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Refroidissement du PTFE

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par Jacques » Dim Mai 29, 2016 12:17 pm

Je suis parti d'un constat, le PTFE s'abime à cause de la température.
En regardant de plus près j'ai constaté que la température en haut en la buse n'était pas si haute en fonctionnement normal, mais c'est sans compter sur les rétractations.
En effet, le fait de remonter le fil à 200° dans le PTFE augmente considérablement la température du haut de la buse déformant le PTFE à cette occasion.
J'ai donc modifié l'embout de refroidissement du PLA afin d'y ajouter un conduit supplémentaire chargé de refroidir le haut de la buse.
Le problème était de ne pas perdre l'efficacité première du système.

En y regardant de plus près on s'aperçoit que la ventilation est obstruée par le guide vis qui ne sert finalement à rien.
Tobera.JPG
Tobera.JPG (32.17 Kio) Consulté 3023 fois


J'ai donc supprimé ce tube et gagné près de 50% d'efficacité
Tobera2.JPG
Tobera2.JPG (29.75 Kio) Consulté 3023 fois


J'ai ensuite créé une cloison et un nouveau déflecteur qui conduit de l'air en haut de la buse au niveau de ailettes du tube en inox.
Tobera3.JPG
Tobera3.JPG (45.04 Kio) Consulté 3023 fois


Au final nous avons ce dessin
Tobera4.JPG
Tobera4.JPG (25.97 Kio) Consulté 3023 fois


Et pour finir en situation
20160529_104104.jpg

Tobera5.JPG


A l'usage, le tube inox qui est chauffé par conduction mais aussi par convection est bien refroidi par le petit courant d'air qui circule en haut de la buse. On sent l'air chaud en mettant le doigt derrière le tube inox.
On note également un courant d'air bien plus important sous la buse.

Je dois donc faire des mesures afin de vérifier l'efficacité du refroidissement de la zone froide. Ce système devrait offrir une longévité plus importante au PTFE mais aussi devrait faciliter l'insertion et le retrait du fil en ayant une barrière plus franche entre la partie chaude et froide.
Le revers de la médaille c'est que ca refroidit beaucoup la buse, je risque donc de ne pas avoir une température constante si j'imprime vite avec des couches à 300µ.

Je vais donc étudier un déflecteur qui aura pour but de ne pas laisser l'air refroidir le bout en laiton.
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par paraglandeur » Dim Mai 29, 2016 3:08 pm

Du coup, j'ai une question :

pourquoi l'ouverture de l'évent de ventilation d'origine est-il aussi large (presque 2cm) ?
Le but n'est-il pas de refroidir le filament à sa sortie de l'embout de buse ?
Si c'est le cas, un évent de 5 mm pourrait suffire avec du coup un débit beaucoup plus important, voir même une température abaissée par la compression/décompression.

Qu'en pensez vous ?
paraglandeur
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par Jacques » Dim Mai 29, 2016 3:40 pm

Augmenter la pression risquerait de dévier le fil lors des ponts. Je pense que l'idée est de créer un tapis d'air pour tenter de refroidir sur un temps plus long ce qui vient d'être imprimé.
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par fafa20 » Dim Mai 29, 2016 6:44 pm

jolie realisation :ymapplause:
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par Jacques » Dim Nov 06, 2016 7:54 pm

Place maintenant aux mesures.
C'est bien de supposer mais pas suffisant, des mesures peuvent confirmer ou infirmer l'efficacité du refroidissement du PTFE.
J'ai donc fabriqué une sonde et un enregistreur à base d'arduino. Le but est de mesurer la température du tube inox au niveau de la base du PTFE et de voir l'incidence de la ventilation sur sa température.

Le montage
Sonde.JPG
La sonde
Sonde.JPG (35.97 Kio) Consulté 2778 fois

La sonde est une capsule en verre qui est intégrée dans un tube laiton aplati au bout afin de s'insérer entre les ailettes. Un tube PTFE l'entoure afin de l'isoler thermiquement de la partie chaude et de ne mesurer que le tube inox. Un peu de pate thermique et on le rentre entre les ailettes en force.

