Sensores de espesor de filamento, ¿qué son y para qué sirven?
Sigo bastante bien las tendencias en impresión 3D. El otro día, mi amigo mencionó que se había agregado una adición de espesor de filamento a la última versión del firmware Marlin. No tenía idea de qué era, pero ciertamente sonaba genial. Tenía que averiguar más.
En entornos industriales, un filamento se fabrica tirando de un plástico fundido prominente con una cierta velocidad en un baño de enfriamiento. La boquilla para filamento de 2,85 mm y filamento de 1,75 mm en realidad tiene el mismo tamaño, pero el filamento está más o menos apretado cuando sale de la ayuda. Al equilibrar estas tres variables, la extrusora puede producir cualquier tamaño de filamento deseado. Como cualquier sistema mecánico, necesita un ajuste constante para mantener ese equilibrio. Esto generalmente se hace midiendo el filamento con un láser después de que se haya enfriado y luego reintroduciendo esta información en el sistema. Los mejores fabricantes de filamentos tienen múltiples láseres y reacciones muy rápidas. Algunos de los mejores ofrecen una variedad de grosor de + -0,04 mm o menos entre dos puntos del filamento. Algunos de los peores tienen errores más grandes como + -. 10 mm. Debido a que el plástico se inserta en la extrusora con una velocidad lineal fija, esto hace una variación en el volumen del plástico que sale de la boquilla por segundo. Con los mejores, vemos una variación del 4,41% en el volumen de plástico resaltado. Con lo peor empezamos a ver un 10,51% o más.
Variación filamental que aparece como defecto cosmético.
La impresora está en silencio. Funciona bajo el supuesto de que obtiene un filamento absolutamente perfecto. Entonces, cuando obtiene un 10,51% más de plástico, simplemente lo empuja hacia afuera y continúa con su vida útil. Sin embargo, si el filamento está lo suficientemente apagado, esto puede aparecer como un defecto visible en la impresión. O, en el peor de los casos, hacer que la impresión falle al apretar demasiado o poco el plástico.
Entonces, ¿qué hace un sensor de espesor de filamento para corregir este problema? Para comenzar, debemos observar cómo el filamento maneja el programa. Cuando la cortadora compila el código G para impresión 3D, calcula el volumen de plástico que necesita para depositar una perla de plástico de cierto ancho y de cierta altura por mm de movimiento. Eso estaba lleno. Por ejemplo, cuando una impresora que imprime capas de 0,2 mm se mueve 1 mm, quiere reducir el volumen, que es de 1,0 mm de largo x 0,4 mm de ancho x 0,2 mm de alto. El filamento que se introduce en la ayuda tiene un volumen en mm determinado por el diámetro del filamento.
El volumen de salida por mm de filamento hacia adentro.
La ecuación que estamos tratando de equilibrar.
Nuestro objetivo es integrar el sensor de espesor en estas funciones para ver qué hace el sensor de espesor. Esta es una ecuación lineal, por lo que no hay nada fantástico aquí. Ahora, la altura de la capa, el ancho de la capa y la longitud del desplazamiento están determinados respectivamente por la configuración y la geometría del modelo. Estos son números fijos, por lo que no nos preocupan. Esto nos deja con el diámetro del filamento y la longitud del filamento que sobresale. Como mencionamos anteriormente, generalmente se supone que el filamento tiene un diámetro fijo. Entonces, todo el software tiene que calcular la longitud de un filamento, que debe suprimirse por mm de movimiento combinado en xey para que nuestros volúmenes coincidan.
Pero sabemos que una de estas variables también cambia en un milímetro. ¡El diámetro del filamento! Entonces ahora tenemos un problema. Si el diámetro del filamento cambia constantemente, ¡nuestra ecuación nunca se equilibrará! Para solucionar esto, podemos agregar una multiplicación a nuestra ecuación. Debido a que no controlamos el ancho del filamento, no podemos modificar ese valor. Sin embargo, si conocemos el ancho del filamento y sabemos el valor que asume, podemos cambiar la longitud del filamento de salida. Esto se debe a que, a diferencia del filamento, controlamos el motor paso a paso que impulsa la extrusora. Este valor se denomina multiplicador sobresaliente y su determinación se basa en el sensor de espesor.
