Granulatextruder [24V - 140Watt]

Granulate und recycelte Kunststoffreste direkt mit dem 3D Drucker Drucken! Mit dem PRINCORE Granulatextruder eröffnet sich die Möglichkeit Granulate und zerkleinerte Kunststoffabfälle direkt zu verarbeiten, ganz ohne Filament. Dies eröffnet die Möglichkeit für endlose Experimente und das Drucken einer riesigen Auswahl an unterschiedlichen Kunststoffen und Mischungen.

Die Funktionsweise

Das Granulat bzw. die zerkleinerten Kunststoffkörner werden über den Trichter zugeführt und gelangen in den Aluminium-Hauptkörper des Extruders. Der darunterliegende Zuführtichter aus Messing wärmt das zugeführte Material für den weiteren Transport über die Schnecke vor. Das erwärmte Material wird durch die Rotation der Extruderschnecke über die Nuten des Zuführtrichters in Richtung Schmelzzone befördert. In Richtung Heizzone am unteren Teil des Zuführtrichters steigt die Temperatur schrittweise an und das Material wird plastifiziert (weich). Der sich aufbauende Druck innerhalb des Zylinders sorgt für die Extrusion und das Austreten des Materials aus der Druckdüse.

Die Temperatursteuerung

Für eine ausreichende Wärmezufuhr sorgen zwei starke 70Watt Heizpatronen in einem massiven Heizblock. Dieser ist zusätzlich über eine große Silikonsocke geschützt, welche für eine stabile Drucktemperatur sorgt. Für das Einstellen der Temperatur der Einzugszone (Übergang zwischen Zuführtrichter und Extruderschnecke), ist ein Radiallüfter integriert. Dieser Lüfter lässt sich jederzeit per Schalter an der Vorderseite aktivieren/deaktivieren. Einige Kunststoffe benötigen in der Einzugszone eine etwas kühlere Umgebungstemperatur, damit das Granulat nicht vorzeitig im Trichter erweicht (z.B. PETG). Die Heizzone lässt sich durch das Verschieben des Heizblocks auf dem Zuführtrichter aus Messing weiter nach oben verlagern, um die Temperatur der Einzugszone zu erhöhen. Hier muss darauf geachtet werden, dass diese jedoch nicht zu warm wird und das Material vorzeitig erweicht. Ein zusätzlicher Axiallüfter, seitlich angebracht, kühlt den Aluminium-Grundkörper des Extruders, sowie das zugeführte Material. Die erwärmte Luft tritt an der Vorderseite über ein Edelstahl-Feingitter aus.

Die Bauteilkühlung

Zwei seitlich angebrachte Radiallüfter sorgen für eine optimale Bauteilkühlung. Die Lüfterauslässe sind besonders breit erstellt um einen großen Bereich des gedruckten Bauteils zu kühlen. Kleine Absätze sorgen dafür, dass die Lüfter nicht direkt am Extruderkörper anliegen und ein Überhitzen vermieden wird.

Der Antrieb

Der Antrieb erfolgt über einen leistungsstarken Nema 17 Schrittmotor mit verbundenem 5,18:1 Getriebe. Die hohe Bauform des Schrittmotors sorgt für ein hohes Drehmoment und damit für eine zuverlässige Förderung des Materials im Zuführtrichter. Sämtliche Getriebezahnräder sind aus Stahl gefertigt und bieten eine hohe, wartungsfreie Lebensdauer. Ein "Mischer" aus Edelstahl, verbunden mit einer flexiblen Kupplung und der Welle des Getriebes sorgt dafür, dass das Material im Trichter stets in Bewegung bleibt und nicht "festpappt".

Die Montage

Zur individuellen Montage besitzt der Granulatextruder eine Anschraubplatte auf der Rückseite mit insgesamt 8 Anschraubbohrungen (M4 Gewinde - technische Zeichnung unter Produktfotos).

Die Anwendungsbereiche

Der PRINCORE Granulatextruder verdruckt PLA,PETG, ABS, ASA, Regranulate sowie härtere TPU Sorten. Zerkleinerte PET Flaschen, 3D Druck-Abfälle lassen sich ebenfalls problemlos verdrucken. Wichtig zu beachten ist stets die Korngröße des zugeführten Materials (maximal 5mm). Grundsätzlich gilt, dass runde, glatte Granulate deutlich weniger Reibung erzeugen und somit die Förderung im Zuführtrichter erleichtert wird. Scharfkantige Regranulate tendieren eher zu einem Verkanten und einer etwas unsauberen Extrusion. Eine Mischung aus Regranulat und neuem Granulat kann hier bessere Ergebnisse erzielen.

Externes MOSFET

Für eine ausreichende Leistung am Heizblock, werden zwei 24V 70Watt Heizpatronen verbaut. Diese benötigen mehr Strom als es für gängige 3D Drucker üblich ist. Um das MOSFET auf der 3D Drucker Hauptplatine zu schonen, liegt dem Set ein Externes MOSFET bei. Dieses übernimmt die Leistungsversorgung und gewährt einen sicheren Dauerbetrieb (Verschaltung - Produktbilder)

Druckereinstellungen

Als Druckdüse können gewöhnliche Düsen im V6 Baustil verwendet werden. Für gute Druckergebnisse und einer gleichmäßigen Extrusionsrate wird eine 0,6-1,0mm Düse empfohlen.

Druckereinstellungen

Für die Kalibrierung des 3D Druckers sind mehrere Dinge stets zu beachten. 

