Corrección de clics, deslizamientos y saltos en la extrusora de la impresora 3D

Los extrusores son una parte clave de la impresora. Son los encargados de empujar el filamento a través de la boquilla. Junto con el hotend forman el sistema de extrusión. Aunque hay muchos diseños, el más común se compone de un motor, un engranaje impulsor y una rueda loca o un segundo engranaje (en diseños de doble engranaje) con un resorte que lo empuja hacia el engranaje principal para sujetar el filamento.

Los extrusores se saltan pasos, resbalan o hacen chasquidos cuando no pueden empujar suficiente plástico a través de la boquilla. Esto puede deberse a una boquilla obstruida parcial o totalmente, la boquilla está demasiado cerca de la cama de impresión, baja temperatura de extrusión, filamento enredado, un problema con los tubos de PTFE, tensión incorrecta en el resorte loco o simplemente porque está tratando de empujar la impresora más allá de sus capacidades.

¿Qué hace que la extrusora salte y cómo solucionar el problema?

Hay múltiples razones por las que una extrusora podría estar saltándose pasos, y probablemente la más simple (que me pasa mucho) es una boquilla obstruida. Pero echemos un vistazo a todas las razones y cómo solucionarlas:

Filamento enredado

El filamento enredado es un problema simple que comúnmente se pasa por alto y puede arruinar una impresión. Si el carrete no se enrolla correctamente a medida que se desenrolla la extrusora, se puede formar un nudo y atascar el sistema. Para evitar esto, siempre debe comprar de marcas que enrollen sus bobinas uniformemente o las rebobinen. Otro consejo importante es nunca dejar el extremo suelto, para que el carrete siempre esté bien enrollado.

Fallo de tubería de PTFE

Su impresora puede tener uno, dos o ningún tubo de PTFE dependiendo de si tiene una extrusora Bowden o de transmisión directa y un hotend revestido o totalmente metálico.

Los tubos Bowden dirigen el filamento desde el extrusor hasta el hotend restringiendo el camino para que pueda ser empujado o tirado desde lejos. Cuanto más estrictas sean las tolerancias, mejor será la precisión, pero las tolerancias más estrictas también aumentan las posibilidades de que el filamento se atasque.

Lo primero que debes comprobar si tienes un tubo Bowden es que el filamento se deslice con facilidad.

• Sepáralo del hotend e intenta mover el filamento manualmente.
• Si fluye libremente, el problema no está ahí.

A veces, las extrusoras de accionamiento directo también tienen un tubo de PTFE para guiar el filamento hacia la extrusora. En esos casos, las tolerancias internas no son tan importantes, ya que solo es una guía para que el filamento no deambule. Se puede bloquear de la misma manera y debe ser lo primero que se debe comprobar.

Con PVA y PVOH y otros filamentos solubles, la absorción de humedad del aire puede causar atascos dentro del tubo de PTFE. El filamento se vuelve pegajoso e hinchado, por lo que es una buena práctica secar cuidadosamente estos filamentos antes de usarlos.

En algunos diseños (pero nunca en hotends totalmente metálicos), el tubo de PTFE puede entrar directamente en el hotend y tocar la boquilla.

• Compruebe que la punta del tubo no esté deformada ni quemada.
• Si tiene un tubo Bowden largo, puede cortar la parte dañada y volver a insertarlo.
• Use una cuchilla afilada e intente cortarla lo más perpendicular posible para obtener un borde limpio.
• Si el tubo es corto o lo ha cortado de antemano, puede ser mejor reemplazarlo por completo.

Este problema también se puede encontrar con revestimientos dentro del barril. Cortar el tubo en este caso no es una posibilidad, por lo que debe reemplazarlo.

En las extrusoras de accionamiento directo, a veces el revestimiento queda atrapado entre los engranajes y se aplasta bloqueándose a sí mismo. A veces, puede presionar el revestimiento desde los lados y volver a darle forma redonda, pero en la mayoría de los casos es mejor reemplazarlo por completo

soporte-carrete creando demasiada fricción

Los portacarretes deben permitir que el carrete gire libremente mientras el extrusor tira del filamento para desenrollarlo. La fricción adicional del soporte elimina la fuerza de empuje de la extrusora. Revisa el portabobinas para asegurarte de que la bobina gire con poco esfuerzo al tirar del filamento. Si su soporte tiene rodamientos, verifique que giren libremente. A veces, el portabobinas se puede mejorar y se puede comprar o incluso imprimir un reemplazo mejor.

