Druckgeschwindigkeiten

Kernkonzepte in der Geschwindigkeitskonfiguration

Die Druckgeschwindigkeit beim 3D-Druck wird durch Hardwarefähigkeiten, Materialeigenschaften und Slicer-Einstellungen bestimmt. Wichtige Faktoren sind Düsendurchmesser, Hotend-Durchflusskapazität, Kalibrierungen, und Druckerkinematik (z. B. Cartesian, CoreXY, Delta). Das Ausbalancieren von Geschwindigkeit und Qualität erfordert das Verständnis, wie diese Elemente miteinander interagieren.

Maschinenkinematik und Geschwindigkeitspotential

CoreXY vs. Cartesian vs. Delta

• CoreXY: Verwendet synchronisierte Riemensysteme für leichte Düsenkopfbewegungen, wodurch hohe Beschleunigungen (3000+ mm/s²) und Geschwindigkeiten bis zu 300 mm/s mit minimalen Artefakten ermöglicht werden.

• Delta: Leichte Arme erlauben schnelle Richtungswechsel, ideal für hohe Drucke, aber bei Budgetmodellen durch Bowden-Extruder begrenzt.

• Cartesian: Traditionelle "Bed-Flinger"-Konstruktionen haben Probleme mit der Trägheit bei hohen Geschwindigkeiten, bleiben aber zuverlässig für detailorientierte Drucke.

Wichtigste Erkenntnis: CoreXY- und Delta-Systeme sind in der Geschwindigkeit überlegen aufgrund reduzierter bewegter Masse, während Cartesian-Drucker Einfachheit über hohe Geschwindigkeit stellen.

Erklärung der Slicer-Geschwindigkeitseinstellungen

Kritische Parameter

1. Standard-Druckgeschwindigkeit:

   • Bestimmt die gesamten Extrusionsbewegungen (typischerweise 40–100 mm/s).

   • Erhöhe schrittweise (+5–10 mm/s), um Unterextrusion oder Lagenverschiebungen zu vermeiden.

2. Abschnittsspezifische Geschwindigkeiten:

   • Infill: Passe der Effizienz wegen an die Standardgeschwindigkeit an.

   • Außenwände: Reduziere auf 50–75% der Standardgeschwindigkeit für glattere Oberflächen.

   • Erste Schicht: Setze auf 15–25 mm/s (oder 50% des Standards) um Haftung zu gewährleisten.

   • Reisegeschwindigkeit: Erhöhe auf 150+ mm/s (Bowden-Systeme bewältigen höhere Geschwindigkeiten besser).

3. Volumetrische Durchflussrate:

   • Formel: Durchflussrate (mm³/s)=Düsendurchmesser (mm)×Schichthöhe (mm)×Geschwindigkeit (mm/s).

   • Beispiel: Eine 0,4mm Düse bei 0,2mm Schichthöhe und 100 mm/s erfordert 8 mm³/s.

   • Hotend-Grenzen: Standard-V6-Hotends erreichen maximal ~12 mm³/s, während Volcano-ähnliche Typen 25+ mm³/s.

Hardware-Beschränkungen und Lösungen

Extrudertypen

• Untersetzte (Geared) Extruder: Ermöglichen höhere Geschwindigkeiten (z. B., 300× Düsendurchmesser) indem sie den Griff am Filament verbessern.

• Direktantrieb: Besser für flexible Filamente, fügt aber Masse hinzu und begrenzt die Beschleunigung.

Düse und Schichthöhe

• Faustregel: Druckgeschwindigkeit ≤ 100× Düsendurchmesser (z. B. 40 mm/s für 0,4mm Düse). Dies ist nur ein Ausgangspunkt für ältere Seriendrucker; neuere Maschinen mit guten Komponenten können deutlich schneller drucken.

• Schichthöhe: Mittlere Höhen (~50% des Düsendurchmessers) bieten ein Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Detail.

Beschleunigungs- und Jerk-Einstellungen

• Beschleunigung: Steuert, wie schnell der Drucker Zielgeschwindigkeiten erreicht.

  • Hohe Werte (3000+ mm/s²): Reduzieren die Druckzeit, erhöhen jedoch das Risiko von Ghosting/Ringing.

  • Neue Drucker: Neue Maschinen mit Vibrationskompensation können aufgrund der Reduzierung dieses Ghosting-/Ringing-Effekts mit bis zu 20.000 mm/s² drucken.

  • Niedrige Werte: Verbessern die Oberflächenqualität auf Kosten der Geschwindigkeit.

• Jerk: Bestimmt sofortige Geschwindigkeitsänderungen bei Richtungswechseln.

  • Typischer Bereich: 10–20 mm/s (höher für Delta/CoreXY).

Hinweis: Kleine Drucke profitieren möglicherweise nicht von hohen Geschwindigkeiten aufgrund begrenzter Beschleunigungsstrecke.

Praktischer Arbeitsablauf zur Geschwindigkeitsoptimierung

1. Basis-Kalibrierung:

   • Beginne mit den vom Hersteller empfohlenen Geschwindigkeiten für dein Material.

   • Drucke ein Temperaturturm und Geschwindigkeitstestmodell um Grenzen zu identifizieren.

2. Abschnitte priorisieren:

   • Maximiere Infill- und Reisegeschwindigkeiten.

   • Verlangsame Außenwände und erste Schichten für Qualität.

3. Volumetrischen Durchfluss überwachen:

   • Stelle sicher, dass die Slicer-Einstellungen mit den Hotend-Fähigkeiten übereinstimmen (z. B. kann das Bambu Lab X1C 32 mm³/s).

4. Mechanik anpassen:

   • Spanne Riemen nach und schmierte Führungsstangen, um Klappern bei hohen Geschwindigkeiten zu reduzieren.

   • Rüste auf Hochdurchsatzdüsen (z. B. CHT, Volcano) für anspruchsvolle Materialien um.

Fehlerbehebung bei häufigen Problemen

• Unterextrusion: Erhöhe die Hotend-Temperatur oder reduziere die Geschwindigkeit.

• Ghosting/Ringing: Verringere Beschleunigung/Jerk oder installiere Eingangsformung (Input Shaping) (Klipper).

• Haftungsprobleme: Verlangsamen der ersten Schichtgeschwindigkeit und Erhöhen der Heizbetttemperatur.