Konstruktionsvolumen für FDM-3D-Druck

FDM-3D-Drucker sind derzeit in den unterschiedlichsten Baugrößen auf dem Markt erhältlich. Von Druckern mit Sockeln von 15 x 15 cm bis zu Sockeln von 50 x 50 cm. Es besteht die allgemeine Überzeugung, dass je größer das Build-Volumen ist, desto besser. Dies liegt an der Überlegung, dass alles, was auf einem kleinen Drucker gedruckt werden kann, auch auf einem großen Drucker gedruckt werden kann, aber nicht umgekehrt.

Obwohl dies im Prinzip richtig ist und es scheint, dass ein Großdrucker keinen Nachteil gegenüber einem kleinen hat, zeigt ein genauerer Blick auf die technischen Aspekte jedes einzelnen wichtige Kompromisse, die den Ausschlag geben können FDM-3D-Drucker mit kleinem Volumen.

Bild 1:Creality CR10 S5 mit 50 cm Sockel. Quelle:Creality

Zunächst ist es notwendig, die Produktionsbasis zu analysieren. Kleine Böden haben eine viel höhere Ebenheit als größere, da sie einfacher herzustellen sind. Außerdem sollte, um Verformungen zu vermeiden, je größer die Basisgröße ist, desto größer sollte ihre Dicke sein, was nicht immer der Fall ist. Das bedeutet, dass während das Nivellieren eines 20 x 20 cm großen Sockels sehr einfach ist, bei 30 x 30 cm oder 40 x 40 cm großen Sockeln häufig große Höhenunterschiede zwischen der Mitte und den Ecken auftreten. Dies macht sich besonders bei Aluminiumböden beim Erhitzen bemerkbar, da größere Abmessungen auch größere Verformungen bedeuten.

Dadurch wird es schwieriger, eine qualitativ hochwertige erste Druckschicht zu erhalten, die für eine einwandfreie Haftung auf bestimmten Materialien unerlässlich ist. Einige professionelle Großformatdrucker wie Raise3D Pro2 und Pro2 Plus enthalten zusätzlich zu den Ankerpunkten in den Ecken zusätzliche Ankerpunkte, um diese Verformungen auszugleichen und die Ebenheit zu verbessern.

Bild 2:Rückansicht der Konstruktionsbasis eines Raise3D Pro2. Quelle:Filament2Print

Die Probleme von Großformatdruckern im Vergleich zu Kleinformatdruckern beschränken sich jedoch nicht auf eine schlechtere Bedruckstoffplanheit. Eine größere Basisgröße bedeutet auch längere Druckkopfbewegungen, was sich in längeren Riemen und Führungen niederschlägt. Längere Antriebsriemen sind auch mit einem Verlust an Positioniergenauigkeit verbunden, während längere Führungen oder Schienen anfällig für Verformungen und Linearitätsfehler sind.

Um dies zu kompensieren, würden Großformatdrucker spezifische Designs und hochwertigere Komponenten und geringere Herstellungstoleranzen erfordern. Dies ist jedoch selten der Fall, sodass man sagen könnte, dass die Genauigkeit eines FDM-3D-Druckers mit seiner Größe abnimmt.

Bild 3:Kleinformat-Industriedrucker Zortrax M200 Plus. Quelle:Zortrax

Ein weiterer verbreiteter Glaube ist, dass selbst wenn die produzierten Teile klein sind, ein 3D-Drucker mit einer größeren Basis die Herstellung von mehr Teilen jedes Mal ermöglicht . Das ist richtig, hat aber mehr Nachteile als Vorteile. Die Druckzeiten beim FDM-3D-Druck sind proportional zur Anzahl der gleichzeitig gedruckten Exemplare. Dies bedeutet, dass der Zeitunterschied zwischen der Herstellung einer Produktion von 10 Teilen und der Herstellung von zwei von 5 Teilen vernachlässigbar ist, erhöht sich nur die Zeit, die benötigt wird, um die ersten Teile zu entfernen und die zweite Produktion zu starten. Allerdings hat es einen großen Nachteil:Die Ausfallwahrscheinlichkeit steigt mit der Dauer des Jobs. Die Ausfallwahrscheinlichkeit bei einer 12-Stunden-Produktion ist immer höher als bei einer 6-Stunden-Produktion. Außerdem ist es bei höheren Produktionsanforderungen immer besser, zwei parallel arbeitende Kleindrucker anzuschaffen als einen Großformatdrucker, da sich die Zeiten und Verluste im Falle eines Ausfalls halbieren.

Bei der Auswahl eines FDM-3D-Druckers sollte das Kriterium nicht darin bestehen, den größten zu wählen, der in das Budget passt, sondern den kleinsten, der die häufigsten Anforderungen des Benutzers an die Teilegröße erfüllt. Wenn 95 % der Teile auf einer Grundfläche von 20 x 20 cm hergestellt werden können, wäre es ratsam, die Möglichkeit zu prüfen, eine kleine Maschine anzuschaffen und die größeren Teile in Teilen zu fertigen und dann zu montieren.