PID-Tuning – konstante Temperaturen für optimale Ergebnisse

Neben einem mechanisch sauber eingestellten 3D-Drucker sind konstante Temperaturen am Hotend und dem Heizbett das A und O für perfekte Ausdrucke.
Schwanken die Temperaturen zu sehr um den Soll-Wert, ist Handlungsbedarf nötig.
Hier zeigen wir Euch, wie Ihr wieder schnell an die richtigen Einstellungen heran kommt.

Im Normalfall sollte der Hersteller Eures 3D-Druckers schon die richtigen Regelwerte für das Hotend und das Heizbett in der Firmware hinterlegt haben.
Durch Modifikationen oder dem Einbau anderer Hardware, wie zum Beispiel einem anderen Hotend-Lüfter, können diese Werte aber nicht mehr passen.
Auch das Aufspielen einer neuen Firmware oder gar der Einbau eines neuen Mainboards kann dazu führen, dass Ihr ein sogenanntes PID-Tuning machen müsst.

Doch was versteckt sich hinter PID eigentlich?

PID steht für Proportional-Integral-Derivative Controller. Dabei handelt es sich um einen stetigen Regler mit einem vorherbestimmten Verhalten in der Regelung. Ein Teil regelt proportional, der andere integral und der dritte differenziert das Verhalten der anderen beiden Regelparameter.

Kurz gesagt, die Parameter steuern das Heizverhalten Eures Hotends.

Wo finde ich die Parameter in der Firmware?

Die PID-Werte Eures Druckers sind fest in der Firmware hinterlegt. Bei manchen Druckern, die mit Marlin arbeiten, ist das Menü zur Eingabe der PID-Daten freigeschaltet, bei anderen jedoch nicht.
Am einfachsten lässt sich ein PID-Tuning mit einem angeschlossenen RaspberryPi mit Octoprint oder Pronterface etc. machen.

Wie kann ich ein PID-Tuning durchführen?

Wie zuvor erwähnt, muss der 3D-Drucker entweder mit Octoprint oder Pronterface verbunden sein, denn nur so habt Ihr Zugriff auf Terminal, wo Ihr Befehle ausführen könnt.

Das PID-Tuning sollte immer im kalten Zustand des Druckers ausgeführt werden.
D.h. im Optimalfall hat der Drucker Raumtemperatur.

Für das Tuning führt Ihr folgende Eingaben durch:

M106 (M106 startet den Lüfter auf 100%)
M303 E-0 S230 C8 (M303 wählt das PID Tuning aus,E-0 wählt den Extruder 0 aus, S230 setzt die Zieltemperatur auf 230 Grad und C8 startet 8 Messzyklen)

Dies bedeutet mit M106 startet Ihr den Bauteilkühler mit 100%. Ihr könnt auch nur einen Teil der Kühlleistung des Bauteillüfters verwenden. Hierfür müsst Ihr hinter den Befehl ein „S“ plus den gewünschten Wert für die Kühlung eintragen.

ACHTUNG: Die Werte sind nicht prozentual, sondern S255 entsprechen 100% bzw. S128 = 50% usw.

Mit dem Befehl M303 E-0 S230 C8 startet Ihr das eigentliche PID-Tuning. „S230“ ist diesem Fall die Zieltemperatur von 230°C und C8 steht für 8 Messzyklen, die abgefahren werden.

Nachdem die Firmware das PID-Tuning durchgeführt hat, sollte in Eurer Konsole folgende Mitteilung erscheinen:

bias: 91 d: 91 min: 206.48 max: 213.59
Ku: 32.59 Tu: 26.48
Classic PID
Kp: 20.29
Ki: 1.73
Kd: 67.59

Diese Werte sind die ermittelten Einstellwerte, damit Euer Hotend ordentlich funktioniert.

Mit den folgenden Befehlen werden die Einstellungen in die Firmware übernommen:

M301 P20.29 I1.73 D67.59
M500 //Speichert die Werte ins EEPROM

Der Befehl M301 dient zum Schreiben der Werte in das EEPROM und der Befehl M500 speichert die Werte fest ab, so dass diese auch nach einem Neustart wieder vorhanden sind.

Wie kann ich die PID-Werte in Marlin übernehmen?

In der configuration.h bietet Marlin die Möglichkeit die ermittelten Werte direkt einzutragen.
Dies ist besonders wichtig, wenn Ihr noch irgendwelche Änderungen an der Firmware vornehmen wollt und diese danach flasht. Solltet Ihr hier die Werte nicht eingetragen haben, werden die bisher hinterlegten Werte übertragen und der bisherige Aufwand war für die Katz‘.

Ist ein PID-Tuning beim Heizbett möglich?

Ja, beim Heizbett ist ebenfalls ein PID-Tuning möglich. Normalerweise regelt Euer Drucker, falls nicht anders eingestellt, mit einer sogenannten „Bang-Bang“ Regelung. Das heißt nichts anderes, als dass er das Heizbett einfach „AN“ und wieder „AUS“ schaltet.

Diese Regelung findet um einen bestimmten eingestellten Wert mit einer vorgegebenen Abweichung statt.

Wie kann ich die PID-Regelung aktivieren?

Um die PID Regelung für das Heizbett zu aktivieren müsst Ihr in der configuration.h folgende Zeilen suchen:

//#define PIDTEMPBED
#define BED_LIMIT_SWITCHING

Diese ändert Ihr wie folgt ab und übertragt die geänderte Firmware auf den 3D-Drucker:

#define PIDTEMPBED//
#define BED_LIMIT_SWITCHING

Nun könnt Ihr mit folgenden Befehlen das PID-Tuning für das Heizbett durchführen:

M303 E-1 S60 C8 (M303 wählt das PID Tuning, E-1 wählt das Heizbett 1 aus, S60 setzt die Zieltemperatur 60 Grad und C8 startet 8 Messzyklen)

Wie bei dem PID-Tuning für das Hotend, gibt die Konsole wieder folgende Werte aus:

 bias: 50 d: 50 min: 52.97 max: 53.13
Ku: 814.87 Tu: 11.80
Classic PID
Kp: 488.92
Ki: 82.89
 Kd: 720.98

Mit den folgenden Befehlen werden die Einstellungen in die Firmware übernommen:

M304 P612.29 I93.54 D699.37 
M500 //speichert die Werte in EEPROM

Auch hier könnt Ihr wieder die Werte direkt in Marlin übernehmen, damit Sie Euch beim nächsten übertragen nicht verloren gehen.

Ulrich Saßmannshausen

Ulrich Saßmannshausen

Mein Name ist Ulrich Saßmannshausen, ich bin der Gründer und Hauptautor von SELBSTgedruckt - 3D-Druck Magazin Mein Ziel ist es, Euch mit Neuigkeiten, Test und Tutorials aus der Welt des 3D-Drucks zu versorgen.

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