Benötigen Harz-3D-Drucker Stützen?

Die meisten 3D-Druck-Enthusiasten entdeckten diese interessante Welt, als sie zum ersten Mal von Fused Deposition Modeling-Druckern hörten. Diese Technologie ist derzeit ohne Zweifel die beliebteste auf dem Markt und wird dies wahrscheinlich auch in den kommenden Jahren bleiben.

Dennoch ist es wichtig, den Unterschied zwischen beiden Techniken zu kennen und ein grundlegendes Verständnis ihrer Funktionsweise zu haben. Eine der häufigsten Fragen, die ich bekomme, wenn ich über Harzdrucker spreche, betrifft die Notwendigkeit (oder nicht) von Stützen.

Ich werde tiefer in Harzdrucker und die Hauptunterschiede zwischen ihnen und FDM-Druckern eintauchen. Aber lassen Sie uns zuerst auf den Punkt kommen und die Frage beantworten, die Sie hierher geführt hat:Brauchen Harzdrucker Stützen?

Resin-3D-Drucker benötigen fast immer irgendeine Form von Stützen, um die meisten Modelle erfolgreich zu drucken, da sie für Abschnitte eines Modells erforderlich sind, an denen keine vorherige Schicht haften muss. Zusätzlich wird eine Stützstruktur ähnlich einem Floß (PAD genannt) verwendet, um zu verhindern, dass sich das Teil von der Bauplatte löst.

Warum benötigt ein Harz-3D-Drucker Stützen?

Es gibt viele Fehlinformationen darüber, wenn wir über Harz-3D-Drucker sprechen. Da sie viel teurer sind als ihr FDM-Gegenstück, vermeiden die meisten Neulinge in der 3D-Druckwelt den Kauf. Darüber hinaus ist seine Verwendung auch viel komplizierter. Um einen Resin-3D-Drucker zu betreiben, benötigen Sie:

• Ein belüfteter Raum aufgrund der Toxizität der von ihm abgegebenen Gase.
• Die Verwendung von Handschuhen und Augenschutzbrillen, da Harz die Haut reizt und der emittierte Laserstrahl Ihre Augen schädigen kann.
• Höhere Forschung und Wissen über die am Prozess beteiligte Technologie.

Dieser letzte Punkt ist der wichtigste, und deshalb haben viele Menschen Zweifel an der Notwendigkeit, Stützen in gedruckten Stücken zu verwenden. Einige von ihnen glauben, dass der Laser das Harz sofort aushärtet (ein Härtungsprozess), und zwar an so bestimmten Stellen, dass es nicht notwendig ist, Stützen anzubringen.

Tatsächlich sind Stützen beim Harz-3D-Druck und beim FDM-3D-Druck genauso notwendig. Das Prinzip ist dasselbe:Sie können keine Schicht ohne Material erstellen, das sie an Ort und Stelle hält .

Der Unterschied zwischen den beiden Technologien impliziert, dass die Stützen während des Prozesses unterschiedliche Funktionen haben:

• Beim traditionellen FDM-Druck „fällt“ das Filament aufgrund der Schwerkraftwirkung, was bedeutet, dass bestimmte Teile des Objekts in der Luft gedruckt würden, ohne eine Basis, auf die man sich stützen könnte.
• Auf der anderen Seite beginnt der Drucker beim Drucken mit Harz, das Objekt in die entgegengesetzte Richtung zu drucken. Mit anderen Worten, das „Bett“ befindet sich nach unten, und während jede Schicht gedruckt wird, steigt diese Oberfläche an. Am Ende erhalten wir ein Objekt, das auf dem Kopf steht.

Um es etwas besser zu verstehen, schauen wir uns folgendes Beispiel an:Ein imaginäres Objekt, das wir drucken möchten, besteht aus einer Person, die auf ihren Füßen steht, die Arme entspannt an der Seite hängen und die Finger nach unten zeigen. Das erste, was der Harzdrucker (wie der FDM) tun wird, ist, die Sohle der Schuhe zu drucken. Danach hebt sich die Platte, auf der das ausgehärtete Harz haftet, ein wenig und der Druck der Schuhe wird fortgesetzt. Danach geht es weiter nach unten (oder in diesem Fall nach oben…) an den Beinen. Der einzige Unterschied zu FDM besteht bisher darin, dass die gedruckte Person um 180° um die vertikale Achse gedreht wird.

Irgendwo zwischen den Knien und der Taille sollten die ersten Schichten der Fingerspitzen gedruckt werden. Wenn die Platte angehoben wird, befindet sich nichts zwischen ihr und dieser neu gedruckten Schicht. Daher gibt es kein Material, um diese Schicht nach oben zu „ziehen“. Aus diesem Grund bleiben die Fingerspitzen an der Folie haften, auf der die Schichten gebildet werden, und das Gleiche geschieht in nachfolgenden Schichten.

