Oplossen van klikken, slippen en stappen overslaan bij 3D-printer extruders: Stapsgewijze handleiding

Wat zorgt ervoor dat de extruder stappen overslaat en hoe los je het op?

Extruders zijn een essentieel onderdeel van de printer. Ze zijn verantwoordelijk voor het duwen van het filament door de nozzle. Samen met de hotend vormen ze het extrusiesysteem. Hoewel er veel ontwerpen zijn, bestaat de meest voorkomende uit een motor, een aandrijf tandwiel, en een drukwieltje of een tweede tandwiel (in dual-gear ontwerpen) met een veer die het in het hoofdtandwiel duwt om het filament te grijpen.

Extruders slaan stappen over, slippen of maken klikgeluiden wanneer ze niet genoeg plastic door de nozzle kunnen duwen. Dit kan zijn door een gedeeltelijk of volledig verstoppte nozzle, de nozzle te dicht bij het printbed, te lage extrusietemperatuur, verwarrend filament, een probleem met de PTFE-buizen, onjuiste spanning in de veer van het drukwieltje, of simpelweg omdat je de printer verder probeert te duwen dan de mogelijkheden toelaten.

Er zijn meerdere redenen waarom een extruder stappen kan overslaan. De eenvoudigste (en die mij vaak overkomt) is een verstoppte nozzle. Laten we alle redenen en oplossingen bekijken:

Verwarrend filament

Verwarrend filament is een simpel probleem dat vaak over het hoofd wordt gezien, en het kan een print ruïneren. Als de spoel niet netjes wordt afgerold terwijl de extruder afrolt, kan een knoop ontstaan die het systeem blokkeert. Om dit te voorkomen, moet je altijd kopen bij merken die hun spoels uniform wikkelen of ze zelf herbinden. Een andere belangrijke tip: laat het uiteinde nooit los, zodat de spoel altijd strak gewikkeld blijft.

PTFE-buis defect

Je printer kan één, twee of geen PTFE-buizen hebben, afhankelijk van of je een Bowden- of direct drive-extruder hebt en een gelinde of all-metal hotend.

Bowden-buizen leiden het filament van de extruder naar de hotend, zodat het van ver af geduwd of getrokken kan word. Nauwere toleranties zijn beter voor nauwkeurigheid, maar verhogen ook de kans dat het filament vastzit.

Het eerste wat je moet controleren als je een Bowden-buis hebt, is of het filament er gemakkelijk doorheen glijdt.

• Koppel het los van de hotend en probeer het filament handmatig te bewegen.
• Als het vrij loopt, zit het probleem er niet.

Soms hebben direct drive-extruders ook een PTFE-buis om het filament in de extruder te leiden. In die gevallen zijn de interne toleranties minder belangrijk omdat het slechts een geleiding is. Het kan op dezelfde manier geblokkeerd raken en moet het eerste zijn wat je controleert.

Bij PVA, PVOH en andere oplosbare filamenten kan vochtabsorptie uit de lucht verstoppingen in de PTFE-buis veroorzaken. Het filament wordt kleverig en zwelt op, dus het is goed om deze filamenten zorgvuldig te drogen vóór gebruik.

Bij sommige ontwerpen (maar nooit bij all-metal hotends) gaat de PTFE-buis direct in de hotend en raakt de nozzle.

• Controleer of de punt van de buis niet vervormd of verbrand is.
• Als je een lange Bowden-buis hebt, kun je het beschadigde stuk afknippen en opnieuw inplaatsen.
• Gebruik een scherp mes en snij zo loodrecht mogelijk voor een schone snede.
• Als de buis kort is of je hebt hem al eerder geknipt, is het misschien beter om hem volledig te vervangen.

Dit probleem kan ook optreden met liners in de barrel. Knippen is hier geen optie, dus je moet het vervangen.

Bij direct drive-extruders raakt de liner soms tussen de tandwielen en wordt vervormd, waardoor hij zichzelf blokkeert. Soms kun je de liner van de zijkanten indrukken om hem weer rond te maken, maar in de meeste gevallen is vervangen beter.

Spoelhouder die te veel wrijving creëert

Spoelhouder moeten de spoel vrij laten draaien terwijl de extruder aan het filament trekt om het af te rollen. De extra wrijving van de houder neemt duwkracht van de extruder. Controleer je spoelhouder om te zien of de spoel met weinig moeite draait wanneer je aan het filament trekt. Als je houder lagers heeft, controleer of ze vrij draaien. Soms kan de spoelhouder verbeterd worden, en kan een betere vervanger gekocht of zelfs geprint worden.

