Unterextrusion beim 3D-Druck verstehen:Ursachen, Symptome und Lösungen

Haben Sie Probleme mit schwachen, porösen 3D-Drucken? Möglicherweise ist eine unzureichende Extrusion schuld.

Von Unterextrusion spricht man, wenn Ihr 3D-Drucker nicht genügend Filament ausstößt, um solide, präzise Schichten zu bilden. Sie werden dünne Wände, Lücken zwischen Leitungen oder schwache Teile bemerken. Dies ist eines der häufigsten Probleme beim FDM-Druck, aber glücklicherweise auch eines der am einfachsten zu behebenden Probleme. 

Was verursacht Unterextrusion? 

Unterextrusion entsteht durch mechanische, thermische oder Materialprobleme, die einen reibungslosen Filamentfluss blockieren. Oftmals ist es eine Mischung verschiedener Faktoren, die zusammenwirken. 

• Verstopfte oder abgenutzte Düse: Teilweise Verstopfungen verringern den Durchfluss. 

• Falsche Durchflussrateneinstellung: Wenn der Allesschneider nicht kalibriert ist, erhalten Sie weniger Material als erwartet. 

• Temperatur zu niedrig: Das Filament schmilzt und fließt nicht richtig. 

• Feuchtigkeit im Filament: Nasses Filament bildet Blasen und wird ungleichmäßig zugeführt. 

• Extruder rutscht: Eine schwache Spannung oder ein verschlissenes Antriebsrad verringern den Grip. 

• Hitzekriechen: Durch die Hitze, die sich am Hotend nach oben bewegt, wird das Filament zu früh weich, wodurch der Weg blockiert wird. PLA ist besonders anfällig. 

• Inkonsistentes Filament: Durchmesseränderungen zwingen den Extruder dazu, zu viel oder zu wenig zu drücken. Selbst 1,80 mm gegenüber 1,75 mm bereiten Probleme. 

• Druckgeschwindigkeit zu hoch: Wenn schneller gedruckt wird, als das Hotend schmelzen kann, entstehen Lücken in der Mittelschicht. 

• Probleme mit der Bowdenröhre: Lange Rohre erhöhen die Reibung und Biegung, während lockere oder abgenutzte Kupplungen dazu führen, dass das Rohr beim Einfahren verrutscht. 

So diagnostizieren Sie eine Unterextrusion 

Um Unterextrusion zu erkennen, ist es hilfreich zu verstehen, wie der FDM-3D-Druck funktioniert und auf welche Anzeichen man achten muss. Wenn Ihre Ausdrucke schwach erscheinen, prüfen Sie zunächst, ob das Problem konsistent oder zufällig ist. Ständige Probleme deuten normalerweise auf die Hardware hin, während zufällige Probleme oft auf Filament- oder Slicer-Einstellungen zurückzuführen sind. Hier ist eine einfache Checkliste: 

• Drucken Sie einen kleinen Kalibrierungswürfel oder einen Einzelwandtest aus. Schauen Sie bei gutem Licht genau hin. Lücken, dünne Stellen oder durchsichtige Bereiche bedeuten eine Unterextrusion. 

• Messen Sie den Filamentdurchmesser mit Messschiebern an verschiedenen Stellen der Spule. Wenn sie um mehr als ±0,05 mm schwankt, ist die Qualität des Filaments fraglich. 

• Messen Sie die Wandstärke Ihres Testdrucks und vergleichen Sie sie mit der vom Slicer vorgesehenen Stärke. Große Unterschiede deuten auf ein Extrusionsproblem hin. 

• Beobachten Sie den Drucker während der ersten Schicht. Klicken oder Überspringen bedeutet, dass der Extruder Probleme hat. Schleifgeräusche bedeuten, dass das Antriebsrad am Filament kaut, ohne es zu bewegen. 

• Überprüfen Sie die Düse auf teilweise Verstopfungen, die den Durchfluss behindern können. 

• Stellen Sie sicher, dass die Einstellungen des Extrusionsmultiplikators im Slicer für Ihr Material und Ihren Drucker geeignet sind. 

• Stellen Sie sicher, dass die Düse und das Bett die richtigen Temperaturen erreichen. 

• Überprüfen Sie das Filament auf Feuchtigkeit oder Durchmesserunterschiede, die zu einer ungleichmäßigen Zuführung führen können. 

Hardware-Korrekturen für Unterextrusion 

Wenn das Problem in der Hardware liegt, können Sie Folgendes versuchen: 

• Ersetzen oder reinigen Sie die Düse: Entfernen Sie Verstopfungen und ersetzen Sie abgenutzte Spitzen. 

