Ist 3D-Druck schnell?

Eine der ersten Fragen, die wir uns stellen, wenn wir in die Welt des 3D-Drucks einsteigen, lautet:„Wie schnell kann ich XYZ drucken?“ Die Antwort kann von nur wenigen Minuten bis zu mehr als 24 Stunden reichen, was offensichtlich nicht die nützlichste Aussage ist, die Sie in Ihrem Leben gehört haben. Trotzdem kann ich dieser mittelmäßigen, unerfüllenden und wahrscheinlich pedantischen Antwort einige nützliche Informationen hinzufügen.

Die Zeit, die ein normaler Desktop-Drucker (Hobbyist) benötigt, um ein Modell fertigzustellen, hängt hauptsächlich von der Bewegungsgeschwindigkeit des Extruders, der Schichthöhe, der Linienbreite, dem Prozentsatz der Füllung und der Notwendigkeit (oder nicht) von Stützen ab. stark> Es versteht sich von selbst, dass die wichtigste Determinante das schiere Volumen des Objekts ist, das wir drucken möchten.

Wenn Sie nur eine klare und spezifische Antwort wünschen, die Zeit, die zum Drucken eines Benchy mit 13 Gramm und 15,5 cm3 benötigt wird beträgt ca. 60 Minuten bei durchschnittlichen Druckereinstellungen .

Das Benchy ist das beliebteste Boot, das von Bastlern gedruckt wird, um die Druckqualität zu messen. Ich bin keine Ausnahme, weshalb ich es für den Rest dieses Artikels als Beispiel verwenden werde.

Jetzt, da Sie bereits wissen, was Sie Ihren Freunden sagen sollen, wenn sie Sie fragen, wie lange es dauert, ein kleines zufälliges und nutzloses Boot zu drucken, könnten wir technisch gesehen aufhören, diesen Artikel zu schreiben/lesen und mit unserem Leben weitermachen! In dem nicht so wahrscheinlichen Fall, dass Sie bleiben und weiterlesen, werde ich versuchen, es für Sie lohnenswert zu machen und Ihnen noch ein paar Dinge zu erzählen. Lassen Sie uns dafür sorgen, dass sie sprachlos (oder zu Tode gelangweilt) werden!

Hauptdeterminanten der 3D-Druckgeschwindigkeit

Wir werden detaillierter auf jeden der Haupttreiber der Druckdauer eingehen, und wenn Sie die Auswirkungen jedes einzelnen testen möchten, können Sie einen Slicer (wie Ultimaker Cura) herunterladen. Durch Ändern jedes Parameters und Slicens gibt die Software eine geschätzte Druckdauer aus. Dazu benötigen Sie nicht einmal einen 3D-Drucker.

Lassen Sie uns tatsächlich eine Tabelle mit unterschiedlichen Druckdauern unseres freundlichen Benchy unter verschiedenen Druckgeschwindigkeiten und Schichthöhen erstellen! Als Ausgangspunkt verwende ich die Entwurfseinstellungen von Cura:

Druckdauer von Benchy (in Minuten)

Wie Sie sehen können, spielen die Einstellungen eine große Rolle bei der Bestimmung der Druckzeit. In unserem einfachen Beispiel können wir damit rechnen, einen Benchy in nur 37 Minuten oder sogar in fast drei Stunden zu erhalten. Es ist auch erwähnenswert, dass das schnellste Druckszenario, das wir in Betracht gezogen haben, ein akzeptabel aussehendes Benchy ergeben sollte.

Sie können dasselbe tun, indem Sie Benchy herunterladen von Thingiverse.

Bewegungsgeschwindigkeit des Extruders

Aus offensichtlichen Gründen ist die Geschwindigkeit der Extruderbewegung einer der Hauptfaktoren, die die Gesamtzeit bestimmen, die unser Drucker benötigt, um unser gewünschtes Stück Kunststoff auszugeben. Es hat eine lineare Beziehung zur Druckergeschwindigkeit, was bedeutet, dass wir unsere Druckzeit ungefähr halbieren, wenn wir die Bewegungsgeschwindigkeit verdoppeln.

Allerdings gibt es hier kein kostenloses Mittagessen. Wir können die Druckgeschwindigkeit nicht endlos steigern und erwarten, dass unser kleines Boot so schön bleibt wie immer. Je nach Drucker können wir gute Ergebnisse erwarten, wenn die Bewegung auf 50 mm/s eingestellt wird. Einige High-End-FDM-Drucker können mit 150 mm pro Sekunde drucken, ohne dass die Druckqualität zu stark abnimmt.