Entonces, solo el sensor de filamento lo hace medir el diámetro actual del filamento. Toma un diámetro esperado y lo divide por el valor que acaba de medir, para obtener un porcentaje simple. Introduce ese número en nuestro sistema como el multiplicador de la extrusora y ralentiza o acelera el motor paso a paso según sea necesario. Bastante simple.
El filamento ideal que la impresora cree ver. 
La impresora no puede compensar las variaciones. 
Sintonizando con el multiplicador sobresaliente, la impresora puede aproximar un filamento perfecto.
Sombras en el sensor [inornate]Varios. Ahora hay algunos sensores gruesos en juego. El primero, que yo sepa; avíseme si me equivoco con los comentarios o no [flipper] en thingiverse. Ahora está en su tercera versión. El sensor funciona proyectando una sombra del filamento cuando pasa sobre un sensor óptico. Luego, el firmware cuenta los píxeles y trabaja hacia atrás para obtener el diámetro. Este valor se envía a la empresa Marlin en la impresora, que hace el resto. Como es habitual y maravilloso en la comunidad de código abierto, no pasó mucho tiempo antes de que otros se pusieran a trabajar en el problema. [inoranate] mejoró la idea proyectando más sombras en el sensor. La técnica es todavía completamente nueva, pero será interesante ver qué beneficios obtiene.
Ahora viene la siguiente pregunta: "¿Vale la pena actualizar mi impresora con un sensor de grosor?" Si normalmente utiliza un filamento deficiente o si saca el suyo propio, sí. Los sensores de corriente solo pueden medir + - .02 mm. Entonces, para obtener el mejor filamento, realmente no verá una diferencia, pero para cosas peores, es posible que pueda. El último firmware del extractor de filamentos Lyman, para crear su propio filamento, también es compatible con estos sensores, lo que le permite retroalimentar su sistema de producción como las máquinas industriales. En general, un desarrollo muy interesante en el mundo de las impresoras 3D.
Ian Lee, sr. (@ ianlee74) dice:
Nos mostró una foto de "antes" de una impresión. Me gustaría ver una foto de "publicación" de la misma impresión cuando uso un sensor. ¿Existe una fuente para tal comparación?
rasz_pl dice:
no, porque no funciona
Umbumbólogo dice:
Desafortunadamente, es cierto, pero la gente no se da cuenta de que el error en las impresiones es probablemente más importante con variaciones densas en el filamento que con el grosor / ancho. Si su impresora está funcionando, será mejor que la haga más precisa que el grosor exacto.
kratz dice:
¿Podría hacer un sensor de presión en la zona de fusión de la extrusora y simplemente ajustarlo para las variaciones de presión? Esto también compensaría el deslizamiento filamentario.
Raukk dice:
Gran idea, pero ¿cómo diseñarías un sensor de presión así?
kratz dice:
Probablemente un dispositivo piezoeléctrico. Podría poner algo pequeño en un agujero cerca de la boquilla en la protuberancia. Posiblemente un "lavado" piezoeléctrico entre las secciones de la extrusora. Creo que lo difícil sería construirlo.
Andrei Cociuba dice:
Dudo que los sensores piezoeléctricos les guste la temperatura ...
Miguel dice:
Los sensores de presión para extrusoras no son fáciles de construir: pasé mucho tiempo jugando con uno de estos http://www.masterlabsrl.it/wp-content/uploads/2012/11/pharma-11-image-425 × 239 .jpg y tienen un sensor de presión en el extremo caliente que acumula tanto que proyecta un lanzador efectivo en un verdadero dolor. Buscamos mucho para tratar de encontrar un pequeño sensor de presión que pudiera sobrevivir en las condiciones y no ser un generador de números aleatorios, no tuvimos ningún éxito.
Centinela SOI dice:
Creo recordar una discusión con un amigo sobre esto. Creo que tuvimos que cambiar por completo la dinámica del sistema para conseguir algo que funcionara razonablemente bien. Huso alimentado con materia prima a una fundición más grande pero no directamente a la boquilla. la cámara debe estar sellada de alguna manera alrededor de la materia prima y luego un sistema de presión de “aire sobre plástico” debe mantener la presión sobre la ayuda. Alternativamente, el material esperado para la siguiente capa o dos debe alimentarse entre capas y luego volver a sellar. Una pequeña celda de carga le permitiría controlar el peso cargado del material entre impresiones. Este es efectivamente un microfiltro para gránulos precoloreados.