Sonde tobera.JPG
En situation
Sonde tobera.JPG (64.24 Kio) Consulté 2778 fois

Le principe du refroidissement. La mesure se fait à l'arrière du tube de facon à ne pas influencer le refroidissement

Detail sonde.JPG
En détail
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par Jacques » Dim Nov 06, 2016 8:04 pm

Les mesures
Trois tests ont été effectués avec un même G-code d'une heure d'impression
- test buse origine avec ventilation 100% à dès la deuxième couche
- test buse modifiée avec ventilation 100% à dès la deuxième couche
- test buse modifiée avec ventilation 60% à dès la deuxième couche

courbeTobera.png
courbeTobera.png (52.07 Kio) Consulté 2777 fois


On remarque plusieurs choses
Le début d'impression sans refroidissement de la buse entraine une surchauffe du tube inox. Il y a donc une conduction de chaleur en périphérie de la buse car en ne refroidissant que le bas, la température haute est aussi influencée (début de courbe)
En fin d'impression la température du tube monte car à ce moment la tête ne bouge pratiquement plus et il y a de nombreuses rétractations. La ventilation haute est plus efficace à ce moment en créant un courant d'air permanent.
On constate une baisse d'environ 10° du tube pour une ventilation de 100% et 7° à 60%.
Cette baisse est relativement faible mais à cette température de fonctionnement on peut imaginer que le PTFE tiendra plus longtemps et en particulier si la tête bouge très peu.
Sachant que la buse souffle maintenant "trop" fort, la cloison qui guide l'air vers le haut mériterait d'être décalée pour laisser passer plus d'air en haut.
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par touchthebitum » Lun Nov 07, 2016 9:33 am

Joli boulot très riche en enseignement.
Cela tombe super bien car je me pose des questions sur la fiabilité de mon système sur ma Sparlcube Xl.
J'ai des problèmes d'extrusion dus surement à une usure précoce du tube PTFE et des températures d'extrusion trop élevées. D'où également l'intérêt de bien choisir le type de thermistor dans le firmware et d'effectuer un "PID temp". Je crois que sur ce point là j'ai fait des erreurs (matériel chinois avec description inexistante ou fausse)
Merci ;)
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par Jacques » Mer Nov 16, 2016 5:08 pm

Une dernière mesure avec la buse modifiée pour souffler plus d'air en haut de buse.
Compte tenu de la puissance (trop) importante de cette nouvelle buse de refroidissement, j'ai doublé la largeur de la partie qui souffle vers le haut.
Sur la courbe en violet on voit bien l'effet positif que ca apporte. Je ne m'explique pas véritablement la bosse en milieu d'impression (+5°), peut être en rapport avec la régulation thermique de la Witbox.

Courbe temperature V3.JPG
Courbe temperature V3.JPG (87.99 Kio) Consulté 2720 fois
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par Jacques » Mer Nov 16, 2016 6:15 pm

La version 3

ToberaMagV3.JPG
ToberaMagV3.JPG (36.68 Kio) Consulté 2715 fois
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par Lolo80 » Jeu Nov 17, 2016 10:51 pm

Merci pour la V3, je l'imprime dès demain.

Hmmmm.... En y regardant de plus près, y a plus d'emplacement pour la vis ???
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par Jacques » Ven Nov 18, 2016 10:56 am

Cette version a un aimant pour la monter sans vis.
Il faut suivre un peu les évolutions :sheldon:
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par activa1969 » Ven Nov 18, 2016 6:12 pm

Bonjour,

J'ai repris l'idée de Jacques ^:)^ mais j'ai gardé la vis ( j'avais pas d'aimant sous la main) , je suis en train de tester ma version qui a un design un peu différent.

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par Jacques » Ven Nov 18, 2016 6:44 pm

C'est pas mal, bravo !
En descendant vers le bas j'évitais au maximum de contrarier le flux d'air afin de limiter le bruit.
L'idée aussi était de pouvoir l'imprimer sans trop de supports
Bon, à voir lequel des 2 est le plus efficace :senpai:
Sinon il fallait proposer depuis mon dessin un "remix". De cette façon on peut suivre son évolution.
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par fafa20 » Sam Nov 19, 2016 12:46 am

cette version est t'elle un peut moin bruyante car celle de Jacques siffle un peut :cheese:
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par Jacques » Sam Nov 19, 2016 2:44 pm

Ma buse ne siffle pas :sheldon:
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