Grundlagen des 3D-Drucks: Schutz vor thermischem Durchgehen

Thermal Runaway Protection ist genau das, wonach es sich anhört. Es ist ein Schutzsystem gegen eine Situation, in der sich Ihr Drucker unkontrolliert aufheizt. Um dieses Risiko zu verstehen, ist es hilfreich zu verstehen, wie ein 3D-Drucker seine Temperatur verwalten soll. Wir empfehlen Ihnen dringend, zu testen, ob der Thermo-Runaway-Schutz auf Ihrem Drucker aktiviert ist und funktioniert.

Wenn ein 3D-Drucker für die Verwendung aufgeheizt wird, sendet die Steuerplatine eine Anweisung zum Aufheizen an das Heizelement. Das Heizelement wird wieder ausgeschaltet, wenn ein Thermistor registriert, dass die Heizpatrone die gewünschte Temperatur erreicht. Wenn ein Problem mit dem Thermistor auftritt, funktioniert dieser Vorgang leider nicht.

Sofern kein ausfallsicheres Schutzsystem vorhanden ist, heizt das Heizelement ungehindert weiter auf. Irgendwann wird etwas schmelzen und im Allgemeinen Feuer fangen oder auf andere Weise ein Feuer verursachen. Das verhindert das Thermal Runaway Protection System.

Intelligenter Schutz

Der Drucker weiß ungefähr, wie lange es dauern soll, bis das Heizelement die gewünschte Temperatur erreicht hat. Wenn der Thermistor nicht registriert, dass der Heizblock diese Temperatur im erwarteten Zeitraum erreicht. Dann wird das thermische Durchgehen-Schutzsystem ausgelöst. Für schwächere Heizungen bleibt etwas mehr Kopffreiheit.

Beim Auslösen unterbricht der thermische Durchgehschutz die gesamte Stromzufuhr zum Heizelement und stoppt den Druck. Auf einem Bildschirm wird, falls vorhanden, auch eine Meldung angezeigt, die den Grund für die Abschaltung erläutert. Um nach dem Herunterfahren des thermischen Durchgehen-Schutzes fortzufahren, müssen Sie Ihren Drucker neu starten und zurücksetzen.

Ein Druckerbildschirm mit einer Meldung zum Schutz vor thermischem Durchgehen. Bildquelle: www.phaser3d.com

Hinweis : Ein Thermistor ist ein Widerstand, dessen Widerstand sich je nach Temperatur ändert. Durch die Widerstandsmessung kann die Temperatur berechnet werden. Dieser Vorgang wird automatisch vom Mainboard verwaltet.

Was verursacht thermisches Durchgehen?

Die Ursache für Thermal Runaway ist fast immer ein Problem mit der Druckerhardware. Der Thermistor selbst könnte defekt sein oder nicht funktionieren oder Kontakt mit dem Heizblock haben. Auch fehlerhafte oder teilweise gebrochene Stecker oder Kabel können schuld sein. Schließlich könnte auch Ihre Heizpatrone selbst an der falschen Stelle sein oder herausgefallen sein.

Wenn eines dieser Dinge passiert, wird das Heizelement weiter mit Strom versorgt, bis sich etwas ändert. Im Idealfall greift der thermische Durchgehschutz ein. Wenn nicht, wird das Heizelement weiter heiß, bis es bricht. Während der Nichrome-Draht im Heizelement bei ca. 1.400 °C schmilzt, schmilzt das Aluminium des Heizblocks deutlich davor bei ca. 660 °C. Sie haben dann unglaublich heißes Aluminium, das auf einen wahrscheinlich zumindest teilweisen Druck fällt, der brennt. Natürlich kann in der Nähe befindlicher Kunststoff schon vorher schmelzen oder sich entzünden.

Was sollte man tun?

Es ist eine ausgezeichnete Idee, zu planen, was im Falle eines Brandes zu tun ist, bevor das Risiko zu einem Problem wird. Sie sollten in die richtige Brandschutzausrüstung investieren. Stellen Sie sicher, dass der thermische Durchgehschutz aktiviert ist. Zumindest beim Umgang mit Brandgefahren wie einem 3D-Drucker sollten Sie auf geeignete Feuervorbereitungen achten.

Sie sollten sicherstellen, dass Ihr Drucker so aufgestellt ist, dass er keine Ausgänge blockiert, dass Sie direkt darüber einen Rauchmelder installiert haben. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie einen CO2-Feuerlöscher in Reichweite der Zimmertür installiert haben.

Das Ergebnis eines Druckers, der kein thermisches Durchgehen-Schutzsystem verwendet. Bildquelle: thissmarthouse.net über Hackaday.

Um den Thermo-Runaway-Schutz für Ihren Drucker zu aktivieren, müssen Sie in die Druckerkonfigurationsdateien gehen. Während die genaue Position je nach Firmware-Anbieter und -Version variiert, müssen Sie nach dem Abschnitt zum Schutz vor thermischem Durchgehen suchen. Überprüfen Sie, ob die Einstellungen den Empfehlungen des Firmware-Anbieters entsprechen.

Viele Druckerhersteller und Drittanbieter von Firmware aktivieren jetzt standardmäßig den thermischen Durchgehschutz. Einige Versionen enthalten die Option jedoch nicht oder nicht einmal. Für den Überprüfungsschritt ist es hilfreich, wenn Sie die Länge des Schutztimers überprüfen. Wenn Sie dies nicht aktivieren, wissen Sie nicht, wie lange Sie warten müssen, bis das System aktiviert wird.

Prüfung des thermischen Durchgehschutzes

Sobald Sie wissen, dass der Schutz aktiviert ist, gibt es zwei relativ einfache Möglichkeiten, um zu überprüfen, ob der Schutz funktioniert. Sie können die Stromkabel für das Heizelement trennen. Weisen Sie dann den Drucker an, sich aufzuheizen, bis der thermische Durchgehschutzmechanismus auslöst. Alternativ können Sie den Drucker anweisen, normal aufzuheizen und dann die Heizpatrone bewusst zu kühlen, bis das Schutzsystem eine Abschaltung auslöst.

Wenn Sie das Element trennen möchten, stellen Sie sicher, dass der Drucker kalt und vom Netz getrennt ist, bevor Sie etwas trennen oder wieder anschließen. Für die Kühlmethode benötigen Sie eine angemessene Kühlleistung. Ein Haartrockner mit deaktivierter Heizung oder Druckluft kann gut funktionieren. In beiden Fällen müssen Sie dem Drucker Zeit geben, um zu erkennen, dass etwas nicht stimmt, und automatisch heruntergefahren werden. In diesem Fall funktioniert der thermische Durchgehschutz wie vorgesehen.

Wenn Ihr Drucker nicht automatisch herunterfährt, unterstützt entweder die Firmware Ihres Druckers das Schutzsystem nicht oder etwas anderes stimmt nicht. Versuchen Sie, nach der neuesten Firmware-Version zu suchen und diese zu installieren. Die Verwendung einer Firmware-Lösung eines Drittanbieters, die diese Funktion bietet, ist ebenfalls eine Option. Abhängig von Ihrem Vertrauen in die Diagnose des Problems können Sie auch versuchen, es selbst zu beheben. Wenn das Problem weiterhin besteht, sollten Sie den Drucker ersetzen oder reparieren.

Abschluss

Sicherheit ist immer wichtig, insbesondere beim Arbeiten mit kochenden Komponenten, die Brände auslösen können. Haben Sie Tipps zum Testen des thermischen Durchgehschutzes eines 3D-Druckers? Lassen Sie es uns unten wissen.