Varför leder uppgradering till en Direct Drive Extruder ofta till dålig 3D-utskriftskvalitet?

En 3D-skrivare är en sofistikerad maskin som smälter plast till komplexa 3D-former. Att uppgradera en innebär att mixtra med komplicerade rörelsesystem och utarbetad elektronik, med den extra komplexiteten av modifiering av firmware.

Det har fortfarande inte avskräckt ett växande antal oförskämda 3D-utskriftsentusiaster från att köpa 3D-skrivare på nybörjarnivå och modifiera dem för att konkurrera med dyra modeller. En av de mest populära modsna innebär att uppgradera vanliga Bowden-extruders till direktdrivna extruders.

Det skulle vara rimligt att anta att en uppgradering av själva skrivhuvudet skulle garantera en tillräckligt stor förbättring för att motivera det krångel som är involverat. Men vad händer om vi berättade att denna dyra uppgradering ofta minskar utskriftskvaliteten?

Förvirrad? Läs vidare för att ta reda på varför en extruderuppgradering inte är så enkel som den låter.

Myt: Direct Drive Extruders förbättrar utskriftskvaliteten

Besök vilket 3D-utskriftsforum som helst och du kommer garanterat att hitta medlemmar som klagar på dålig utskriftskvalitet direkt efter att ha uppgraderat till direktdrivna extruders. Du kan hänföra vissa av dessa fall till felaktiga uppgraderingsdelar och felaktiga installationsmetoder, men dessa är inte isolerade incidenter.

Faktum är att 3D-utskriftsveteraner vet att det är praktiskt taget omöjligt för ens dyra skrivare att matcha den out-of-the-box utskriftskvaliteten hos Creality Ender-3-skrivarna. Så, vad händer här?

Men först, låt oss ta ett steg tillbaka för att förstå vad direktdrivna extruders är, hur de skiljer sig från lagerextruders och varför de anses vara värdiga uppgraderingar.

Vad är Bowden Extruders?

Populära 3D-skrivare på nybörjarnivå, som Ender-3, levereras med Bowden-extruders. Denna design av skrivhuvudet separerar fysiskt extrudern (som trycker in filament i munstycket) från den heta änden som består av kylflänsen, värmeavbrottet, värmeblocket och munstycket.

Dessa extruders har fått sitt namn från det betydligt längre Bowden-röret (eller PTFE) som ansluter extrudern till den heta änden. Detta är en relativt enkel design som är kostnadseffektiv. Men en Bowden-extruders längre filamentbana gör det också nästan omöjligt att skriva ut flexibla filament.

Du försöker i huvudsak trycka ner ett rep i en slang vid den tidpunkten. Och det är där direktdrivna extruders kommer in i bilden.

Vad gör Direct Drive Extruders bättre?

Denna design av skrivhuvudet kombinerar extrudern och hot end-enheten till en enda enhet. Tanken är att minska filamentbanan genom att föra extrudern så nära munstycket som möjligt. Om du gör det avsevärt förkortas längden på filamentet som måste tryckas ner i PTFE-röret. Det betyder också att en kortare del av filamentet måste tryckas mot munstycket för att generera extruderingstryck.

En kortare del av glödtråden är i sig styvare och därför mindre sannolikt att den hopar sig och täpps till på vägen till munstycket. Detta gör det möjligt för direktdrivna extruderare att enkelt skriva ut flexibla filament, samtidigt som inställningarna för indragningsavstånd för vanliga filament reduceras. En kortare sektion av glödtråden är också lättare att kontrollera med precision, vilket minskar strängningsproblem som är uppenbara i komplicerade 3D-utskrifter.

Men är de verkligen bättre?

Direktdrivna extrudrar gör verkligen 3D-utskrift med flexibla filament till en lek, men virtuellt alla klagar ändå över fula Z-bandingproblem efter att ha uppgraderat från Bowden till Direct Drive extruders. Dessa gremlins visar sig som fula band som löper vertikalt över utskriftsytan och är synliga längs Z-axeln på 3D-skrivaren.

Svårighetsgraden av bandningen kan variera från skrivare till skrivare, men det visar sig absolut i alla direktdrivna extruderare. Jag har personligen använt fem olika direktdrivna extruders, där varje extruder uppvisar detta problem i varierande grad.

Och det är inte bara jag och några statistiska extremvärden som står inför dessa problem.

The Issue #602 Wasteland

Ägarna till Prusa direktdrivna skrivare hade en kollektiv härdsmälta när de insåg att deras dyra maskiner inte kunde matcha utskriftskvaliteten hos de betydligt billigare Ender-3-skrivarna. Det som började som en felrapport som citerade inkonsekvent filamentsträngsprutning, skapade så småningom den ökända Utgåva #602.

Josef Prusa, ägaren och grundaren av Prusa Research, svarade med att mobilisera sin armé av ingenjörer för att undersöka saken, men frågan är fortfarande olöst än i dag. Det finns en hel Discord-gemenskap, dubbad 602 Wasteland, där 3D-skrivareentusiaster inte bara beklagar och skämtar om det olösta fenomenet i lika mån, utan en del till och med tar sig an att lösa problemet.