• Fügen Sie eine Silikonsocke hinzu: Hält die Düsentemperatur stabiler. 

• Kühlung verbessern: Rüsten Sie den Kühlkörperlüfter oder die Wärmeunterbrechung auf. 

• Stellen Sie die richtige Extruderspannung ein: Stellen Sie sicher, dass das Antriebsrad das Filament greift, ohne zu schleifen. 

• Upgrade auf einen Getriebeantrieb: Mehr Drehmoment bedeutet zuverlässigere Extrusion. 

• Bowdenrohrlänge reduzieren: Kürzere Wege bedeuten eine gleichmäßigere Extrusion. 

• Sichere Kupplungen: Durch lockere Anschlüsse können Lücken im Filamentpfad entstehen. 

• Verwenden Sie hochwertige Spulen und Halter: Verhindern Sie Verheddern und Hängenbleiben. 

Wenn Sie sich nicht selbst um Kalibrierung, Düsenverschleiß oder Feuchtigkeitsprobleme kümmern möchten, können Sie die Nutzung von Protolabs Network für den FDM-Druck in Betracht ziehen. Dies ist eine einfache Möglichkeit, Versuch und Irrtum zu vermeiden und jedes Mal konsistente, vollständig dichte Teile zu erhalten. 

Unterextrusion und Materialauswahl

Verschiedene 3D-Druckmaterialien weisen unterschiedliche Extrusionsmerkmale auf. Wenn Sie Ihre Einstellungen an das Material anpassen, werden viele Probleme mit der Unterextrusion gelöst, bevor sie auftreten. 

Material Anforderung PLA Sehr empfindlich gegenüber Wärmekriechen und erfordert starke Kühlung. PETG Erfordert höhere Düsentemperaturen und langsamere Kühlung. ABS/Nylon. Bevorzugen Sie beheizte Kammern, um ein Verziehen zu verhindern. TPU. Druckt am besten mit langsamen Geschwindigkeiten und eingeschränkten Filamentpfaden. Mit Fasern gefüllt. Benötigen Sie gehärtete Düsen und eine sorgfältige Abstimmung, um Verstopfungen zu vermeiden

Eine detaillierte Aufschlüsselung der Materialeigenschaften und optimalen Einstellungen finden Sie in unserem Ratgeber zu FDM-Filamenten. 

Designüberlegungen zur Vermeidung von Unterextrusion 

Wenn Sie beim Design die Stärken Ihres Druckers im Hinterkopf behalten, vermeiden Sie Funktionen, die ihn über seine Grenzen hinaus sprengen und das Risiko einer Unterextrusion bergen. 

• Wandstärke: Streben Sie mindestens zwei Düsenbreiten an (0,8 mm mit einer 0,4-mm-Düse). Je dünner man wird, desto deutlicher werden etwaige Extrusionsprobleme deutlicher. 

• Überhänge: Winkel unter 45° halten oder Stützen hinzufügen. Beim Drucken in die Luft wird eine Unterextrusion sofort als Durchhängen oder Durchhängen sichtbar. 

• Feine Details: Entwerfen Sie keine Elemente, die kleiner als Ihr Düsendurchmesser sind. Für wirklich komplizierte Formen ist der SLA-Druck die bessere Option. 

• Ebenenhöhe: Bleiben Sie innerhalb von 25–75 % Ihrer Düsengröße. Extradünne Schichten erfordern einen perfekten Verlauf und versagen meist als Erstes, wenn die Extrusion ungleichmäßig ist. In unserem Leitfaden zum Einfluss der Ebenenhöhe finden Sie Einstellungen, die funktionieren. 

• Hülle und Füllung: Wählen Sie Schalen- und Füllparameter, die Festigkeit und Materialeinsatz in Einklang bringen. Durch das Hinzufügen weiterer Umfänge lassen sich kleine Unterextrusionen oft besser verbergen, als wenn man sich nur auf eine spärliche Füllung verlässt. 

Weitere Tipps finden Sie in unserem Artikel zum Design von Teilen für den FDM-3D-Druck. 

Auswirkungen von Unterextrusion auf die Teilequalität 

Unterextrusion kann das Aussehen eines Teils beeinträchtigen, aber, was noch wichtiger ist, es kann seine Struktur auf grundlegende Weise schwächen. 

• Geringere Festigkeit und Steifigkeit: Lücken zwischen den Linien führen dazu, dass die Schichten nicht richtig zusammenhalten, sodass Teile bei viel geringeren Belastungen brechen können. 

