Der 3D-Druck mit geschmolzenem Draht, auch bekannt als Fused Deposition Modeling (FDM), ist eine der am weitesten verbreiteten additiven Fertigungsmethoden, mit der Objekte in aufeinanderfolgenden Schichten hergestellt werden. Obwohl diese Technologie wahrscheinlich am einfachsten zu erlernen ist und eine hohe Flexibilität bietet, kann die Druckgeschwindigkeit manchmal eine Herausforderung darstellen. Viele Nutzer von FDM-3D-Druckern sind neidisch auf die schnellere Herstellung von Teilen und versuchen, die „Standard“-Geschwindigkeiten ihres Druckers zu übertreffen. In diesem Artikel erklären wir Ihnen, wie Sie Ihre Druckeinstellungen optimieren und die richtigen Komponenten auswählen können, um schnelle 3D-Druckergebnisse zu erzielen, ohne Kompromisse bei der Qualität eingehen zu müssen.
Druckgeschwindigkeit und Beschleunigung
Die Erhöhung der Druckgeschwindigkeit ist der erste Schritt, der offensichtlich erscheint, um die Herstellungszeit zu verkürzen. Allerdings ist auch die Beschleunigung von entscheidender Bedeutung (in Slicing-Software auch oft als „jerk“ bezeichnet). Die Druckgeschwindigkeit ist vergleichbar mit der Höchstgeschwindigkeit eines Autos, während die Beschleunigung bestimmt, wie schnell diese Geschwindigkeit erreicht wird. Wenn man also die Druckgeschwindigkeit erhöht, ohne die Beschleunigung anzupassen, merkt man in der Regel kaum einen Einfluss auf die Druckzeit, vor allem wenn es um das Drucken kleiner Objekte geht. Aus diesem Grund führt eine ausgewogene Einstellung von Geschwindigkeit und Beschleunigung zu schnellen und präzisen Ausdrucken. Um dies zu optimieren, passen Sie die Einstellungen in Ihrer Slicer-Software (Slicer) an.
Linienbreite und Durchmesser der Düse
Die Linienbreite und der Durchmesser der Düse spielen eine bedeutende Rolle für die Druckgeschwindigkeit. Eine Düse mit größerem Durchmesser kann mehr Material extrudieren und so die Druckzeit verkürzen. Dies kann sich jedoch auf die Feinheit der Details auswirken. Idealerweise verwenden Sie eine Düse mit dem richtigen Durchmesser, je nach den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts. Sie können auch die Linienbreite über den Durchmesser der Düse hinaus vergrößern, um den Prozess zu beschleunigen, ohne zu viel Qualität zu opfern.
Der Durchmesser der Düse hat einen großen Einfluss auf die Druckzeit, da er die Linienbreite und die erreichbare Schichthöhe beeinflusst.
Höhe der Schicht
Die Schichthöhe ist ein entscheidender Faktor für die Druckgeschwindigkeit. Dickere Schichten verringern die Gesamtzahl der benötigten Schichten und beschleunigen so den Druckvorgang. Beispielsweise kann eine Schichthöhe von 0,3 mm statt 0,1 mm die Druckgeschwindigkeit verdreifachen. Für Bereiche, die eine hohe Genauigkeit erfordern, kann eine dünnere Schichthöhe jedoch besser sein. Einige Slicer erlauben variable Schichthöhen, um sowohl die Geschwindigkeit als auch die Qualität zu optimieren.
Temperatur, Kühlung und Materialauswahl
Die Extrusionstemperatur und die Kühlung sind für schnelle Drucke von entscheidender Bedeutung. Eine höhere Temperatur kann den Materialfluss verbessern, aber achten Sie auf die Gefahr von Verformungen. Stellen Sie sicher, dass das Kühlsystem effizient ist, um die Schichten schnell zu verfestigen. Auch die Wahl des richtigen Materials kann die Geschwindigkeit beeinflussen. Einige Filamente neigen dazu, schneller abzukühlen, während andere, wie PLA, anfälliger für Verformungen sind, wenn sie Temperaturen über 60 °C ausgesetzt werden.
Wenn man mit hoher Geschwindigkeit druckt, ist es wichtig, dass das Material ausreichend gekühlt wird.
Materialfluss (flowrate)
Die Materialflussrate ist die Menge an Filament, die pro Sekunde extrudiert wird. Eine Erhöhung dieses Durchsatzes kann den Druckvorgang beschleunigen, aber es ist entscheidend, dass Sie innerhalb der Grenzen der Kapazität Ihres Druckers bleiben. Ein zu hoher Durchsatz kann zu Problemen wie Verstopfungen oder unvollständigen Ausdrucken führen. Passen Sie den Durchsatz entsprechend an und testen Sie mit verschiedenen Einstellungen, um die optimale zu finden.
Geometrie des Füllmusters
Das Füllmuster wirkt sich auch auf die Druckgeschwindigkeit aus. Einfache Muster wie Geradlinigkeit sind schneller als komplexe Muster wie Gyroide. Entscheiden Sie sich bei nicht-strukturellen Teilen für eine geringe Füllung (10-20 %) und schnelle Muster wie Lightning. Dadurch lässt sich die Druckzeit erheblich verkürzen.
Die Geometrie der Füllung wirkt sich nicht nur auf die Festigkeit der Teile aus, sondern auch auf die Geschwindigkeit, mit der sie gedruckt werden.
Bewegungssysteme und Extruder
Die verschiedenen Bewegungssysteme von 3D-Druckern (kartesisch, Delta, CoreXY) und Extruderkonfigurationen (Bowden vs. Direct Drive) haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Druckgeschwindigkeit. Leichtere und agilere Systeme wie Delta-Drucker können höhere Geschwindigkeiten mit guter Präzision bewältigen. Darüber hinaus bieten Direct Drive-Extruder eine bessere Kontrolle des Materialflusses bei hohen Geschwindigkeiten.
Input Shaping
Input Shaping ist eine fortschrittliche Technik, die Beschleunigungssensoren verwendet, um unerwünschte Bewegungen des Druckkopfs zu analysieren und zu kompensieren. Diese Technik sorgt für flüssigere und präzisere Bewegungen, wodurch Vibrationen reduziert und die Qualität bei hohen Geschwindigkeiten verbessert werden.
Design für die additive Fertigung (DFAM)
Die Optimierung Ihres Designs kann auch die Druckzeit verkürzen. Entscheiden Sie sich für ein Design, das für die additive Fertigung gedacht ist (auch Design for Additive Manufacturing oder DFAM genannt). Minimieren Sie die benötigten Stützen und vermeiden Sie komplizierte Brücken und Überhänge. Das beschleunigt nicht nur den Prozess, sondern senkt auch die Material- und Nachbearbeitungskosten.
Wenn Sie diese Faktoren berücksichtigen und anpassen, können Sie die Druckzeit erheblich verkürzen, ohne Abstriche bei der Qualität machen zu müssen. Jedes Projekt ist einzigartig und die verschiedenen Druckermodelle haben spezifische Einstellungen und Komponenten. Experimentieren Sie also ruhig mit verschiedenen Einstellungen, um herauszufinden, was für Ihre spezielle Konfiguration am besten funktioniert.
Haben Sie schon einmal versucht, die Geschwindigkeit Ihres Druckers zu erhöhen, um schnelle 3D-Druckteile zu erhalten? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook oder LinkedIN mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.
*Coverbildnachweis : Josh Murrah (YouTube)