3D-Drucken eines Floßes – Warum und wann man es tun sollte

3D-Drucken ist ebenso eine Wissenschaft wie eine Kunst. Ein 3D-Drucker muss nicht nur mit den Modellen herumspielen, um die schönsten Drucke zu erstellen, sondern auch die Feinheiten der Technologie verstehen, um die Probleme zu lösen, die zwangsläufig hin und wieder auftreten.

Eines der hartnäckigsten Probleme, mit denen 3D-Drucker konfrontiert werden, ist das Verziehen oder Verziehen. Glücklicherweise hat die 3D-Druckergemeinde verschiedene Möglichkeiten gefunden, diesem Problem zu begegnen. Eine davon ist, den Druck mit einem Floß zu bauen. Wenn Sie das verwirrt, lesen Sie bitte weiter, um zu erfahren, was ein Raft ist, wann es sinnvoll ist, ein Raft zu verwenden, und welche Folgen das hat.

Ein wenig Hintergrundwissen über Verformung

Um zu verstehen, warum das Drucken mit einem Raft zu einer gängigen Praxis geworden ist, müssen wir den Mechanismus verstehen, der zur Verformung oder zum Kringeln eines Drucks führt. Das grundlegende Prinzip, das den Fused Deposition Modeling (FDM)-Druck ermöglicht, ist die Fähigkeit von Thermoplasten, sich an verschiedene Formen anzupassen, wenn sie auf ihre Schmelztemperatur erhitzt werden. In einem Desktop-3D-Drucker findet dieser Erhitzungsprozess in der Heißluftdüse statt, woraufhin das geschmolzene Filament auf der Bauplattform abgelegt wird.

Sobald das Filament die Düse verlässt, beginnt es abzukühlen. Der Abkühlungsprozess wird fortgesetzt, nachdem das Filament auf der Bauplattform abgelegt wurde, wodurch der endgültige Druck schließlich haltbarer wird. Das Problem ist, dass die Abkühlung ungleichmäßig verläuft: Die äußeren Schichten, die der Atmosphäre stärker ausgesetzt sind, kühlen schneller ab. Dies führt dazu, dass sich an den Außenkanten des Bauteils Spannungen aufbauen. Wenn das Bauteil scharfe Kanten hat, werden diese am stärksten thermisch belastet, was dazu führt, dass sich diese Ecken nach oben wölben.“

Was ist ein Raft und wozu dient es?

Maßnahmen zur Vermeidung von Verwerfungen konzentrieren sich auf zwei Dinge: die Verringerung der thermischen Belastung durch ungleichmäßige Abkühlung oder die Verbesserung der Haftung der ersten Schicht auf der Bauplattform. Es gibt wahrscheinlich mehr als ein Dutzend Möglichkeiten, diese Ziele zu erreichen, z. B. den Bau eines Gehäuses, um den Abkühlungsprozess zu verlangsamen, oder die Verwendung von Klebstoffen auf dem Druckbett.

Bei weitem ist das Drucken eines Rafts eine der einfachsten Methoden, um Verformungen zu vermeiden. Die meisten Slicer-Programme verfügen über eine vorprogrammierte Funktion, mit der sich schnell ein Raft zu einem bestehenden 3D-Modell hinzufügen lässt. Aber was genau ist ein Raft?

Ein Raft ist ein horizontales Netz aus Filament, das direkt auf die Bauplattform gelegt wird. Der Druck wird dann auf diesem Raft und nicht auf der Oberfläche der Plattform aufgebracht. Durch die größere Oberfläche kann ein Raft dazu beitragen, dass ein Druck auf der Bauplattform haften bleibt. Da die Unterseite des Drucks mit einer anderen Kunststoffschicht in Berührung kommt, wird auch die Kontraktion aufgrund der schnellen Abkühlung reduziert, wodurch die thermische Belastung verringert wird.

