Não é usar o multiplicador de extrusão como trapaça?

Uma coisa que eu nunca entendi é o chamado Multiplicador de Extrusão (EM) ou configuração de Fluxo em slicers como Simplify3D (S3D) ou CURA.

A descrição dessa configuração é ...

• S3D: Multiplicador para todos os movimentos de extrusão (...)
• CURA: A quantidade de material extrudado é multiplicada por esse valor. (...)

Sempre acreditei que esse parâmetro é apenas uma maneira feia de corrigir um erro de cálculo ou configuração incorreta subjacente, porque usá-lo parece fazer um cálculo, obter o resultado errado e "corrigi-lo" posteriormente por um multiplicador - não é trapaça ?

Mas, recentemente, pensei um pouco mais sobre essa configuração, agora não tenho mais certeza. Uma das principais razões é que o S3D sugere valores diferentes para o EM, dependendo do tipo de plástico utilizado, 0,9 para o PLA e 1,0 para o ABS .

De alguma forma, isso implica que existe uma propriedade física que justifica o EM, mas não consigo pensar em uma porque 1 m de alimentação levaria 1 m de extrusão - não importa que tipo de platina seja usado, certo?

Não, o multiplicador de vazão ou extrusão é para compensar diferentes materiais e faixas de temperatura.

De onde vem o fator?

Digamos que calibramos nosso bico para trabalhar a 200 ° C com PLA, para que a extrusão de 100 mm esteja correta e deseje imprimir ABS. O ABS se comporta de maneira diferente e obtemos impressões ruins. O que está errado? Bem, eles se comportam de maneira diferente no calor e imprimem em diferentes temperaturas. Uma diferença facilmente perceptível entre os dois é o coeficiente de expansão de calor.

Agora, eu tive que vasculhar documentos de pesquisa e folhas de dados técnicos / materiais para o PLA, então leve esse com um grão de sal. Mas podemos comparar claramente os vários coeficientes de expansão térmica do plástico :

• PLA: $41 \frac{\text{µm}}{\text{m K}}$ ^{a TDS}
• ABS: $72 \to 108 \frac{\text{µm}}{\text{m K}}$
• Policarbonato: $65 \to 70 \frac{\text{µm}}{\text{m K}}$
• $80 \to 110 \frac{\text{µm}}{\text{m K}}$

Esses são apenas três plásticos escolhidos aleatoriamente e claramente imprimíveis. Se aquecermos um metro deles por um Kelvin, eles se expandirão por esse comprimento (alguns micrômetros). Aquecemos os três últimos materiais de impressão a cerca de 200-240 K acima da temperatura ambiente (~ 220-260 ° C); portanto, esperamos que esses materiais se expandam nos seguintes intervalos:

• PLA: 6,97 a 7,79 mm ⁽¹⁾
• ABS: 14,4 a 25,92 mm ⁽²⁾
• Policarbonato: 13 a 16,8 mm ⁽²⁾
• Poliamidas (nylons): 16 a 26,4 mm ⁽²⁾

^{1 - usando diferença de temperatura de 170 K e 190 K para a faixa normal de temperatura de impressão de cerca de 190 a 200 ° C
2 - primeiro: baixa expansão a 200 K de aumento, depois alta expansão a 240 K}

Você calibrou sua impressora para um desses valores em algum lugar. E agora você obtém um filamento diferente com uma cor diferente e uma mistura diferente, ou mesmo troca de PLA para ABS ou muda de uma marca para outra - o resultado é: você obtém um coeficiente de expansão de calor diferente em algum lugar desse intervalo e tem quase nenhuma chance de saber disso. O coeficiente de expansão térmica, no final, afeta a pressão no bico e essa é a velocidade que o material sai do bico, o que afeta o inchamento da matriz e, portanto, o comportamento geral da impressão.

Lembre-se de que a expansão de calor não é a única coisa que está acontecendo no bico. Outros grandes fatores são, por exemplo, a viscosidade do polímero em sua temperatura de impressão, sua compressibilidade (que depende, por exemplo, do comprimento da corrente ou dos enchimentos incorporados), a geometria do bico, o comprimento da zona de fusão ... todos eles desempenham um papel. papel em como exatamente a impressão será impressa.

