Der Extruder heizt sich auf, bevor er sich von selbst nivelliert: Ein tiefer Einblick in den Prozess

Die Technologie des 3D-Drucks entwickelt sich ständig weiter und bietet mehr Präzision und Automatisierung. Zu diesen Fortschritten gehört möglicherweise ein merkwürdiges Verhalten bei einigen Druckern: Der Extruder heizt sich auf, bevor der Nivellierungsprozess beginnt. Dies mag zwar unbedeutend erscheinen, ist aber entscheidend für die Druckqualität und Betriebseffizienz. Dieser Leitfaden erläutert die Gründe für diesen Prozess, seine technischen Grundlagen und gibt Tipps zur Optimierung und Fehlerbehebung Ihrer 3D-Druckereinstellungen.

Warum erwärmt sich der Extruder vor dem Nivellieren?

Bedeutung der Vornivellierungserwärmung

Nach der Nivellierung sorgt das Erhitzen des Extruders dafür, dass der Drucker unter realistischen Bedingungen arbeitet. Komponenten wie Düse und Druckbett können sich beim Erhitzen ausdehnen und ihre Abmessungen verändern. Durch das Vorheizen wird sichergestellt, dass die Kalibrierung diese Veränderungen berücksichtigt und Ungenauigkeiten während des Druckvorgangs vermieden werden.

Stellen Sie sich folgendes Szenario vor: Erfolgt der Nivellierungsprozess mit kalten Komponenten, kann die anschließende Erwärmung für den Druck zu einer Wärmeausdehnung führen, die die Düsenhöhe oder -ausrichtung verschiebt. Dies kann zu Haftungsproblemen oder ungleichmäßigen Schichten führen. Drucker können bereits ab der ersten Schicht Präzision erreichen, indem sie Extruder und Druckbett vor der Nivellierung erhitzen.

Optimierung der Haftung für die erste Schicht

Die erste Schicht ist die Grundlage für jeden erfolgreichen Druck. Haftungsprobleme wie Verziehen, Abheben oder Ablösen entstehen oft durch falsche Temperaturen. Ein vorgeheizter Extruder sorgt dafür, dass die erste Schicht ausreichend mit der Oberfläche verbunden ist. Bei kalten Druckerschichten kann es sein, dass das Filament nicht richtig fließt oder haftet, was zu Fehldrucken führt.

Wie Drucker-Firmware und G-Code das Vorheizen steuern

Firmware-gesteuerte Präzision

Wie bei Marlin oder Prusa steuert die Drucker-Firmware das Hardwareverhalten während des Druckvorgangs. Diese Systeme können das Vorheizen vor der Kalibrierung planen, um konsistente Bedingungen zu gewährleisten. Beispielsweise steuert die Firmware die Thermistoren, die die Bett- und Düsentemperatur regulieren und so genaue Messungen während des Nivellierungsprozesses gewährleisten. Fortschrittliche Firmware kann sogar Heizprofile je nach Filamenttyp anpassen und so maßgeschneiderte Präzision bieten.

G-Code-Befehle in Aktion

Beim 3D-Druck, von der Bewegung bis zur Temperaturregelung, wird alles durch G-Code-Befehle gesteuert. Wichtige Befehle zum Vorheizen und Nivellieren sind:

• M104: Legt die Extrudertemperatur fest.
• M109: Wartet, bis der Extruder die Zieltemperatur erreicht hat.
• M140: Legt die Temperatur des beheizten Betts fest.
• M190: Wartet, bis das Bett die Zieltemperatur erreicht hat.
• G28: Bringt die Achsen des Druckers in die Ausgangsposition.
• G29: Aktiviert die automatische Bettnivellierung (ABL).

Durch die Änderung des Start-G-Codes Ihres Slicers können Sie bestimmen, wann der Extruder im Verhältnis zur Nivellierungssequenz erhitzt wird. Zum Beispiel: M104 vor G29 leitet das Vorheizen ein, bevor mit der Bettnivellierung begonnen wird.

Der Einfluss des Vorwärmens auf die Druckqualität

Vermeidung von Haftungsproblemen

Bei optimaler Extrudertemperatur fließt das Filament gleichmäßig und haftet gut am Druckbett. Wird das Vorheizen ausgelassen oder verzögert, kann sich das nicht ausreichend geschmolzene Filament verziehen oder nicht haften, was die Druckgrundlage beeinträchtigt.

Vermeidung von Extrusionsproblemen

Temperaturschwankungen können zu Unterextrusion führen, was zu Lücken in den Schichten führt, oder zu Überextrusion, was zu Filamentklecksen führt. Vorheizen verhindert solche Anomalien, indem es sicherstellt, dass die Düse von Anfang an die richtige Temperatur hat.

Verbesserung der Genauigkeit der ersten Schicht

Durch das Vorwärmen wird sichergestellt, dass die Komponenten (Düse und Bett) vor der Kalibrierung formstabil sind. Dies verbessert die Düsenpositionierung und führt zu einer gleichmäßigen, präzisen ersten Schicht. Eine gut sitzende erste Schicht reduziert das Risiko von Nachbearbeitungsfehlern erheblich.

