Profundizando con el flujo / multiplicador de extrusión

Preámbulo

El flujo / multiplicador de extrusión -de ahora en adelante llamado flujo- es una configuración del fileteador que dice al extrusor cuánto plástico debe extruir, importante no confundir con la calibración de pasos de extrusor. El flujo debe ser ajustada e implementada en el fileteador mediante una calibración muy sencilla para lograr un ancho de línea adecuado.

Qué es el flujo

La manera más sencilla de entenderlo es que el fileteador multiplica la cantidad de plástico que debe extruir. Un flujo de 1.5 hará que extruya un 50% más de plástico y un flujo de 0.5 hará que extruya un 50% menos. El fileteador determina cuánto flujo debe de haber en cada situación (más velocidad, menos velocidad, puenteos, rellenos, soportes…) partiendo del flujo nominal.

Diferencias entre flujo y pasos de extrusor

El funcionamiento de los motores paso a paso viene muy bien explicado en la publicación escrita por Staticboards, La guía definitiva para comprar los mejores motores paso a paso. Recomiendo su lectura.

La calibración de los pasos de motor se aplica internamente en Marlin, en el que determina cuántos pasos hay que dar el motor para que salga una cantidad determinada de filamento, ese número, que por defecto es 96 puede variar según el extrusor usado, diámetro de los ejes y poleas usadas, dilataciones y filamentos usados.

Mientras que el flujo, es influido por el filamento en sí, su propia densidad, estabilidad del diámetro y el conjunto fusor. Por ende, es necesario hacerlo una vez por cada filamento distinto que se vaya a usar y guardar ese valor, importante ser cambiado si se cambia de filamento. En una tabla Excel sería muy útil.

La calibración

Restableciendo la configuración del fileteador

Este apartado ya se explicó en este artículo, pero lo vuelvo a repetir y detallar más en profundidad el proceso.

Cuando se restablece la configuración del fileteador, tiene que quedar más o menos así:

Configuración Ajuste
Diámetro de la tobera Estándar, 0.40 mm
Flujo / multiplicador de extrusión 1.00 / 100%
Ancho de extrusión Auto (= diámetro tobera × 1.20)
Diámetro del filamento Estándar, 1.75 mm

También hay que ajustar la altura de capa, las velocidades y temperaturas que se usarían en impresiones normales.

Imprimir el cubo hueco

El objeto de calibración consiste en un cubo sin relleno, con dos líneas de contorno, sin capa superior ni inferior. No establezca la posición de inicio al azar, que sea alineada.

Mide 30 mm de ancho y 15 mm de alto.

Cubo hueco.

Medir el espesor de los contornos

Con un calibre, preferiblemente de dos decimales de precisión:

  1. Medir sólo la mitad superior del contorno.
  2. Medir por la mitad de cada contorno.
  3. Con el calibre, aplique una ligera presión en las pinzas. Obtendrás mejores resultados.

Ilustro:

La línea vertical es donde tiene que ir las pinzas del calibre

Calcula el nuevo flujo

La ecuación funciona de la siguiente manera:

Nuevo flujo = (ancho esperado / ancho medido ) x flujo actual.

Ancho esperado = (diámetro de la tobera (mm) x 1.20) x 2 líneas de contorno.

Ancho medido = (media de ancho medido de cada lado).

Factores que influyen en el cálculo del flujo

En esta sección se justifica el uso de ese cubo en concreto con dos líneas de contorno.

¿Esquinas redondeadas?

El hecho de usar esquinas redondeadas es para reducir al máximo posible las inercias y las vibraciones del conjunto fusor, que puede ocasionar que artificialmente aumente el espesor de la pared.

¿Dos líneas de contorno y medir casi al borde superior del cubo?

Según dice Desi Quintans, en la primera versión del artículo, que fue publicada en Reddit, el método era un sólo contorno de pared y midiendo toda la pared. Parecía dar resultado, ya que obtenía impresiones con bastante precisión. Sin embargo, el usuario ntoff contestó:

Dos líneas de contorno es mucho mejor, pues con una línea de contorno a la larga tenía cada vez menos flujo y paredes cada vez más delgadas buscando el flujo óptimo. Con el tiempo aprendí que dos líneas de contorno proporciona una mejor adherencia a la base, pues es mucho más importante que conseguir que el maldito cubo de 10 milímetros mida 10 milímetros.
[…]
Tienes que medir sólo la mitad superior del cubo, medir más induce a errores de medición. Pues cualquier vibración en el eje Z o cualquier inconsistencia de capa incrementa artificialmente el grosor medido, entonces tendrás menos flujo del que deberías. 

Y también compartió un vídeo explicando el cálculo de flujo básandose en las dos líneas de contorno.

En el vídeo también sale comparando las medidas en los otros cubos con distintas líneas de contorno.

Demostración

El proceso para la prueba es:

  1. Imprimir dos cubos huecos, uno con una línea de contorno y otro con dos líneas de contorno.
  2. Medir el grosor del contorno usando los dos métodos.
    • Midiendo toda la pared, los 10 milímetros que abarca.
    • Midiendo la parte de arriba, la mitad superior o incluso más arriba.
  3. Calcular el nuevo flujo por cada cubo y método de medición usado.
  4. Imprimir de nuevo el cubo hueco con los resultados de cada medición y volver a medir.

Se usa el cubo hueco para las pruebas.

Resultados

En la siguiente tabla se muestra el grosor de contorno, en milímetros y el flujo calculado para cada cubo. Para el cubo de una línea de contorno, el grosor debe ser: 0.40 mm x 1.20 = 0.48 mm. Para el cubo de dos líneas de contorno, el grosor debe ser: (0.40 mm x 1.20) x 2 = 0.96 mm.

  Grosor medio (mm) Desviación típ. Flujo
1 línea, todo 0.60 0.01 0.81
1 línea, mitad 0.53 0.01 0.91
2 líneas, todo 1.03 0.01 0.93
2 líneas, mitad 0.97 0.01 0.99

Se entiende que todo es midiendo toda la pared y mitad es midiendo la mitad superior.

Observa la tabla. Se puede ver que medir todo lleva el flujo hacia la subextrusión y medir la mitad superior hace lo contrario. El grosor medio medido en cada versión de contorno debería de acercarse a los 0.48 mm y 0.96 mm, sin embargo, el único que consigue acercarse a su valor es el cubo de las dos líneas midiendo por la mitad.

Conclusiones

  1. Calibrar el flujo usando el cubo con dos líneas de contorno.
  2. Medir toda la pared produce un desvío hacia la subextrusión. Medir la mitad superior del cubo.
  3. La diferencia de flujo entre 99% y 100% es muy grande, pues implica un cambio de hasta 90 micras. Es casi la mitad de la altura de capa.

Fuentes

Este artículo es una traducción parcial y re-interpretación del original en inglés.
En inglés: Calculating flow rate for your 3D slicer. Autor: Desi Quintans.

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