Wasserkühlung von E3D am Einzel-Hotend
Die Wasserkühlung von E3D gibt es nur für die Dual-Hotends Chimera+ und Cyclops+. Der Kühlblock lässt sich dennoch für ein wassergekühltes Einzel-Hotend einsetzen.
Für meine Drucker wurde es diesen Sommer mit 30°C Raumtemperatur zu warm. Das Filament kommt schon zu warm ins Hotend, die Luftkühlung läuft natürlich heißer, und es kommt zu Extrusions-Ausfällen.
Da ich auch für den Druck im Gehäuse grundsätzlich neugierig auf Wasserkühlungen bin, habe ich das Wetter jetzt zum Anlass genommen, das E3D V6 des X5POs auf Wasserkühlung umzubauen.
Ziel:
Ich wollte im E3D-Kosmos bleiben, um Düsen etc. weiter kombinieren zu können. Es sollte schnell losgehen, also schied ein Beschaffung aus China aus, obwohl es dort auch interessante Lösungen gibt.
Also habe ich das notwendige Minimum an E3D-Bauteilen beschafft, um das vorhandene E3D V6 auf Wasserkühlung umzubauen.
Material:
Kühlkörper:
E3D hat keinen Wasser-Kühlkörper für ein Einzel-Hotend im Programm, empfielt aber am Rande den für die Dual-Hotends Chimera+ und Cyclops+ (A).
Heatbreak:
Der Wasser-Kühlkörper hat Bohrungen ohne Gewinde für die Heatbreaks, so dass das E3D-V6-Heatbreak nicht passt. Es wird ein Kraken-Heatbreak (B) benötigt, das auch für die Chimera+-Lösung passt.
Heatblock, Düse, Thermistor, Heater und Silikonsocke:
… können vom E3D V6 übernommern werden.
Wasserkühlungs-Paket:
E3Ds Water Cooling Kit enthält das Modul aus Pumpe und Vorratsbehälter, den Radiator mit Lüfter sowie jeweils ca. 1,20m Schläuch und Kleinmaterial.
Der dünne Nylon-Schlauch dient für den Wasseranschluss am Kühlblock. Er ist relativ fest und hat den gleichen Außendurchmesser wie die Bowden für 1,75mm-Filament. Deshalb sehen alle vier Anschlüsse am Kühlblock gleich aus. In den Aufnahmen für den Wasserschlauch steckt unterhalb der Standard-Klemmung (Collet und Clip) ein O-Ring in einer Nut, der für die Wasserdichtigkeit sorgt. Bei den Aufnahmen in den beiden Schlauchkupplungen ist es das Gleiche.
Die Länge des Nylon-Schlauchs hat für den X5S grade so ausgereicht, Für einen 40×40 cm CoreYX Drucker wäre er zu kurz.
Leider war der mitgelieferte 1-Dollar-Lüfter komplett defekt. Da hätte ich von E3D einen wertigeren Einkauf oder zumindestens eine bessere Qualitätskontrolle erwartet. Als Ersatz verwende ich einen Be Quiet Pure Wings 2 80mm Lüfter.
Zusätzliches Kleinmaterial:
Aus den Artikelbeschreibungen bei E3D und den Händlern wird nicht genau klar, welche Fittings dabei sind.
Ein Chat mit dem E3D-Support war hier nicht hilfreich. Man wollte unbedingt ein komplettes Chimera+-Set verkaufen, was etwa 50 Euro teurer geworden wäre. Erst nachdem ich unfreundlich wurde, gab es Auskünfte zu meinen Fragen, die am Ende aber leider auch nicht stimmten.
Beim Kühlblock ist wie beschrieben das Fixing Kit dabei, von dem ich die vier M3-Schrauben zur Befestigung des Blocks verwendet habe. Nicht erwähnt wird in der Beschreibung, dass auch je vier Collets und Clips dabei sind. So habe ich unnötigerweise noch zwei beim Händler verfügbare Sets gekauft, wo sie enthalten waren (C).
Aus den Beschreibungen wird auch nicht klar, dass die zwei M3-Madenschrauben nicht dabei sind, um das Heatbreak zu klemmen. Ich hatte glücklicherweise noch welche.
Zwischen Heatbreak und Kühlblock wird noch etwas Wärmeleitpaste benötigt.
Vom vorhandenen V6-Hotend werden Heatblock, Thermistor, Heater, Silikonsocke und Düse übernommen.
