So beheben Sie Haftungsprobleme der Bauplattform

Parameter, die die Haftung auf dem Druckträger bestimmen

La correcta adhesión entre la pieza y la base es fundamental para evitar fallos durante la impresión. La unión entre la primera capa de impresión y la superficie de la plataforma cumple dos funciones básicas:

1. Halten Sie das Teil während des gesamten Druckvorgangs in einer festen Position, um Schichtverschiebungen oder Kollisionen mit dem Druckkopf zu vermeiden.
2. Um die beim Abkühlen des Teils entstehenden Spannungen auszugleichen und zu verhindern, dass es sich löst oder verformt.

Die Haftung zwischen dem Teil und der Basis wird hauptsächlich durch vier Faktoren bestimmt.

1. Die physikalisch-chemische Affinität zwischen dem Druckoberflächenmaterial und dem Druckmaterial.

Die physikalisch-chemische Affinität zwischen dem Bedruckstoff und der Substratoberfläche ist vielleicht der wichtigste zu berücksichtigende Parameter. Aus diesem Grund ist es heutzutage üblich, Polymerbeschichtungen zu verwenden, die speziell für den 3D-Druck auf der Oberfläche der Plattform entwickelt wurden. Es ist sehr wichtig, ein Produkt zu verwenden, das mit dem verwendeten Druckmaterial kompatibel ist, da einige Materialien wie PP oder Nylon spezielle Produkte erfordern. Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Lösungen:

• Auf Klebefolien aufgebrachte Beschichtungen.
  Sie bestehen aus einer Folie oder einem Klebeband, das auf einer seiner Oberflächen eine Polymerbeschichtung enthält. Ursprünglich wurden Kapton- oder ähnliche Bänder verwendet, aber heutzutage gibt es eine Vielzahl von Lösungen und Produkten, die speziell für den 3D-Druck entwickelt wurden. Das vielleicht bekannteste Beispiel sind die Polymerfolien von Buildtak, obwohl ähnliche Produkte auch von anderen Herstellern zu finden sind. Dies sind generische Lösungen, die mit den gängigsten Materialien kompatibel sind, obwohl spezifischere Produkte gefunden werden können, wie z. B. PEI-beschichtete Folien oder spezifische für Polypropylen oder Nylon. Ihr Hauptvorteil ist, dass sie eine gute Haltbarkeit haben, so dass sie für mehrere Drucke ohne Austausch verwendet werden können, aber sie verlieren mit der Verwendung an Haftung und bieten bei bestimmten technischen Materialien nicht die beste Leistung. Außerdem haben sie in der Regel eine Temperaturbegrenzung für den Einsatz. Um die Lebensdauer zu verlängern, ist es ratsam, jedes Mal an einer anderen Position auf der Plattform zu drucken, damit die Abnutzung über die gesamte Fläche gleichmäßig ist.
  
  

Bild 1:Buildtak-Klebefilme. Quelle:buildtak.com

• Flüssigbeschichtungen.
  Dabei handelt es sich um Polymersuspensionen, die direkt auf die Oberfläche des Trägers aufgetragen werden und nach dem Trocknen einen kontinuierlichen Polymerfilm ähnlich dem von Klebefilmen bilden. Dies ist die empfohlene Option, wenn Sie mit einer Vielzahl von technischen Materialien arbeiten, da für jedes von ihnen spezifische Formulierungen optimiert sind. Sie sind außerdem leicht mit Wasser oder Alkohol abwaschbar und lassen sich schnell wieder auftragen, sodass sie beim Wechseln der Bedruckstoffe bequem ausgetauscht werden können. Der Hauptvorteil besteht darin, dass für eine höhere Leistung materialspezifische und Hochtemperaturformulierungen verfügbar sind. Sie ermöglichen auch die Regenerierung der Beschichtung durch erneutes Auftragen vor jedem Druck, sodass die Haftung bei Gebrauch nicht verloren geht.
  Im Allgemeinen sind sie in zwei Formaten erhältlich:Stick oder Spray. Beim Sprühformat wird empfohlen, es immer mit der Basis außerhalb des Druckers aufzutragen, um eine Beschädigung oder Verschmutzung anderer Komponenten zu vermeiden. Wenn es nicht möglich ist, die Basis zu entfernen, wird empfohlen, immer das Stick-Format zu verwenden, da es sauberer ist. Die bekanntesten Beispiele sind die Haftlösungen von Magigoo oder 3D-Drucklacke wie 3DLac.
  
  

Bild 2:3D-gedruckte Aufkleber von Magigoo. Quelle:Filament2Print.

