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Im Vergleich zur herkömmlichen Herstellung ist der 3D-Druck kostengünstiger, praktischer und verursacht viel weniger Schmutz und weniger giftige Nebenprodukte. Schließlich hat es Prototypenbau und Kleinserienfertigung in unsere Schlafzimmer gebracht. Auch wenn der 3D-Druck praktisch ist, ist er mit Sicherheit nicht einfach.
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Absolut alles, von falscher Riemenspannung und falschem Anzugsdrehmoment der Düse bis hin zu einer der Hunderten falschen Slicer-Softwareeinstellungen, kann zu einem katastrophalen Ausfall Ihres 3D-Drucks führen. Aber keine Sorge, wir haben die häufigsten Ursachen für 3D-Druckfehler zusammen mit praktischen Tipps zu deren Vermeidung zusammengestellt.
1. Besaiten
Bei kosmetischen 3D-Drucken stellt das Bespannen vielleicht keinen katastrophalen Fehler dar, aber auch dünne Kunststofffetzen, die horizontal über alle leeren Bereiche Ihres Modells verlaufen, machen den Zweck zunichte. Schlimmer noch: Eine übermäßige Fadenspannung kann sogar zu Spielproblemen bei Funktionsdrucken führen – insbesondere bei Drucken mit beweglichen Teilen.
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Was verursacht Stringing?
Der unansehnliche Defekt tritt auf, wenn ein 3D-Drucker nicht verhindern kann, dass geschmolzenes Filament aus der Düse austritt, während es die Lücken im 3D-Modell durchquert. Dieses Phänomen wird durch mehrere Faktoren bestimmt, die von der Viskosität des geschmolzenen Filaments bis zum in der Düse erzeugten Druck reichen.
Mit anderen Worten: Wenn bei zu hohen Temperaturen gedruckt wird, kann das Filament leichter aus der Düse austreten und Fadenbildung verursachen. Wenn der Düsendruck nicht entlastet wird, führt dies außerdem dazu, dass geschmolzener Kunststoff vorzeitig herausgedrückt wird. Auch das Vorhandensein von Feuchtigkeit im Filament kann zum Fadenziehen beitragen.
Erschwerend kommt hinzu, dass bestimmte Materialien wie PETG grundsätzlich anfälliger für diesen 3D-Druckfehler sind.
So beheben Sie Saitenbildung: Verwenden Sie eine niedrigere Temperatur
Je höher die Düsentemperatur, desto leichter kann das Filament austreten, obwohl dies nicht der Fall sein sollte. Durch die Einstellung der richtigen Düsentemperatur wird die richtige Filamentviskosität erreicht, wodurch Ihr 3D-Drucker den Fluss des geschmolzenen Filaments präziser steuern kann. Glücklicherweise gibt es einen einfachen Weg, dies zu erreichen.
Die meisten modernen Slicer wie PrusaSlicer oder sein Open-Source-Pendant SuperSlicer verfügen über integrierte Temperaturturm-Testmodelle. Verwenden Sie diese Kalibrierungsassistenten, um die Düsentemperatureinstellung für das Filament Ihrer Wahl zu optimieren. Mit dem Temperaturturm können Sie verschiedene Abschnitte des Modells mit unterschiedlichen Düsentemperaturen drucken.
Dies ist perfekt, um den Goldlöckchen-Bereich zwischen der Maximierung der Haftfestigkeit zwischen den Schichten und der Minderung der Fadenbildung zu finden. Lassen Sie den Testdruck auf verschiedenen Ebenen einrasten, um festzustellen, welche Temperatureinstellung für Ihre Anwendung stark genug ist und gleichzeitig die Fadenbildung mildert.
So optimieren Sie die Rückzugseinstellungen
Nachdem wir nun das Problem der übermäßigen Düsentemperatur gelöst haben, können wir dazu übergehen, Ihrem Drucker dabei zu helfen, den Düsendruck zu entlasten. Um geschmolzenes Filament aus einer winzigen Öffnung in der Düse zu drücken, ist viel Druck erforderlich. Wenn die enorme Druckkraft nicht rechtzeitig reduziert wird, sickert das Filament weiterhin aus der Düse und macht sich als Fadenbildung bemerkbar.
Zu diesem Zweck verfügt Ihre Slicer-Software über eine Einstellung namens „Retraction Distance“. Wie der Name schon sagt, reduziert es den Düsendruck, indem es das Filament in die entgegengesetzte Richtung zieht. Die Werte für den Rückzugsabstand werden in Millimetern gemessen und liegen bei Extrudern mit Direktantrieb zwischen 0,4 mm und 1,2 mm. Bowden-Extruder erfordern jedoch einen Rückzug zwischen 2 mm und 7 mm. Wenn Sie sich bezüglich der Extrudertypen nicht sicher sind, wenden Sie sich an unsere Erklärung zu Direktantrieb und Bowden-Extrudern sollte Sie abgesichert haben.
