Hallo zusammen
Da ich bei meinem Mankati Fullscale XT+ mit einem geschlossenen und beheizten Bauraum arbeite, hatte ich schon länger die Idee, die Hotends mit einer Wasserkühlung auszustatten. Dies wäre zwar für einen reibungslosen Druckbetrieb nicht zwingend erforderlich, aber die Effizienz der Hotend-Kühlung ist bei warmem Bauraum sicher besser. Zusätzlich halte ich mir die Möglichkeit offen, in einem späteren Schritt auch die Schrittmotoren besser kühlen zu können. Ich habe immer etwas Mitleid, wenn die stundenlang bei 50°C Umgebungstemperatur ackern müssen! Da ich selber noch nie mit Wasserkühlungen zu tun hatte, ging es natürlich auch noch darum, etwas zu lernen aus diesem Projekt…
Nachdem dann auch noch das Spiel der Druckkopf-Linearlager merklich zugenommen hatte, wurde es Zeit die Ideen umzusetzen.
Geplante Änderungen waren:
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Leichterer Druckkopf
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IGUS Linearlager (nach sehr unterschiedlichen Erfahrungsberichten wollte ich die unbedingt testen)
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Hotends mit Wasserkühlung aber kompatibel zu «altem» System
Da der Mankati Druckkopf ein ziemliches Schwergewicht ist, war es ein leichtes, da Gewicht einzusparen. Ich habe lange überlegt, ob ich den Halter aus Alu fertigen oder drucken soll. Letzten Endes habe ich- der Einfachheit halber- den Halter gedruckt und bin mit der Stabilität bisher absolut zufrieden.
Weil ich sowieso einen neuen Halter für die Hotends konstruieren musste, wollte ich auch gleich die IGUS Gleitlager implementieren. Zuvor hatte ich viel gelesen und gehört über die IGUS Lager. Da schienen die Meinungen sehr weit auseinander zu gehen. Von unbrauchbar bis «das beste» gab es da sämtliche Erfahrungen… ein Grund, die Dinger mal zu testen! ?
Ich habe mich dann für die IGUS Drylin mit der harteloxierten IGUS-Alu-Welle mit Durchmesser 8mm (Mankati original: Stahl, 6mm) entschieden.
Der erste Probelauf mit den IGUS war dann auch sehr ernüchternd. Wenn ich die Mechanik perfekt ausgerichtet hatte, hatten die Lager merkliches Spiel. Wenn ich das System leicht verspannt habe, war der Slipstick derart hoch, dass es zu Schrittverlusten kam. Auch nach langem Einfahren des Systems besserte sich das Verhalten nur wenig.
Ursprünglich war beim Druckkopf je ein Lager auf der X- und Y- Achse geplant. Ich habe dann aber bemerkt, dass das Spiel aufgehoben wird, wenn ich 2 Lager pro Achse direkt hintereinander verbaue.
Nun hatte ich also wieder ein perfekt ausgerichtetes System mit praktisch null Spiel. Der Slipstick war aber immer noch etwas zu stark. Ich habe dann mal probehalber die Lager etwas geschmiert, was zu einem sehr guten Verhalten führte. Verwendet habe ich dazu eine minimale Menge Silikon-Gleitspray. Bis heute (ca.200 Druckstunden) musste ich noch nie nachschmieren.
Im Nachhinein kann ich die unterschiedlichen Erfahrungen mit den IGUS Gleitlagern verstehen. Die Dinger sind etwas zickig und es muss wohl alles passen damit man gute Ergebnisse erhält. Mittlerweile bin ich aber zufrieden mit den Lagern, würde das nächste Mal aber eher wieder Kugel-Linearlager einbauen. Ausser der reduzierten Geräuschkulisse bieten die Gleitlager eigentlich keine riesigen Vorteile.
Die Gewichtsersparnis beim Druckkopf inkl. Wasserkühlung liegt bei etwa 100g im Vergleich zum original Druckkopf.
WaKü:
Die Standard Teile wie Wasserbehälter, Pumpe, Sensoren und Kühler kriegt man in diversen Ausführungen aus dem PC-Bereich. Da musste ich also nix neu erfinden.
Die Wasserkühlung wollte ich möglichst kompatibel zu den originalen Hotends halten, um bei allfälligen Problemen zurückwechseln zu können. Die Idee war, den Kühlkörper zu verkleinern und zu ummanteln. Die Heatsink wurden dann so bearbeitet und in die Ummantelung eingeklebt, dass das Wasser darin zirkulieren kann. Die Ummantelungen sind aus ASA-X gedruckt und mit Nanoseal dicht versiegelt.
Um das System besser im Griff zu haben und allfällige Fehler zu finden, habe ich diverse Sensoren verbaut. Auch, weil der Heizblock ziemlich nah unter den gedruckten (aber wassergekühlten) Gehäusen sitzt :
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Wassertemperatur vor den Hotends
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Wassertemperatur nach den Hotends
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Gehäusetemperatur Hotend 1
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Gehäusetemperatur Hotend 2
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Durchflusswächter
Bisher bin ich mit der Wasserkühlung sehr zufrieden. Nach ungefähr 20 stündigem Testlauf ausserhalb des Druckers und bisher etwa 200 Druckstunden hatte ich noch nie ein Problem im Einsatz. Die Wassertemperatur bleibt auch bei Drucktemperaturen von 250°C und langen Druckzeiten nur knapp über Raumtemperatur. Zusätzlich ist es schön, die lauten Hotend-Lüfter nicht mehr hören zu müssen.
Der nächste Schritt wäre noch, den Strömungswächter in die Firmware zu implementieren. Mein Plan ist, den Strömungswächter am Zmax Eingang des Druckers anzuschliessen, um bei einem allfälligen Fehler den Druck stoppen zu können. Da muss ich mich allerdings erst wieder mit der Firmware befassen, um den entsprechenden Eingang zu konfigurieren und die Routine zu aktivieren.
Wer jetzt noch einige Bilder sehen möchte, findet diese im pdf attachment
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