La boquilla está demasiado cerca de la cama de impresión

La altura de la primera capa es una de las configuraciones más importantes para obtener impresiones exitosas. Si la boquilla está demasiado lejos, la primera capa no se pega y si está demasiado cerca, la primera capa se aplastará.

Si nota que los problemas con la extrusora ocurren principalmente durante la primera capa, la mejor suposición es que la primera capa está demasiado cerca y el espacio a través del cual la extrusora debe empujar el plástico se vuelve demasiado estrecho y la fuerza requerida aumenta más allá de la capacidad de la máquina. Esto puede incluso llegar al extremo de que no salga nada de plástico.

Si la cama no está nivelada, esto puede suceder solo en algunos lugares y no en otros. En ese caso, puede que no sea un problema de altura incorrecta de la primera capa, sino un problema de nivelación de la cama.

La compensación Z es la configuración que le dice a la impresora la diferencia entre la altura Z de inicio y la altura real de la punta de la boquilla. Esto es muy importante porque quiere que la máquina sepa exactamente dónde está el Z0. Si, por ejemplo, tiene un error de 0,1 mm cuando intenta imprimir una primera capa de 0,2 mm, en realidad obtendrá una separación de 0,3 mm de la cama y seguramente tendrá problemas de adhesión. Dependiendo de si tiene un sistema de nivelación automática de la cama o simplemente un interruptor de referencia estándar, el proceso será ligeramente diferente.

Para solucionar esto con los mejores resultados es recomendable utilizar una galga de espesores. Con esta herramienta podrás conocer con precisión la separación entre la boquilla y el lecho. Una segunda opción sería una hoja de papel blanco. El papel bond estándar con 70 g/m2 (gramos por metro cuadrado) tendrá un grosor de 0,09 mm y uno de 80 g/m2, 0,1 mm.

Cómo ajustar el desplazamiento Z:

1. Asegúrese de que su cama esté nivelada y limpia.
2. Asegúrese de que la boquilla esté limpia y no gotee.
3. Caliente la boquilla y la cama a la temperatura de impresión.
4. Home Z y mueva la boquilla aproximadamente hacia el centro de la cama.
5. Baje o suba la boquilla manualmente de modo que la galga de espesores o el papel de espesor conocido apenas se deslice entre la cama y la boquilla.
6. Tome nota de la altura Z final.
7. Vaya a la configuración de desplazamiento Z e ingrese la altura Z final anotada previamente menos el grosor del calibre. Por ejemplo, si la altura final era de -1,30 mm, el desplazamiento Z debería ser de -1,4 mm si el grosor era de 0,1 mm. Lo mismo ocurre con un valor positivo como 1,10 mm menos los 0,1 mm de grosor del papel o calibre, el desplazamiento z debe ser de 1,00 mm.
8. Guarde la configuración en la máquina.
9. Para verificar que ha establecido correctamente la altura z, vuelva a iniciar Z y avance manualmente hasta el grosor del calibre (por ejemplo, 0,1 mm). Apenas debería deslizarse en el espacio.

El desplazamiento Z también se puede ingresar en la cortadora y con comandos GCODE. En Marlin sería M206 pero ten en cuenta que la señal está invertida. Un valor positivo hará que la boquilla baje y un valor negativo la suba. Recuerde guardar la configuración en eeprom antes de apagar la máquina o, de lo contrario, tendrá que ingresarla cada vez que la encienda.

Una vez que haya configurado esto correctamente, debería obtener una primera capa perfecta. Si sigue teniendo problemas con el extrusor o con la adhesión, probablemente haya algo más que arreglar.

