Waarom leidt het upgraden naar een Direct Drive Extruder vaak tot een slechte 3D-afdrukkwaliteit?

Een 3D-printer is een geavanceerde machine die plastic smelt tot complexe 3D-vormen. Het upgraden van een systeem houdt in dat je moet sleutelen aan gecompliceerde bewegingssystemen en uitgebreide elektronica, met de toegevoegde complexiteit van firmware-modificatie.

Dat heeft een groeiend aantal onverschrokken 3D-printenthousiastelingen er nog steeds niet van weerhouden om 3D-printers op instapniveau te kopen en deze aan te passen aan concurrerende dure modellen. Een van de meest populaire mods is het upgraden van voorraad Bowden-extruders naar extruders met directe aandrijving.

Het zou redelijk zijn om aan te nemen dat het upgraden van de printkop zelf voldoende verbetering zou garanderen om het gedoe te rechtvaardigen. Maar wat als we u zouden vertellen dat deze dure upgrade vaak de afdrukkwaliteit vermindert?

Verward? Lees verder om erachter te komen waarom een ​​extruder-upgrade niet zo eenvoudig is als het klinkt.

Mythe: Direct Drive-extruders verbeteren de afdrukkwaliteit

Bezoek een willekeurig 3D-printforum en u zult ongetwijfeld leden vinden die klagen over een slechte afdrukkwaliteit direct na het upgraden naar extruders met directe aandrijving. U kunt sommige van deze gevallen toeschrijven aan defecte upgrade-onderdelen en onjuiste installatiepraktijken, maar dit zijn geen geïsoleerde incidenten.

In feite weten veteranen van 3D-printen dat het voor zelfs dure printers vrijwel onmogelijk is om de kant-en-klare printkwaliteit van de Creality Ender-3-printers te evenaren. Dus, wat gebeurt hier?

Maar laten we eerst een stapje terug doen om te begrijpen wat direct drive-extruders zijn, hoe ze verschillen van standaardextruders en waarom ze als waardevolle upgrades worden beschouwd.

Wat zijn Bowden-extruders?

Populaire 3D-printers op instapniveau, zoals de Ender-3, worden geleverd met Bowden-extruders. Dit printkopontwerp scheidt fysiek de extruder (die het filament in het mondstuk duwt) van de hot-end-assemblage bestaande uit het koellichaam, de warmteonderbreker, het verwarmingsblok en het mondstuk.

Deze extruders danken hun naam aan de aanzienlijk langere Bowden (of PTFE) buis die de extruder verbindt met de hot-end-assemblage. Dit is een relatief eenvoudig ontwerp dat kosteneffectief is. Maar het langere filamentpad van een Bowden-extruder maakt het ook bijna onmogelijk om flexibele filamenten te printen.

Je probeert op dat moment in wezen een touw door een slang te duwen. En dat is waar direct drive extruders in beeld komen.

Wat maakt Direct Drive-extruders beter?

Dit printkopontwerp combineert de extruder en hot-end assemblage in een enkele eenheid. Het idee is om het filamentpad te verkleinen door de extruder zo dicht mogelijk bij de nozzle te brengen. Hierdoor wordt de lengte van het filament dat door de PTFE-buis moet worden geduwd aanzienlijk verkort. Dat betekent ook dat een korter deel van het filament tegen het mondstuk moet drukken om extrusiedruk te genereren.

Een kortere filamentsectie is inherent stijver en zal daarom minder snel ophopen en verstoppen op weg naar het mondstuk. Hierdoor kunnen extruders met directe aandrijving gemakkelijk flexibele filamenten printen, terwijl ook de instellingen voor de intrekkingsafstand voor reguliere filamenten worden verminderd. Een kortere sectie van het filament is ook gemakkelijker te controleren met precisie, waardoor problemen met snaren die duidelijk zijn in gecompliceerde 3D-prints, worden verminderd.

Maar zijn ze echt beter?

Direct drive-extruders maken 3D-printen met flexibele filamenten inderdaad een fluitje van een cent, maar vrijwel iedereen klaagt niettemin over lelijke Z-banding-problemen na het upgraden van Bowden naar direct drive extruders. Deze gremlins manifesteren zich als lelijke banden die verticaal over het printoppervlak lopen en zijn zichtbaar langs de Z-as van de 3D-printer.

De ernst van de banding kan variëren van printer tot printer, maar het manifesteert zich absoluut in alle direct drive extruders. Ik heb persoonlijk vijf verschillende direct drive-extruders gebruikt, waarbij elke extruder dit probleem in verschillende mate vertoont.

En het is niet alleen ik en een paar statistische uitbijters die met deze problemen worden geconfronteerd.

The Issue #602 Wasteland

De eigenaren van Prusa direct drive-printers hadden een collectieve ineenstorting toen ze zich realiseerden dat hun dure machines niet konden tippen aan de printkwaliteit van de aanzienlijk goedkopere Ender-3-printers. Wat begon als een bugrapport dat inconsistente filament-extrusie aanhaalde, groeide uiteindelijk uit tot de beruchte Probleem #602.

Josef Prusa, de eigenaar en oprichter van Prusa Research, reageerde door zijn leger van ingenieurs te mobiliseren om de zaak te onderzoeken, maar het probleem blijft tot op de dag van vandaag onopgelost. Er is een hele Discord-community, genaamd De 602 woestenij, waar 3D-printerenthousiastelingen niet alleen in gelijke mate klagen en grappen maken over het onopgeloste fenomeen, maar sommigen zelfs een poging wagen om het probleem op te lossen.

