Ender 2 / CR10 / Tornado – Part Cooling Shootout

4 Kühllösungen für CR10 und bauähnliche Drucker im Vergleich

Die ersten Benchys und nützlichen Dinge sind gedruckt. Curling an Bögen, schlechtes Bridging, Stringing und Probleme an Überhängen werfen die Frage auf: Was brächte eine aufwändigere Kühlung? Gefragt – getan.

Getestet wurden:

  • Druck ohne Kühlung
  • Creality Ender Werksausstattung
  • Creality CR10 Werksausstattung
  • Ein optimierter Double-Blower

Der Testdrucker

Getestet wurde mit einem originalem Ender 2, an dem lediglich die Kühllösung variiert wurde. Aufgrund des identischen Hotends sollten die Ergebnisse zugleich für CR10 und alle bauähnlichen Drucker gelten.

Die Kühllösungen

Hier die getesteten Setups, nach zunehmendem Luftstrom auf dem Bauteil geordnet:

1 – Keine Kühlung

Der Hotend-Lüfter beim originalen Ender bläst auch auf das Bauteil. Also wurde als Baseline eine Lösung aus Thingiverse getestet, die nur das Hotend kühlt:

Creality CR-10 ender2 40mm Stock Hot End easy fit cooling duct von RaffoSan.

Mein aus DasFilament PETG gedrucktes Teil hat mehrfachen Tests und Umbauten problemlos standgehalten. Das Druckteil wird auf den Hotendkühler einfach aufgesteckt. Für die Befestigung des originalen Hotend-Lüfters benötigt man noch ein paar M3-Schrauben.

 

2 – Creality Ender Werksausstattung

Bei der Werksausstattung des Ender 2 kühlt der Hotendlüfter den Heatblock und das Druckstück ein wenig mit, weil die Blechabdeckung so weit nach unten reicht.

Bei CR10 und ähnlichen Druckern wie dem Tornado entspricht diese Konfiguration einem Druck mit abgeschaltetem Bauteilelüfter.

 

3 – Creality CR10 Werksausstattung

Hier wurde die Lösung vom CR10 1:1 auf den Ender 2 übertragen.

Wie es geht, habe ich hier schon gezeigt.

 

4 – Optimierter Double-Blower

Eine leistungsstarke Lösung, die auch für andere Hotends adaptiert ist, scheint dieses Setup mit zwei leistungsstarken Blowern zu sein:
Ultimate creality cr10 double blower fan mount (stock hotend) von RaffoSan.

Sie wird mit dem Hotendlüfter aus 1 kombiniert.

Erste Tests lieferten jedoch nicht die erwarteten Ergebnisse. Temperaturmessungen knapp unterhalb der Düse zeigten, dass der rechte Lüfter eine erheblich schlechtere Kühlleistung als der linke hat. Dies liegt daran, dass er beim Originaldesign die warme Luft oberhalb des Hotends ansaugt.

Daher habe ich das Design so abgeändert, dass der rechte Blower die Luft auch von außen zieht. Dafür musste er ein Stück höher rücken, um über den X-Arm des Enders zu passen.

Für ein wirklich gute Lösung müsste diese Kombination noch weiter optimiert werden, da so hinter dem Hotend kaum Raum bleibt, wo die Luft der Hotend-Kühlung abströmen könnte.

 

Testmodelle:

Die STLs beider Testmodelle sind unten im ZIP angehängt.

Octogon:

Ausgangspunkt für dieses Modell waren Restmängel an PLA-Benchys. Am Bullauge und am kreisrunden Heckfenster zeigt sich noch Curling, das Bridging am Bugfenster lässt Wüsche offen und auch der Türbogen gelingt nicht perfekt.

Einzelne Mängel lassen sich verbessern, wenn das Benchy um 45° gerdreht gerdruckt wird.

Da lag es nahe, ein Modell zu entwerfen, dass Rundbögen, gerade Fensterbalken und aufgelegte Rahmen enthält und die Bewertung der Richtungsabhängigkeit einer Kühlung ermöglicht.

Bowl

Das zweite Testmodell soll im Wesentlichen auch Überhänge und Stringing abdecken.

Die Halbkugelwände haben von oben nach unten Winkel von 90, 75, 60, 45 und 30°.

 

Der Test

Das Octogon wurde mit jeder Kühllösung in zwei verschiedenen PLAs gedruckt bei 215° Hotend- und 40° Druckbett-Temperatur und 100% Lüftung, wenn vorhanden.

Grün: Your Droid PLA green, 190-220° empfohlen
Schwarz: DasFilament PLA schwarz, 205-230° empfohlen

Die Bowl wurde nur mit dem schwarzen Filament gedruckt.