Efectivo, pesado y caro.
Greenaum dice:
¿Quizás el sensor flexible de esas básculas de medicamentos baratas que puedes comprar en tantas tiendas? Son precisos (o se dice que lo son) hasta 0,1 gramos. Ya están montados en algún metal. Un pequeño corte podría darte lo que necesitas.
Escéptico dice:
Tendrás que luchar contra el ruido de los cambios en la velocidad de la materia prima y las variaciones de temperatura. La presión diferente real del filamento solo será insignificante.
Phil dice:
¿No sería una balanza precisa una solución barata y alegre? Puede usar la idea de los artículos de cálculo recientes de Will: mida el filamento depositado hasta ahora, compárelo con la cantidad que debería ser (dado un diámetro uniforme de un filamento) y ajuste la velocidad del motor de la extrusora de acuerdo con las diferencias de masa actuales e históricas. .?
SavannahLeón dice:
Creo que las reacciones serían demasiado lentas. Si el filamento depositado se apaga, sería demasiado tarde para hacer algo al respecto. No sería mejor que no tuviera comentarios amplios en absoluto.
Phil dice:
!!!!! Lo siento, notifiqué erróneamente el enlace por error; Estoy escribiendo en el teléfono !!!!
Claro, la reacción depende de cuán preciso sea el equilibrio, ¿verdad?
De hecho, la medición amplia es solo un intento de extraer la masa depositada, en vista de todos los problemas que la gente ha señalado en los comentarios.
Christian Restifo (@restifo) dice:
"Equilibrio preciso" y "barato" se excluyen mutuamente. Estás hablando de estar en el rango de miligramos, y los costos están creciendo exponencialmente para agregar cada punto decimal adicional.
Ejemplo: tome una pieza de ABS de 1 cm de largo a 1,75 mm y otra a 1,73 mm. Usando 1 g / ku. cm de densidad, la pieza de 1,75 mm sería 0,0241 g [ pi* (.175 cm/2)^2 * 1 cm * 1 g/cu cm = 0.0241 g]. La pieza de 1,73 mm sería de 0,0235 g. Un simple equilibrio analítico que puede obtener tal resolución puede costar un par enormemente fácilmente.
Medir la cantidad depositada también sería difícil, ya que tendría una base móvil (o, asumiendo un lecho completamente fijo, un extremo caliente móvil en contacto con la base / pieza), lo que agregaría mucho ruido al sistema.
Andy dice:
¿Por qué no simplemente tirar del filamento a través de una serie de rodillos de resorte? Un juego podría tener el resorte montado en un sensor de presión, un cambio de presión equivale a un cambio de diámetro. Creo que podría extrapolar el tamaño del filamento con bastante facilidad a partir de esto.
SavannahLeón dice:
A medida que la rueda declina, ¿cómo se calibrará y contra qué? El filamento no sería útil porque no se puede determinar de manera decisiva el ancho sin herramientas externas.
Aidan dice:
Luego, use un mini rodamiento de acero o algo más que sea resistente y no se desgaste.
kratz dice:
En lugar de un sensor óptico, ¿qué tal si colocamos cepillos de metal en ambos lados del filamento y medición de la capacitancia resultante?
Mike Bradley dice:
No olvide algún tipo de búfer, porque la posición medida no es la posición que sobresale. Ejemplo. Si un sensor está a 50 mm de distancia, haga un búfer de silbato de 50 bytes y coloque un desplazamiento en un búfer, luego una extrusora usa el primer byte en un búfer para compensar.
Solo mis 2 centavos
Escéptico dice:
Suponiendo que hay una entrada / salida de 1: 1.
Umbumbólogo dice:
Ni siquiera cerca. Normalmente, el área transversal se reduce en un factor de 10.
Andreas dice:
La verdadera diversión comienza solo después de que te das cuenta de que el filamento nunca es perfectamente redondo, sino más ovalado. Y no me sorprendería que esa forma ovalada no sea constante, sino que probablemente gire alrededor del centro del eje del filamento. Por lo tanto, probablemente debería medir al menos en 3 ejes diferentes con una distancia de 120 ° alrededor del filamento para considerar realmente la forma extraña.