Kort sagt, användare måste klaga på detta fenomen när 3D-skrivare utrustade med en direktdriven extruder når en tillräckligt stor installerad användarbas. Ägare av de mycket populära Voron DIY 3D-skrivare (se vår Voron nybörjarguide) känner till detta fenomen som Problem nr 6. Du kommer att hitta människor som maskerar den kontrollanta extruderingsinkonsekvensen genom att ta bilder under gynnsamma ljusförhållanden, men problemet är helt synligt när 3D-utskrifterna har tagits under overhead belysning.

Vad orsakar dessa problem med direktdiskutpressning?

När du väl har räknat ut felaktiga monterings- och inställningsproblem, är de ledande teorierna för inkonsekventa extrudering associerad med direktdrivna extruders kokar ner till Bondtechs "Dual Drive" extruder växlar. Det här är exakt samma raka kugghjul som finns i praktiskt taget alla direktdrivna extruder som används i populära 3D-skrivardesigner från Prusa och Voron.

3D-utskrift YouTubers Design Prototype Test och MihaiDesigns har gjort ett fantastiskt jobb med att begränsa problemet till Bondtechs extruderväxlar, och den förstnämnda undersökning är värt att kolla upp. Båda YouTubers har föreslagit att man använder spiralformad eller fiskbensextruderutformning för att eliminera det inkonsekventa extruderingsproblemet.

När detta skrivs har varken Bondtech eller någon annan extrudertillverkare tagit med en förbättrad design till marknaden ännu.

Hur är Bowden Extruders immuna mot dessa problem?

Kommer du ihåg hur vi avfärdade Bowden-extruders genom att illustrera hur deras filamentmatningsdesign är liktydigt med att trycka ner ett rep i en slang? Tja, att ha den graden av slack, och den efterföljande fördröjningen i munstyckstryckuppbyggnaden, är perfekt för att utjämna inkonsekvenser i strängpressningen som uppstår på grund av dålig direktdriven extruderväxeldesign.

Samma konstruktionsbrister som hindrar Bowdens extruder från att ha kortare indragningsavstånd – och snabbare, mer känslig kontroll över munstyckstrycket – är också praktiskt för att förhindra att inkonsekventa extruderingsartefakter någonsin manifesteras i den faktiska 3D-utskrivna föremål.

Ta en titt på det rena 3D-utskriften (och avsaknaden av Z-band däri) som erhålls från min vanliga Ender-3-skrivare utrustad med Bowden-extrudern, om du har svårt att tro det. Jag har använt ett halvdussin olika direktdrivna extruders sedan dess, utan att någonsin kunna uppnå denna nivå av extruderingskonsistens.

Inte överraskande, vissa Voron 3D-skrivare ägare svär fortfarande vid och använder Bowden extruders av just denna anledning. Men att göra det har några varningar.

Ska du "uppgradera" till en Bowden-extruder?

Du borde absolut inte göra det om du planerar att skriva ut flexibla filament, som absolut behöver den kortare filamentbanan för en direktdriven extruder. De som äger snabba CoreXY-skrivare är också bättre av att hålla fast vid sina direktdrivna extruders.

Detta gäller särskilt om de inte vill offra vare sig hastighet eller den avancerade tryckförskjutningsfunktionen. Det är omöjligt för Bowdens extruderare att klara av avancerad reglering av munstyckstryck vid höga utskriftshastigheter. Du behöver absolut en direktdriven extruder för att skriva ut snabbt med tryckförflyttning aktiverat.

Extruderingsinkonsekvens i samband med direktdrivna extruders är inte världens undergång. Additiv utskrift är inte tänkt att vara estetiskt rent till att börja med, så mindre Z-band är acceptabelt.

Men om du upplever allvarliga extruderingsinkonsekvenser är det bättre att titta på andra troliga orsaker som bäddvärmereglering, Z-axelbindning och filamentflödeshastighet.

Prusa XL: s Cycloidal Gear Extruder till räddning

Det är inte alla som tar detta problem liggandes. Prusa Research har gjort radikala förändringar av den nya extruderdesignen som används i den kommande Prusa XL CoreXY-skrivaren, som diskuteras i detalj i vår primer på Prusa XL. Många tror att denna design skulle kunna lösa problemet #602 som fortsätter att plåga befintliga Prusa direktdrivna skrivare.

Det är lite för tidigt att få upp våra förhoppningar med Prusa XL, men det slår säkert att fortsätta använda samma Bondtech direktdrivna extruderväxlar som misstänks orsaka de ovan nämnda extruderingsproblemen.

Direct Drive Extruder-problem

Som vi har utforskat, medan direktdrivna extrudrar gör 3D-utskrift med flexibla filament mycket enklare, kan uppgradering till en från en Bowden resultera i fula Z-bandingproblem.

Jag har personligen slutit fred med de mindre extruderingsinkonsekvenser som är förknippade med direktdrivna extruders i för att skörda fördelarna med att skriva ut flexibla filament, brist på strängning och att kunna skriva ut riktigt snabb. Det är ett rättvist fynd.

Hur du uppgraderar din Ender-3 3D-skrivare och åtgärdar säkerhetsproblem

Din Ender-3 kanske försöker... döda dig? Ta reda på hur du gör det säkrare och mer pålitligt med dessa fiffiga uppgraderingar.

Läs Nästa

Om författaren