Slice Engineering Heizpatrone 24V 50W ist ab sofort auf Freeform4U erhältlich.

E3D V6 vs. Mosquito

Das Mosquito Hotend in der Standardausführung übertrifft das E3D V6 Hotend bei Weitem. Der Heatsink und der Heater-Block des E3D V6 bestehen aus Aluminium. Das Material beginnt demnach bei etwa 300-350°C langsam zu erweichen. Zudem ist der Heatsink von den Dimensionen her wesentlich größer als der des Mosquito Hotends und nimmt daher auch wesentlich mehr Platz im Extruder ein. Das Heatbreak des E3D V6 besteht aus S/S 303 und hält wesentlich höheren Temperaturen stand als die Aluminiumbauteile. Das Mosquito Hotend setzt dagegen auf hochwertige Materialien für Temperaturen jenseits von 300°C.

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Zu gewinnen:

• 2x Micro Swiss Plated Wear Resistant Nozzle RepRap – M6 Thread 1.75mm .4mm (für alle 3D-Drucker mit E3D V4 / V5 / V6 1.75 Heizdüse/Prusa i3 MK2(s)/MK3(s))
• 1x Plated A2 Hardened Tool Steel Nozzle RepRap – M6 Thread 1.75mm 0.4 mm
• 1x Plated Wear Resistant HeatBreak – 1.75mm

Das Unternehmen Micro Swiss bietet hochwertiges Zubehör für 3D-Drucker-Hotends an. Die Produktpalette umfasst unter anderem eine aus Messing gefertigte Düse, die mit TwinClad XT beschichtet ist. Aus dieser Nickelbeschichtung resultiert eine sehr geringe Reibung. Dadurch haben die Druckdüsen eine sehr hohe Lebensdauer und erleichtern somit den Druck mit abrassiven Filamenten wie z.B. PLA mit Metallpartikeln oder Carbon. Auch die Micro Swiss Plated A2 Hardend Tool Steel Düse ist mit der TwinClad XT-Beschichtung überzogen, besteht jedoch aus A2 Stahl.

Weitere Informationen zum den Produkten erhalten Sie auf der MicroSwiss-Webseite.

Teilnahmebedingungen

Um am Gewinnspiel teilnehmen zu können, müsst Ihr uns lediglich eure Kontaktdaten über unser unten stehendes Formular zukommen lassen. Richtige Anschrift und E-Mail nicht vergessen.

Hinweis: Der Gewinner wird von uns per E-Mail kontaktiert. Aus datenschutzrechtlichen Gründen wird der Name des Gewinners nur mit seiner Zustimmung veröffentlicht.

Teilnahmeschluss ist der 20. August 2019. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Mitarbeiter von PCPointer.de dürfen am Gewinnspiel nicht teilnehmen. Ihre persönlichen Daten werden nicht an dritte weitergegeben und nach dem Gewinnspiel gelöscht.

Gewinnspiel in Zusammenarbeit mit:

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