Trotz des einfachen Aussehens eines Rafts ermöglichen die meisten Slicer-Programme Feineinstellungen für den Aufbau des Rafts, um seine Leistung zu optimieren. Sie können festlegen, wie weit das Raft von der Unterseite des Drucks entfernt sein soll, wie dick die Raft-Schichten sein sollen und wie weit die erste Schicht Ihres Aufbaus vom Raft entfernt sein soll. Der Trennungsabstand ist besonders knifflig, da es darum geht, ein Gleichgewicht zwischen der Bindung des Aufbaus an das Raft und der Entfernung des Rafts nach dem Druck herzustellen.

Wie unterscheidet sich ein Raft von einem Rand und einer Schürze?

Wenn Sie eine Diskussion über Rafts gelesen haben, dann haben Sie wahrscheinlich auch von Schürzen und Rändern gehört. Sie sind alle eng miteinander verbunden, wobei je nach Anwendung und dem speziellen Problem, das Sie zu lösen versuchen, die eine der anderen vorzuziehen ist.

Röcke sind eine der einfachsten Möglichkeiten, die Abkühlung der ersten Schicht zu verlangsamen. Anstelle einer ganzen Schicht ist ein Skirt lediglich eine einzelne Filamentschleife, die sich über den Umfang der Basis des Aufbaus erstreckt. Sie kommt nicht mit dem eigentlichen Bauwerk in Berührung, so dass sie später nicht mehr entfernt werden muss. Der Hauptzweck einer Schürze besteht darin, den Extruder vorzubereiten, damit Sie einen gleichmäßigen Filamentfluss herstellen können, wenn der Extruder mit dem Druck Ihres Aufbaus beginnt. Sie können auch eine Schürze aus mehreren Schichten bauen, die den Luftstrom um den Druck herum blockiert, um die Abkühlung der unteren Schichten zu verlangsamen.

Eine Schürze sieht einem Floß sehr ähnlich. Der Unterschied ist subtil: Während ein Raft eine ganze Schicht ist, die sich unter dem Build befindet, ist ein Brim eine Schicht, die lediglich von den Rändern des Builds ausgeht. Es handelt sich im Wesentlichen um eine extrabreite Schürze, die die Ränder des Aufbaus festhält und so die Haftung des Bettes unterstützt und ein Verziehen verhindert. Ein Brim wird oft einem Raft vorgezogen, da er schneller druckt, weniger Filament verbraucht und sich leichter aus dem fertigen Build entfernen lässt.

Wann sollten Sie ein Raft drucken?

Trotz der zahlreichen Vorteile eines Rafts ist es nicht in allen Situationen sinnvoll. Schließlich möchten Sie Ihr kostbares Filament nicht unnötig verbrauchen, wenn Sie ein Raft drucken, das nicht benötigt wird. Es gibt bestimmte Situationen, in denen ein Raft nützlich sein kann.

Bei der Verwendung von Materialien, die sich verziehen

Es gibt einfach bestimmte Filamentmaterialien, die sich eher verziehen als andere. Eine geeignete Dichotomie, um dies zu verdeutlichen, ist die zwischen PLA und ABS: Während das Drucken mit einem Floß bei PLA selten vorkommt, ist dies bei ABS eine häufigere Maßnahme. Selbst mit anderen Maßnahmen zur Vermeidung von Verformungen, wie dem Auftragen von ABS-Kleber auf einem beheizten Bett, ist das Drucken mit einem Raft immer noch sehr zu empfehlen.

Wenn Sie eine schlechte Haftung des Bettes feststellen

Der größte Vorteil der Verwendung eines Rafts ist die große Oberfläche, die es für den Aufbau bietet, um auf der Bauplattform zu haften. Die unteren Lagen eines Rafts werden in der Regel dick und langsam gedruckt, was zu einem sehr starken, festen Netz führt. Dies ist besonders nützlich, wenn Ihr Entwurf keine völlig flache Basis hat, was uns zum nächsten Punkt bringt.

Wenn Ihr Modell schlecht auf der Bauplattform aufliegt

Während Modelle für den FDM-Druck in der Regel absichtlich so ausgerichtet werden, dass sie eine möglichst breite Basis haben, gibt es Fälle, in denen dies einfach nicht möglich ist. Wenn Sie ein Design mit schmalen Beinen haben, können Sie diese Beine einfach mit einem Raft verstärken. Eine breitere Basis verbessert nicht nur die Haftung des Druckbetts, indem sie die Kontaktfläche zwischen dem Druck und der Bauplattform vergrößert, sondern trägt auch das Gewicht des restlichen Drucks.