Für den Einbau des Hotends im Drucker muss man sich eine indiviuelle Befestiungslösung überlegen. Ich habe mir – wie schon für das E3D V6 – auf die Schnelle Druckteile in Fusion360 entworfen und konnte Teile meiner V6-Lösung weiterverwenden. Die STL-Files sind unten angehängt.
Die Stückliste des Water Cooling Kits stimmt. Im Foto oben nicht zu sehen ist das mitgelieferte Drahtgitter für die Radiator-abwandte Seite des Lüfters.
Je nach Montage benötigt man noch eine Lösung für die Befestigung des Radiators. Ich habe mir hier eine kleinen Winkel gedruckt.
Dazu evtl. weiteres Material je nach Einbausituation, in meinem Fall eine Platte, Isolierung, T-Nuts, Schrauben und Kabelbinder.
Dazu kommt elektrisches Anschlussmaterial nach Bedarf. E3D liefert zwei Verlängerungskabel für die E3D-typischen Molex-Stecker mit.
Für die Befüllung empfielt E3D Kühlmittel aus dem PC-Bereich, notfalls tuts auch demineralisiertes Wasser.
Zusammengefasst:
Ich habe die Teile bei Makerdise gekauft.
Es war der einzige E3D-Vertragshändler in Deutschland, der soweit alles vorrätig hatte. Auch der Support war – insbesondere für so eine „Klein-Gebastel-Anfrage“ – außergewöhnlich gut, sofern nicht von E3Ds Produktbeschreibungen abhängig. Beide wussten nichts von meinen Blogaktivitäten.
- Chimera+/Cyclops+ Cooling Block
- Kraken Heatbreak
- Heatblock, Düse, Thermistor, Heater und Silikonsocke vom vorhandenen V6
- M3 Madenschrauben
- Water Cooling Kit
- Ersatzlüfter
- Kühlmittel
- Befestigungslösung für’s Hotend
- Radiatorbefestigung
- weiteres Montagematerial für’s Water Cooling Kit
- elektrisches Anschlussmaterial
Statt der ersten vier Punkte kann man natürlich auch ein komplettes Chimera+ kaufen und dessen eine Seite leer lassen. Da wären mir persönlich aber zu viele Bauteile in der Schublade gelandet.
Montage:
Für den X-Wagen des Tronxy X5S, der in meinem stark umgebauten X5PO immer noch verbaut ist, habe ich die oben genannten Teile aus Formfutura Apollox gedruckt:
In der Grundplatte oben sind rückseitig drei M4-Muttern eingelegt. Sonst sagen die Bilder mehr als 1000 Worte. (Ich habe die ersten Drucke verwendet, auch wenn da noch Verbesserungspotential wäre.)
Im Aufmacherbild oben sind dazu noch der Befestigungswinkel für den Bauteileblower und die modifizierte Prusa-Bauteiledüse zu sehen, die ich schon bei der luftgekühlten Lösung im Einsatz hatte.
Das Water Cooling Kit ist rückseitig auf einer MDF-Platte montiert und oben an das 2020-Profil geschraubt. Die Platte ist auf der Voderseite mit einer alukaschierten Styroporplatte beklebt, um gegen das Heatbed abzuschirmen. Der Radiator wird duch den passend gedruckten Winkel gehalten, die Schlauchkupplungen durch Kabelbinder.
Pumpe und Lüfter sind noch etwas provisorisch direkt an den 12V des Netzteils angeschlossen. Ich möchte erst einige Zeit abwarten, um dann zu entscheiden, ob ein Anschluss an den gesteuerten Hotend-Lüfter-Ausgang des Brainboards lohnt.
Befüllt habe ich erstmal mit demineralisiertem Wasser.
Das System war direkt nach dem Zusammenbau vollkommen dicht und der erste Start umproblematisch.
Was bringt’s?
Ich hatte vorab schon die Hotend-Innentemperatur des E3D-V6 bei 250°C Hotend-Tempertur und 110°C Heatbed-Temperatur gemessen, so dass ich jetzt einfach vergleichen konnte. Im Bereich des Druckkopfes herrschen über dem Heatbed etwa 40-50°C Lufttemperatur. Auch hier sagen Bilder mehr als 1000 Worte:
Luftgekühlt: 50°C
Wassergekühlt: 32°C
Mit dem Ergebnis bin ich sehr zufrieden.
