Tipps für den 3D-Druck

3D-Drucker
Bauteile aus dem 3D-Drucker (Bildquelle: Xiaole Tao).

Trillerpfeife oder Smartphone-Halter verformen sich, ziehen Kunststofffäden oder stürzen ein: Gerade Anfänger ärgern sich oft über 3D-Fehldrucke. Wie sich gröbste Fehler vermeiden lassen.

Beim 3D-Druckverfahren Fused Deposition Modeling (FDM) tritt häufig ungewünschtes Warping auf: Ränder von Trillerpfeifen, Smartphone-Halterungen und Mini-Gießkannen lösen sich vom Untergrund und wölben sich nach oben. So entstehen Fehldrucke für den Mülleimer. Der Grund: Auf dem Druckbett existieren verschiedene Temperaturzonen. Das flüssige Plastik kühlt unterschiedlich schnell ab. Es entstehen ungleichmäßig verteilte Eigenspannungen im 3D-Objekt. Ein Effekt, der besonders bei Filamenten aus Polyactid (PLA) und High Impact Polystyrene (HIPS) zu beobachten ist.

So lässt sich Warping im 3D-Druck vermeiden

Um den Warp-Effekt zu verhindern, können Sie als erstes das Design des 3D-Objekts optimieren. Maximieren Sie die Auflagefläche des Bauteils, sodass die Adhäsion steigt. Zusätzlich Haftung bieten Beschichtungen – etwa blaues Krepp-Klebeband (Blue Tape). Doch lassen Sie die Finger von Sprays und Klebestiften. Sie sorgen meist nur für hohen Reinigungsaufwand.

Empfehlenswert außerdem: ein beheizbares Druckbett. Ein Beispiel: Liegt die Temperatur des Heizbetts zwischen 100 und 110 °C, schmiegt sich ein Druckmaterial wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) mit einem Erweichungspunkt zwischen 110 und 130 °C gleichmäßig an das Druckbett an. Das funktioniert allerdings nur dann, wenn die Temperatur an allen Stellen des Druckbetts beständig ist. Daher ist es empfehlenswert, das Druckbett ruhig ein wenig länger vorzuheizen. Auch Dämmmaterialien aus dem Kfz-Bereich können helfen. Onlinehändler bieten passende Zuschnitte an.

Nicht zuletzt: Achten Sie darauf, dass der 3D-Drucker nicht in Zugluft steht. Kühlen einzelne Schichten unkontrolliert ab, entstehen Spannungen, die das Objekt verziehen.

So verhindern Sie, dass 3D-Objekte einstürzen

Nicht nur Warping führt zu Fehldrucken. Oft passiert es, dass der untere Teile des 3D-Objekts kurzerhand einstürzt. Hier offenbart ein beheiztes Druckbett eine Schattenseite. Die Schichten bleiben nur bis zu einer bestimmten Höhe warm und formbar. Darüber härten sie schnell aus. Die Statik gerät außer Kontrolle, das Objekt stürzt ein. Zudem können die oberen Schichten Risse bekommen, wenn wegen des Temperaturgefälles die Haftung zwischen den Schichten leidet.

Und das können Sie tun: Reduzieren Sie die Temperatur des Druckbetts. Bei einigen 3D-Druckern liegt die Standardtemperatur bei 75 °C. Für das Druckmaterial PLA liegt die empfohlene Wärme allerdings zwischen 50 und 60 °C. Senken Sie die Temperatur, erhöhen Sie die Stabilität des Bauteils. Eine weitere Strategie für mehr Stabilität: Den Lüfter des 3D-Druckers auf volle Stärke stellen und auf die untersten Schichten richten. Hier ist Experimentieren gefragt, um die optimale Balance zu finden.

So verhindern Sie Stringing

Beim sogenannten Stringing bilden sich zwischen Bestandteilen des 3D-Objekts hauchdünne Fäden aus Filament – etwa zwischen den Turmspitzen einer Modellkirche. Die Bauteile sehen dann schlimmstenfalls aus, als seien sie in ein Spinnennetz eingewickelt. Der Grund: bewegt sich der Druckkopf in Druckpausen über eine freie Fläche, tropft Filament aus der Düse und zieht Fäden. Die Lösung: die sogenannte Retraction-Funktion. Ist sie in der 3D-Druck-Software aktiviert, zieht der 3D-Drucker bei jeder Pausenbewegung das Filament in die Düse zurück.

Technische Hilfsmittel, um 3D-Fehldrucke zu vermeiden

Der Hersteller Delcos Systems entwickelt das Autonomous Intelligent Management System (AIMS). Dabei handelt es sich um einen Aufsatz, der sich auf den Druckkopf montieren lässt, und den Druck mit einer Kamera überwacht. AIMS nutzt dabei ein neuronales Netzwerk, das auf die visuelle Erkennung von Fehlern trainiert ist. Erkennt es einen drohenden Fehldruck, veranlasst das System einen Notstopp. Vorbestellen lässt sich das Gerät auf der Plattform Kickstarter – für 77 Euro. Im April 2021 erfolgt die Auslieferung.