Wenn Sie die perfekte Höchstgeschwindigkeit Ihres Druckers herausfinden möchten, haben Sie bereits einen Grund, mit dem Drucken Ihres eigenen Benchy zu beginnen Boote. Beginnen Sie mit 35 mm/s und erhöhen Sie bei Erfolg den nächsten Druck um 5 oder 10 Millimeter pro Sekunde, bis Sie den optimalen Punkt gefunden haben.

Wenn Sie Ihren Drucker zwingen, sich wie Usain Bolt zu bewegen, wird er nicht explodieren, aber Sie müssen bereit sein, Geisterbilder/Ringing, Unterextrusion, schwache Schichthaftung und insgesamt schlechte Qualität zu sehen, da die Erhöhung der Geschwindigkeit damit einhergeht unvermeidliche Nachteile.

Ebenenhöhe

Ein weiteres Merkmal, das in etwa linearer Beziehung zur Druckzeit steht, ist die Schichthöhe. Wenn Sie Ihre Schichthöhe von 0,1 mm auf 0,2 mm verdoppeln, reduzieren Sie die Zeit, die Sie auf Ihren Drucker starren, um 50 %.

* Nicht-wirklich-Profi-Tipp:Anstatt nur zu sehen, wie sich Ihr Druck materialisiert, können Sie auch nach draußen gehen und auf das Gras starren (es ändert auch seine Größe, wenn auch viel langsamer).

Für die Standarddüsengröße von 0,4 mm sollte ein gut kalibrierter 3D-Drucker in der Lage sein, mit einer Schichthöhe von 0,05 mm zu drucken. Die Ergebnisse davon können unglaublich lohnend sein. Kleine Schichthöhen eignen sich besonders für Bastler, die daran interessiert sind, kleine und detaillierte Miniaturen zu drucken.

Wenn Sie die Druckdetailqualität noch einen Schritt weiter bringen möchten, sollten Sie Ihre 0,4-mm-Düse gegen eine 0,25-mm-Düse austauschen. Diese schnelle und kostengünstige Änderung kann zu unglaublichen Ergebnissen führen.

Wenn Sie andererseits die Geduld eines fünfjährigen Kleinkindes (oder mir) haben, können Sie die Schichthöhe mit derselben Düse auf bis zu 0,32 mm einstellen und Ihre Drucke im Handumdrehen fertigstellen.

Füllprozentsatz

Ich empfehle, die meisten unserer Drucke normalerweise mit einer Füllung zu versehen, um sie widerstandsfähiger zu machen. Wie bei den meisten Einstellungen eines Drucks hat der Füllungsprozentsatz natürlich auch potenzielle Nachteile:Er erfordert mehr Filament und dauert länger zum Drucken. Dies gilt insbesondere für Modelle mit viel Innenraumvolumen.

Im Bild unten zeige ich, wie verschiedene Füllungsprozentsätze aussehen. Mit der Zeit und zunehmender Erfahrung im Drucken und Optimieren von Einstellungen werden Sie zu dem Schluss kommen, dass eine Füllung von 12 % bis 20 % ausreicht, um einen stabilen und widerstandsfähigen Druck zu erhalten, ohne dass der Druckvorgang zu lange dauert.

Sie sollten innerhalb des Füllungsbereichs von 0 % bis 60 % bleiben. Prozentsätze über diesem Schwellenwert haben in der Regel wenig bis gar keine Kraftgewinne und auf Kosten obszöner Druckzeiten. Als Schätzung ist der Bereich von 0 % bis 20 % für nicht funktionsfähige Teile geeignet, während im Bereich von 20 % bis 40 % die meisten Drucke mit leichter bis starker Beanspruchung erfolgen. Es gibt seltene Ausnahmen, die eine Füllung von 60 % erfordern. Vermeiden Sie diese Größenordnung, es sei denn, Sie halten dies eindeutig für erforderlich.

Wenn Sie sich einen Druck ansehen möchten, der (neben anderen Gründen) aufgrund einer schwachen Füllung eindeutig gescheitert ist, sehen Sie sich den riesigen Benchy an des ersten Bildes, das ich gemacht habe.

Druckunterstützung

Aufgrund der Art und Weise, wie Fused Deposition Modeling (FDM ) funktioniert, gibt es einen maximalen Winkel, in dem ein Modell gedruckt werden kann, bevor der Druck fehlschlägt. Dies liegt daran, dass jede neue Filamentschicht auf der vorherigen Schicht abgelegt wird, was es erforderlich macht, etwas darunter zu haben, auf dem aufgebaut werden kann. Als Faustregel empfehle ich, Objekte mit Winkeln von mehr als 45° nicht ohne zusätzliche Stützen zu drucken.

