H & S – CAE


Mit unseren Tipps aus der Praxis wollen wir vor allem Hobby 3D-Druck Anwender und Maker dabei unterstützen, besser und erfolgreicher zu drucken. In diesem Sinne: Happy printing!

FDM 3D-Druck im Sommer

Praxistipp: Handling der erhöhten Umgebungstemperatur

Der FDM Druck (Fused Deposition Modeling) gehört zu den Rapid Prototyping Verfahren. Bei diesem Schmelzschichtungsverfahren entsteht das 3D-Objekt aus dem schmelzfähigen Kunststoff schichtweise. Der Temperatureinfluss ist beim FDM Druckprozess zu beachten, wenn der 3D Drucker beispielsweise im Sommer in einem warmen Zimmer steht.

3D-Druck per FDM: Anforderungen

Der FDM-Druckauftrag dauert zumindest bei etwas größeren Objekten mehrere Stunden. Die Anforderungen an diesen Druck definieren wir über die Maschineneinstellungen, doch es spielen noch weitere Faktoren eine erhebliche Rolle. Einer davon ist die Umgebungstemperatur. Diese muss für den erfolgreichen FDM-Druck optimal ausfallen, denn sie übt einen starken Einfluss auf das Ergebnis und damit auf die Qualität der hergestellten Modelle aus. Zwei Ziele sind hierbei zu beachten:

  • Der Druck soll erfolgreich in einem Arbeitsgang durchgeführt werden. Unterbrechungen sind sehr schädlich und führen größtenteils zu Ausschuss.
  • Die Modellqualität soll zufriedenstellen. Damit sind die Geometrietreue, die Übereinstimmung mit der digitalen Vorlage und die Schichthaftung in alle Richtungen gemeint.

Die Erfüllung dieser Anforderungen hängt von den Kunststoffeigenschaften der verwendeten Polymere und der äußeren Temperatur ab. Besonders die Glasübergangstemperatur des eingesetzten Kunststoffes hat eine sehr hohe Bedeutung. Beim FDM-Druck presst der 3D-Drucker den geschmolzenen Kunststoff durch eine heiße Düse und trägt ihn im Raum Schicht für Schicht auf. Beim Auftragen erstarrt der Kunststoff unmittelbar nach dem Ablegen. Die Voraussetzung für dieses rasche Erstarren, das maßgeblich für die Modellqualität ist, ist ein stark fallender Temperaturgradient, also eine hohe negative Temperaturdifferenz.

Was passiert bei hohen Außentemperaturen?

Wenn der Drucker beispielsweise in einem Raum in Südausrichtung steht, der gerade im Sommer sehr warm werden kann, wird auch die Ablagestelle sehr warm. Es verringert sich also die Temperaturdifferenz zwischen der abgelegten Schicht und der Umgebung. Der FDM-Druckprozess ist eigentlich für eine Umgebungstemperatur von rund 18 – 25 °C ausgelegt (Zimmertemperatur). Die abgelegte Schicht ist ohnehin durch die Wärmeeinwirkung der heißen Düse und des Heizbettes sehr warm. Kommt nun noch eine hohe Umgebungstemperatur hinzu, bleibt das entstehende Modell zu lange weich. Es kühlt nach dem Verlassen der Düse so langsam ab, dass die Genauigkeit drastisch sinkt. Das kann man sich gut vorstellen: Ein sehr langsam abkühlender Kunststoff verändert seine Form unter seinem Eigengewicht. Zudem dauert die Erhärtung des Kunststoffes länger als der Verfahrweg der Düse. Damit weicht das erstellte Modell geometrisch von der digitalen Vorlage ab. Diese geometrische Abweichung hat wiederum Einfluss auf die nachfolgenden Schichten: Die Ungenauigkeiten summieren sich auf. Es kommt noch die sinkende Schichthaftung in X-, Y- und Z-Richtung hinzu. Eine weitere Gefahr besteht in einer möglichen Düsenverstopfung durch den weichen Kunststoff. Diese würde zu einem Abbruch des Druckes führen, der Ausschuss bedeutet. Die schlimmste Folge ist die vergeudete Maschinenzeit, die Materialkosten sind weniger von Belang.

Unsere Lösungsvorschläge für den 3D-Druck in Augsburg

Wir achten bei unseren Druckvorgängen stets auf eine konstante Raumtemperatur und die niedrige Luftfeuchtigkeit im Raum. Dasselbe empfehlen wir Privatanwendern, die schon daheim mit einem eigenen Drucker 3D Drucke anfertigen. Es gibt noch mehr Lösungsmöglichkeiten wie die aktive Kühlung des Modells durch zusätzliche Ventilatoren. Nicht zuletzt lassen sich zur Lösung des geschilderten Problems offene Drucker gegebenenfalls ohne Nutzung des Heizbetts verwenden.

Konstantin

ÜBER UNS


Hoffmann Michael,
Steinmueller Konstantin - GbR 

3D-Druck | Beratung | Schulung 

86154 Augsburg