Förbättrat 3D-print munstycke

[Eli]

Köpemunstycken har oftast ett större ingångshål än diam. på avsedd tråd.
Det är först nära mynningen, (där munstycket har lägst temp.) som hålet blir smalt.

I det vida starthålet smälter & expanderar ( åtminstone den yttre delen av tråden )
så den blir svår att dra ut vid bl.a. filamentbyte, speciellt om en bowdenextruder och slang används.

Med ett annorlunda, mindre och koniskt ingångshål med maxdiam=tråden i munstycket fås även andra fördelar:

Det är mindre risk att ofullständigt smält trådkärna når det smala utgångshålet och stoppar upp vid hög flowrate.

Tråden går så lätt att dra ut att retract orkar tömma munstycket bättre och kan dra ut den så långt
att det är möjligt att använda samma munstycke för 2 eller flera extruders med olika trådfärger.

[Anders Olsson]

Min uppfattning är att teorin kring munstycke för 3D-skrivare är annorlunda mot vad du beskriver:

Dels är normal innerdiameter 3.2 mm för 2.85-3 mm tråd, så det är förhållandevis liten marginal till att det börjar kärva.
Tråden deformeras ju oftast en aning av matningsenheten så att den blir oval och ojämn när den anländer till värmaren.

Dels så bör du ha i åtanke att ett hål som är koniskt direkt från ingången av munstycket betyder att du reducerar plastvolymen och kontaktytan i munstycket rejält.
Det kommer alltså ta kortare tid från att tråden kommer in tills att den ska ut genom det lilla hålet.
Min uppfattning här är att man kämpar mot plastens dåliga värmeledningsförmåga i första hand och därför är det bra att ha trådens fulla diameter en bit så man får mycket kontaktyta och stor plastvolym som värms.
Munstycken gjorda för hög extruderingshastighet, som E3D Volcano, är ju helt enkelt längre än vanliga munstycken.

Men testa gärna att göra ett munstycke som är koniskt hela vägen, skulle vara intressant att veta hur det funkar i verkligheten!

[Eli]

Ja vi kan vara överens om plastens dåliga värmeledningsförmåga, men just detta argument tycker jag talar mer för min lösning.

Med ett smalare hål behöver värmen inte ledas genom så mycket plast och når lättare ända in till kärnan i tid.

Av samma anledning anser jag att 1.75mm tråd är lämpligare än 3mm.

Har sett munstycken för 1.75mm med ingångshål på 2.0-2.35.
Använder man Bowdenextruder och teflonslang med innerdiameter på 2.0 så är det problem att dra tillbaka en propp på 2.35.

Jag använder teflonslang som går ända fram till och trycks & tätar mot munstycket.

Med ordentligt dimentionerade heaterelement, så ser jag inget behov av buffertvolym & stor kontaktyta, men vill man ha det,
så kan ju längden på munstycket som sagt bestämma denna (även med koniskt hål).

Jag har redan tillverkat några munstycken med koniskt hål, och de fungerar bättre än standard.
De är dock inte koniska hela vägen fram, utan har cylindriskt hål sista biten.

[Anders Olsson]

Vad gäller 1.75 mm så är jag också av uppfattningen att det är ett bättre val än 3 mm, av flera anledningar.
Framförallt eftersom man behöver mindre matingskraft för att få samma tryck i munstycket och för att man får bättre precision i matningen då tråden rör sig fortare.
För 1.75 mm-tråd så är 2 mm innerdiameter "standard" vad jag vet.

Jag har provat med allt från munstycken som slutar tvärt med en platt yta, E3Ds gamla tvåstegs-variant och Ultimakers 2:s originalutförande som har en ganska lång kon. Jag kan inte påstå att jag märker nån större skillnad på hur de beter sig.
Däremot verkar det helt klart vara så att några millimeter extra längd på munstycket gör att man kan mata snabbare enligt min erfarenhet.

Det som helt klart förbättras med ett koniskt avslut är att det går snabbare att ändra färg om man byter plast samt att det är enklare att rengöra munstycket inuti.
Här är några olika utföranden om du vill se hur olika tillverkade gjort:

nozzle_comparison.jpg

Jag är av uppfattningen att många 3mm-munstycken började som prototyper gjorda med ett 3.15/0.5 mm 60 graders dubbhålsborr med avslipad topp och att denna vinkel sedan blivit standard. Detta är bara en spekulation från min sida dock.