Kortom, gebruikers zullen ongetwijfeld over dit fenomeen klagen zodra 3D-printers die zijn uitgerust met een direct drive-extruder een voldoende groot geïnstalleerd gebruikersbestand bereiken. Eigenaars van de razend populaire Voron DIY 3D-printers (zie onze Voron beginnersgids) ken dit fenomeen als Probleem #6. U zult merken dat mensen de inconsistente extrusie van het verklikkerlicht maskeren door foto's te maken onder gunstig lichtomstandigheden, maar het probleem is duidelijk zichtbaar zodra de 3D-prints onder overhead zijn gemaakt verlichting.

Wat veroorzaakt deze problemen met extrusie met directe aandrijving?

Zodra u onjuiste montage- en afstemmingsproblemen buiten beschouwing laat, zijn de leidende theorieën voor de inconsistente extrusie geassocieerd met direct drive extruders komt neer op de Bondtech's "Dual Drive" extruder versnellingen. Dit zijn exact dezelfde rechte tandwielen die te vinden zijn in vrijwel elke extruder met directe aandrijving die wordt gebruikt in populaire 3D-printerontwerpen van Prusa en Voron.

3D-printen YouTubers Design Prototype Test en MihaiDesigns hebben geweldig werk verricht door het probleem te beperken tot de extruder-tandwielen van Bondtech en de eerste onderzoek is het bekijken waard. Beide YouTubers hebben gesuggereerd om spiraalvormig of visgraat extruder-uitrustingsontwerp te gebruiken om het inconsistente extrusieprobleem te elimineren.

Op het moment van schrijven heeft noch Bondtech, noch enige andere extrudermaker tot nu toe een verbeterd ontwerp op de markt gebracht.

Hoe zijn Bowden-extruders immuun voor deze problemen?

Weet je nog hoe we Bowden-extruders hadden afgewezen door te illustreren hoe hun filamenttoevoerontwerp neerkomt op het duwen van een touw door een slang? Welnu, met die mate van speling en de daaruit voortvloeiende vertraging in de opbouw van de spuitmonddruk, is perfect voor het wegwerken van inconsistenties in de extrusie die voortkomen uit een slecht ontwerp van de extruder met directe aandrijving.

Dezelfde tekortkomingen in het ontwerp die voorkomen dat Bowden-extruders kortere terugtrekafstanden hebben - en snellere, meer responsieve controle overdruk in de spuitmond - ook handig om te voorkomen dat inconsistente extrusie-artefacten zich ooit manifesteren in het daadwerkelijke 3D-geprinte voorwerpen.

Kijk eens naar de schone 3D-print (en het ontbreken van Z-banding daarin) verkregen uit mijn voorraad Ender-3-printer uitgerust met de Bowden-extruder, als je dat moeilijk te geloven vindt. Ik heb sindsdien een half dozijn verschillende extruders met directe aandrijving gebruikt, zonder ooit dit niveau van extrusieconsistentie te kunnen bereiken.

Het is niet verrassend dat sommige Voron 3D-printerbezitters om deze reden nog steeds zweren bij Bowden-extruders. Dit heeft echter een paar kanttekeningen.

Moet u "upgraden" naar een Bowden-extruder?

Dat zou je zeker niet moeten doen als je van plan bent om flexibele filamenten te printen, die absoluut het kortere filamentpad van een direct drive extruder nodig hebben. Degenen die snelle CoreXY-printers bezitten, kunnen ook beter bij hun direct drive-extruders blijven.

Dit is vooral het geval als ze snelheid of de geavanceerde drukvoortgangsfunctie niet willen opofferen. Het is onmogelijk voor Bowden-extruders om geavanceerde drukregeling van de spuitmondjes uit te voeren bij hoge afdruksnelheden. U hebt absoluut een extruder met directe aandrijving nodig om snel te kunnen printen met drukvoortgang ingeschakeld.

Extrusie-inconsistentie geassocieerd met extruders met directe aandrijving is niet het einde van de wereld. Additief printen hoort in eerste instantie niet esthetisch schoon te zijn, dus kleine Z-banding is acceptabel.

Als u echter ernstige extrusie-inconsistenties ervaart, kunt u beter kijken naar andere mogelijke oorzaken, zoals bedwarmteregulatie, Z-asbinding en filamentstroomsnelheid.

Prusa XL's Cycloidal Gear Extruder to the Rescue

Niet iedereen neemt dit probleem met zich mee. Prusa Research heeft radicale wijzigingen aangebracht in het nieuwe extruderontwerp dat wordt gebruikt in de aankomende Prusa XL CoreXY-printer, zoals in detail besproken in onze primer op de Prusa XL. Velen geloven dat dit ontwerp het probleem #602 zou kunnen oplossen dat bestaande Prusa direct drive-printers blijft plagen.

Het is een beetje voorbarig om onze hoop te vestigen op de Prusa XL, maar het is zeker beter om dezelfde Bondtech direct drive extruder-tandwielen te blijven gebruiken waarvan wordt vermoed dat ze de bovengenoemde extrusieproblemen veroorzaken.

Problemen met Direct Drive Extruder

Zoals we hebben onderzocht, maken direct drive-extruders 3D-printen met flexibele filamenten veel gemakkelijker, maar upgraden naar een Bowden kan leiden tot lelijke Z-banding-problemen.

Ik heb persoonlijk vrede gesloten met de kleine extrusie-inconsistenties die verband houden met extruders met directe aandrijving in om de voordelen te plukken van het printen van flexibele filamenten, het ontbreken van rijgen en echt kunnen printen snel. Dat is een redelijk koopje.

Hoe u uw Ender-3 3D-printer kunt upgraden en veiligheidsproblemen kunt oplossen

Je Ender-3 probeert misschien... vermoord jou? Ontdek hoe u het veiliger en betrouwbaarder kunt maken met deze handige upgrades.

Lees volgende

Over de auteur