Den 3D-Druckern wird oft vorgeworfen, dass deren Qualität nicht so gut ist wie bei der Herstellung von Teilen unter Einsatz von Spritzgießmaschinen. Vielleicht war es so, wenn der Markt noch im Kriechgang war. Bei derzeitigen Technologien weicht die Qualität des industriellen 3D-Drucks von anderen Verfahren nicht ab und die gedruckten Teile können bei Fertigprodukten erfolgreich eingesetzt werden. Unten werden Faktoren aufgeführt, die Qualität des 3D-Drucks beeinflussen.
Die Zeiten teurer und ungenauer 3D-Drucker sind vorbei. Auch die Desktop-Drucker, die früher nur eine teure Kuriosität und Modeerscheinung waren, wurden heutzutage billiger und sie bieten eine ziemlich gute Druckqualität. Immer mehr an Popularität gewinnen auch professionelle 3D-Industriedrucker, die man immer öfter in Produktionsstätten und Betrieben treffen kann. Die Beständigkeit des 3D-Drucks von dieser Maschine muss nicht unbedingt von der Qualität einer Spritzgießmaschine abweichen. Insbesondere, wenn die geeigneten Materialien verwendet werden.
Die Qualität des 3D-Drucks wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst. Das hängt sowohl von der Ausführung des Druckers selbst als auch von der eingesetzten Software und des eingesetzten Filaments.Vor allem sind billige 3D-Drucker zu vermeiden. Das sind am häufigsten chinesische Hersteller, die sich nur darum kümmern, dass das Produkt nicht zu viel kostet. Leider muss man für die Qualität auch entsprechend bezahlen.
Angefangen beim Design – die Qualität des 3D-Drucks wird durch Materialien beeinflusst, aus denen die Maschine hergestellt wurde. Das Gerät soll genug stabil sein, so dass schnelle Bewegungen der Köpfe keine Vibrationen am Material bewirken. Im schlimmsten Fall kann eine plötzliche Bewegung an einer der horizontalen Achsen zum Umkippen des Gerätes führen.
Wenn es sich um industrielle 3D-Drucker handelt, die bei hohen Temperaturen betrieben werden – Kunststoffgehäuse sind zu vermeiden, die mit der Zeit zerstört werden können.
Die Achsen sollen an robusten Schienen und Stäben montiert werden. Alle Fehler werden am Ausdruck sichtbar sein. Die Achsen müssen maximal steif sein, damit die Vibrationen die Qualität des 3D-Drucks nicht beeinträchtigen.
Die Informationen über die Qualität der Konstruktion finden Sie am besten auf der Internetseite des Herstellers, in der Produktbroschüre oder in der technischen Spezifikation. Um eine angemessene Qualität des 3D-Drucks zu gewährleisten, sind offene und Kunststoffstrukturen zu vermeiden. Der Heiztisch soll aus hochwertigem Glas, z.B. Borosilikatglas hergestellt werden, das hitzebeständig und nicht porös ist (sorgt für bessere Qualität der ersten Schicht).
Aufgrund der Stahlbauteile ist die Maschine zwar schwerer, sie weist aber längere Lebensdauer und bessere Stabilität auf.
Auch die angemessene Heiztemperatur hat einen Einfluss auf die Qualität des 3D-Drucks. Zu hohe oder zu niedrige Temperatur des Kopfes oder des Tisches führt dazu, dass der Druck Artefakte und Fehler aufweist. Zu niedrige Temperatur kann zur Verstopfung der Düse durch Filament führen, was zusätzliche Wartungsarbeiten erfordert. Zu hohe Temperatur führt dazu, dass das Material auf dem Tisch schmilzt oder im Kopf verbrannt wird.
Zum Beispiel, wenn Sie aus beständigen, professionellen Materialien wie PEEK oder ULTEM zu drucken planen, sollen Sie ein Gerät mit hoher Drucktemperatur wählen. ULTEM benötigt die Drucktemperaturen von 350–380°C (Je nach Hersteller kann das etwas weniger oder mehr sein). PEEK – von 370 bis sogar 450°C. Wenn Sie aus Hochtemperatur-Materialien drucken möchten, soll der 3D-Drucker bei 500°C drucken.
Andere Beispiele für Hochtemperatur-Materialien sind VICTREX AM™ 200 (380–420°C) und PEKK (340–380°C).
Im Gegensatz dazu erwärmen sich die meisten großformatigen 3D-Drucker, die nicht für die vorgenannten Materialien konzipiert sind, auf etwa 300°C, so dass sie mit Filamenten wie PLA, ABS oder Nylon kompatibel sind.
Die Wahl der Software ist für die Qualität des 3D-Drucks von Bedeutung. Problematisch sind Drucker ohne dedizierte Software, die auf Open-Source-Lösungen basieren. Fertige Voreinstellungen können nicht immer eine angemessene Druckqualität gewährleisten. Die Zeit, die ein Ingenieur der Feinabstimmung der Einstellungen zur Erzielung der zufriedenstellenden Qualität widmet, könnte für etwas anderes genutzt werden.
Die Druckparameter in der Software sind in erster Linie nach Vorgaben des Materialherstellers einzustellen. Nach einigen Drucktests kann der Maschinenbediener erkennen, welche Parameter verbessert werden sollen, damit eine angemessene 3D-Druck-Qualität gewährleistet werden kann.