Me pregunto si no hay una forma de utilizar otro enfoque, algo similar a estos medidores de flujo de Coriolis que se utilizan para controlar el proceso de gas y líquido. Tengo la sensación de que al pasar el filamento a través de una barrera ultrasónica, podría medir la cantidad de filamento que pasa a través de la detección y medir con precisión la tasa de absorción sónica del filamento. Solo una idea, pero realmente no puedo decir si eso es casi práctico, especialmente con todas las diferentes mezclas de plásticos que probablemente tienen tasas de absorción muy diferentes para empezar. Y si cuesta muchos de estos sensores de flujo industriales para obtener resultados cercanos a resultados de alta precisión, supongo que volvería a sacar su impresora del alcance del consumidor.RobHeffo dice:
Medición volumétrica con fluido hidrofóbico al filamento. Usted sabe que hay una longitud lineal X de filamento y con un espesor uniforme Y, el nivel Z debe ser muy alto. Extrapolado para variaciones en el filamento
Centinela SOI dice:
La idea extrapolada de RobHeffo de otra manera: use algún tipo de cinturón recubierto de PTFE. Ya sea que se enrolle alrededor del filamento mediante una espiral, una rotación simple o múltiple, y que se fije en un extremo y una carga de resorte en el otro. Use un sensor para detectar el movimiento mínimo del extremo de la correa (probablemente óptico, pero preferiría un sensor capacitivo o inductivo analógico para la limpieza). Bonificación: elimina el polvo del filamento antes de que llegue al extremo caliente. Desventaja: se desgastará un poco con regularidad y necesitará recalibración.
La correa también se podría enrollar alrededor de "dedos" de PTFE para multiplicar la variación, eliminar los problemas de unión de la correa y reducir drásticamente el desgaste.
Ben dice:
Interesante. Estamos trabajando en una herramienta de imágenes ópticas para proporcionar una medición del diámetro del filamento en tiempo real para una precisión de hasta el nivel de micras. Dichos datos podrían usarse para el control de retroalimentación de la máquina sobresaliente para proporcionar control de calidad y mejorar el rendimiento.
C.A. dice:
"Sensores de filamento grueso, ¿qué son y para qué sirven?"
¡ABSOLUTAMENTE NADA! ¡EH! ¡DILO OTRA VEZ!
John dice:
Como se enseñó: ¡ABSOLUTAMENTE NADA! ¡EH!
siluxmedia dice:
Como se enseñó: ¡ABSOLUTAMENTE NADA! ¡EH!
Bueno, las encuentro útiles para usar un filamento más económico, o incluso para sacarlo en casa de pellets o sobras. El filamento casero cuesta alrededor de 10-15 € / kg, el comercial de Amazon 20-25 € / kg. Teniendo en cuenta que el filamento es el mayor gasto después del trabajo humano, ¡una actualización que reduce el costo variable de impresión y también mejora la calidad de impresión es realmente buena!
Hombre negro dice:
Los pellets cuestan mucho menos. Menos de unos pocos $ / kg para la mayoría de los plásticos.
Stephanie dice:
el multiplicador debe calcular los errores de medición. El firmware y los cuchillos más nuevos permiten la proyección volumétrica. el cuchillo pide volumen y el firmware intenta ejecutar ese volumen utilizando el valor que ingresó para el diámetro. esto significa que el firmware permite que el hardware cambie ese diámetro, en lugar de usar algún tipo de multiplicador de extrusión.
Gerrit Coetzee dice:
¡Fresco! ¡Yo no lo sabía!
Galane dice:
¿Qué pasa con el filamento pre-dimensional? Hágalo pasar a través de dos pares de rodillos a 90 grados entre sí, con ranuras de corte precisas para forzarlo al diámetro correcto. Solo funcionaría para plásticos trabajados en frío y que conservarán las nuevas dimensiones. Cómo tirar de un alambre de metal, presionando el tamaño del filamento aumentaría ligeramente su longitud.
Aidan dice:
.. o gasta más y compra un filamento de alta calidad.
nah! dice:
El sensor de llenado se hace fácilmente con 2 tornillos de resorte de rodillo y una olla
Centinela SOI dice:
Eso suena más a sushi malo.