Der Luftstrom aus dem Radiator bleibt ebenfalls praktisch kalt. Sowohl die Pumpe als auch der BeQuiet-Lüfter am Radiator laufen nahezu lautlos.
Wie geht’s weiter?
Jetzt wird erst einmal gedruckt.
Möglicherweise tausche ich das demineraliserte Wasser noch gegen ein Kühlmittel mit Bioziden und Korrosionsschutz.
Evtl. hänge ich Pumpe und Radiator-Lüfter noch auf den Hotend-Lüfter-Ausgang des Brainboards um. Dann liefen sie erst an, wenn eine Mindesttemperatur von z.B. 40°C am Hotend erreicht sind. Sicherheitshalber sollte ich dabei ein kleines Mosfet zwischenschalten.
Wenn sich die Lösung weiter bewährt, könnte ich mir vorstellen, dem Endermorph auch eine Wasserkühlung zu spendieren. Gerade nachdem er beim ersten Druck der modifizierten Prusa-Nozzle wegen Überhitzung auch verstopfte. 😉
Hersteller- und Händler-seitig könnte man überlegen, ein E3D-V6 Single Hotend Water Cooling Upgrade Kit anzubieten, bestehend aus Chimera+-Kühlbock incl. Fixing Kit und mindestens 2 Collets und Clips, Kraken-Heatbreak, 2 3mm Madenschrauben und Wärmeleitpaste. Zusammen mit einem Water Cooling Kit mit funktionierendem Lüfter wäre man dann komplett startklar, und der Support hätte eine einfache Antwort auf einen einfachen Bedarf. Ein Cooling Block für eine Single-V6 von E3D wäre natürlich auch schön.
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STL-Files: E3D WC X5S Mount
HI,
ich spiele auch mit einer Wasserkühlung herum, habe mir das Biqu H2O Hotend bestellt (preislich ok wenn direkt beim Hersteller) und dazu mal ein paar „Kühlkörper“ (China ca. 2,5€ Stück) für die Motoren im Schrank.
Wasser soll gefördert werden mit der kleinen Wakü von Kleinanzeigen (H60 Corsair).
Hast du mitlerweile die Pumpe und Lüfter über das Drucker Board angeschlossen oder weiterhin direkt am Netzteil?
Moin, Sommer!!! Jo. Es wird wieder warm am Drucker. 😀
Da kannst Du ja fast überlegen, die Pumpeneinheit vom H60, die normalerweise ja auf der CPU zu sitzen scheint, direkt an einen Motor zu kleben (nicht ganz ernst gemeint). Die Kühlleistung ist in jedem Fall ausreichend.
Im X5PO laufen Pumpe und Lüfter vorm Wasserkühler immer noch einfach durch, wenn der Drucker eingeschaltet ist. Das hat über die Jahre nie Probleme gemacht.
Ab und an fülle ich etwas Wasser nach, insb. wenn ich einen anderen Druckkopf anbaue.
Das Gesamtsystem verdunstet etwas Wasser, vermute durch die langen Schläuche. Es ist nicht viel, vielleicht 50ml pro Jahr, aber auch die wollen nachgefüllt werden. Bis zum Nachfüllen gleicht das bei meiner Lösung das Reservoir der Pumpen-Enheit aus, wo auch das Wasser nachgekippt werden kann.
Musst Du mal überlegen, wie das bei Deiner Lösung ginge.
Wenn man seinen Druckkopf schon mit Wasser kühlt, wie wäre es dann wenn man das Ganze auf die Stepper, Treiber und andere Teile ausweitet?
Ich spiele ja schon länger mit dem Gedanken vor allem wenn man dem Drucker ein Gehäuse verpasst und für ABS ordentlich hoch heizt.
Der Auslöser waren bei mir ja die Extrusionsprobleme im letzen Sommer bei einem Drucker ohne Gehäuse.
Für ein geheiztes Gehäuse würde ich immer darüber nachdenken, die gefährdeten Komponenten da rauszuhalten.
Für meine Zwecke hab ich dafür meinen „Frankenstein“ Endermorph (einfach mal im Blog suchen). Da ist das Hotend sogar noch luftgekühlt. Die Motoren sind im geheizten Bereich. Die Elektronik sitzt aber außerhalb im kalten Sockel.
Konsequenter ist da der Two-Trees Sapphire S. Der hat auch die Motoren im Sockel, so dass der mit Wasserkühlung am Hotend und einer Beplankung eigentlich ideal wäre.
