3D Drucker – 12 und 24 Volt Komponenten gemeinsam betreiben

1.4 3D Drucker Controller
MKS 1.4 3D Drucker Controller

Warum es besser ist 12 Volt und 24 Volt Komponenten nicht zu mixen

Ich hatte einen Drucker mit einem 24 Volt fähigen MKS Controller und einem 12/24V Volt  MK3 Alu Heizbett aufgebaut.
Extruder Heizung und Lüfter lagen nur in der 12 Volt Version vor und sollten per PWM eine halbierte Spannung/Leistung bekommen.
Beides erwies sich als nicht besonders praktikabel und ich möchte erläutern warum. “3D Drucker – 12 und 24 Volt Komponenten gemeinsam betreiben” weiterlesen

Risiken und Gefahren beim Einsatz von 3D Druckern

Risiken und Gefahren beim Einsatz von 3D Druckern

Ein 3D Drucker ist ein komplexes Gerät mit netzspannungsführenden Teilen, mit Anschlussleistungen bis zu mehreren hundert Watt und Temperaturen von 200 – 240°C im Normalbetrieb.
Während Komplettgeräte diversen Anforderungen erfüllen müssen bzw. sollten, setzten sich die weit verbreiteten Kits aus Einzelkomponenten zusammen, wo Aufbau und Inbetriebnahme der Verantwortung des Anwenders obliegt.
Das soll nicht heißen das Fertiggeräte mangelfrei sein müssen.

Insbesondere bei Kits können folgende Probleme auftreten:

  • Abweichende Komponenten durch häufigen Lieferantenwechsel
  • Mängel in der Konstruktion
  • Mangelhafte oder missverständliche Anleitungen
  • Mangelnde Erfahrung und Qualifikation des Anwenders

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3D-Drucker PID Tuning für Extruder und Heizbett

PIDPID Regler beim 3D-Drucker optimieren

Im Druckbetrieb sollten die Temperaturwerte für  Extruder und Heizbett möglichst konstant bleiben.
Sollten größeren Schwankungen auftreten lohnt es sich die Einstellungen des PID Reglers anzupassen.
Da die Bauteile über eine gewisse Masse und Wärmekapazität verfügen, verwendet man keine einfache Zweipunktregelung. Die Schwankungen wären zu groß. Zum Glück muss man sich nicht mit den mathematischen Feinheiten des Regler auseinander setzen. Der PID Regler ist Bestandteil der Firmware und diese stellt auch G-Code Kommandos für die Einstellung der Regler bereit.

Überprüfen der Temperaturen

Verfügt der Drucker über ein Display, werden in der Regel dort die Temperaturen angezeigt. Damit kann man Schwankungen kaum beurteilen. Zuverlässiger sind bei Octoprint, Repetier Host und Pronterface die Temperaturkurven.
Im abgebildeten Repetier Host sieht man nach Beginn des Druck noch einen Einschwingvorgang der durch das Einsetzen der Filamentkühlung bedingt ist. Im weiteren Verlauf bleiben die Temperaturen konstant.
Bei der Ermittlung der PID Werte für den Extruder hatte ich den Filament-Lüfter eingeschaltet, da er auch im Druckbetrieb bist auf die erste Lage ständig an ist.

Vorgehen
Man beginnt mit abgekühltem Extruder/Heizbett. An einer Console wie Pronterface oder Octoprint gibt man den entsprechenden G-Code Befehl 303 nebst Parameter ein. Nach einigen Messzyklen werden die PID Werte angezeigt.
Die Min und Max Werte zeigen in welchem Bereich der Regler die Temperatur konstant hält.
Die ermittelten K-Werte schreibt man in den EPROM des Prozessors(Arduino) oder bei der Firmware Marlin in die Configuration.h.
In Repetier Host kann man zwar den G-Code in der Konsole absetzen, aber nur bei der Repetier Firmware bekommt die Antworten angezeigt.
Im Fall der Configuration.h muss man die geänderte Firmware per Arduino IDE auf den Arduino übertragen. Das setzt voraus, das die Firmware als Sourcedatei vorliegt.

Autotuning PID Extruder

Befehl: M303 E0 S210 C8

M303 = Autotuning PID
E0 = Extruder 1
S210 = 210 Grad Celsius
C8 = 8 Messzyklen

Beispiel ermittelte PID Werte:
bias: 91 d: 91 min: 206.48 max: 213.59
Ku: 32.59 Tu: 26.48
Classic PID
Kp: 19.56
Ki: 1.48
Kd: 64.72

Speichern im EPROM:

M301 P19.56 I1.48 D64.72
M500

Speichern in der Configuration.h bei Merlin:

// Hephestos (i3)
#define DEFAULT_Kp 19.56
#define DEFAULT_Ki 1.48
#define DEFAULT_Kd 64.72

 

Autotuning PID Heizbett

Befehl: M303 E-1 C8 S53

M303 = Autotuning PID
S53 = 53 Grad Celsius
C8 = 8 Messzyklen

Beispiel ermittelte PID Werte:
bias: 50 d: 50 min: 52.97 max: 53.13
Ku: 814.87 Tu: 11.80
Classic PID
Kp: 488.92
Ki: 82.89
Kd: 720.98

Speichern im EPROM:

M304 P488.92 I82.89 D720.98
M500

Speichern in der Configuration.h bei Merlin:

#define  DEFAULT_bedKp 488.92
#define  DEFAULT_bedKi 82.89
#define  DEFAULT_bedKd 720.98

3D-Drucker – Prusa I3 Ramps 1.4 Ausfall der Extruder Heizung

Bei meinem Prisa I3 änderte sporadisch die Extrudertemparatur, schließlich fiel sie ganz aus.
Die Ursache war banal. Die Anschlußklemme der Zuleitung hatte eine klassische kalte Lötstelle. Selbst beim Nachlöten nahm der Pin kein Lötzinn an und mußte erst angefeilt werden. Erstaunlicherweise lief der Drucker damit ein Jahr fehlerlos.

Mögliche andere Ursachen für den Ausfall der Heizung:

  • defekter Treiber-MOSFET am Ramps
  • Kabelbruch in der Zuleitung
  • defekter Heizwiderstand

Neben einem Spannngsmesser ist die LED4 am Ramps ein nützlicher Indikator. Leuchtet sie liegt am Ausgang des MOSFET Spannung an und die Fehlerursache muss dahinter liegen.

 

Ramps 1.4 kalte Loetstelle
Ramps 1.4 kalte Loetstelle