Die häufigsten mechanischen Probleme bei FDM-3D-Druckern und ihre Lösungen

Obwohl die meisten Probleme bei FFF-3D-Druckern meist auf Elektronik, Hotend-Leistung oder den Zustand der Druckoberfläche zurückzuführen sind, gibt es eine Reihe mechanischer Probleme, die gelegentlich auftreten und regelmäßig überprüft werden sollten.

Achsparallelität

Dieses Problem entsteht durch eine fehlerhafte Montage des 3D-Druckers und tritt daher hauptsächlich bei als Bausatz gekauften Geräten auf. Es führt zwar selten zu Druckabbrüchen, verursacht jedoch Verformungen an den Bauteilen. Das Hauptmerkmal ist die fehlende Rechtwinkligkeit der Bauteilkanten. Die einzige Lösung besteht darin, die Montage des Geräts erneut zu überprüfen und zu korrigieren.

Bei CoreXY-Druckern kann die Achsparallelität auch durch einen zu großen Spannungsunterschied zwischen den beiden Riemen verursacht werden.

Mangelnde Schmierung oder Verschmutzung der Führungen

Schlecht geschmierte Wellen – سواء Rundstäbe oder Linearschienen – führen zu erhöhtem Geräuschpegel während des Drucks. In Kombination mit Schmutz, der in die Lager eindringt, kann mangelnde Schmierung zu übermäßiger Reibung führen, was Schrittverluste der Motoren und Layer-Versatz zur Folge hat. Es ist ratsam, alle beweglichen Komponenten regelmäßig zu reinigen und zu schmieren, um einen reibungslosen, reibungsarmen Lauf zu gewährleisten.

Schlechter Zustand der Riemen

Die Riemen übertragen die Bewegung auf die Achsen, daher ist es essenziell, ihren Zustand regelmäßig zu prüfen.

Eine der Hauptursachen für Layer-Versatz oder dimensionsabweichungen ist eine falsche Riemenspannung. Zu lose Riemen führen oft zu schlechter Oberflächenqualität durch sichtbare Linien und Spuren, während zu straff gespannte Riemen die Motoren überlasten und ebenfalls zu Schrittverlusten und Layer-Versatz führen können.

Bild 1: Der Effekt eines durchhängenden Riemens. Quelle: Wikimedia

Wie bereits erwähnt, kann bei CoreXY-Druckern ein Spannungsunterschied zwischen den beiden Riemen zu einem Verlust der Rechtwinkligkeit zwischen den Achsen führen. Deshalb ist es bei diesem Druckertyp entscheidend, nicht nur die Riemen auf die korrekte Spannung einzustellen, sondern auch sicherzustellen, dass beide Riemen eine möglichst identische Spannung aufweisen.

Spindelspiel der Z-Achse (Backlash)

Während des Retracts führt der 3D-Drucker häufig schnelle Auf- und Ab-Bewegungen der Z-Achse aus. Wenn Spiel zwischen Spindelgewinde und Mutter besteht, verursachen diese Bewegungen einen Präzisionsverlust, der sich als linienförmige Fehler auf der Bauteiloberfläche zeigt. Dieses Phänomen wird als Backlash bezeichnet. Die einzige Abhilfe ist der Austausch von Spindeln und Muttern gegen höherwertige Komponenten oder der Einsatz von spielfreien Muttern (Anti-Backlash-Nuts).

Bild 2: Anti-Backlash-Mutter für T8-Spindeln. Quelle: futakuchi-hataka.com

Position und Zustand der Endschalter

Mechanische oder optische Sensoren werden häufig verwendet, um den Endanschlag der X- und Y-Achse zu detektieren. Diese Sensoren sind anfällig für Ausfälle – besonders mechanische Endschalter aufgrund ihrer repetitiven Beanspruchung. Das Hauptanzeichen für einen Defekt ist die Kollision des Druckkopfs während des Homings. Die häufigsten Ursachen sind:

• Falsche Positionierung: Der Druckkopf kollidiert, bevor der Sensor auslöst. Es ist ratsam, die Position regelmäßig durch manuelles Verschieben des Kopfes oder der Bauplattform zu prüfen und sicherzustellen, dass nichts die Betätigung des Sensors behindert.
• Verbindungsfehler: Ein lockeres Kabel oder ein schlechter Kontakt führt dazu, dass der Stromkreis dauerhaft offen bleibt und der Sensor nicht auslöst. Dies ist ein häufiges Problem. Um Kollisionen zu vermeiden, die den Drucker beschädigen könnten, empfiehlt sich der Einsatz von Endschaltern in NC-Konfiguration (Normalerweise Geschlossen). Bei einem Verbindungsfehler löst der Sensor dann sofort aus, und das Problem wird erkannt.
• Defekter Sensor: Dies kommt bei mechanischen Sensoren vor, die eine begrenzte Lebensdauer (Schaltzyklen) haben. In diesem Fall bleibt nur der Austausch des Sensors.

Hinweis: Dieser Leitfaden behandelt Konzepte allgemein und bezieht sich nicht auf einen bestimmten Hersteller oder ein spezifisches Modell, auch wenn diese gelegentlich genannt werden. Es kann wichtige Unterschiede in Kalibrier- oder Einstellverfahren zwischen verschiedenen Marken und Modellen geben. Daher wird empfohlen, vor der Anwendung dieses Leitfadens das Handbuch des Herstellers zu konsultieren.