Wenn Komponenten im Bauraum bleiben, wirds für die problemlose Funktion bei höheren Temperaturen natürlich enger, aber für ASA und ABS reichen ca. 40° aus, so dass man auch nicht beliebig viel Aufwand treiben muss. Am Anfang reicht ne Malerfolie überm Drucker, um die Wärme des Heizbetts ein wenig drin zu halten.
Also ich verstehe den Zusammenbau nicht. Ein WaKü-Block und wie geht es dann weiter? Was für einen Block, Nozzle usw. muß dann da noch ran um ein Single-Druckkopf aufzubauen? Hat das jemand verstanden was man alles kaufen muss um alles KOMPLETT zusammenbauen zu können?
Der einfachste Weg ist den Chimera zu verwenden. Der wird einfach um den 2. Strang reduziert und fertig. Noch einfacher ist es mit der Singel-Lösung aus China. Das spart Geld und Umbau.
Hallo Winfried, was genau ist denn unklar?
Oben ist doch nicht nur der Kühlkörper, sondern jedes benötigte Bauteil besprochen und unter „Zusammenfassung“ nochmal gelistet und verlinkt.
Ich hatte bereits ein E3D V6 im Einsatz. Die von dort übernommenen Bauteile sind oben auch gelistet.
Wenn Du die einzeln kaufen musst, wird es – wie Uwe antwortet – einfacher, ein komplettes Chimera+ zu kaufen und nur eine Seite zu bestücken, oder nach anderen Single-Hotend-Lösungen zu schauen.
Du bist Wissenschaftler o. Akademiker, oder? Ich habs doppelt durchgelesen und verstehe es nit. Meinst du mit V6 eine schon vorhandene Druckeinheit? und dann hast alles auseinandergenommen und die Teile aus der Liste anders wieder zusammenkombiniert? und wie das genau? ich werd da nicht schlau draus und würds gern nachbammeln.
nachbasteln meint ich
V6 ist der Name (eigentlich die Version) eines sehr beliebten HotEnds des Herstellers E3D. Ist so der gehobene (und recht gute) Standard für „normale“ Drucker. Wenn man sowas schon hat, kann man das für Peters Bastelvorschlag nutzen. Eine passenden Halterung zur Montage wirst Du – wenn Du keinen X5S benutzt – je nach Drucker aber noch selber konstruieren müssen, nach der Halterung richtet sich dann auch das Kleinteile Zeugs.
Was nutzt du für einen Drucker?
>>Meinst du mit V6 eine schon vorhandene Druckeinheit?
Ja. Um Dir das Googeln abzunehmen: Das E3D V6 ist ein Hotend der Firma E3D, das seit vier Jahren praktisch einen Standard am Markt des 3D-Druckens definiert.
In meinem X5S-Umbau war ein solches E3D V6 Hotend verbaut, und ausgehend davon ist der Blogbeitrag oben geschrieben.
Sorry, bei an Wasserkühlung Interessierten hatte ich vorausgesetzt, dass ein E3D V6 bekannt sei. Ist ein wenig so, als müsste man in einem Artikel über die Optimierung von Boxermotoren erklären, was ein VW Käfer oder ein Porsche 911 ist. Ich glaub auch, dass weder für Wasserkühlung noch Boxermotoren ein Studium notwendig ist. 😉
🙂 Nichts für Ungut! Happy Printing!
Ja so ähnlich! Die Teile sind von E3D und das V6 war verbaut. Da außer dem Kühlkörper die Teile des V6 auch am Chimera+ verwendet werden wurde nur der Kühlkörper mit Wasserkühlung benötigt. Wenn also nichts vorhanden ist dann kommst Du mit Chimera+ von E3D oder der Singel-Lösung aus China deutlich einfacher da Du Dir den Umbau sparst und eine Komplettlösung bekommst.
Lieber Peter,
wir bedanken uns ganz herzlich für die Erwähnung, und freuen uns das du zufrieden mit unserem Service bist! Gerne nehme ich als Geschäftsführer deine Kritik bezüglich der Artikelbeschreibungen an und gelobe schonmal Besserung 😉 Hier und in anderen Punkten werden wir noch nacharbeiten bzw. justieren.