• Die Flussrate des Materials beeinfluss die Extrusionsmenge. So kommt es bei gleich eingestellten E-Steps und unterschiedlichen Materialien zu einer veränderten Extrusionsmenge. Für jedes Material muss im Vorfeld die Extrusionsmenge über die E-Steps ermittelt werden.
• Eine Veränderung der Drucktemperatur verändert die Viskosität vieler Materialien, was die Extrusionsmenge beeinflusst. Wird die Drucktemperatur verändert, muss der Fluss bzw. die Extrusionsmenge neu ermittelt werden.
• Eine PID Ermittlung der Heizzone des Extruders nach der Installation des Granulatextruders wird empfohlen.
• Die maximale Stromaufnahme des Schrittmotors beträgt 2,1A. Eine Leistung von 2A für das Arbeitsdrehmoment, sowie 1,5A für das Haltemoment über die Steppertreiber sind empfohlen. Um ein Überhitzen der Motortreiber zu vermeiden ist eine aktive Kühlung zu empfehlen.

Druckereinstellungen Firmware KLIPPER

• [extruder]
  rotation_distance: 17.60
  full_steps_per_rotation: 200
• [tmc2209 extruder]
  run_current: 2
  hold_current: 1.6
• Die „rotation_distance“ gilt für das PRINCORE PLA Granulat. Dieser Wert muss gegebenenfalls an das verwendete Material angepasst werden, da sich dieser durch die individuellen Schmelzflussraten verändern kann.
• Motordrehrichtung: Die Extruderschnecke muss sich von oben betrachtet gegen den Uhrzeiger drehen.

Druckereinstellungen Slicer

• Druckgeschwindigkeit: <60mm/s
• Rückzug: 4mm
• Rückzugsgeschwindigkeit: 15mm/s
• Die Drucktemperaturen müssen generell höher gewählt werden als gewöhnlich.
• PRINCORE PLA Granulat: 250°C / Lüfter Einzugszone AUS (Knopf)
• PRINCORE PETG Granulat: 260°C / Lüfter Einzugszone AN (Knopf)
• Weitere Druckeinstellungen/Erfahrungen folgen an dieser Stelle.

Beispiel Start-GCODE

#START GCODE

G21 ;metric values
G90 ;absolute Positionierung
M82 ;Extruder in den absoluten Modus setzen
M107 ;Luefter aus
G92 E0 ;Extruderlaenge nullen
M140 S{material_bed_temperature_layer_0} ; set bed temp
M104 S{material_print_temperature_layer_0} ; set extruder temp
M190 S{material_bed_temperature_layer_0} ; wait for bed temp
M109 S{material_print_temperature_layer_0} ; wait for extruder temp
G28 ;Endanschläge anfahren
G0 Z5 F300 ; Z etwas nach oben fahren
G0 X0 Y5 F15000 ; Position Schneckenfuellung
G1 E50 F80 ; Schnecke fuellen
G92 E0 ; reset extruder
G0 X40 F15000 ;Position Startlinie
G0 Z0.6 F120 ; Bewegung zum Startpunkt der Linie
G92 E0 ; reset extruder
G0 Z0.6 E5 F80 ; Schnecke füllen
G92 E0 ; reset extruder
G1 X190 F900 E12 ; erste Linie drucken
G92 E0 ; reset extruder
G1 Y5.5 F600 ; zur Seite bewegen
G1 X90.0 F900 E8 ; zweite Linie drucken
G92 E0 ; reset extruder
G1 Y6 F600 ; zur Seite bewegen
G1 X190 F900 E8 ; dritte Linie drucken
G92 E0 ; reset extruder

Technische Daten

• Druckmedium: Granulat, Regranulat
• Gehäuse: Aluminium 
• Druckteile: Nylon PA12 (SLS Verfahren)
• Motor: StepperOnline 17HS24-2104S-PG5
• Getriebeübersetzung: 5,18:1
• Motorstrom/Phase: 2,1A
• Schrittwinkel Motor+Getriebe: 0,35°
• Extruderschnecke: D10mm gehärteter Werkzeugstahl
• Druckdüse: 0,6mm
• Maximale Drucktemperatur: 300°C
• Sensorenhalterung: Möglichkeit einer Montage eines Druckbettsensors D8mm
• Lüfter Gehäuse: 24V - 4020 Axial
• Lüfter Einzugszone: 24V - 4010 Radial
• Lüfter Bauteilkühlung (x2): 24V - 4010 Radial
• Druckbare Materialien: Regranulate / PLA / PETG / ABS / ASA / PMMA / TPU (hart) / PP 
• Druckverfahren: FDM
• Extrudergewicht: 1120g
• Empfohlenene Druckgeschwindigkeit: <60mm/s
• Schichthöhe: 0,05-0,5mm (Düsenabhängig)
• Maximale Korngröße: 5mm
• Thermistor: ATC Semitec 104GT-2 (300° C)
• Heizpatrone (x2): 24V 70Watt (Leistung gesamt 140Watt)
• Kabellängen: 1200mm
• Externes MOSFET: LR7843-30V 

Downloads

• Granulatextruder Baugruppe STEP: Download
• Anschraubwinkel STEP: Download
• Trichter STEP: Download
• Trichtererweiterung: Download
• Trichter für Schlauch STEP: Download
• Kurzanleitung: Download

Lieferumfang

• Komplettset Granulatextruder vormontiert
• JST Stecker / Hülsenset
• Externes MOSFET 
• 100g PRINCORE PLA Granulat
• 100g PRINCORE PETG Granulat

Hinweis

Der Princore Granulatextruder wird als Bausatz deklariert und kann ohne weitere Komponenten und Umbauten (Steuerung, mechanischer Aufbau, Firmwareänderungen) nicht einzeln betrieben werden. Sämtliche Arbeiten an Maschinen einschließlich 3D Druckern dürfen nur von geschultem Personal durchgeführt und abgenommen werden.

Videos zur Entwicklungsgeschichte

Teil 1

Teil 2

Teil 3

Versandgewicht: 1.400g