Podemos resumir tudo isso sob uma tag geral de "comportamento no bico" e, como resultado, obtemos multiplicadores de fluxo / extrusão muito diferentes, como 0,9 para PLA / 1 para ABS no Simplify3D.

Outros fatores?

Existem também outros fatores que desempenham um papel.

A distância entre a extrusora e a zona de fusão e como o filamento se comporta é algo óbvio: um filamento dúctil pode acumular um pouco em um tubo Bowden, enquanto em um acionamento direto há muito menos espaço para isso.

A extrusora pode ter uma influência dependendo da geometria da engrenagem de transmissão e quanto ele morde para o filamento. A profundidade da deformação depende novamente da dureza do filamento e da geometria dos dentes. Tollo tem uma ótima explicação de como isso afeta a necessidade de alterar o multiplicador de extrusão.

ganhando os fatores

A maioria delas é determinada por tentativa e erro usando um fator 1 e discando manualmente até que a impressão adequada seja alcançada na máquina e, em seguida, devolvendo esse fator ao software.

Como uma observação lateral: Ultimaker Cura tem (em seu banco de dados de filamentos) a capacidade de salvar taxas de fluxo em cada filamento diferente, mas inicializa tudo com 100% de padrão.

TL; DR

É uma maneira de se ajustar à diferença relativa entre o comportamento dos filamentos (usando um de seus filamentos como calibração) e não trapacear.

Além das respostas muito detalhadas acima, gostaria de mencionar que a dureza do filamento também desempenha um papel.

A maioria dos alimentadores é carregada por mola, portanto, depende da dureza do filamento até onde os dentes da engrenagem motriz afundam. Quanto mais fundo eles afundam, menor o diâmetro efetivo da engrenagem motriz.

Portanto, os passos E / mm não são os mesmos entre ABS (~ 100 shore D) e PLA (~ 83 shore D) .

Isso levaria a um valor mais alto (de passos E / mm) necessário para o PLA como para o ABS, ao contrário dos valores mencionados no OP (EM de 0,9 para PLA / EM de 1,0 para ABS), onde o multiplicador de extrusão é maior para ABS do que para PLA.

Essa é uma maneira de ver, eu acho. Eu acho que uma maneira mais precisa é considerá-la uma "calibração ad-hoc", em que se percebe que a impressora não está extrudando o suficiente / demais e o EM ajusta o fluxo para extrudar a quantidade correta.

O cálculo subjacente, pelo menos o principal, seria os passos / mm definidos no firmware. Se estiver desativado, uma solução é descobrir quanto está desativado e alterar o EM para isso. A melhor solução é determinar as etapas reais / mm e atualizar o firmware para que o EM possa ser definido como 1.

Abordar diretamente o aspecto 'trapaça ou não'. Existem vários outros parâmetros (passos / mm, diâmetro nominal do filamento) que têm um impacto equivalente direto no resultado final (pelo menos ignorando pequenos efeitos de segunda ordem, como as distâncias de retração).

Como purista, você pode argumentar que tudo isso pode ser agregado em um único parâmetro de calibração no slicer, e é um desperdício permitir ao usuário escolher como gerenciar as diferenças (mas essa não é uma abordagem muito moderna da interface do usuário) .

O motivo mais claro para 'permitir' o uso do multiplicador de extrusão é que, durante uma impressão , o multiplicador de extrusão é um parâmetro que pode ser ajustado frequentemente em tempo real. Se você precisar executar uma calibração instantânea, faz todo sentido transferir esse parâmetro da máquina para o cortador, em vez de executar cálculos extras para determinar um novo diâmetro nominal do filamento. Provavelmente será mais fácil lembrar de um carretel específico que precisa de 95%, em vez de 1,7nnn mm.

O multiplicador de extrusão é apenas para compensar quantidades de fluxo. Um material como o PLA é muito fluido quando em 190-200C, portanto, a extrusão levemente menor que 100% reduziria espinhas na impressão, aumentaria ligeiramente a tolerância, reduziria o encordoamento e também o risco de aquecimento. Materiais como ABS e Nylon não são tão líquidos quando estão em temperatura, portanto não exigem alterações na taxa de fluxo durante a impressão. A taxa de fluxo também pode ser ajustada para melhorar as primeiras camadas, embora muito possa causar "pé de elefante" ou muita pressão da primeira camada, semelhante a ter sua cama nivelada muito perto.