Tipps zur Fehlerbehebung und Optimierung

Obwohl das Vorheizen des Extruders oft reibungslos funktioniert, können dennoch Probleme auftreten. So beheben Sie Probleme und optimieren den Druck für ein reibungsloses Druckerlebnis:

Häufige Probleme und Lösungen

1. Der Extruder heizt, bevor das Bett die Zieltemperatur erreicht

Dies kann dazu führen, dass Filament aus der Düse austritt und Fäden oder Kleckse entstehen, bevor die Nivellierung erfolgt.
Lösung: Verwenden Sie die M190 Befehl, um die Bettheizung vor dem Starten der Düsenvorheizung zu priorisieren. Sequenzieren Sie Ihren Start-G-Code wie folgt:

M140 S[Betttemp] M190 S[Betttemp] M104 S[Hotend_temp] M109 S[Hotend_temp]  

2. Verzögerter Druckstart

Das sequentielle Erhitzen des Betts und des Extruders kann die Startzeit verlängern.
Lösung: Nutzen Sie die Parallelheizung, indem Sie M104 Und M140 zusammen, gefolgt von M109 Und M190Dadurch können beide Komponenten gleichzeitig erhitzt werden, was Zeit spart.

3. Heizkonflikte in der Firmware

Einige Firmwares erzwingen standardmäßige Heizsequenzen, die benutzerdefinierten G-Code überschreiben.
Lösung: Überprüfen Sie Ihre Firmware-Dokumentation und passen Sie die Einstellungen an die integrierte Logik an. Stellen Sie sicher, dass Firmware-Updates für eine bessere G-Code-Kompatibilität angewendet werden.

Optimierung der automatischen Bettnivellierung (ABL)

Das Vorheizen ist bei ABL-Druckern entscheidend, da Temperaturänderungen die Druckbetttopologie beeinflussen. Beachten Sie die folgenden Tipps:

• Überprüfen Sie, ob Ihre Firmware Befehle wie G29 um die Topographie des beheizten Bettes zu messen.
• Passen Sie den Z-Offset in den Druckereinstellungen an, wenn durch das Vorheizen ein Aufweiten oder Abflachen in der ersten Schicht auftritt.
• Führen Sie beim Wechseln der Filamente oder Bettoberflächen eine regelmäßige Neukalibrierung durch.

Erweiterte technische Details für Enthusiasten

Rolle der automatischen Bettnivellierung für die Präzision

ABL-Sensoren wie BLTouch oder induktive Sonden messen Bettunregelmäßigkeiten und passen die Nivellierung entsprechend an. Diese Sensoren können die Wärmeausdehnung in ihre Berechnungen einbeziehen, indem sie vor der Nivellierung vorheizen und so konsistente Z-Offsets gewährleisten.

Erweiterte G-Code-Änderungen

Experten können ihre G-Code-Sequenzen verfeinern, um bestimmte Szenarien zu berücksichtigen:

• Hinzufügen von „Stabilisierungspausen“ für die Temperatur mit Befehlen, die die Temperatur für eine bessere Kalibrierungsgenauigkeit konstant halten.
• Verwenden M420 S1 um vorab gespeicherte Nivelliernetze nach dem Start zu aktivieren.

Häufig gestellte Fragen

Welchen Zweck hat die Extruderheizung vor dem Nivellieren?

Durch Erhitzen wird eine genaue Kalibrierung unter Berücksichtigung der Düsenausdehnung gewährleistet und optimale Haftungsbedingungen für die erste Schicht geschaffen.

Wie kann ich den G-Code anpassen, um eine Erwärmung während des Nivellierens zu verhindern?

Ändern Sie Ihren Start-G-Code, indem Sie die Extruderheizung (M104, M109) nach dem Nivellieren (G29). Dadurch wird die Düsenerwärmung verzögert, bis die Nivellierung abgeschlossen ist.

Warum extrudiert mein Drucker Filament, wenn er die Düse erhitzt?

Dies geschieht durch Auslaufen, wenn Filament beim Vorheizen schmilzt und aus der Düse fließt. Eine Verkürzung des Rückzugswegs und das Einfügen von Stabilisierungspausen können Abhilfe schaffen.

Welche Temperatur sollten Düse und Bett während des Nivellierens haben?

Bei Standardfilamenten wie PLA liegt die Düsentemperatur typischerweise zwischen 190 °C und 220 °C und die Heizplatte zwischen 50 °C und 60 °C. Genaue Werte finden Sie in der Anleitung des jeweiligen Filaments.

Kann das Vorheizen Nivelliersensoren wie BLTouch beeinflussen?

Ja. Temperaturbedingte Materialausdehnung kann die Auslösehöhe der Sensoren verschieben. Für maximale Genauigkeit sollten Sie die Kalibrierung immer bei Betriebstemperaturen durchführen.