Viele Grüße
Jan
Hallo Jan, wie oben erwähnt: Als Händler müsst Ihr Euch eigentlich auf die Stücklisten des Herstellers zu den Bundels verlassen können, gerade wenn E3D eine Registerkarte „What’s in the box“ anbietet. Wo’s „klemmt“ bekommt man ja nur raus, wenn man sich tatsächlich auf den Weg macht. Und Ihr könnt ja schlecht alle Bastelideen der Gemeinde selbst probieren.
Einer meiner Anycubic i3 Mega ist Heute auch überhitzt und verstopft. Laufen zwar im Keller, aber drei Drucker in einem geschlossenen Schrank produzieren auch über 30Grad Schranktemperatur.
Die Idee ist gut und wenn es tatsächlich etwas bringt, umso besser.
Meine Idee wäre einfach ein paar WaKü Blöcke aus dem PC-Bereich an das Hotend zu montieren. An einem CR-10 z.B. problemlos möglich. Beim E3D wird’s dann schon etwas komplizierter … mal schaun was in meine PC Bastelkiste noch so rumliegt. Hab zum Glück meine WaKü Teile vom PC aufgehoben 🙂
Ich hatte da gar nichts im Bestand. Und wenn man’s neu kaufen muss, sind PC-Teile nicht günstiger als das Paket von E3D. Die Kühlleistung scheint locker auszureichen. Aber das Kit ist ja auch für zwei Heizungen am Hotend ausgelegt.
Ist einer Deiner Wakü-Blöcke denn klein genug, um ihn in direkten Kontakt mit dem Kühlblock des Hotends zu bringen? Das Blechgehäuse zu kühlen wäre ja sinnlos.
Ja ich habe auch kleine, aber alles mit „großen“ Schläuchen und das ist das Hauptproblem. Mal schauen was es so in China gibt.
Ein Fühler im Kühler wäre auch noch gut, dann könnte man etwas regeln 🙂
Ja. Ne Regelung hatte ich auch im Kopf. Das scheint aber total unnötig, weil die Kühlung so schon sehr leise ist. Für das gute Gefühl wäre ein Temperaturanzeige vielleicht interessant, aber man kann auch kurz den Finger an den Kühlkörper legen um Bescheid zu wissen.
Nochmal zu China: Kennst Du aus dem PC-Bereich die Anschlüsse am Triaglelab Arethusa Hotend?
Mir sagt das alles nichts, mein PC hat einen I5-Notebookprozessor. 🙂
Schau mal:
https://de.aliexpress.com/item/Trianglelab-Arethusa-liquld-k-hlung-hotend-f-r-3D-druck-peek-PA-filament-F-R-E3D/32868524586.html
Die bieten auch ein Kit mit den restlichen Teilen an. Das hätte ich bestellt, wenn mir die längere Lieferzeit egal gewesen wäre.
Zunächst mal danke für die Ausführliche Beschreibung! Ich durfte es ja vorab bereits verfolgen. Blöd, daß nun hoffentlich de heißen Tage vorüber sind. So fehlt etwas der Vergleich um die Ergebnisse im Druck zu bestätigen. Etwas ernüchternd ist die Zusammenarbeit mit E3D. Wenn es „nur“ um den Kauf geht kann man auch in China kaufen. Für den höheren Preis sollte auch die Beratung stimmen.
Na, als Kleinstkunde würde ich keine „Zusammenarbeit“ nicht erwarten. Aber präzise Antworten auf präsise Fragen hätten mir besser gefallen, als plumper Verkaufsdruck. Nun muss man aber auch zugestehen, dass es eine einzelne Stichprobe war. Und ich war ja auch etwas sehr kleinkariert, nicht mal ein komplettes Chimera kaufen zu wollen. Vielleicht ist E3D gewohnt, dass Profis bestellen. Wenn ich meine Zeit rechnen müsste, hätte ich mich mit dem Kleinteile-Sortieren auch nicht aufgehalten, sondern ein komplettes Chimera bestellt. Wer weiß, wie lukrativ solche „Bastler“ für die Anbieter sind.
Drucke bei hohen Temperaturen bleiben abzuwarten das stimmt. Aber wissenschaftlicher als die Vergleichsmessung wird das auch nicht. Und die Bedingungen waren bei der Messung voll vergleichbar, auch die Raumtempertur.
Hast Du das schon gesehen?
Ja. Das wäre zusammen mit dem Aggregate-Kit von Trianglelabs auch mein Favorit aus China. Aber da hätte ich 3-6 Wochen drauf gewartet.