Als Ergebnis bekommen wir hoffentlich einen Mann ohne Arme und ein totales Durcheinander um ihn herum. Eine Menge teures Material geht verloren und ein brandneuer 3D-Drucker aus Harz fliegt möglicherweise durch das nächste Fenster, was Sie frustriert und voller Wut zurücklässt.

Jetzt, da wir ein besseres Verständnis für die Notwendigkeit von Stützen in Harz-3D-Druckern haben, lassen Sie uns ein wenig tiefer in die verschiedenen Stützstrukturen und die grundlegenden Richtlinien eintauchen, die jeder 3D-Druck-Enthusiast kennen sollte.

Wie funktioniert ein Harz-3D-Drucker?

Wenn Sie die vorherige Erklärung verstanden haben, wissen Sie bereits, warum Stützen auch beim Harz-3D-Druck benötigt werden. Aber ich denke, es wird auch nützlich sein, etwas mehr über die Funktionsweise dieser Drucker zu erfahren. Ich finde es nicht nur interessant, sondern es wird uns auch davor bewahren, Fehler zu machen, wenn wir versuchen, mit einem von ihnen zu drucken.

Harz-3D-Drucker basieren auf einem Prozess namens Photopolymerisation, der aus dem Aushärten eines flüssigen Harzes durch direkte Lichteinstrahlung besteht. Die Präzision bei der Formung jeder Schicht ist der von FDM-Druckern überlegen, da der projizierte Lichtstrahl (normalerweise ein Laserstrahl) sehr klein ist und auch mechanische Komponenten enthält.

Ohne bewegte Massen wie ein Extruder oder Hotend bei FDM-Druckern werden keine Vibrationen erzeugt und auf das Objekt übertragen, wodurch die Schichten immer wieder gleich genau werden. Der Laser wird von Spiegeln geführt, die das Licht reflektieren und genau auf die Stelle lenken, an der die Schicht gebildet wird.

Die Verbindung zwischen den Schichten erfolgt durch chemische Bindungen, weshalb sie absolut dicht und wasserdicht sind. Aber sie brauchen immer noch eine Struktur unter jeder Schicht, da sie nicht auf dünne Luft (oder in diesem Fall Harz) gedruckt werden können. Aus diesem Grund müssen wir für fast jedes Objekt, das wir drucken möchten, Stützen platzieren.

Die Grundlagen der Stützen für Harz-3D-Drucker

Zunächst müssen Sie sicherstellen, dass die erste Schicht korrekt gedruckt wird und dass die Haftung auf der Bauplatte stark genug ist, um das gesamte Objekt zu ziehen.

Um eine ordnungsgemäße Haftung auf der Bauplatte zu erreichen, enthalten Prusa Slicer (und fast alle Harzschneider) eine Funktion namens PAD. Es besteht im Wesentlichen aus einem Floß das wird die Stützen des Stücks enthalten. Es ist nicht bequem, ohne PAD zu drucken da dies das Risiko einer Ablösung erheblich erhöht. Außerdem können wir beim Entfernen des fertigen Objekts sicher sein, dass wir die Oberfläche des Objekts nicht beschädigen, da wir nur die Stützen und das PAD beschädigen (Floß).

Eine weitere wichtige Einstellung ist die Ausrichtung der Objekte. Bei der Verwendung eines FDM-Druckers ist es wichtig, möglichst viel Material auf die Unterlage zu legen (für bessere Schichthaftung). Auf Harzdruckern muss das Objekt in einem Winkel von 10 bis 30 Grad gedreht werden, um die Anzahl der Stützen zu minimieren und auch Schichten zu erzeugen, die sich leichter von der FEP-Folie abziehen lassen.

Sie sollten es immer vermeiden, große Schichten parallel zur Bauplatte zu platzieren. Wenn Sie noch keine Erfahrung darin haben, die beste Ausrichtung für den Harzdruck zu finden, hat PrusaSlicer eine Option, das Teil automatisch auszurichten, aber es tut dies oft auf suboptimale Weise, was zu unnötigen Verlängerungen der Druckzeiten führt.

Versuchen Sie nicht, Material zu sparen, indem Sie weniger Stützen platzieren (ich weiß, dass Harz teurer ist als Kunststofffilamente). Es ist vorzuziehen, etwas mehr Material auf den Trägern zu verschwenden als auf einem ganzen fehlgeschlagenen Druck. Denken Sie auch daran, dass Harzdrucker wesentlich anfälliger für Überhangfehler sind als Filamentdrucker, also behalten Sie bestimmte Stellen im Auge.

Ist es möglich, ohne Stützen zu drucken?

Wie wir zuvor gesehen haben, wird das Objekt von unten gedruckt, mit Aufwärtsbewegungen der Bauplatte. Jede Schicht wird auf einem Film aus einem Material namens FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) ausgehärtet, das Antihafteigenschaften hat.