Nozzle te dicht bij het printbed

De hoogte van de eerste laag is een van de meest cruciale instellingen voor succesvolle prints. Als de nozzle te ver weg zit, heft de eerste laag niet; als hij te dichtbij zit, wordt de eerste laag platgedrukt.

Als je merkt dat de problemen met de extruder voornamelijk tijdens de eerste laag optreden, is de beste gok dat de eerste laag te dichtbij zit en de opening door waar de extruder het plastic doorheen moet duwen te smal wordt, waardoor de benodigde kracht de capaciteit van de machine overschrijdt. Dit kan zo ver gaan dat er geen plastic meer uitkomt.

Als het bed niet genivelleerd is, kan dit alleen op sommige plekken gebeuren en niet op anderen. In dat geval is het misschien geen probleem van onjuiste eerste laaghoge, maar een bed-nivelleringsprobleem.

Z-offset is de instelling die de printer vertelt wat het verschil is tussen de homing Z-hoogte en de daadwerkelijke hoogte van de punt van de nozzle. Dit is erg belangrijk omdat je wilt dat de machine precies weet waar Z0 is. Als je bijvoorbeeld 0,1 mm afzit wanneer je een eerste laag van 0,2 mm probeert te printen, krijg je daadwerkelijk 0,3 mm scheiding van het bed en heb je zeker hechtingproblemen. Afhankelijk van of je een automatische bed-nivellering hebt of gewoon een standaard homing-schakelaar, zal het proces iets verschillen.

Om dit met het beste resultaat op te lossen, is het raadzaam een voelerpas (feeler gauge) te gebruiken. Met dit hulpmiddel kun je de scheiding tussen de nozzle en het bed precies meten. Een tweede keuze zou een vel wit papier zijn. Standaard drukpapier van 70 g/m² heeft een dikte van 0,09 mm en 80 g/m² 0,1 mm.

Hoe Z-offset aan te passen:

1. Zorg dat je bed genivelleerd en schoon is.
2. Zorg dat de nozzle schoon is en geen druppels heeft.
3. Verwarm de nozzle en het bed tot printtemperatuur.
4. Home Z en beweeg de nozzle ruwweg naar het midden van het bed.
5. Beweeg de nozzle handmatig omlaag of omhoog zodat de voelerpas of het papier met bekende dikte netjes tussen het bed en de nozzle schuift.
6. Noteer de uiteindelijke Z-hoogte.
7. Ga naar de Z-offset instelling en voer de genoteerde Z-hoogte min de dikte van de pas in. Bijvoorbeeld: als de uiteindelijke hoogte -1,30 mm was, moet de Z-offset -1,4 mm zijn als de dikte 0,1 mm was. Hetzelfde geldt voor een positieve waarde zoals 1,10 mm min 0,1 mm = 1,00 mm.
8. Sla de instellingen op in de machine.
9. Om te verifiëren of je de Z-hoogte correct hebt ingesteld, home Z opnieuw en beweeg handmatig naar de dikte van de pas (bijv. 0,1 mm). Het moet netjes in de opening passen.

De Z-offset kan ook in de slicer worden ingevoerd en met G-code-commando's. In Marlin zou dit M206 zijn, maar onthoud dat het teken omgekeerd is. Een positieve waarde brengt de nozzle omlaag en een negatieve waarde omhoog. Onthoud de instellingen op te slaan in de EEPROM voordat je de machine uitschakelt, anders moet je ze elke keer opnieuw invoeren.

Als je dit correct hebt ingesteld, zou je een perfecte eerste laag moeten krijgen. Als je blijft last hebben van extruder- of hechtingproblemen, is er waarschijnlijk iets anders te verhelpen.

Extrusietemperatuur te laag

Wanneer de nozzletemperatuur te laag is, kan het plastic te viskeus zijn om doorheen te gaan of het smelt helemaal niet. De extruder moet te veel kracht zetten en zal klikken of het filament vermalen. Temperaturen moeten per filament ingesteld worden volgens de specificaties van de fabrikant en fijn afgesteld voor de beste resultaten. Het is ook mogelijk de temperatuur een paar graden te verhogen om sneller te printen als de extruder niet bijbenen kan, maar binnen een zinvolle range. Als je te ver gaat, kan de printkwaliteit drastisch dalen of kan het polymer zelfs verbranden. Elke printer heeft een foutmarge in de meting, dus de printtemperatuur hoeft niet hetzelfde te zijn voor een gegeven filamentspoel.