Was soll ich tun, wenn die Firmware meinen G-Code überschreibt?

Überprüfen Sie die Heizlogik der Firmware und stellen Sie sicher, dass Ihr G-Code mit der Sequenz übereinstimmt. Durch die Aktualisierung der Firmware können weitere Anpassungsmöglichkeiten freigeschaltet werden.

Warum kann es sein, dass der Extruder heiß wird, bevor das Bett die Zieltemperatur erreicht?

Die G-Code-Sequenz bestimmt oft dieses Verhalten. Einstellung M190 vor M109 priorisiert die vollständige Erwärmung des Betts, bevor der Extruder mit dem Vorheizen beginnt.

Wie kann ich meine Einstellungen anpassen, um beim Start Zeit zu sparen?

Um Verzögerungen zu reduzieren, nutzen Sie parallele Heizung durch Kombination M104  M140 Befehle gefolgt von M109 Und M190. Dadurch können Bett und Extruder gleichzeitig erhitzt werden.

Wie funktionieren die Sensoren zur automatischen Bettnivellierung während der Vornivellierung?

ABL-Sensoren messen die Topografie des Druckbetts und passen Z-Offsets an. Durch Erhitzen vor dem Nivellieren wird sichergestellt, dass die Messungen die Wärmeausdehnung im Druckbett und in der Düse berücksichtigen.

Was soll ich tun, wenn das Filament durch das Vorheizen ausläuft oder Fäden zieht?

Sie können das Austreten von Flüssigkeit reduzieren, indem Sie einen Reinigungsbefehl hinzufügen oder den G-Code so anpassen, dass der Extruder erst nach Abschluss der Nivellierungsroutine erhitzt wird.

Was ist die richtige Reihenfolge der G-Code-Befehle für ein optimales Vorwärmen?

Eine optimierte Sequenz beginnt normalerweise mit:

• M140 – Betttemperatur einstellen.
• M190 – Warten Sie, bis das Bett die Zieltemperatur erreicht hat.
• M104 – Extrudertemperatur einstellen.
• M109 – Warten Sie, bis der Extruder die Zieltemperatur erreicht hat.
  Verwenden Sie diese in der richtigen Reihenfolge für effizientes Heizen und Nivellieren.

Wie wirken sich Temperaturänderungen während der Nivellierung auf die Druckqualität aus?

Temperaturschwankungen können zu Materialausdehnung und -kontraktion führen. Vorwärmen sorgt für Dimensionsstabilität und verbessert die Haftung der ersten Schicht sowie die Druckgenauigkeit.

Kann ich meinen Extruder während des Vorheizvorgangs kalibrieren?

Ja, Sie können G-Code-Befehle verwenden wie G92 (für Extruderposition) und G1 (für präzise Extrusionseinstellungen) zum Kalibrieren, während der Drucker seine Betriebstemperatur erreicht.

Wie stelle ich sicher, dass mein Extruder und mein Bett die richtige Temperatur erreichen?

Überprüfen Sie die Temperatureinstellungen in Ihrer Slicer-Software, halten Sie die Thermistoren sauber und prüfen Sie die Heizanschlüsse. Aktualisieren Sie bei Bedarf die Firmware für eine bessere Temperaturkontrolle.

Das Fazit

Das Vorheizen des Extruders vor dem Nivellieren mag zwar unwichtig erscheinen, ist aber für hochwertige Drucke unerlässlich. Diese Funktion optimiert die Haftung, berücksichtigt die Wärmeausdehnung und sorgt für eine präzise Nivellierung – die Grundlage für den Erfolg. Durch die Anpassung der Firmware und des G-Codes Ihres Druckers können Sie Ihren Workflow weiter verbessern und jeden Druck reibungsloser und effizienter gestalten.

Wenn Sie die Vornivellierungsheizung verstehen und nutzen, können Sie jeden Aspekt Ihres 3D-Druckprozesses steuern. Egal, ob Sie Hobbyist oder fortgeschrittener Anwender sind, das Experimentieren mit diesen Einstellungen hilft Ihnen, die Präzision und Zuverlässigkeit Ihrer Drucke zu verbessern.

Quelle:

1. Prusa3D Forum: In diesem Forum wird die Konfiguration der Hot-End-Heizung nach der automatischen Nivellierung besprochen, einschließlich G-Code-Sequenzen zur Optimierung des Vorheizens und Minimierung des Filamentaustritts.
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2. Ultimaker-Community: Eine Diskussion über die automatische Bettnivellierung während des Aufheizens von Düse und Bett, die Einblicke in das gleichzeitige Aufheizen und seine Auswirkungen auf die Druckqualität bietet.
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3. 3D-Druck-Stack-Austausch: Eine detaillierte Erklärung der gleichzeitigen Erwärmung von Extruder und Bett, einschließlich G-Code-Beispielen und Effizienztipps zum Vorheizen.
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