Der Wert ändert sich auch mit der Steifigkeit/Elastizität des Filamentmaterials. Das Drucken von für den Rückzug optimierten Kalibrierungsmodellen ist die einzige praktikable Möglichkeit, die richtige Einstellung für Ihren 3D-Drucker zu bestimmen. Wie der Temperaturturm verfügen die meisten guten Aufschnittmaschinen über eingebaute Rückzugstürme. Wenn nicht, können Sie einen Rückzugsturm herunterladen von Ausdrucke um herauszufinden, welche Einstellung des Rückzugsabstands für Sie am besten geeignet ist.
Neben der Rückzugsstrecke hat auch die Rückzugsgeschwindigkeit einen Einfluss auf die Besaitung. Sie variiert bei den meisten Filamenten zwischen 25 mm/s und 60 mm/s, hängt aber auch davon ab, ob Sie einen Direkt- oder Bowden-Extruder verwenden, und wird auch von der Zähigkeit/Elastizität des zu druckenden Materials beeinflusst. Eine zu niedrige Geschwindigkeit verschlechtert die Fadenbildung, wohingegen ein zu hoher Wert dazu führt, dass das Filament von den Extruderzahnrädern zerkaut wird oder sogar reißt. Auch hier sind Kalibrierungsdrucke die beste Vorgehensweise.
2. Düsen verstopfen
Düsenverstopfungen treten auf, wenn das Filament nicht durch die Düse gelangen kann, was zu unvollständigen Drucken oder gar keiner Extrusion führt. Im Gegensatz zum Stringing führt dies unweigerlich zu einem Totalausfall des Drucks. Aufgrund der Vielzahl der beteiligten Variablen ist es auch nicht so einfach, die Ursache der Verstopfung zu identifizieren und eine Lösung zu finden.
Was verursacht Düsenverstopfungen und wie man sie verhindert
Die Komplexität eines 3D-Drucker-Extruders führt zu vielen Fehlerquellen, die zu einer Verstopfung der Düse führen können. Im Großen und Ganzen reichen die Hauptursachen von mechanischen Problemen (Extruder, Düse, Heizung) bis hin zu Filamentauswahl und Handhabungspraktiken. Werfen wir einen Blick auf die häufigsten Ursachen.
Filamentqualität: Billigere Filamente enthalten wahrscheinlich Staub und Ablagerungen, die sich mit der Zeit in der Düse ansammeln und diese schließlich verstopfen können. Es ist nicht ungewöhnlich, sogar Metallfragmente in Filamenten zu finden, die von Marken hergestellt werden, die sich nicht an die richtigen Herstellungsstandards halten. Es braucht nicht viel, um eine durchschnittliche Düse mit einer Öffnung von nur 0,4 mm zu verstopfen. Es lohnt sich, hochwertige Filamente namhafter Marken zu verwenden. Allerdings ist es einfach, die negativen Auswirkungen billiger Filamente zu mildern, wenn Sie unsere befolgen Kaltzugführung für vorbeugende Düsenwartung .
Falsche Düsengröße: Technische Filamente aus Kohlefaser- und Glasfasermischungen können die standardmäßigen 0,4-mm-Düsen der meisten 3D-Drucker leicht verstopfen. Es ist besser, größere 0,6-mm-Düsen zu verwenden, um das Risiko zu verringern, dass die relativ großen Verbundmaterialien die winzige Öffnung einer Standarddüse verstopfen. Dieser Rat gilt auch für Holz-, im Dunkeln leuchtende und mit Metall angereicherte Filamente.
Zu hohe Schichthöhe: Dickere Schichten werden schneller gedruckt, aber wenn Sie es übertreiben, kann die Düse leicht verstopfen. Die Einstellung der Schichthöhe sollte idealerweise 75 Prozent Ihrer Düsengröße nicht überschreiten. Das bedeutet, dass eine Schichthöhe von 0,3 mm ungefähr die maximale Schichthöhe ist, die Sie sicher für eine 0,4-mm-Düse verwenden können.
Das Drucken von Modellen in größeren Schichthöhen erfordert einen radikal hohen Filamentvolumenstrom, der ohne eine Erhöhung der Düsentemperatur nicht möglich ist. Wenn nicht genügend Wärme zugeführt wird, kann der Extruder das kalte Filament nicht aus der Düse drücken.