Verstoppte nozzle

Nozzles zijn eigenlijk een stuk metaal met één gat om filament te ontvangen en een kleiner gat waar het gesmolten plastic uitgeperst wordt. Het kleine uitlaatgat is gevoelig voor verstoppingen, vooral bij de kleinere. Een verstopping ontstaat door vastestoffen die niet gesmolten kunnen worden en dus niet uitgeperst kunnen worden. Dit kan gecharred plastic zijn of een ander materiaal dat in de nozzle gekomen is en er niet in hoorde.

Om te voorkomen dat plastic charred, moet je de temperaturen die door de filamentfabrikant worden aanbevolen niet overschrijden en de hotend uitschakelen wanneer niet in gebruik. Als de hotend langdurig op hoge temperatuur blijft zonder te extruderen, kan het gesmolten plastic erin beginnen te carameliseren en charren. Deze chemische reactie verandert de fysieke eigenschappen van het materiaal, waardoor het niet meer in vloeibare fase kan gaan.

Een ander probleem door het niet uitschakelen van de extruder is dat het filament in de hotend geanneald kan raaken. Dit betekent dat de interne structuur van het polymer verandert en aanzienlijk meer hitte vereist om te smelten.

Vreemde vastestoffen kunnen uit veel bronnen komen. Paar jaar geleden waren er veel gevallen van kleine metalen deeltjes of andere onzuiverheden in het filament die groot genoeg waren om een prop in de nozzle te creëren. Tegenwoordig zou dit geen probleem meer moeten zijn als je redelijke kwaliteit filament koopt. Een andere bron die vaak over het hoofd wordt gezien, is de opstapeling van stof in de filamentrol. Een beetje stof doet geen kwaad, maar als je constant stoffig filament gebruikt, kan het opstapelen in de nozzle en problemen veroorzaken.

Je filamentrollen schoon houden en een stuk schuim installeren om eventuele deeltjes af te wissen voordat ze de hotend ingaan, voorkomt toekomstige problemen.

Hoe een verstoppte nozzle te herkennen:

Een volledige verstopping is gemakkelijk te herkennen. Als de nozzle op de juiste temperatuur is en je elke blokkade in de PTFE-buis of de boorgat in de koude kant hebt uitgesloten, en je kunt niet handmatig plastic uit de nozzle duwen, is hij zeker verstopt.

Een gedeeltelijke verstopping is moeilijker te ontdekken als je niet weet waar je moet kijken, want plastic komt wél uit. Een manier om het te achterhalen is te kijken hoe het plastic eruit komt. Het moet min of meer recht naar beneden gaan en perfect rond zijn. Bij een gedeeltelijke verstopping krult het meestal op en heeft het een onregelmatige vorm.

Hoe een nozzle te ontstoppen:

Als je ontdekt dat je nozzle verstopt is, is er een methode die het kan wissen zonder te demonteren. Deze methode heet cold pull (koude trek), omdat het bestaat uit het verwarmen van de nozzle tot een lage temperatuur en het filament eruit trekken in de hoop dat wat de blokkering veroorzaakt mee komt.

Het kan een goed idee zijn om een fijne naald (zoals voor acupunctuur) te gebruiken om in de nozzle te prikken terwijl hij op printtemperatuur staat, om de verstopping te duwen vóór de cold pull.

Cold pull uitvoeren:

1. Verwarm de nozzle tot smelttemperatuur.
2. Zet de verwarming op 100 °C en houd het filament ingedrukt tot het afkoelt tot die temperatuur.
3. Trek ferm aan het filament terwijl je de carriage vasthoudt. Pas op dat je je niet verbrandt aan de hotend die nog heet is.
4. Bekijk de punt van het filament goed. Ideaal zie je een kegel aan het eind met wat vuil erin. Als je geen kegel ziet en je filament uitgerekt is, probeer te herhalen met 95 °C in plaats van 100 °C.
5. Herhaal stappen 1 tot 4 tot je een schone kegel aan de punt krijgt.

Als een cold pull de verstopping niet wist, zul je waarschijnlijk de hotend moeten demonteren. Afhankelijk van het hotend-model kan het proces verschillen, maar voor de meeste kun je volstaan met een verstelbare sleutel om het verwarmde blok vast te houden en een buissleutel van de juiste maat om de nozzle los te draaien.