2. Die Kontaktfläche zwischen dem Teil und der Basis.

Eine größere Kontaktfläche zwischen dem Teil und der Basis erzeugt eine größere Haftung. Bei großen Teilen in Druckern ohne Heizkammer ist Vorsicht geboten, da trotz größerer Auflagefläche auch deren Volumen größer ist und damit die Spannungen aus der Abkühlung schrumpfen. Die am häufigsten verwendete Methode zur Vergrößerung der Kontaktfläche besteht darin, dem Teil während des Laminierens eine Kante zu geben. Die Kante darf nur auf die erste Schicht oder in einigen Fällen auf die ersten 2 oder 3 Schichten aufgebracht werden, wodurch die Kontaktfläche des Teils vergrößert wird, ohne die Schrumpfspannungen zu erhöhen. Es gibt andere Möglichkeiten, die Kontaktfläche zu erhöhen, z. B. die Erhöhung des Extrusionsfaktors während der ersten Schicht, obwohl dies nicht empfohlen wird.

Bild 3:Kante hinzugefügt, um die Haftung des Stücks zu verbessern. Quelle:eigene Ausarbeitung.

Einige Drucker enthalten auch raue oder strukturierte Beschichtungen, was eine weitere Möglichkeit darstellt, die Kontaktfläche und damit die Haftung zu erhöhen.

3. Die Temperatur der Druckbasis.

Die Temperatur des Druckträgers hat eine doppelte Funktion in Bezug auf die Haftung. Wenn sie gleich oder etwas höher als die Tg des Druckmaterials ist, verhindert sie einerseits ein Schrumpfen aufgrund des Abkühlens der ersten Schichten und reduziert die Spannungen, die dazu neigen, das Teil abzuheben oder abzulösen. Andererseits begünstigt es die chemische Bindung zwischen dem Bedruckstoff und dem Beschichtungsmaterial der Druckfläche. Es wird empfohlen, dass die Temperatur der Basis gleich oder etwas höher als die Tg des Druckmaterials ist, jedoch ist es nicht ratsam, viel höhere Temperaturen einzustellen, da sie die Haftung verringern und Verformungen wie Elefantenfüße verursachen können.

4. Der Zustand der Druckbasis

Es ist auch sehr wichtig, den Zustand unserer Druckbasis zu überprüfen. Trotz Einhaltung der drei vorangegangenen Punkte können Haftungsprobleme aufgrund von schlechtem Zustand oder Pflege des Untergrunds auftreten. Folgende Punkte sollten regelmäßig überprüft werden:

• Oberflächenreinigung: Staub oder Schmutz auf dem Untergrund können die Haftung stark beeinträchtigen. Die Substratoberfläche sollte vor jedem Druck immer gereinigt werden.
• Oberflächenfehler oder Lochfraß: Eine verschlechterte Oberfläche kann auch Haftungsprobleme verursachen. Es ist wichtig, die Plattform in gutem Zustand zu halten und sie auszutauschen, wenn Mängel festgestellt werden.
• Abgenutzte Beschichtung: Bei Klebefolien muss berücksichtigt werden, dass sie mit dem Gebrauch an Wirksamkeit verlieren, daher sollten sie durch eine neue ersetzt werden, sobald wir feststellen, dass sie abgenutzt sind. Flüssigbeschichtungen können für mehrere Drucke wiederverwendet werden, obwohl es möglich ist, dass ein Teil der Beschichtung verloren geht, wenn das Teil entfernt wird. Vor jedem Druck sollte der Zustand der Beschichtung überprüft und ggf. neu aufgetragen werden.

Bild 4:Vergleich einer Base in gutem und einer in schlechtem Zustand. Quelle:prusa3d.com

Probleme im Zusammenhang mit schlechter Haftung

Die Hauptfolge einer schlechten Haftung auf der Druckoberfläche besteht darin, dass sich das Teil von der Basis löst. Dies führt immer zu Druckfehlern, kann jedoch in einigen Fällen auch die Ursache für Geräteausfälle oder -bruch sein.
Wenn sich das Teil löst und von seiner ursprünglichen Position wegbewegt, druckt der Drucker ohne weiteres weiter ein Substrat, auf dem das neue Material abgeschieden wird. Dadurch bleibt der Kunststoff an der Düse haften und verstopfen und bildet eine Masse, die mit fortschreitendem Druckvorgang wächst. Wenn diese Masse aus geschmolzenem Kunststoff nicht rechtzeitig gestoppt wird, wird sie so groß, dass sie das Hotend unbrauchbar machen kann.

Um Adhäsionsprobleme zu verstehen und zu lösen, muss berücksichtigt werden, dass das Teil durch zwei Mechanismen gelöst werden kann.