Im angehängten ZIP-File ist das Simplify3d Prozess-File (FFF) enthalten. Dieses XML-File mit den Druckparametern lässt sich mit jedem Editor im Klartext lesen, sollte jemand die Modelle mit einem anderen Slicer slicen wollen. Auch die Gcodes liegen bei.

Die Himmelsrichtungen dienen der einfachen Orientierung:

Die Ergebnisse

Drei – oder besser 76 – Bilder sagen mehr als 1000 Worte. Jedes Bild ist mit sehr hoher Auflösung verlinkt, so dass jeder selbst in die Details hinenschauen und zoomen kann.

Octogon

 

Bowl

(Die Stifte im inneren der Schüssel in der ersten Reihe sind beim Hantieren abgebrochen, sie wurden alle vollständig gedruckt.)

 

Was mir besonders aufgefallen ist:

Die Unterschiede sind insgesamt gering (1-4) und noch geringer zwischen den Lösungen, die das Bauteil mehr oder weniger stark anblasen (2-4).

Damit ist schon die Werksausstattung des Enders (2) eine gute Lösung und mehr noch die Werksausstattung des CR10 (3).

Ob der hohe Upgrade-Aufwand für den Doubleblower (4) lohnt, ist fraglich. Die Unterschiede zur CR10-Kühlung sind indifferent. So ist beim Octogon im SW beim DasFilament der DoubleBlower geringfügig besser, bei Yourdroid ist es umgekehrt.

Die Drucke sind in ihren Fehlerbildern erstaunlich reproduzierbar. Dies gilt sowohl für die „Schleifenformen“ im Rundbogen des Octogons bei den unterschiedlichen Kühllösungen, als auch im Vergleich der beiden Filamente. Bei der Bowl ist sogar das Stringing bei verschiedenen Kühllösungen sehr ähnlich.

Obwohl 215° für DasFilament etwa dem Mittelwert der Empfehlung entsprechen und für YourDroid im oberen Bereich der Empfehlung liegt, zeigt DasFiliament beim Octogon stärkere „Wärmefehler“.
In anderen Tests hat sich DasFilament PLA in den Ergebnissen nicht von Polymakers Premium-Filament Polymax unterscheiden lassen. Es spricht also einiges dafür, dass die Temperaturempfehlung für diese Tests nicht passt. Für die relativen Ergebnisse der verschiedenen Kühllösungen ist dies aber ohne Belang.

Mein persönliches Fazit

Bauteilekühlung wird insgesamt überschätzt.

Ich werde bei der CR10-Variante bleiben. Ihre Nachrüstung lohnt auch am Ender.

Falls ich den Tornado einmal mit einem E3D-Hotend und ggf. Volcano ausstatte, käme eine halbe Blower-Lösung mit dem linken Lüfter zum Einsatz. Dies schafft dann auch Raum nach rechts für die Hotend-Abluft.

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Anhang: ZIP mit STLs, FFF und Gcodes.

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02.03.2018: Edit Peter_O: Zip file und Verweise im Text ergänzt.

18 Kommentare

  • Ich bedanke mich ebenfalls!

  • Hey Coole Sache sagt mal könnt ihr vielleicht rausfinden welche Schrittmotor verbaut sind also die Motoren nicht die Treiber

    • Also bezogen auf den Ender2 da steht zwar was auf den Motoren drauf aber damit kann ich nichts anfangen wie google auch

      Grund Möchte die Vref einstellen bei meinem umgebauten Ender 2 auf Tmc 2100 mit einem Mks Gen 1.4.
      Bin momentan auf 0.8-0-9 Volt Vref unterwegs aber der Zmotor wird sehr warm und um es einfach mal zu lehren wie man Vref berechnet

  • Da ich mit Cura slice, ist mir ein Problem mit der Ansteuerung des zweiten Lüfters aufgefallen: Dieser wird ja in die mit „Laser“ beschriebene Buchse gesteckt und kann dann mit Cura von 0-100% gesteuert werden. Im Ender2 selbst kann der Lüfter manuell unter „Temperature“ angesteuert werden, allerdings von 0 – 255. Das bedeutet, mit Cura läuft der Lüfter mit weniger als der Hälfte seiner möglichen Leistung. Wenn man in Cura in den Filament Settings die max. Drehzahl auf 255% ändert, schmiert Cura ab. Hat jemand eine Lösung für dieses Problem?

    • Das Eine sind Tomaten und das Andere Äpfel! Der Lüfter ist so zunächst nicht für den Ender 2 vorgesehen und was Du da im Menu des Druckers vorfindest ermöglicht Dir in die Drehzahl einzugreifen. Wie viel Prozent diese 255 tatsächlich darstellen? Keine Ahnung. Cura sagt Dir, das 255% Schwachsinn ist und verweigert diese Einstellung. Gott sei Dank. Der CR-10 läßt auch keine 255% Lüfterdrehzahl zu und 100% in Cura ist auch OK! Wenn Du Zugriff auf die Firmware des Ender2 hast kannst Du ja mal nachsehen was tatsächlich hinter diesen 255 steckt. Ich hab keine Ahnung.