• Porosität: Lufteinschlüsse im Inneren des Drucks machen Teile spröde und ungeeignet für die Aufnahme von Flüssigkeiten oder Druck. Sogar Kosmetikteile sehen am Ende unvollendet aus. 

• Zerbrechliche Details: Dünne Wände, kleine Löcher und feine Merkmale sind die ersten Probleme, wenn die Extrusion ungleichmäßig ist. Ein Teil sieht im Großen und Ganzen vielleicht in Ordnung aus, aber wichtige Details halten der Nutzung nicht stand. 

Checkliste zur Fehlerbehebung 

Wenn Sie eine Unterextrusion feststellen, gehen Sie diese Liste systematisch durch: 

Symptom Wahrscheinliche Ursache Schnelle Lösung Lücken in den Wänden Düse verstopft, niedrige Durchflussrate Düse reinigen, Durchflussrate um 2–5 % erhöhen Schwache, spröde Teile Temperatur zu niedrig, nasses Filament Temperatur um 5–10 °C erhöhen, Filament bei 40–60 °C für 4–6 Stunden trocknen Schleifgeräusche vom Extruder Schlechte Extruderspannung, rutschendes Getriebe Spannung anpassen, Antriebsrad auf Verschleiß überprüfen Ungleichmäßige Extrusion Feuchtigkeit oder ungleichmäßiger Filamentdurchmesser Verwenden Sie trockenes Qualitätsfilament; Überprüfen Sie den Durchmesser mit Messschiebern. Fehlende Schichten. Rückzug zu hoch, verstopfte Düse. Rückzug verkürzen, Düse reinigen/ersetzen. Engpass bei der Druckgeschwindigkeit. Hotend kann nicht schnell genug schmelzen. Reduzieren Sie die Druckgeschwindigkeit um 25 % oder erhöhen Sie die Düsentemperatur. Fehler während des Druckens. Hitzeschleichen führt zu Staus. Kühlen Sie die Kühlung auf, verbessern Sie die Wärmepause, überprüfen Sie den Kühlkörperlüfter. Falsche Temperaturwerte. Heizung oder Thermistor defekt. Überprüfen Sie die Temperaturen mit einem Infrarot-Thermometer

Alternativen zum Desktop-FDM 

Wenn Unterextrusion ein anhaltendes Problem darstellt, sollten Sie den Wechsel zu einer anderen additiven Fertigungstechnologie in Betracht ziehen. Diese Prozesse bieten im Vergleich zu Desktop-FDM eine höhere Konsistenz, Genauigkeit und Materialleistung. Zu den Optionen gehören: 

• Industrielles FDM:Bietet eine strengere Prozesskontrolle, größere Bauvolumina und eine höhere Zuverlässigkeit als Desktop-FDM, was es ideal für funktionale Prototypen und Produktionsteile macht. 

• MJF und SLS:Hervorragend geeignet für die Herstellung von Nylonteilen mit gleichbleibender Dichte und mechanischer Festigkeit. 

• SLA:Ideal für Harzteile, die feine Details, glatte Oberflächen und hohe Genauigkeit erfordern. 

• DMLS:Dieser von Protolabs Europe angebotene Service eignet sich am besten für Endverbrauchsmetallkomponenten, die Haltbarkeit und Präzision erfordern. 

Diese industriellen AM-Prozesse beseitigen extrusionsbedingte Probleme und liefern Ihnen jederzeit zuverlässige Teile in Produktionsqualität. 

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Häufig gestellte Fragen

Woher weiß ich, ob ich eine Unterextrusion habe?

Suchen Sie nach Lücken in Wänden, fehlenden Schichten oder rauen, schwachen Oberflächen. 

Kann die Filamentqualität zu einer Unterextrusion führen?

Ja. Billige oder inkonsistente Filamentdurchmesser führen oft schlecht.

Was ist die schnellste Lösung?

Erhöhen Sie die Drucktemperatur leicht oder prüfen Sie, ob die Düsen verstopft sind.

Was ist der Unterschied zwischen Unterextrusion und einer verstopften Düse?

Eine unzureichende Extrusion ist das Symptom – es kommt nicht genügend Kunststoff heraus. Eine verstopfte Düse ist nur eine von mehreren möglichen Ursachen.

Kann es während des Drucks zu einer Unterextrusion kommen?

Ja. Wärmekriechen, Filamentverhedderungen oder eine sich entwickelnde Verstopfung können die Ursache dafür sein, dass die Druckqualität auf einer bestimmten Schicht plötzlich abnimmt.

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