La temperatura de extrusión es demasiado baja

Cuando la temperatura de la boquilla es demasiado baja, el plástico puede ser demasiado viscoso para atravesarlo o puede que no se derrita por completo. El extrusor tendrá que aplicar demasiada fuerza y ​​hará clic o triturará el filamento. Las temperaturas deben establecerse para cada filamento de acuerdo con las especificaciones del fabricante y ajustarse para obtener los mejores resultados. También es posible aumentar la temperatura unos pocos grados para imprimir más rápido si la extrusora no puede mantener el ritmo, pero dentro de un rango razonable. Si presiona demasiado, la calidad de impresión puede disminuir drásticamente o el polímero puede incluso quemarse. Cada impresora tiene algún error en la lectura, por lo que la temperatura de impresión puede no ser la misma para un carrete de filamento de filamento determinado.

Boquilla obstruida

Las boquillas son básicamente una pieza de metal con un orificio para recibir el filamento y otro orificio más pequeño a través del cual se expulsa el plástico fundido. El pequeño orificio de salida es propenso a obstruirse, especialmente con los más pequeños. Una obstrucción está formada por sólidos que no se pueden derretir y, en consecuencia, no se pueden expulsar. Pueden ser plástico que se quemó o algún otro material que entró en la boquilla y no se suponía que debía hacerlo.

Para evitar que el plástico se carbonice, debes superar las temperaturas recomendadas por el fabricante del filamento y apagar el hotend cuando no esté en uso. Si el hotend se mantiene a una temperatura alta durante un período prolongado sin que se extruya, el plástico fundido del interior puede comenzar a caramelizarse y chamuscarse. Esta reacción química cambia las propiedades físicas del material evitando que pase a una fase líquida.

Otro problema que puede ocasionar no apagar el extrusor es que el filamento dentro del hotend se pueda recocer. Esto significa que la estructura interna del polímero cambia y requiere mucho más calor para fundirse.

Los sólidos extraños pueden provenir de muchas fuentes. Hace algunos años, hubo muchos casos de pequeñas piezas de metal u otras impurezas dentro del filamento que eran lo suficientemente grandes como para crear un tapón dentro de la boquilla. Hoy en día esto no debería ser un problema si compras un filamento de calidad razonable. Otra fuente que comúnmente se pasa por alto es la acumulación de polvo en el rollo de plástico. Un poco de polvo no causa ningún daño, pero si usa filamento polvoriento constantemente, puede acumularse dentro de la boquilla y causar problemas.

Mantener los rollos de filamento limpios e instalar un trozo de espuma para limpiar cualquier resto que pueda quedar atrapado antes de entrar en el hotend evitará problemas en el futuro.

Cómo identificar una boquilla obstruida:

Una obstrucción completa es fácil de identificar. Si la boquilla está a la temperatura correcta y ha descartado cualquier obstrucción en el tubo de PTFE o en el orificio del extremo frío y no puede sacar manualmente el plástico de la boquilla, lo más seguro es que esté obstruida.

Una obstrucción parcial no es fácil de detectar si no sabe lo que está buscando porque el plástico sale. Una forma de averiguarlo es observar cómo sale el plástico. Debe ir más o menos recto hacia abajo y ser perfectamente redondo. Cuando hay un taponamiento parcial suele enrollarse y tiene una forma irregular.

Cómo destapar una boquilla:

Si descubrió que su boquilla está obstruida, existe un método que puede eliminarla sin desmontarla. Este método se llama extracción en frío porque básicamente consiste en calentar la boquilla a una temperatura baja y tirar del filamento con la esperanza de que lo que está causando el bloqueo salga con él.

Puede ser una buena idea usar una aguja fina como las que se usan para la acupuntura para pinchar dentro de la boquilla mientras está a la temperatura de impresión para empujar la obstrucción antes de hacer un tirón en frío.

Para realizar una extracción en frío:

1. Caliente la boquilla hasta que se derrita.
2. Ajuste el calentador a 100 ºC y mantenga presionado el filamento hasta que se enfríe a esa temperatura.
3. Tire con firmeza del filamento mientras sujeta el carro. Tenga cuidado de no quemarse con el hotend que estará caliente.
4. Mire cuidadosamente la punta del filamento. Idealmente, verás un cono al final con algo de suciedad. Si no ves un cono y tu filamento está estirado, intenta repetir con 95ºC en lugar de 100ºC.
5. Repita los pasos 1 a 4 hasta obtener un cono limpio en la punta.