På vilket sätt märker du skillnad på dom som är koniska hela vägen när du säger att dom är "bättre" och vad jämför du med?

Min uppfattning är att det som har störst inverkan på utskriftsegenskaperna är ytterdiametern på den platta ytan på spetsen av munstycket, näst störst inverkan har längden på hålet där plasten kommer ut. Då utgår jag från munstycken gjorda av mässing, med andra metaller kan det bli väldigt annorlunda.

[ToPNoTCH]

Blir det inte problem med din idé mot det faktum att plasten expanderar vid uppvärmning ?

[NULL]

ytterdiametern på den platta ytan på spetsen av munstycket

Vad har du sett där?
Själv har jag märkt att den platta delen kan hjälpa till att pressa ut plasten om man vill ha extra chans för fäste mot bredvidliggande lager...

[Eli]

Ytterligare fördel med 1.75mm: Utskriften blir mindere känslig för variationer i tråddiameter.
Ytan och därmed också volymen/mm ökar med kvadraten på radien.

Förbättringar: Klarar högre flowrate.

Ett munstycke med 2mm hål ger ibland vid retract en plugg som är 2mm.
Denna kan stelna & fastna efter retract i en 2mm slang ( som är lagom för tråd på 1.75mm.
Större innerdiameter ger ett olämpligt stort glapp mellan retract & normalläge.)
Detta inträffar oftast vid utskrift av tunna höga föremål där det är lämpligt att lägga in en minitid / layer.

Även normal retractfunktion fungerar bättre t.ex vid samtidig utskrift av flera föremål för att få mindre dregel.
---------------
@ ToPNoTCH "Blir det inte problem med din idé mot det faktum att plasten expanderar vid uppvärmning ?"

Att Plasten expanderar vid uppvärmning är ofrånkommligt och det gör den ju oberoende av hur munstycket ser ut.
Hur tänker du runt detta? Utveckla!

-------------
@ NULL "den platta delen kan hjälpa till att pressa ut plasten om man vill ha extra chans för fäste mot bredvidliggande lager..."

Ja, men inte bara det, utan ännu mera nytta för att få bra fäste mot printytan för första lagret,
och sedan för att få riktigt jämna & plana botten & toppytor, där man kan få osynliga skarvar mellan olika trådvarv.

Har fått bättre resultat genom att göra denna yta större, inte helt plan, utan någon grad konisk (pekande neråt)
och sist deburra utgångshålet en aning, för hand, med en liten borr.

[Anders Olsson]

Vad gäller tråddiametern så har det debatterats mycket genom åren.

Den tidigare uppfattningen var att 3 mm tråd generellt hade mindre avvikelser i arean än 1.75 mm tråd och att 3 mm därför skulle vara bättre.
Det faktum att matningshjulet tränger in mindre i en 3 mm tråd än i en 1.75 mm tråd och därmed ändrar den effektiva diametern på matningshjulet har också debatterats.

Så det är inte helt enkelt att utröna vad som egentligen gäller, men jag föredrar i alla fall 1.75 mm alla dagar i veckan om jag kan välja, av tidigare nämnda anledningar.
Det enda som jag kan säga till 3 mm-trådens försvar är att den där trevligare att handskas med då den trasslar mindre och ligger kvar på rullen bättre, men det är en marginell skillnad.

Egenskaperna vad gäller så kallad "oozing", att plasten läcker ut av sig själv när man dragit tillbaka tråden, påverkas kraftigt av hur långt det sista hålet som plasten trycks ut genom är.
Längre hål betyder mindre oozing, men också högre mottryck för matningen.

Den platta ytan på toppen av munstycket hjälper till att hålla kvar plasten i rätt område samt "maskerar" ojämnheter i lagren.
De flesta tillverkare har gått mot mindre platt yta då detta ger bättre kvalitet på överhäng och bättre förmåga att skriva ut broar.
Plasten kladdar liksom fast mer i den platta ytan ju större den är, vilket har negativa effekter om man försöker skriva ut i luften.

