¿No es usar el multiplicador de extrusión como hacer trampa?

Una cosa que nunca entendí es el llamado multiplicador de extrusión (EM) o la configuración de flujo en segmentadores de datos como Simplify3D (S3D) o CURA.

La descripción de esta configuración se lee ...

• S3D: Multiplicador para todos los movimientos de extrusión (...)
• CURA: La cantidad de material extruido se multiplica por este valor. (...)

Siempre creí que este parámetro es solo una forma fea de corregir un error de cálculo o una configuración errónea subyacente, porque usarlo se siente como hacer un cálculo, obtener el resultado incorrecto y "corregirlo" luego por un multiplicador, ¿no es eso trampa ?

Pero, recientemente pensé un poco más en esta configuración, ahora ya no estoy seguro. Una de las razones principales es que S3D sugiere diferentes valores para el EM, dependiendo del tipo de plástico utilizado, 0.9 para PLA y 1.0 para ABS .

Esto de alguna manera implica que hay una propiedad física que justifica el EM, pero no puedo pensar en una porque 1 m alimentado conduciría a 1 m extruido, no importa qué tipo de plataformas se usen, ¿verdad?

No, el multiplicador de velocidad de flujo o extrusión es para compensar los diferentes materiales y rangos de temperatura.

¿De dónde viene el factor?

Digamos que calibramos nuestra boquilla para trabajar a 200 ° C con PLA, por lo que la extrusión de 100 mm es correcta y desea imprimir ABS. El ABS se comporta de manera diferente y obtenemos malas impresiones. ¿Qué está mal? Bueno, se comportan de manera diferente en el calor e imprimen a diferentes temperaturas. Una diferencia fácilmente notable entre los dos es el coeficiente de expansión térmica.

Ahora, tuve que buscar documentos de investigación y hojas de datos técnicos / materiales para PLA, así que tómalo con un grano de sal. Pero podemos comparar claramente los diversos coeficientes de expansión térmica del plástico :

• PLA: ^{a TDS}$41 \frac{\text{µm}}{\text{m K}}$
• ABS:$72 \to 108 \frac{\text{µm}}{\text{m K}}$
• Policarbonato:$65 \to 70 \frac{\text{µm}}{\text{m K}}$
• Poliamidas (Nylons):$80 \to 110 \frac{\text{µm}}{\text{m K}}$

Esos son solo tres plásticos elegidos al azar que claramente se pueden imprimir. Si calentamos un metro de ellos por un Kelvin, se expandirían en esa longitud (un par de micrómetros). Calentamos los últimos tres materiales de impresión a aproximadamente 200-240 K sobre la temperatura ambiente (~ 220-260 ° C), por lo que esperaríamos que estos materiales se expandan en los siguientes rangos:

• PLA: 6,97 a 7,79 mm ⁽¹⁾
• ABS: 14,4 a 25,92 mm ⁽²⁾
• Policarbonato: 13 a 16.8 mm ⁽²⁾
• Poliamidas (Nylons): 16 a 26.4 mm ⁽²⁾

^{1 - usando una diferencia de temperatura de 170 K y 190 K para su rango de temperatura de impresión normal de aproximadamente 190 a 200 ° C
2 - primero: baja expansión a 200 K de aumento, luego alta expansión a 240 K}

Ha calibrado su impresora para uno de estos valores en algún lugar allí. Y ahora obtienes un filamento diferente que tiene un color diferente y una mezcla diferente o incluso cambias de PLA a ABS o cambias de una marca a otra; el resultado es: obtienes un coeficiente de expansión de calor diferente en algún lugar de ese rango y tienes casi no hay posibilidad de saberlo. El coeficiente de expansión térmica, al final, tiene un efecto sobre la presión en la boquilla y esta es la velocidad a la que el material sale de la boquilla, lo que afecta el hinchamiento de la matriz y, por lo tanto, el comportamiento general de impresión.

Recuerde que la expansión de calor no es lo único que está sucediendo en la boquilla. Otros factores importantes son, por ejemplo, la viscosidad del polímero a su temperatura de impresión, su compresibilidad (que depende, por ejemplo, de la longitud de la cadena o los rellenos incrustados), la geometría de la boquilla, la longitud de la zona de fusión ... todos juegan un papel importante. papel en cómo sale exactamente la impresión.

