Tantillus Reborn

Kapitel 7 – Hotend

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Im Gegensatz zu den meisten Druckern ist der Tantillus mit nur sehr wenigen Hotends kompatibel. Der Tantillus verfügt über keine aktive Kühlung des Cold-Ends. Daher können sämtliche Full-Metall Hotends ohne weitere Modifikation des Druckers NICHT verwendet werden.

Diese Entscheidung haben wir mit voller Absicht gefällt. Zielsetzung war es von vorne herein möglichst wenig Masse zu bewegen. Ein Hotend mit passiver Kühlung  zu verwenden ist daher der ideale Weg gewesen.

Aufgrund der sehr kompakten Größe und des extrem geringen Gewichts haben wir uns für einen Hotend Klassiker entschieden. Das Merlin Hotend.

Das Merlin Hotend wurde 2011 von Björn Marl entwickelt und wird in Insider Kreisen bis heute hochgelobt. Nachdem es zwischenzeitlich nicht mehr verfügbar war, wurde es jetzt wieder von RepRap Enthusiasten rund um den Hackerspace FFM wieder aufgelegt und ist jetzt wieder bei Protoworx.de erhältlich.

Im Laufe der Entwicklung des Tantillus kam Angelo noch mit seinem Remake des Merlin. Die neue Version bietet zwei verschiedene noch kleinere Heizblöcke mit längerer Heizzone.

Das Merlin Hotend verwendet Airbrush Düsen. Airbrushdüsen sind erhältlich in 0,2, 0,3 und 0,5mm. Diese sind empfindlicher als andere Düsen, ermöglichen aber sehr feine Drucke. Dies passt gut zu der hochaufgelösten XY-Achse des Tantillus.
Airbrush Düsen erfordern aufgrund der Düsengeometrie eine gewisse Lernkurve und absolut exakte Kalibrierung. Ehrlicherweise kann man es dadurch nicht als Anfängerhotend bezeichnen, es hat aber ein riesiges Potential. Die Düsengeometrie sorgt für sehr wenig Hitzeabstrahlung auf das Druckteil. Die sehr schlanke Form ermöglicht es zudem viel Kühlluft an die Düse bzw. unter den Heizblock zu bekommen.

Aufgrund des Tefloninliners und des passiven Kühlkonzepts sollte das Merlin nicht über 260°C  betrieben werden.
Stark abrasive Filament bzw. hochgradig gefüllte Filamente sollten nicht verwendet werden. Diese sind aber zumeist eh nicht mit den kleinen Düsengrößen (0,2/0,3) kompatibel.

Das Merlin wird ausreichend durch die stationäre Druckteilkühlung des Tantillus R gekühlt.
Es ist daher nicht unbedingt empfehlenswert stark warpende Hochtemperaturkunststoffe zu drucken.
Diese erfordern meist eine vollständig deaktivierte Druckteilkühlung und hohe Drucktemperaturen, somit würde das Hotend ebenfalls nichts gekühlt.
Alle wirklich gängigen Druckmaterialien wie PLA, PETG, TPU, … erfordern aber eine aktive Druckteilkühlung und können daher mit dem Tantillus R erfolgreich gedruckt werden.

Da der Heizblock ständig dem Luftstrom der Druckteilkühlung ausgesetzt ist bietet es sich an einen Überzieher aus hochtemperaturbeständigem Silikon zu verwenden. Dieser sorgt für eine gute Isolierung des Heizblocks, geringere Hitzeabstrahlung auf das Druckteil und deutlich konstantere Temperaturen.
Die Silikonteile haben separates Kapitel bekommen, hier zu finden.

(klassisches Merlin Hotend, vielen Dank an Gregor für das tolle Bild;)

Weitere Informationen zu dem Silikonüberzieher und zu der Herstellung sind hier zu finden.

Montagehinweise – Montage Merlin:

Das Merlin muss auf Bowden umgebaut werde. Hier zu den Groove-Mount-Adapter aufbohren und ein Gewinde reinschneiden. Je nach Push-Fit M5 oder M6.

Den Tefloninliner in den PEEK Schaft bündig eindrehen.