Wenn zwischen der Druckoberfläche und der ersten Schicht keine gute Haftung besteht, löst sich das Teil aufgrund der Reibung der Düse während des Druckens und der Vibrationen vollständig ab. Im Allgemeinen tritt der Fehler zu Beginn des Druckvorgangs auf. In diesem Fall ist es ratsam, die folgenden Punkte zu überprüfen:

• Abstand zwischen Düse und Basis
• Höhe der ersten Schicht
• Beschaffenheit des Untergrunds
• Adhäsionslösung verwendet

Es kann sein, dass eine sehr gute Haftung auf dem Untergrund besteht, aber das Teil beginnt sich an den Enden abzulösen. Dies liegt daran, dass die Schrumpfung während des Abkühlens Spannungen von der Außenseite des Teils zur Mitte hin erzeugt, die zu einer Verformung führen. In diesen Fällen reicht die Haftung zwischen Bauteil und Untergrund nicht aus, um die durch die Schrumpfung entstehenden Spannungen auszugleichen. Dieses Phänomen ist als Warping bekannt. In diesem Fall löst sich das Teil nach und nach ab und der Druck kann jederzeit versagen, auch wenige Minuten vor Fertigstellung.
In diesem Fall kann versucht werden, die Haftung zu verbessern, um den Verzug zu kompensieren, aber andere Faktoren wie z Laminierungsparameter, Materialtyp oder Umgebungstemperatur müssen berücksichtigt werden.

Probleme im Zusammenhang mit übermäßiger Haftung

In einigen Fällen kann eine übermäßige Haftung an der Basis es wirklich schwierig machen, das Teil zu trennen. In diesen Fällen sollte Folgendes überprüft werden:

• Abstand zwischen Düse und Basis: Es ist wichtig, einen ausreichenden Abstand zwischen der Düse und der Druckbasis zu haben. Ein zu geringer Abstand kann die Druckoberfläche beschädigen, eine übermäßige Haftung des Teils verursachen oder einen Stau verursachen, da der geschmolzene Kunststoff nicht austreten kann.
• Haftlösungen: Einige Materialien wie PETG oder einige flexible Materialien können eine übermäßige Haftung an Klebstoffen oder flüssigen Beschichtungen aufweisen. In diesen Fällen ist es ratsam, keine Beschichtungen auf der Druckplattform zu verwenden oder auf einem Floß zu drucken.
• Übermäßige Extrusion: Eine übermäßige Extrusion, insbesondere in der ersten Schicht, kann ebenfalls die Haftung erhöhen.

Wenn ein Problem mit übermäßiger Haftung auftritt, gibt es mehrere Möglichkeiten, das Entfernen der Teile zu fördern:

• Kühlen der Basis: Da die Basis und das Teil unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, kann das Abkühlen der Basis dazu beitragen, dass sich das Teil löst. Am besten erhitzen Sie dazu die Basis und legen sie dann auf eine kalte Oberfläche, z. B. einen Eisbeutel, damit sie sich stark zusammenzieht.
• Verwenden Sie einen scharfen Spatel: In einigen Fällen ist eine übermäßige Haftung auf eine Saugwirkung zurückzuführen. In diesen Fällen ist es ratsam, einen scharfen Spatel unter das Stück zu führen und es allmählich abzuziehen. Bei dieser Methode besteht die Gefahr, dass sowohl die Basis als auch das Teil beschädigt werden.
• Auflösen von flüssigen Beschichtungen: Dies ist nur bei Verwendung einer Sprüh- oder Stickbeschichtung möglich. Da diese Produkte leicht löslich sind, kann es hilfreich sein, die Basis unter einen Wasserstrahl zu halten oder einzutauchen, um das Teil zu entfernen.

Bei der Verwendung von Glassockel ist besondere Vorsicht geboten, da eine hohe Bruchgefahr besteht. Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein Bruchstück der Oberfläche einer Basis aus gehärtetem Glas abgerissen wird, wenn Teile entfernt werden, die zu fest zusammengeklebt sind.

Die Verwendung von flexiblen Basen vermeidet dieses Problem weitgehend und ist daher eine sehr empfehlenswerte Option.

Dieser Leitfaden behandelt Konzepte allgemein und konzentriert sich nicht auf eine bestimmte Marke oder ein bestimmtes Modell, obwohl sie irgendwann erwähnt werden können. Es können wichtige Unterschiede bei den Kalibrierungs- oder Einstellungsverfahren zwischen verschiedenen Marken und Modellen bestehen, daher wird empfohlen, das Handbuch des Herstellers zu konsultieren, bevor Sie diese Anleitung lesen.