Podemos sumar todos ellos bajo una etiqueta general de "comportamiento en la boquilla" y, como resultado, se obtienen multiplicadores de flujo / extrusión muy diferentes, como el 0.9 para PLA / 1 para ABS en Simplify3D.

¿Otros factores?

También hay otros factores que juegan un papel.

La distancia entre el extrusor y la zona de fusión y cómo se comporta el filamento es algo obvio: un filamento dúctil puede agruparse en un tubo de Bowden, mientras que en un accionamiento directo hay mucho menos espacio para eso.

El extrusor puede influir dependiendo de la geometría del engranaje impulsor y de cuánto muerde el filamento. La profundidad de la deformación depende nuevamente de la dureza del filamento y la geometría de los dientes. Tollo tiene una gran explicación de cómo esto tiene un efecto sobre la necesidad de alterar el multiplicador de extrusión.

ganando los factores

La mayoría de estos se determinan por prueba y error utilizando un factor de 1 y marcando manualmente hasta que se logra la impresión adecuada en la máquina, y luego se vuelve a colocar ese factor en el software.

Como nota al margen: Ultimaker Cura tiene (en su base de datos de filamentos) la capacidad de guardar tasas de flujo en cada filamento diferente, pero inicializa todo con un 100% de incumplimiento.

TL; DR

Es una forma de ajustarse a la diferencia relativa entre el comportamiento de los filamentos (usando uno de sus filamentos como calibración) y no hacer trampa.

Además de las respuestas detalladas más arriba, me gustaría mencionar que la dureza del filamento también juega un papel importante.

La mayoría de los alimentadores están cargados por resorte, por lo tanto, depende de la dureza del filamento hasta qué punto se hundan los dientes del engranaje de accionamiento. Cuanto más profundo se hunda, más pequeño será el diámetro efectivo del engranaje de accionamiento.

Por lo tanto, los pasos E / mm no son los mismos entre ABS (~ 100 shore D) y PLA (~ 83 shore D) .

Esto llevaría a un valor más alto (de E-pasos / mm) necesario para PLA como para ABS, contrario a los valores mencionados en el OP (EM de 0.9 para PLA / EM de 1.0 para ABS), donde el multiplicador de extrusión es mayor para ABS que para PLA.

Esa es una forma de verlo, supongo. Creo que una forma más precisa es considerarlo una "calibración ad-hoc" en la que uno se da cuenta de que su impresora no está extrudiendo lo suficiente / demasiado y el EM ajusta el flujo para extruir la cantidad correcta.

El cálculo subyacente, al menos el principal, sería los pasos / mm establecidos en el firmware. Si está apagado, una solución es averiguar cuánto está apagado y cambiar el EM a eso. La mejor solución es determinar los pasos reales / mm y actualizar el firmware para que el EM se pueda establecer en 1.

Para abordar el aspecto 'trampa o no' directamente. Existen varios otros parámetros (pasos / mm, diámetro nominal del filamento) que tienen un impacto equivalente directo en el resultado final (al menos ignorando los pequeños efectos de segundo orden como las distancias de retracción).

Como purista, podría argumentar que todo esto podría resumirse en un solo parámetro de calibración en la rebanadora, y es un desperdicio permitir al usuario elegir cómo manejar las diferencias (pero este no es un enfoque de UI muy moderno) .

La razón más clara para 'permitir' el uso del multiplicador de extrusión es que durante una impresión , el multiplicador de extrusión es un parámetro que a menudo se puede ajustar sobre la marcha. Si termina necesitando realizar la calibración sobre la marcha, tiene sentido transferir este parámetro de la máquina a la rebanadora en lugar de realizar los cálculos adicionales para determinar un nuevo diámetro nominal de filamento. Probablemente será más fácil recordar un carrete específico que necesite un 95%, en lugar de 1.7nnn mm.

El multiplicador de extrusión es solo para compensar las cantidades de flujo. Un material como PLA es muy fluido cuando a 190-200C, por lo que extruir un poco menos del 100% reduciría los granos en la impresión, aumentaría ligeramente la tolerancia, reduciría el encordado y también reduciría el riesgo de calor. Los materiales como el ABS y el nylon no son tan líquidos cuando están a temperatura, por lo que no requieren alteraciones en la velocidad de flujo durante la impresión. La velocidad de flujo también se puede ajustar para mejorar las primeras capas, aunque demasiado puede causar "pie de elefante", o demasiado aplastamiento de la primera capa, similar a tener su cama nivelada demasiado cerca.