Was ist der Nachteil des Druckens eines Rafts?

Das Drucken eines Rafts ist nicht das, was Sie bei jedem einzelnen Ihrer Drucke machen möchten. Es gibt mehrere gute Gründe, warum man ein Floß nicht drucken sollte, wenn es nicht benötigt wird.

Verschwendetes Filament

Trotz seiner Nützlichkeit ist das Floß kein Teil des Baus. Sobald Sie das Raft entfernt haben, ist es so gut wie Abfallmaterial. Ein einziger Druck mit einem Raft klingt zwar nicht nach einer großen Sache, aber wenn man es mit den Dutzenden von Drucken multipliziert, die man mit einer einzigen Spule machen kann, ergibt sich eine Menge verschwendetes Filament. Es ist einfach unpraktisch, ein Raft zu verwenden, wenn es nicht notwendig ist.

Schlechtes Finish der Unterseite

Wenn Sie ein beheiztes Glasbett verwenden, wissen Sie wahrscheinlich zu schätzen, dass die Drucke mit perfekt glatten Unterseiten herauskommen. Wenn Sie ein Floß verwenden, verlieren Sie diesen entscheidenden Vorteil. Ähnlich wie die Oberfläche Ihres Drucks ist auch die Oberseite des Rafts alles andere als perfekt eben. Dies führt zu einem Druck mit einer relativ rauen Unterseite. Wenn Sie Ihre Arbeit nachbearbeiten, um eine perfekt glatte Oberfläche zu erhalten, bedeutet die Verwendung eines Rafts nur mehr Arbeit für Sie.

Schwer zu entfernen

Der Hauptgrund für die Vermeidung von Rafts, wenn sie nicht notwendig sind, ist die Tatsache, dass sie sehr schwer zu entfernen sein können. Da das Raft mit demselben Mechanismus an den Druck geklebt wird, der auch die Schichten des Drucks zusammenhält, ist es in der Regel nicht so einfach, es zu entfernen, indem man es „abknallt“. Möglicherweise müssen Sie einen Spachtel oder sogar ein X-Acto-Messer verwenden, und die Verwendung dieser Werkzeuge kann zu einer Beschädigung des Drucks führen. Drucke mit dünnen oder schmalen Trägern sind besonders anfällig dafür.

Wir raten Ihnen, sorgfältig zu prüfen, ob für Ihren Druck ein Floß benötigt wird, bevor Sie es verwenden. Ein Design mit einer großen, flachen Basis benötigt normalerweise kein Raft. Sie können auch auf konservativere Methoden zurückgreifen, z. B. eine Form der Bettadhäsion verwenden oder die Temperatur des beheizten Bettes anpassen.

Abschließende Überlegungen

Die Verwendung von Rafts zur Verbesserung der Bettadhäsion und zur Verringerung der Verformung ist eine fest etablierte Praxis im Bereich des 3D-Drucks. Sie ist so nützlich, dass Slicer-Programme in der Regel mit Optionen ausgestattet sind, mit denen sich ein Raft leicht zu einem bestehenden Entwurf hinzufügen lässt. Es sollte jedoch nicht als Standardlösung betrachtet werden, wenn es um Designs oder Materialien geht, die zum Verziehen neigen.

Die Verwendung eines Rafts führt zu einer Reihe weiterer Probleme, mit denen Sie sich auseinandersetzen müssen. Das Material zu verstehen und die beste Kombination aus Druckgeschwindigkeit, Drucktemperatur, Temperatur des Druckbetts und Haftmethoden für das Druckbett zu finden, die zu einem qualitativ hochwertigen Druck führt, ist immer noch die nachhaltigste Lösung für ein Verzugsproblem. Wenn all diese Bemühungen immer noch scheitern, dann drucken Sie das Floß.

Bild von eyeknownuffin auf Flickr.