Si una extracción en frío no eliminó la obstrucción, es probable que deba desmontar el hotend. Dependiendo del modelo de hotend que tengas el proceso puede ser diferente pero para la mayoría de ellos puedes salirte con la tuya con una llave ajustable para sujetar el bloque calentado y una llave de tubo del tamaño adecuado para desenroscar la boquilla.

Debes tener mucho cuidado al realizar esta operación porque la conexión entre el bloque calentado y el disipador es un tubo muy delgado y frágil. El tubo es delgado porque al tener poco material para conducir el calor actúa como un cortafuegos. El desmontaje se debe realizar preferiblemente con el calentador encendido para que cualquier material del interior o que pueda haberse filtrado se derrita y no adhiera las piezas.

Una vez que hayas desarmado el hotend, podrás ver si la obstrucción está en la boquilla o en el barril. Si puede empujar el plástico con la boquilla extraída, una solución rápida será reemplazar la boquilla o tratar de limpiarla con otros métodos fuera de la máquina. El cañón también se puede quitar y reemplazar si está bloqueado.

Para volver a montar el hotend consulta las instrucciones del fabricante. Algunas cosas a tener en cuenta que se aplicarán a la mayoría de los modelos:

1. Asegúrese de apretar la boquilla en el cañón y no en el bloque calentado para que haya un sello hermético entre ellos.
2. Usar pasta térmica para un mejor rendimiento y antiadherente en las roscas.
3. No apriete demasiado la boquilla, especialmente las de latón, ya que se romperán con facilidad y quitar las roscas rotas del bloque calentado puede ser un desafío.
4. El ajuste final debe realizarse a temperaturas de impresión. Tenga mucho cuidado de no quemarse.

Tensión del resorte del filamento demasiado apretada o demasiado floja

La tensión que empuja la rueda loca hacia el filamento para presionarlo contra el engranaje impulsor debe ser suficiente para agarrarlo. Si está demasiado flojo, el engranaje impulsor girará libremente o triturará el filamento creando una depresión que hará que el filamento sea aún más difícil de empujar.

Siempre que haya descartado otros problemas, como obstrucciones o una temperatura demasiado baja, intente apretar el resorte en la extrusora. Si ya se ha creado una protuberancia, debe sacar el filamento, cortar la longitud desgastada y volver a insertarlo. Cuando el resorte está demasiado tenso, el filamento se aplastará o formará ranuras muy profundas en los dientes del engranaje. Esto agregará fricción adicional al sistema que incluso puede detener el paso a paso. Si este es tu caso, prueba a disminuir la tensión.

Tenga en cuenta que cambiar la tensión del resorte en la extrusora puede cambiar ligeramente la velocidad de avance. Después de ajustar la tensión, verifique que la impresora no tenga una extrusión excesiva o insuficiente y ajústela en el software según corresponda.

En las extrusoras de doble engranaje, este ajuste es más indulgente ya que la tensión debe ser suficiente para hacer que los engranajes engranen. Compruebe si el fabricante tiene alguna recomendación con respecto al tensor y sígala. Para las extrusoras de doble engranaje, la tensión está más en el extremo suelto que en el extremo apretado.

Engranajes del extrusor sucios o residuos atrapados en el engranaje impulsor

Los engranajes del extrusor pueden ensuciarse con el tiempo y disminuir la eficiencia de la transmisión, especialmente en aquellos con dientes finos. La mala tensión del resorte en la rueda loca o el engranaje impulsado puede acelerar este proceso, pero no siempre es una indicación de que deba ajustarlo. Compruebe si se ha acumulado polvo o residuos del filamento alrededor del engranaje impulsor y dentro de los dientes.

Para limpiar los engranajes del extrusor:

1. Use un poco de aire comprimido
2. Pruébalo con un cepillo pequeño.
3. Si el engranaje está muy pegado, puede desmontar el extrusor, sacar los engranajes y cepillarlos a fondo.

Asegúrese de que la impresora no esté funcionando antes de colocar algo dentro o manipular las piezas móviles. Las cerdas de alambre de acero pueden ser demasiado duras para algunos engranajes, se prefieren los cepillos de latón o nailon. Por lo general, los engranajes impulsores se pueden liberar aflojando un pequeño tornillo de fijación Allen. Al volver a colocar los engranajes, verifique si hay un piso en el eje. Si lo hay, apriete el tornillo de fijación en él.

