Filament Extruder für 1,75 mm ABS und PLA aus Granulat

01.12.2015

Ausgehend vom Lymann Filament Extruder V4.1 bin ich dabei, auch einen  zu bauen. Damit will ich die hohen Kosten für die ABS oder PLA Filamente die für den 3D-Druck nötig sind vermeiden. Als Granulat kostet das Material nur ein Fünftel oder weniger. Zum testen der Entwicklung habe ich erst einmal 10 Kg Granulat zur Verfügung.

Ein Nachteil aller mir bekannten Filamentextruder ist der Mangel, das die Extrudiergeschwindigkeit nicht von der extrudierten Materialdicke abhängig gemacht wird.

Ich habe mir ein Verfahren ausgedacht mit dem die Extrudiergeschwindigkeit nach Material gewichtet vom Durchmesser des Filaments verändert wird. Dabei wird die Abtastung mechanisch gemacht. Die Auswertung entweder mit einem Differentialkondensator in einer Brücke oder mit einem Optischen System. Dabei gebe ich dem Differentialkondensator den Vorrang weil die Fehler sich grösstenteils kompensieren und damit warscheinlich geringer sind. Das wird sich aber bei der Erprobung herausstellen.

Der Praktische Aufbau erfolgt sobald ich alle Teile dafür zusammen habe.

Als Extrudierschnecke verwende ich, ähnlich dem Vorschlag von Lymann, einen 16mm Holzbohrer mit einer Länge von 320 mm. Dieser läuft in einem Edelstahlrohr mit 20mm Aussen und 16mm Innendurchmesser.

Um einen leichteren Lauf zu gewährleisten setze ich neben Radialkugellagern auch ein Axialkugellager ( Druckkugellager) ein.

Als Antrieb versuche ich Scheibenwischermotore, Handbohrmaschine mit Untersetzung und Thyristorsteller und einen Schneckengetriebemotor mit Frequenzumrichter.

Am Preiswertesten wäre natürlich ein Scheibenwischermotor. Er erfordert aber noch die Entwicklung eines Pulsweitenstellers der über eine Eingangsspannung von 0-10V gesteuert werden kann.

Einen Thyristorsteller mit Optokoppler zur möglichst hohen Drehzahlkonstanthaltung habe ich schon vor vielen Jahren entwickelt.

Am teuersten ist die Lösung mit Drehstromgetriebemotor und Frequenzumrichter. Aber warscheinlich die am leichtesten zu realisierende.

Als Heizung nehme ich Heizdraht mit 20 Ohm pro Meter von denen ich sieben  zwei Meter lange Enden verdrille und sie um ein an das Edelstahlrohr hart angelötete Kupferrohr mit Wasserglas und Talkum einzementiere.

Damit habe ich 200W Heizleistung bei 24V Betriebsspannung zur Verfügung.

Ich habe eine einfache Temperaturreglerschaltung gefunden deren Brauchbarkeit ich testen werde. Ansonsten habe ich auch industrielle Regler zur Verfügung. Ich werde für beide Varianten Sensoren in die Heizung einbauen um einen Vergleich der Regelgüte im Bezug zur Filamenttoleranz zu haben.

Vorne auf dem Kupferrohr sitzt ein ebenfalls Hart aufgelötetes modifiziertes Lötfittingteil mit dem ich den Düseneinsatz verschrauben kann. Dadurch erfordert die Düsenherstellung nur Dreh und Bohrarbeit. Ein Gewinde ist nicht nötig da es durch die Verschraubung gegeben ist. Ich stelle mir vor, das es sogar möglich ist, die Düse in vereinfachter Form nur auf der Bohrmachine herzustellen, was die Abhängigkeit von einer Drehmaschine vermeidet.

Die Unterlagen von mir entwickelter und eingesetzter Komponenten werde ich nach und nach hier vorstellen. Viele mechanische und Gehäuseteile übernehme ich von dem Lymann 4.1 Extruder von denen Er die Unterlagen und Konstruktionsfiles zur freien Verfügung ins Internet gestellt hat.