El mayor problema con la mayoría de los métodos mecánicos (que coinciden con lo que sugirió) es el espacio absolutamente pequeño que intentamos medir. Las macetas analógicas usarían menos del 0.1% de su rango para detectar cualquier mala variedad a menos que tengan muchas ventajas mecánicas, y eso puede empujarnos cerca del piso ruidoso.
avión dice:
Para las personas que desean imprimir más y más rápido, el sensor de espesor de filamento no ayudará de todos modos, ya que el cambio constante de presión y temperatura auxiliares evitará un flujo constante.
Al final del día, una impresión en 3D todavía parece una impresión en 3D. Simplemente no uses la impresora 3D para hacer donaciones.Algunas sensaciones gráficas de fuerzas filamentarias:
http://airtripper.com/1338/airtripper-extruder-filament-force-sensor-introduction/Hombre negro dice:
Espero que esto pueda funcionar y sea útil, sin importar cómo suene.
Me di por vencido después de 10 años mirando impresoras 3d baratas apenas maduras ... Y ... tenía razón. básicamente apestan.
decano dice:
He leído mucho sobre cómo controlar la presión, pero ninguno se puede implementar fácilmente.
A medida que aumenta la presión más alta como resultado de un diámetro mayor, el escalón debe trabajar más para empujarlo hacia afuera, consumiendo así una pantalla más actual que en lugar de disfrute.
Más corriente, reducir la velocidad del paso, disminuir la corriente, aumentar la velocidad del paso.Umbumbólogo dice:
¿No es esto un poco inútil? Cuando imprime en 3D, la protuberancia desnuda de la boquilla es mucho más gruesa que el grosor de cada capa que coloca porque la impresora la empuja hacia abajo. Si desea impresiones suaves, es mejor ajustar dinámicamente la posición z de su cabezal de extracción (por piezo o mini-paso) que tratar de hacer coincidir la sección transversal de su descubrimiento.
la pared del castillo dice:
Gracias por el tiempo y la energía que invierte en su sitio.
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Geno dice:
¿Alguien sabe qué mecanismo están usando los calibres digitales ahora baratos? El mío incluye una función de cancelación, por lo que se puede calcular el desgaste. En teoría, dos sensores podrían ocuparse del filamento redondo exterior. Esto también podría manejarse con un segundo sensor óptico o alguna forma óptica inteligente de usar múltiples fuentes de luz y enfocar la imagen / sombra en un solo sensor. Solo mis 2 centavos 🙂
Colin Smith dice:
Apuesto a que podría hacer lo mismo cuando un cajero automático mide el grosor de los billetes para confirmar que no están dando el número incorrecto de billetes. Es una aguja de muy alta precisión, presionada suavemente contra un rodillo por un medidor de tensión. A medida que pasa el filamento, las variaciones de diámetro influirían en un cambio en el calibre de tracción.
Olaf Breuer dice:
Seguro que puedes trabajar con calibres digitales. Hago esto y leo los valores a través de RS232 en mi computadora portátil. Por lo general, me dan una buena idea de dónde estoy (yo produzco mi propio filamento ABS), pero a veces sufren de una precisión mecánica insuficiente. Pero bueno, en general hacen un buen trabajo. Puede verlos aquí y en algunas otras fotos / videos en la página: https://www.facebook.com/3dprintalgarve/photos/pcb.379419245515508/379419062182193/?type=3&theater
Craig Spanza dice:
¿Qué pasa con un sensor de par en la extrusora?
gafu dice:
El principal problema con la detección de par o más corriente en un motor de extrusora son los granos que quedarán atrapados entre el taladro y el barril. Esto genera picos altos para cortarlos en 2 partes.
Habrá mucha interpretación y filtrado de los valores para eliminar los errores antes de que los valores se utilicen para devolverlos al bucle de control.
Ben dice:
Estamos desarrollando una herramienta de imágenes ópticas para proporcionar una medición del diámetro del filamento en tiempo real con una precisión de hasta unas pocas micras (~ 0,005 mm). Dichos datos podrían usarse para el control de retroalimentación de la máquina sobresaliente para proporcionar control de calidad y mejorar el rendimiento. No tiene contacto y es más adecuado para la producción de filamentos voluminosos.
carlos dice:
si lo necesita, puedo mostrarle el que hice 4 mi extrusora
