Qualitätsoptionen

Druckqualität und Druckzeit hängen von mehreren Faktoren ab, wobei Düsendurchmesser und Schichthöhe den größten Einfluss haben.

Düsendurchmesser

Düsendurchmesser

Der Düsendurchmesser bestimmt die Linienbreite gedruckter Segmente, was die Toleranzen in X/Y-Richtung beeinflusst. Während einige Anwender die Linienbreite leicht anpassen, ist es üblich, denselben Wert wie den Düsendurchmesser beizubehalten. Experimente mit einer 10%igen Erhöhung haben günstige Ergebnisse gezeigt (z. B. Drucken einer 0,44 mm Linienbreite mit einer 0,4 mm Düse).

Jeder Bereich des Drucks, der schmaler ist als die Linienbreite, wird nicht gedruckt; daher kann ein dünnerer Düsendurchmesser zu einer höheren Druckqualität führen. Bestimmte Slicer-Einstellungen können das Drucken dünner Wände erlauben, obwohl Maße, die kleiner als die Linienbreite sind, möglicherweise nicht genau sind.

Die Verringerung des Düsendurchmessers und der Linienbreite erhöht die Druckzeit. Die Druckgeschwindigkeiten müssen reduziert werden, um ein Flaschenhals-Problem zu vermeiden, und oft sind niedrigere Schichthöhen erforderlich.

Als allgemeine Richtlinie sollte für zusammenpassende Teile ein Spiel von der Hälfte des Düsendurchmessers vorgesehen werden. Ein Toleranztest kann bestätigen, welche Spielwerte für bestimmte Drucker optimal sind. Engere Spielmaße können mit dünneren Düsen erreichbar sein, da die Hälfte des Düsendurchmessers dann kleiner ist.

Kleinere Düsendurchmesser können auch die Schichthaftung verringern. Düsen mit größerem Durchmesser erzeugen stärkere Verfilzungen zwischen den Schichten, was die Schichthaftung verbessern kann.

Ein Getriebe-Extruder ist notwendig, wenn sehr kleine Düsendurchmesser verwendet werden. Es wird genügend Drehmoment benötigt, um Filament durch Düsen mit 0,15 mm oder 0,25 mm Durchmesser zu drücken, da es zu erheblichem Flaschenhals-Effekt kommt. Direktantriebs-Extruder sind dafür Bowden-Systemen vorzuziehen, da die meisten Bowden-Extruder Schwierigkeiten haben, Filament durch extrem feine Düsen zu drücken.

Gängig verwendete Düsendurchmesser sind 0,25 mm, 0,4 mm und 0,6 mm. Kleinere Durchmesser können schwierig einzustellen sein und zu langen Druckzeiten führen, während größere Durchmesser die Toleranzen beeinträchtigen können. Eine 0,8 mm Düse ist für Vase-Mode-Drucke geeignet. Für extrem große Drucker, bei denen die Qualität nicht im Vordergrund steht, kann eine 1,4 mm Düse verwendet werden.

Für Anwendungen, die extrem hohe Details erfordern, wie kleine Schmuckstücke, wird Resin-Druck empfohlen.

Auswirkung des Düsendurchmessers auf die Schichthöhe

Die Schichthöhenbereiche, die zu zuverlässigen Drucken führen, hängen vom Düsendurchmesser ab. Schichthöhen sollten innerhalb von 25–75% (oder vielleicht 20–80%) des Düsendurchmessers bleiben. Eine 0,15 mm Düse sollte mit Schichthöhen von 0,04 mm – 0,11 mm drucken, und eine 0,8 mm Düse sollte mit 0,2 mm – 0,6 mm Schichthöhen drucken. Außerhalb dieser Bereiche nehmen Zuverlässigkeit des Extrudats und Qualität ab.

Mit einer kleinen Düse und zu großen Schichthöhen zu drucken erhöht die Wahrscheinlichkeit von Verstopfungen und Filamentschliff. Bei übermäßig niedrigen Schichthöhen auf einer großen Düse werden keine optimalen Toleranzen und Qualitäten erreicht.

Schichthöhen

Die Schichthöhe bezeichnet die Dicke jeder einzelnen Schicht in Z-Richtung. Größere Schichthöhen reduzieren die Qualität in Z-Richtung, erlauben jedoch deutlich schnelleres Drucken. Das Drucken mit 0,2 mm Schichthöhen dauert ungefähr halb so lange wie das Drucken desselben Objekts mit 0,1 mm Schichthöhen.

Die Druckgeschwindigkeiten für eine Standard-Extruder/Hotend-Konfiguration folgen oft einer Glockenkurve. Die Druckgeschwindigkeiten müssen bei sehr niedrigen Schichthöhen und kleinen Düsendurchmessern möglicherweise reduziert werden, um Flaschenhälse und Düsenverstopfungen zu verhindern. Die Druckgeschwindigkeiten müssen möglicherweise auch bei sehr großen Düsen und Schichthöhen verlangsamt werden, um aufgrund des erhöhten Volumens pro Sekunde die richtige Viskosität zu erreichen. Wenn die Druckgeschwindigkeiten bei großen Schichthöhen und Düsendurchmessern zu hoch sind, hat das Material möglicherweise nicht genug Zeit zum Schmelzen.

Beispielsweise druckt ein standardmäßiges E3D V6 Hotend bis zu 15 mm3/s. Ein E3D Volcano kann bis zu etwa 40 mm3/s drucken, was schnelleres Drucken mit größeren Düsen und Schichthöhen ermöglicht.

Die schnellste lineare Geschwindigkeit bei einer Standard-V6-Konfiguration verwendet eine 0,6 mm Düse bei etwa 0,25 mm Schichthöhen. Eine größere 0,8 mm Düse kann reduzierte Druckgeschwindigkeiten erfordern. Niedrigere Druckgeschwindigkeiten sind erforderlich, wenn auf eine 0,4 mm oder 0,25 mm Düse gewechselt wird.

Die Standardisierung auf eine 0,4 mm Düse aus gehärtetem Stahl mit 0,1 mm – 0,25 mm Schichthöhen ist für die meisten 3D-Druck-Anwendungen geeignet.