Als Referenz finden Sie unten eine Darstellung eines beliebten Winkel-Benchmark-Testers:

Neben der Darstellung des „Überhangtests“ empfehle ich auch, ihn auszudrucken, um festzustellen, ab welchem ​​Winkel Ihr Drucker zu versagen beginnt (Download hier). Es ist auch eine Überlegung wert, dass es immer Spielraum gibt, um ein paar Grad zu verbessern, ohne Stützen hinzuzufügen.

Ein erfahrener Drucker wird auch in der Lage sein, die effizienteste Positionierung eines Modells innerhalb der Slicing-Software festzulegen. Meistens kommt man ohne Stützen aus, indem man das Modell einfach dreht.

Wandstärke eines 3D-Drucks

Es sei denn, Sie möchten im Vase-Modus drucken (wo nur der äußere Teil des Modells in einer durchgehenden Linie gedruckt wird), ist es auch wichtig, die Kompromisse der Wandstärke zu kennen. Nach Wandstärke Ich meine die Anzahl der nebeneinander liegenden Filamentablagerungen, die der Extruder auf jedem äußeren Teil des Drucks vornimmt, um „die Wand zu bauen“. Dieser Parameter hat zwei Hauptkonsequenzen:

• Eine größere Wandstärke entspricht einem widerstandsfähigeren und schöneren Druck.
• Ein Druck mit dicken Wänden benötigt mehr Zeit zum Drucken und verbraucht mehr Filament.

Viele 3D-Druckereinstellungen haben mehr als eine Art, wie sie aufgerufen werden, und die Wandstärke ist definitiv keine Ausnahme:Je nach Software finden Sie sie unter Schalen , Perimeter , Seiten oder Schleifen .

Die Schale Die Dicke Ihres Drucks wird auch von Ihrer Düsengröße bestimmt und Sie sollten immer versuchen, sie als Vielfaches des Düsendurchmessers einzustellen (0,4 mm ist am beliebtesten).

Sowohl die minimalen als auch die empfohlenen Einstellungen, die ich unten beschreibe, gelten nicht nur für PLA-Filament, sondern auch für ABS, Nylon, PETG und jedes andere Filament.

Wenn Ihre Wände zu dünn sind, ist es möglich, dass der Druck nicht einmal fertig wird. Da die FDM-Technologie darin besteht, jede Schicht auf die vorherige zu drucken, neigt eine dünne Schicht, die noch nicht verfestigt ist, dazu, zusammenzubrechen, wenn die nächste Schicht darauf gelegt wird. Als absolutes Minimum sollte es 0,8 mm dick sein (zwei Umfänge). Dies ist eine gute Einstellung für einen Druck, der nicht der endgültige, sondern nur ein Zwischentest Ihres iterativen Designprozesses ist.

Eine zu große Dicke kann auch kontraproduktiv sein, da sie mehr innere Spannungen erzeugt und zu Verwerfungen führen kann. Wenn Sie Haltbarkeit und allgemeine Druckqualität im Auge haben, sollten Sie eine 1,6 mm dicke Wand in Betracht ziehen, die aus vier Rändern besteht.

Schlussfolgerung

3D-Druck ist nicht schnell, sondern höllisch langsam, aber wir können die Geschwindigkeit, mit der unser Drucker arbeitet, erhöhen, indem wir die Einstellungen ein wenig optimieren.

Es gibt ein paar moderne Drucker, die viel schneller drucken können als die Standardgeschwindigkeit von 50 mm/s, mit der die meisten Drucker drucken, wie z. B. der Voron 2.4, der mit bis zu 350 mm/s drucken kann (ja, 7-mal schneller). und in fantastischer Qualität.

Die meisten Hersteller entscheiden sich für das Drucken über Nacht, insbesondere bei Drucken, die etwa 20 Stunden dauern. Achten Sie dabei jedoch darauf, die erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen zu treffen.

Sehen Sie sich unseren Bereich mit empfohlenen Produkten an

Wir haben einen Abschnitt mit empfohlenen Produkten erstellt, der es Ihnen ermöglicht, das Rätselraten zu beseitigen und den Zeitaufwand für die Suche nach Druckern, Filamenten oder Upgrades zu reduzieren, da wir wissen, dass dies eine sehr entmutigende Aufgabe sein kann und im Allgemeinen zu viel Verwirrung führt .

Wir haben nur eine Handvoll 3D-Drucker ausgewählt, die unserer Meinung nach sowohl für Anfänger als auch für Fortgeschrittene und sogar Experten geeignet sind, um die Entscheidung zu erleichtern, und die Filamente sowie die aufgeführten Upgrades wurden alle von uns getestet und sorgfältig ausgewählt , damit Sie wissen, dass die von Ihnen gewählte Methode wie beabsichtigt funktioniert.