Je moet ontzettend voorzichtig zijn bij deze operatie, want de verbinding tussen het verwarmde blok en de heatsink is een heel dunne en kwetsbare buis. De buis is dun omdat er weinig materiaal is om warmte te geleiden, waardoor het fungeert als heat-break. Demontering moet bij voorkeur gebeuren terwijl de verwarming aanstaat, zodat eventueel materiaal erin of dat gelekt kan zijn, gesmolten is en de onderdelen niet samenbindt.

Eenmaal de hotend uit elkaar gehaald, kun je zien of de verstopping in de nozzle of hoger in de barrel zit. Als je plastic kunt duwen met de nozzle verwijderd, is een snelle fix het vervangen van de nozzle of proberen hem buiten de machine schoon te maken. De barrel kan ook verwijderd en vervangen worden als hij geblokkeerd is.

Om de hotend weer te monteren, check de instructies van de fabrikant. Een paar dingen waar je op moet letten die voor de meeste modellen gelden:

1. Zorg dat je de nozzle in de barrel draait en niet in het verwarmde blok, zodat er een dichte afdichting ontstaat.
2. Gebruik thermische pasta voor betere prestaties en anti-klem in de draad.
3. Draai de nozzle niet te vast, zeker de messing niet, want die knappen gemakkelijk en het verwijderen van gebroken draad uit het verwarmde blok kan een uitdaging zijn.
4. De laatste vastdraaiing moet bij printtemperaturen gebeuren. Wees extreem voorzichtig om je niet te verbranden.

Filament veerspanning te strak of te los

De spanning die het drukwieltje in het filament duwt om het tegen het aandrijftandwiel te pressen, moet net genoeg zijn om het te grijpen. Als het te los is, zal het aandrijftandwiel of vrij draaien of het filament vermalen, wat een kuiltje creëert dat het filament nog moeilijker te duwen maakt.

Mits je andere problemen zoals verstopping of te lage temperatuur hebt uitgesloten, probeer de veer in de extruder aan te trekken. Als er al een bukkel is ontstaan, haal het filament eruit, knip het beschadigde stuk af en steek het weer in. Als de veer te strak zit, zal het filament vervormen of diepe kerftjes krijgen van de tanden. Dit voegt extra wrijving toe aan het systeem dat de stepper zelfs kan laten stallen. Als dit jouw geval is, probeer de spanning te verlagen.

Houd er rekening mee dat het veranderen van de veerspanning in de extruder de feed rate iets kan veranderen. Na het aanpassen van de spanning, check of de printer niet under- of over-extrudeert en pas dit in de software aan.

Bij dual-gear extruders is deze instelling meer vergevingsgezind, want de spanning hoeft alleen genoeg te zijn om de tandwielen in elk ander te laten grijpen. Check of de fabrikant aanbevelingen heeft over de spanner en volg ze. Voor dual-gear extruders zit de spanning meer aan de losse kant dan de strakke kant.

Vuil extruder tandwielen of puin vastgezeten in aandrijftandwiel

Extruder tandwielen kunnen met de tijd vuil worden en de aandrevefficiëntie verminderen, vooral bij die met fijne tanden. Slechte veerspanning in het drukwieltje of het gedreven tandwiel kan dit proces versnellen, maar het is niet altijd een indicatie dat je het moet aanpassen. Controleer of er opgestapeld stof of filamentresten rond het aandrijftandwiel en in de tanden zitten.

Extruder tandwielen schoonmaken:

1. Gebruik gecomprimeerde lucht
2. Probeer het met een kleine borstel
3. Als het tandwiel echt vies is, demonteer de extruder, haal de tandwielen eruit en borstel ze grondig

Wees zeker dat de printer niet draait voordat je ergens in stopt of met bewegende delen knoeit. Stalen draadborstels kunnen te grof zijn voor sommige tandwielen, messing of nylon borstels zijn te verkiezen. Meestal kunnen aandrijftandwielen losgemaakt worden door een kleine Allen-boutje los te draaien. Bij het terugplaatsen, check of er een vlak in de as zit. Zo ja, draai de setsbout in dat vlak.