Hitzekriechen: Am anderen Ende des Spektrums kann das Drucken bei zu hohen Temperaturen dazu führen, dass Hitze von der heißen Seite durch die Wärmedämmung auf die kalte Seite „kriecht“. Verstopfte Düsen treten immer dann auf, wenn das Filament auf der falschen Seite des Heatbreak schmilzt. Wenn Ihr Hotend-Lüfter nicht mehr funktioniert, müssen Sie nicht einmal besonders heiß drucken, da Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt wie PLA Ihre Düse verstopfen.
Dies kann wirksam gemildert werden, indem vor dem Drucken die Funktionsfähigkeit des Hotend-Lüfters überprüft wird. Durch die Verwendung von Heatbreaks aus Titan oder dünnerem Stahl wird auch das Kriechen der Hitze reduziert. Wenn Sie PLA in einem geschlossenen Drucker drucken, ist es eine gute Idee, die Tür offen zu lassen. Wenn nichts anderes funktioniert, müssen Sie möglicherweise auf einen leistungsstärkeren Hotend-Lüfter umsteigen.
Extruderverschleiß: Der Extrudermotor und die Getriebebaugruppe müssen ein enormes Drehmoment und einen enormen Halt erzeugen, um das Filament durch die Düse zu drücken. Dies gilt insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten für Materialien, die bei höheren Temperaturen gedruckt werden. Das Drehmoment alternder Extruder-Schrittmotoren kann mit der Zeit nachlassen oder die Extruderzahnräder sind möglicherweise abgenutzt. Eine Kombination dieser Faktoren kann bei einem alten Drucker zu einem ausreichenden Abfall der Extrusionskraft führen, der zu einer Verstopfung der Düse führen kann.
Sollte es dennoch einmal zu einer verstopften Düse kommen, hilft Ihnen unser raffinierter Helfer Anleitung zum Entfernen verstopfter Düsen im 3D-Drucker wird sich als nützlich erweisen.
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3. Verziehen
Eine Verformung entsteht, wenn sich die Ecken oder Kanten eines Ausdrucks beim Drucken vom Druckbett abheben. Auch wenn dies wie ein kosmetischer Mangel klingt, beeinträchtigt es die Maßhaltigkeit funktionaler Drucke, was ein entscheidender Faktor ist. Schlimmer noch: Übermäßiges Verziehen kann auch dazu führen, dass sich der gesamte Druck vom Druckbett löst und den Druck ruiniert.
Was verursacht Verwerfungen?
Es ist einfacher, die Mechanismen des Verziehens zu verstehen, wenn man sich eine Miniaturwand vorstellt, die in ABS gedruckt wird. Die ersten Schichten werden bei 260 °C auf eine auf 100 °C erhitzte Unterlage aufgetragen, um die Haftung zu verbessern. Während der Druck fortschreitet, haben die Schichten in der Nähe des Druckbetts eine Temperatur von 100 °C, während die Schichten weiter oben ein Drittel dieser Temperatur aufweisen.
Die oberen Schichten, die mit kälterer Umgebungsluft in Kontakt stehen, beginnen beim Abkühlen zu schrumpfen, wohingegen die heißeren unteren Schichten in der Nähe des beheizten Betts aufgrund der Ausdehnung relativ größer sind. Die schrumpfenden oberen Schichten führen dazu, dass sich die heißeren Schichten in der Nähe des Betts zusammenrollen, was deutlich wird, wenn sich die Ecken vom Bett abheben.
Während die Adhäsion des Druckbetts das Verziehen mildern kann, entsteht es tatsächlich aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen der heißen und der kalten Schicht des Drucks. Genau aus diesem Grund treten Verwerfungen bei technischen Materialien wie Nylon und ABS stärker auf, die bei deutlich höheren Temperaturen gedruckt werden.
So verhindern Sie Verformungen
Die Überbrückung des oben genannten Temperaturunterschieds ist die beste Möglichkeit, Verformungen zu mildern. Dies ist bei ABS-Drucken einfacher zu erreichen, da Sie lediglich eine geschlossene Druckkammer benötigen. Dadurch wird die vom Bett erzeugte Wärme eingefangen, um bei kleineren Druckern wie der Voron 0-Serie Kammertemperaturen von bis zu 70 °C zu erreichen.
Diese Methode eignet sich auch für anspruchsvollere Materialien wie Nylon und Polycarbonat. Idealerweise sollten Sie die Elektronik Ihres Druckers außerhalb der Kammer platzieren, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. Allerdings kann ein einfaches Gehäuse immer noch nicht verhindern, dass sich extrem große oder hohe Drucke in einem größeren 3D-Drucker verziehen. Zu diesem Zeitpunkt müssen Sie die Druckkammer aktiv erwärmen, um sie auf mindestens 60 °C zu bringen.