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Die Qualität ist nicht gleich mit der Beständigkeit. Auch die schönsten Ausdrucke, die keine Artefakte oder Fehler aufweisen und ordnungsgemäß geglättet sind, können von geringer Beständigkeit sein. Je nach Bedürfnissen können Sie auf die Qualität zugunsten der Beständigkeit oder umgekehrt verzichten, aber die beiden Parameter bleiben auf hohem Niveau.
Unten wurde die Liste mit Faktoren aufgeführt, die die Beständigkeit des 3D-Drucks beeinflussen.
Der wohl wichtigste Punkt für die Beständigkeit des 3D-Drucks ist das verwendete Material. Minderwertige PLA-Materialien brechen schnell oder verformen sich unter Temperatureinwirkung. Das gleiche gilt auch für ABS-Materialien, die bei geringer Druckqualität brechen.
Um eine hohe Beständigkeit des 3D-Drucks zu erzielen, sind hochwertige Materialien renommierter Hersteller zu verwenden. Besonders robust sind solche Materialien wie PEEK und ULTEM. Die beiden Materialien erfordern hohe Heiztemperaturen, deshalb sind nicht alle verfügbaren 3D-Drucker mit diesen Filamenten kompatibel. Beispielhafte 3D-Drucker, die aus PEEK drucken können, sind z.B. 3DGence Industry F421 und dessen kleineres Äquivalent – Industry F350.
Einige Druckerprogramme bieten fertige Voreinstellungen für den beständigen 3D-Druck.Vor allem muss die geeignete Füllung bereitgestellt werden. Ein hohles Modell wird unzureichend beständig sein. Wenn Sie dagegen in eine volle Füllung investieren, wird dieser Ausdruck extrem robust sein. Selbstverständlich erfordert die volle Füllung viel Filament und nimmt viel Zeit in Anspruch. Daher ist es ratsam, verschiedene verfügbare Füllungsvarianten zu testen, um ein befriedigendes Verhältnis von Beständigkeit zur Menge des benötigten Materials zu erzielen.
Die Qualität des industriellen 3D-Drucks weicht von dieser der Hausdrucker nicht nur aufgrund des möglichen Einsatzes von professionellen Thermoplasten, sondern aufgrund der Kammertemperatur ab.
Die meisten Desktop-3D-Drucker weisen keine geschlossene Bauweise auf und dies bedeutet, dass die konstante Betriebstemperatur schwieriger aufrechterhalten werden kann. Die Industriegeräte weisen eine geschlossene Kammer auf, in einigen Fällen wird sie aktiv beheizt, was für mehr Kontrolle beim Betrieb sorgt.
Die Temperaturschwankungen beim Druckvorgang können bewirken, dass das Modell sich abblättert. Die geschlossene Kammer, die den industriellen 3D-Druck beeinflusst, hält konstante Temperatur innerhalb des Gerätes aufrecht und verhindert solche Probleme wie Abblättern oder Ablösen der ersten Schicht.
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3D-Druck – Druckqualität und Druckbeständigkeit
Wie oben erwähnt, ermöglicht die geschlossene Kammer, konstante Temperaturen beim Druckvorgang aufrechtzuerhalten.
Was keiner Desktop-Drucker gewährleistet – Der 3D-Drucker ist ein fortgeschrittenes Materialmanagementsystem. Viele professionelle Drucker für industrielle Zwecke verfügen über eine dedizierte Filament-Kammer, in der das Material vor der Zuführung zum Extruder zusätzlich getrocknet werden kann.
Als Beispiel dafür gilt eine Lösung der Firma 3DGence – MMS (Material Management System). Ein solches System gewährleistet eine vollständige Kontrolle über den gesamten Druckprozess vom Anfang bis zum Ende. Jedes Material wird mit einem NFC-Tag gekennzeichnet – Somit kann die Maschine die Information über das Material und dessen Parameter direkt an das Programm senden. Anschließend wird das Material bei 3DGence MMS getrocknet. Nach dem Druck wird das Material bei hohen Temperaturen erwärmt. Auf solche Art und Weise können Druckspannungen eliminiert werden, was die Druckbeständigkeit erheblich verbessert.
Welche Maschine soll man dann wählen, damit sie sowohl den Qualitätsanforderungen entspricht als auch die bestimmten Beständigkeitsmerkmale aufweist. Sicherlich sind billige Drucker wenig bekannter Hersteller zu vermeiden.
Die Desktop-Drucker sind für industrielle Anwendungen ungeeignet. Der Kauf eines solchen Druckers für ein Unternehmen, das in der Industriebranche tätig ist, ist reine Geldverschwendung, weil die Ausdrucke den Qualitätsanforderungen nicht entsprechen werden. Wenn Sie nach einem 3D-Drucker für Ihr Unternehmen suchen, das hochwertige und beständige Ausdrucke bietet, ist es ratsam, Angebote der renommierten Hersteller wie z.B. 3DGence in Anspruch zu nehmen.
Beachten Sie, dass nicht nur die Maschine selbst die Qualität beeinflusst. Um beständige Ausdrucke zu erzielen, soll man auch in geeignete Filamente und Software investieren.
Für weitere Fragen stehen unsere Experten jederzeit gerne zu Ihrer Verfügung.