Bei steigender Z-Achse wird die Schicht, die sich zwischen der FEP-Folie und der vorherigen Schicht gebildet hat, von der Folie abgelöst. Es ist sehr wichtig, dass die Haftfähigkeit der Bauplatte höher ist als die des FEP, sonst löst sich das Teil und der Druck wird ruiniert. Aus genau diesem Grund dauern die Aushärtezeiten der ersten Schichten länger.

Umgekehrt verzichten wir beim Drucken mit einer FDM-Maschine so weit wie möglich auf die Verwendung von Stützen. Sie sehen schlecht aus, können beim Drucken brechen und hinterlassen oft Spuren auf der Druckoberfläche.

Wenn wir also ein Stück mit einer großartigen Basis und angemessener Geometrie drucken wollten, könnten wir es ohne Stützen tun, ohne Probleme mit der Haftung auf dem Heizbett zu haben. Andererseits ist es nicht bequem, die gleiche Logik zu verwenden, wenn ein SLA-Drucker verwendet wird. Wenn die ersten Schichten am größten sind, die längste Aushärtezeit benötigen und zu stark an der FEP-Folie haften, könnten sie sich von der Bauplatte lösen. Dies hätte die gleichen Folgen wie bei einem FDM-Drucker, nämlich den gesamten Druck zu ruinieren.

Stützen dienen nicht nur dazu, das Drucken ohne Material darunter zu vermeiden. Sie werden auch verwendet, um die Größe der ersten Schichten zu reduzieren und somit das Haftungsproblem zu vermeiden.

Schließlich müssen, wie bei herkömmlichen FDM-Druckern, die Winkel der Projektionen auf das Objekt während des Slicing-Prozesses berücksichtigt werden. Eine ausreichende Überlappung zwischen den Schichten muss gewährleistet sein, um die Haftung zu gewährleisten und eine Delaminierung zu verhindern. Abschließend rate ich Ihnen, bei der Verwendung eines SLA-Druckers fast immer Stützen zu verwenden.

Häufig gestellte Fragen

Sind Stützen in Harzdruckern anders als in Filamentdruckern?

Wenn Sie wie ich schon einmal Zeit damit verschwendet haben, 3D-Druck-Zeitraffervideos auf YouTube anzusehen, werden Sie bemerkt haben, dass die Strukturen der Stützen in FDM und SLA sehr unterschiedlich sind. Slicer für Filamentdrucker wie Cura oder Simplify3d erzeugen Linien oder Rasterstützen, da sie schnell und effizient sind.

Harzdrucker hingegen verwenden verzweigte Strukturen, sogenannte „Baumstützen“, die auch die Funktion erfüllen, ausreichend steif zu sein, um dem Gewicht der nachfolgenden Schichten standhalten zu können. Sie haben nur an kleinen Stellen Kontakt mit dem Objekt, um die Unvollkommenheiten am endgültigen Objekt zu reduzieren, sobald die Stützen entfernt sind.

Warum werden Baumstützen beim FDM-Druck nicht häufig verwendet?

Erwähnenswert ist, dass Cura „Tree-Style“-Unterstützungen als Feature anbietet. Obwohl sie ihren Pendants aus Harz auf den ersten Blick ziemlich ähnlich sehen können, werden Sie sehen, dass sie nicht gleich sind. Die Harzstützen sind dünner und werden durch „kleine Äste“ miteinander verbunden, um eine größere Steifigkeit und Festigkeit zu erreichen. Da 3D-Druck-Filament andere mechanische Eigenschaften hat, ist eine größere Dicke erforderlich, um der gleichen Belastung standzuhalten.

Darüber hinaus müssen Harzträger dem Gewicht des Modells standhalten können, ohne zu brechen, daher werden sie meistens zur Maximierung ihrer Zugfestigkeit erzeugt. FDM-Drucker hingegen müssen Strukturen erzeugen, die den durch den mechanischen Prozess der Maschine erzeugten Vibrationen und Beschleunigungen widerstehen, was zur Schaffung von Tree-Support-Strukturen mit einem größeren Volumen führt. Dies bedeutet mehr Druckzeit und mehr Materialverbrauch, was der Hauptgrund dafür ist, dass Tree Supports nicht so beliebt sind wie andere Stützstrukturen.

Schlussfolgerung

Ich denke, Sie haben inzwischen ein ziemlich gutes Verständnis für das Innenleben einer SLA-Maschine und warum sie fast immer Unterstützung benötigen. Kurz gesagt, es werden Stützen benötigt, um sich von der FEP-Folie zu lösen, die nichts anderes als ein Material ist, das zum Aushärten der Schicht verwendet wird. Darüber hinaus sind sie für Bereiche des Drucks erforderlich, auf denen sonst keine vorherige Schicht haften könnte.

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