Der Thermistor muss in den Heizblock des Merlin Hotend eingeklebt oder mit Thermopaste eingesetzt werden. Die Thermopaste altert schneller als der Klebstoff, ein eingeklebter Thermistor ist jedoch komplizierter zu erneuern.

Empfehlenswert ist es das Merlin auch zu verkleben. Die Schmelzkammer wird mit dem PEEK Teil verklebt. Evtl. Leckagen werden abgedichtet und ein ungewolltes rausdrehen des Messingteils im Betrieb wird unterbunden. Allerdings sind die Teile danach im kalten Zustand nicht mehr zu demontieren.

JB Weld bietet sich als Kleber an. Erfahrungsgemäß ist dies der geeignetste Kleber da dieser auch nach dauerhafter thermische Belastung nicht brüchig wird.

Im Netz kursieren viele verwirrende Bilder des klassichen Merlins. Der O-Ring der sich evtl. an der Airbrushdüse befindet muss entfernt werden. Er würde sich in kürzester Zeit in eine sauende und stinkende Masse verwandeln.

Die Schmelzkammer in den PEEK-Körper mit etwas Handkraft eindrehen bis dieser mit etwas Druck gegen den Tefloninliner stößt. Dazu am besten einen Heizblock montieren, so lässt sich der Schaft gut von Hand eindrehen. Das Messingteil übt Druck auf den Tefloninliner aus, dieser staucht sich etwas. Nicht zu kräftig eindrehen, ansonsten verringert sicher der Bohrungsdurchmesser des Teflonteils zu stark.

Wer zufällig über eine 1,8 bzw. 1,9mm Reibahle verfügt sollte, nachdem alle Teile des Merlin fest miteinander verschraubt sind, den Tefloninliner nochmals von innen mit der Reibahle kalibrieren.
Wer nicht ganz so hohe Ansprüche hat kann auch einen 1,9mm bzw. 2,0mm Bohrer verwenden.

(perfekt ausgerieben, konstanter Durchmesser und glatte Wandung bis zum Düsengewinde)

Um das Hotend anzuschließen bietet sich eine MPX Steckverbindung an.
Neben dem Extruder befinden sich ein Auslass für den Kabelstrang des Hotends und zwei kleine Löcher für einen Kabelbinder. Hier ist ein guter Platz für die MPX Steckverbindung. Die Belegung des Steckers hat sich im Laufe der Jahre bewährt. Thermistor an den äusseren Pins. Heizpatrone an den inneren Pins.

Nachdem alles montiert ist empfiehlt es sich den Thermistor zu kalibrieren.
Weiteres zum Thema findet ihr hier.

Wenn das Hotend das erste Mal auf Betriebstemperatur aufgeheizt wird, sollte die Düse vorsichtig nachgezogen werden. Ebenso alle weiteren Schrauben am Heizblock.

Das Hotend wird mittels 2 Schrauben und einem Druckteil im XY Carriage befestigt. Das gedruckte Teil drückt den Groovemount des Merlins in den im Carriage vorhandenen Sitz. So ensteht eine spielfreie und feste Verbindung.
Es muss erst der PEEK-Schaft mit Schmelzkammer und Düse von oben eingesteckt werden. Anschließend kann von unten der Heizblock aufgesetzt und angeschraubt werden.

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• Kapitel 0 – Vorwort
• Kapitel 1 – Gehäuse
• Kapitel 2 – Z-Achse
• Kapitel 3 – XY-Achssystem
• Kapitel 4 – Heizbett
• Kapitel 5 – Kühlung
• Kapitel 6 – Extruder
• Kapitel 7 – Hotend
• Kapitel 8 – Elektronik
• Kapitel 9 – Filamentabroller
• Kapitel 10 – Silikonteile
• Kapitel 11 – Option: Riementriebabdeckung
• Kapitel 12 – Option: Rasperry Pi Zero
• Kapitel 13 – Option: USV für den Pi
• Kapitel 14 – BOM / Downloads
• Kapitel 15 – FAQ
• Kapitel 16 – Musterdrucke
• Kapitel 17 – Schlusswort

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