De extruder kan niet bijbenen met de printsnelheid

De 3D-print community duwt machines constant om sneller te printen en fabrikanten maken upgrades en nieuwe printers om bij te benen. Het upgraden van een onderdeel kan knelpunten creëren op andere onderdelen en oude generatie extruders zijn meestal de schuldigen. Bij sneller printen moet de machine niet alleen de X, Y en Z-as sneller bewegen, maar de extruder moet ook meer plastic uit de nozzle kunnen duwen. Dit kan ook het geval zijn bij het printen van dikke lagen.

Het verhogen van de printtemperatuur kan een simpele fix zijn die goed werkt wanneer de printsnelheid constant hoog is, maar kan verder problemen opleveren bij modellen met fijn detail die de printer laten vertragen in sommige delen. Als de temperatuur te hoog is en de printer vertraagt, smelt het plastic te veel en de printkwaliteit zal lijden. In een extreme situatie kan het plastic charren en de nozzle verstoppen.

De betere oplossing is een betere extruder of een high-flow nozzle te krijgen. Er zijn heel goede drop-in vervangers zoals de CHT high-flow nozzles die de capaciteit van je extruder kunnen boosten zonder iets anders te veranderen.

Bij het printen met grotere diameter nozzles dalen de krachten maar stijgen de extrusiesnelheden. In dit geval zul je zien dat de motor stappen overslaat of zelfs stopt omdat hij niet bijbenen kan. Om dit op te lossen, moet je de extruder vervangen of de printsnelheden verlagen.

Je kunt de snelheid verlagen naar een lage instelling zoals 25 mm/s en het elke keer met 5 of 10 mm/s verhogen om de hoogste snelheid te vinden die geen problemen geeft.

Extruder motor driver stroom onjuist gekalibreerd

Extruder motoren zijn meestal steppers, en in tegenstelling tot DC-motoren hebben ze meer dan twee aansluitingen en vereisen wisselende stromen om te draaien. Het elektronica-onderdeel dat verantwoordelijk is voor het schakelen heet een stepper driver. De meest voorkomende in oudere machines heetten Pololu en waren gebaseerd op een Allegro 4988 chip. Deze chips en andere oudere gebruiken een potentiometer om de piekstroom door de motorspoelen aan te passen.

Als de stroom te laag is, levert de motor niet genoeg koppel voor de machine om goed te draaien. Als de stroom te hoog ingesteld is, wordt de motor extreem heet en kan de levensduur sterk dalen of hij kan verbranden. Om deze stroom aan te passen, moet je ten minste enige kennis van elektronica en de juiste tools hebben.

Check de documentatie van de fabrikant over hoe de Vref (referentie spanning) correct in te stellen, want dit kan per driver verschillen.

Ik zou niet aanraden met de elektronica van de machine te knoeien, aangezien dit probleem niet veel voorkomt bij machines die niet DIY zijn en je je machine permanent kunt beschadigen.

Om toegang te krijgen tot de elektronica, moet je de hoofdkast openen waar netsspanning op kan zitten, open dit niet tenzij je weet wat je doet en de risico's begrijpt.

Losse connectors of gebroken draden kunnen ook de prestaties van steppers beïnvloeden. Controleer op losse draden of verbindingen die problemen kunnen creëren.

Conclusie

Problemen met extruders zijn vrij veelvoorkomend, maar als je de lijst afgaat en in volgorde controleert op problemen, zul je ze waarschijnlijk vinden en oplossen. Ik raad aan ze in deze volgorde aan te pakken:

1. Verwarrend filament; makkelijk te zien en oplossen.
2. PTFE-buis defect.
3. Spoelhouder met te veel wrijving.
4. Nozzle te dicht bij printbed.
5. Extrusietemperatuur te laag.
6. Verstoppte nozzle.
7. Filament veerspanning te hoog of te laag.
8. Vuile extruder tandwielen.
9. Extruder kan niet bijbenen met printsnelheid.
10. Extruder motor driver onjuist gekalibreerd.

Bekijk onze aanbevolen producten

We hebben een aanbevolen productensectie gemaakt die de gissels eruit haalt en de tijd die je besteedt aan het onderzoeken van welke printer, filament of upgrades je moet kopen, vermindert. We weten dat dit een ontzagwekkende taak kan zijn die meestal leidt tot verwarring.

We hebben een selectie gemaakt van 3D-printers die we geschikt achten voor beginners, gevorderden en experts, wat de keuze makkelijker maakt. De filaments en upgrades die vermeld staan, zijn allemaal door ons getest en zorgvuldig geselecteerd, zodat je weet dat wat je ook kiest, zoals bedoeld zal werken.