El extrusor no puede mantener el ritmo de la velocidad de la impresora

La comunidad de impresión 3D está presionando continuamente a las máquinas para que impriman más rápido y los fabricantes continúan realizando actualizaciones y nuevas impresoras para mantenerse al día. Actualizar una parte de una máquina puede crear cuellos de botella en otras partes y las extrusoras de generación anterior suelen ser las culpables. Al imprimir más rápido, la máquina no solo tiene que mover los ejes X, Y y Z más rápido, sino que la extrusora debe poder empujar más plástico fuera de la boquilla. Este también puede ser el caso cuando se imprimen capas gruesas.

Aumentar la temperatura de impresión puede ser una solución simple que funciona bien cuando la velocidad de impresión es constantemente alta, pero puede traer más problemas con los modelos que tienen detalles finos que hacen que la impresora se ralentice en algunas partes. Si la temperatura es demasiado alta y la impresora se ralentiza, el plástico se derretirá demasiado y la calidad de impresión se verá comprometida. En una situación extrema, el plástico puede carbonizarse y obstruir la boquilla.

La mejor solución es obtener una mejor extrusora o una boquilla de alto flujo. Hay algunos reemplazos instantáneos realmente buenos, como las boquillas de flujo alto CHT, que pueden aumentar la capacidad de su extrusora sin cambiar nada más.

Cuando se imprime con boquillas de mayor diámetro, las fuerzas disminuyen pero las velocidades de extrusión aumentan. En este caso, verás que el motor salta pasos o incluso se para porque no puede seguir el ritmo. Para solucionar esto, deberá reemplazar la extrusora o reducir las velocidades de impresión.

Puede reducir la velocidad a un ajuste bajo como 25 mm/s e intentar aumentarla en 5 o 10 mm/s cada vez para obtener la velocidad más alta que no presente problemas.

La corriente del controlador del motor del extrusor está mal calibrada

Los motores de extrusión suelen ser motores paso a paso y, a diferencia de los motores de CC, tienen más de dos conductores y requieren corrientes de conmutación para girar. La pieza de electrónica que está a cargo de la conmutación se llama controlador paso a paso. Los más comunes en máquinas más antiguas se llamaban Pololu y estaban basados ​​en un chip Allegro 4988. Estos chips y otros más antiguos utilizan un potenciómetro para ajustar la corriente máxima que circula por las bobinas del motor.

Cuando la corriente es demasiado baja, el motor no proporciona suficiente par para que la máquina funcione correctamente. Cuando la corriente se configura demasiado alta, el motor funcionará extremadamente caliente y puede reducir considerablemente su vida útil o incluso quemarse. Para ajustar esta corriente, debe tener al menos algunos conocimientos de electrónica y las herramientas correctas.

Consulte la documentación de los fabricantes sobre cómo configurar correctamente el Vref (voltaje de referencia), ya que puede ser diferente para cada uno.

No recomendaría jugar con los componentes electrónicos de la máquina, ya que este problema no es común en las máquinas que no son de bricolaje y corre el riesgo de dañar su máquina de forma permanente.

Para acceder a la electrónica, debe acceder al gabinete principal donde puede haber tensión de red, no lo abra a menos que sepa lo que está haciendo y los riesgos involucrados.

Los conectores sueltos o los cables rotos también pueden afectar el rendimiento de los motores paso a paso. Compruebe si hay cables sueltos o conexiones que puedan estar creando problemas.

Conclusión

Los problemas con las extrusoras son bastante comunes, pero si revisa la lista buscando problemas en orden, lo más probable es que los encuentre y los resuelva. Recomendaría acercarse a ellos en este orden:

1. Filamento enredado; fácil de detectar y resolver.
2. Falla de tubería de PTFE.
3. El portabobinas crea demasiada fricción.
4. La boquilla está demasiado cerca de la plataforma de impresión.
5. La temperatura de extrusión es demasiado baja.
6. Boquilla obstruida.
7. La tensión del resorte del filamento es demasiado alta o demasiado floja.
8. Engranajes del extrusor sucios.
9. La extrusora no puede seguir el ritmo de las velocidades de impresión.
10. Controlador del motor del extrusor mal calibrado.

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