En större platt yta är mer förlåtande vad gäller topplagret, inte nödvändigtvis för att den pressar ut plasten utan med för att den smetar över luckor och ojämnheter.
Man kan få väldigt bra topplager med en liten platt yta också, men det kräver att mataren är exakt justerad så man trycker ut precis rätt mängd plast.

Vad är det för munstycke du jämför dina egenhändigt tillverkade med förresten och vilken referensmodell skriver du ut Eli?
Har dina egna munstycken samma totallängd, hållängd samt samma area på den platta ytan på toppen?

Alltid intressant med sådana tester, jag har skrivit ut många hundra Ultimaker-robotar genom åren när jag testat olika varianter

[Meduza]

Ytterligare fördel med 1.75mm: Utskriften blir mindere känslig för variationer i tråddiameter.
Ytan och därmed också volymen/mm ökar med kvadraten på radien.

Här måste du ha gjort ett tankefel eftersom att toleransnivåerna hos tillverkarna är densamma på 2.85 och 1.75mm filament... (tex +/- 0.05mm hos de mer seriösa tillverkarna)

På en tråd som är 1.75mm nominellt så är tvärsnittsarean 2.40528188mm2
Om samma tråd i stället är 1.8mm (Dvs +0.05mm) så är tvärsnittsarean 2.54469005mm2

2.54469005 / 2.40528188 = 1.0579591819

Om du i stället har en tråd som är 2.85mm nominellt så är tvärsnittsarean 6.37939658mm2,
ökar denna till 2.9mm (+0.05mm) så är tvärsnittsarean 6.60519855mm2

6.60519855 / 6.37939658 = 1.03539550601

Dvs en variation på +0.05mm ger 3.53% skillnad i volym vid fallet 2.85mm filament medans det ger hela 5.79% skillnad i fallet med 1.75mm filament, dvs en 64% större variation på den tunnare tråden.

Det finns många andra saker som är positivt med 1.75mm filament som nämns här ovan, men just vid diametervariationer är det snarare en nackdel än en fördel.

[Eli]

Matematiska regler påverkas inte av vilka toleranser tillverkarna sätter. Räkna % på toleranserna också!

[Meduza]

Fast det fungerar inte så, finns ingen tillverkare vad jag vet som räknar toleranserna procentuellt så att dom är finare för 1.75mm än för 2.85mm, utan dom sätter tex +/-0.05mm för båda storlekarna, och det är ju det faktumet som är grunden för hela resonemanget...

[taimanov]

Oj, jag vet inte varför jag lägger mig i.
Det var en intressant tråd, men angående hur man anger toleranser så beror det ofta på vad det är man sätter tolerans på. Nu känner jag mig nästan korkad som säger sådant som är uppenbart, men ex. Inom passiv elektronik använder man ofta % och inom skärande bearbetning används mm.
Nu ska jag vara tyst.

[Eli]

Ja men detta handlar om ingetdera.

Jag skrev att den tål större VARIATION och det kan gott anges i %.
0.05 på 1.75 =2.85% som är större än 0.05 på 2.85 = 1.75%

[Eli]

medans det ger hela 5.79% skillnad i fallet med 1.75mm filament, dvs en 64% större variation på den tunnare tråden.

Ja och det tål den, så vem står för tankefelet?

[Anders Olsson]

Jag vet inte om jag hänger med riktigt nu.
En tråd som har 2% för stor area ger 2% för mycket plast oavsett vad det absoluta måttet på diametern är skulle jag säga.

Det är väl inte orimligt att tänka sig att både 1.75 och 3 mm tråd tillverkas i samma maskin och att mätsystemet i denna maskin har begränsad noggrannhet.
Då blir ju felet automatiskt större på en tråd med mindre diameter.
Om detta fel sedan är stort nog att påverka nämnvärt är en annan femma.

Största problemet är om trådens diameter ändrar sig under utskriften, inte om den avviker med ett fast värde, för förutsägbara avvikelser kan man enkelt fixa genom mätning och justering av flödet.

Ett ännu större problem brukar dock vara att matningen slirar eller att tråden plattas till/slits ned när man drar tillbaks den ofta.
Det skulle jag säga är största problemkällan vad gäller extruderingshastigheten.