Es muss beachtet werden, dass solch hohe Kammertemperaturen nicht ideal für Materialien wie PLA und PETG sind, die bei diesen Temperaturen dazu neigen, weich zu werden. Diese Materialien lassen sich am besten in offenen 3D-Druckern drucken, wobei das Bett auf die Glasübergangstemperatur (Erweichungstemperatur) (zwischen 45 °C und 60 °C) erhitzt wird, um die Haftung zu unterstützen. Durch eine Reduzierung der Düsentemperatur lässt sich das Verziehen weiter abmildern, allerdings führt dies auch zu schwächeren Drucken.
Als Faustregel gilt, dass das Anbringen von Rändern an großen, flachen Flächen oder Laschen an scharfen Ecken Ihrer Drucke die Haftung verbessert, da so effektiv verhindert wird, dass das schrumpfende Material die unteren Schichten verzieht. Unser Ratgeber zu verschiedenen 3D-Druckoberflächen (und wann Sie sie verwenden) wird Ihnen helfen, die Haftung Ihrer ersten Schicht zu verbessern.
4. Schichttrennung oder schwache Drucke
Eine Schichttrennung oder Delaminierung tritt auf, wenn die Schichten eines Drucks nicht richtig aneinander haften, was zu Lücken oder Rissen im Druck führt. Ein 3D-Drucker ist im Wesentlichen eine Heißklebepistole, die von einem Roboter gesteuert wird. Und Schmelzkleber funktioniert, weil er heiß ist.
Ebenso führt das Drucken bei niedrigeren Düsentemperaturen zu schöneren Drucken, die sich nicht stark verziehen, aber die fehlende Hitze beeinträchtigt die Haftung zwischen den Schichten erheblich. Dies führt zu schwachen Drucken, die leicht entlang der Schichtlinien einbrechen.
So verbessern Sie die Schichthaftung und verhindern schwache Drucke
Die Stärke Ihres 3D-Drucks in alle Richtungen, außer entlang der Schichtlinien, wird vom Filamenthersteller bestimmt. Lesen Sie mehr unter Wie sich die Wahl des Filaments auf den Erfolg Ihrer 3D-Drucke auswirkt . Schichtlinien sind jedoch die unveränderlichen Fehlerquellen für alle 3D-Drucke, unabhängig vom verwendeten Material. Daher ist es wichtig, diese Best Practices zu befolgen, um die Haftung zwischen den Schichten zu verbessern.
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Drucken bei angemessenen Temperaturen: Kalibrieren Sie Ihre Düsentemperatur mit den oben genannten Temperaturturm-Testausdrucken. Diese 3D-Modelle sind so konzipiert, dass sie in jedem Temperaturabschnitt aufgenommen werden können, um die Haftfestigkeit der Schichten zu überprüfen. Dies ist der beste Weg, um ein Gleichgewicht zwischen Druckqualität und Zwischenschichtfestigkeit zu erreichen.
Hohe Geschwindigkeit des Teilekühlgebläses: Eine zu hohe Drehzahl des Teilekühlgebläses kann dazu führen, dass die Schichten zu schnell abkühlen, was zu einer schlechten Haftung führt. Während eine schnellere Teilekühlung für schönere Drucke und eine bessere Überhang-/Stützqualität sorgt, wirkt sich dies negativ auf die Zwischenschichthaftung in Materialien wie ABS, Nylon und Polycarbonat aus.
Feuchtes Filament: Durch das Vorhandensein von Feuchtigkeit im Filament entsteht in der heißen Düse Dampf, der Mikroblasen und Hohlräume im extrudierten Material erzeugt. Dies beeinträchtigt nicht nur die Oberflächenqualität eines Drucks, sondern macht ihn auch spröde. Einsteigerfreundliche Materialien wie PLA und PETG sind nicht anfällig für Feuchtigkeit, hygroskopische Filamente wie Nylon müssen jedoch vor dem Drucken gründlich in einem Filamenttrockner getrocknet werden.
Die vier Reiter der 3D-Druck-Apokalypse
Für erfolgreiche 3D-Drucke reicht es nicht aus, eine gute Haftung der ersten Schicht sicherzustellen. Wenn Sie Ihre Drucker- und Slicer-Einstellungen anpassen, um diese vier häufigen Fehlerursachen zu minimieren, sollte sich die Wahrscheinlichkeit, dass ein 3D-Druck fehlschlägt, erheblich verringern.