    • Hallo Stefan, 255 entspricht 100%. In Cura 0-100% entsprechen direkt am Ender Werten von 0 bis 255. Du kannst das leicht nachprüfen: Stelle am Ender z.B. einen Wert von 128 ein und springe zurück auf das Info-Display. Dort werden Dir dann 50% angezeigt.
      Wählst Du in Cura 100%, läuft der Lüfter auf „255“ und der Ender zeigt im Info-Display auch 100%.
      Hintergrund: Der Drucker wird von einem 8bit-Prozessor gesteuert. Mit 8 Bit lassen sich ganzzahlige Werte von 0 bis 255 darstellen. Daher ist 255 der Wert für das Maximum.

  • Moin Moin, bin neu hier und weiss nicht wo ich mein Anliegen Einfügen kann. Aber vielleicht helft ihr mir schnell weiter. Seit gestern druckt mein Cr-10 alles spiegelverkehrt, ich weiss einfach nicht mehr weiter.

    MFG Stefan

    • Tach Stefan,

      das klingt nach verwechseltem X/Y Antrieb. Prüfe mal die Kabel nicht das Babychef Dir da einen Streich spielt.

  • Kannst Du die 2 STL mal irgendwo hochladen, ich würde das gerne mal an paar verschiedenen Druckern zur Beurteilung der Effektivität der Kühlung ausprobieren 🙂

    • Danke für den Hinweis, Stephan. Selbstverständlich, schon oben angehängt.

      Machst Du dann auch Fotos? 🙂
      Mich würde besonders der Prusa interessieren, der die Benchys doch so gut hinbekommt.
      Am schönsten wäre natürlich, jemand hätte einen MK3. 🙂
      Aber das Druckergebnis aus dem Sigma interessiert sicher auch viele.

    • hab auch noch das S3D FFF im ZIP ergänzt. Die Fehlerbilder hängen ja auch von Wandschichten, Infill etc. ab.

  • Das ist schon erstaunlich! Bei der geänderten Hotendlüftung Version 1 hätte ich zumindest ein minimales Plus gegenüber der Werksausführung erwartet und der doppelte Luftstrom scheint ja auch gegenüber der simplen CR-10 Bauteilkühlung absolut nichts zu bringen. Dann bin ich mal gespannt auf den A9!

    • Ja. Der Doppelblower lohnt den Aufwand offenbar nicht. Interessant, dass auch renommierte Hersteller wie Lulzbot solche Lösungen einbauen. Es reicht offenbar, die warme Luft wegzublasen. Sobald am Druckpunkt aber Raumtemperatur herrscht, ist die Windstärke offenbar egal. Ich erkläre es mir so, dass der schlechte Wärmeübergang im PLA, verhindert, dass die Wärme aus dem Kern des Spritzfadens schnell genug an die Oberfläche gebracht werden kann.

      Dass 1 schelchter ist als 2, ist aber klar: 1 kühlt nur den Kühlkörper, 2 (Ender-Standard) bläst auch auf Heatblock und Druck.

    • Also müßte Version 1 mal konstruktiv so abgeändert werden, daß der Kühlkörper und das Bauteil aber nicht das Hotend angeblasen werden?

      • Das Ding gibt es ja. Das hatte ich in meinem ersten Bogpost zum Thema Ender2 Bauteilekühlung gezeigt. Es splittet den Luftstrom des Werkslüfters auf Kühlkörper und Druckstück.

      • Ich war zunächst davon ausgegangen, Version 1 währe die Lösung aus dem letzten Beitrag aber die Version 1 hat keine Bauteillüftung. Damit ist auch erklärt warum Version 1 schlechter als die ungerichtete Werksausführung ist bei der zumindest ein Teil der Lüftung für den Kühlkörper auch auf Hotend und Bauteil gelangen. Die Lösung mit dem Bauteillüfter wie am CR-10 ist unbestritten der Favorit. Nun ist aber nicht jeder so besessen darauf in die Elektrik einzugreifen und den zusätzlichen Bauteillüfter anzuschließen. Wo würdest Du die Lösung aus dem letzten Beitrag hier einordnen? Hat es gegenüber der Werksausführung was gebracht?

        • Die Lösung, die einfach den Luftstrom splittet, war http://www.thingiverse.com/thing:2334407. Die war ungefähr genauso gut, wie ein neben den Ender gestellter PC-Lüfter. Ich würde sie mal zwischen 2 und 3 einsortieren. Sie hat aber den Nachteil, dass der gegenüber 2 zusätzliche Luftstrom sich z.B. für PETG oder ABS nicht abschalten lässt.

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