Um den Erfolg Ihres 3D-Drucks sicherzustellen, müssen viele Parameter berücksichtigt werden. FDM- oder FFF-3D-Drucker verwenden Düsen zum Extrudieren von Filamenten zur Herstellung Ihrer 3D-Teile. Hier sehen wir das Wesentliche, was Sie über 3D-Druckdüsen wissen müssen.
Materialien für 3D-Druckerdüsen
Messingdüsen
Messingdüsen sind die am häufigsten verwendeten Düsen im 3D-Druck, da sie kostengünstig sind und mit den meisten Filamenten wie PLA, ABS, ASA, PETG, Nylon usw. verwendet werden können.
Messingdüsen sind auch deshalb ideal, weil Messing eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit hat, sich aber schnell abnutzt und es daher nicht empfehlenswert ist, Messingdüsen zum Drucken von abrasiven Filamenten, wie zum Beispiel mit Kohlenstofffasern beladenen Filamenten, zu verwenden.
Maximale Temperatur der Messingdüsen: 300 °C
Vorteile von Messingdüsen:
Wärmeleistung und niedriger Preis
Nachteile Messingdüsen:
Geringe Verschleißfestigkeit und nicht für abrasive Materialien geeignet
Düsen aus Edelstahl
Edelstahldüsen ermöglichen den 3D-Druck von korrosiven Filamenten (nicht zu verwechseln mit Schleifmitteln) und auch den Druck von Teilen für den Lebensmittel- oder Medizinbereich, da Edelstahldüsen im Gegensatz zu Messingdüsen kein Blei enthalten. Sie eignen sich auch für Schleiffilamente für kleine Anwendungen.
Sie ermöglichen auch preislich einen guten Kompromiss zwischen Messing und gehärtetem Stahl.
Da Edelstahl eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Messing hat, müssen Sie Ihre Düse etwas stärker erhitzen. Für eine optimale Nutzung empfiehlt es sich außerdem, die Druckgeschwindigkeit etwas zu verringern.
Maximale Temperatur der Edelstahldüsen: 350 °C
Vorteile von Edelstahldüsen:
Bessere Verschleißfestigkeit als Messing und kann für Lebensmittelfilamente verwendet werden
Nachteile von Edelstahldüsen:
Geringere Wärmeleitfähigkeit als Messingdüsen und geringere Verschleißfestigkeit als Düsen aus gehärtetem Stahl.
Düsen aus vernickeltem Kupfer
Kupfer ist ein Metall mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit. Im Vergleich zu einer Messingdüse bietet Kupfer die dreifache Leitfähigkeit. Das Kupfer bietet eine bessere Temperaturstabilität beim Drucken und der Nickelschutz verringert das Festkleben des Filaments in der Düse. Die vernickelten Kupferdüsen erreichen zudem Drucktemperaturen von 500°C.
Maximale Temperatur der Kupfer-/Nickeldüsen: 500 °C
Vorteile Kupfer/Nickel-Düsen:
Hohe Wärmeleitfähigkeit, Vielseitigkeit, Verschleißfestigkeit, überlegen im Vergleich zu Messingdüsen.
Nachteile Kupfer-/Nickeldüsen:
Geringere Härte als gehärteter Stahl und nicht für den regelmäßigen Einsatz mit abrasiven Filamenten geeignet
Düsen aus gehärtetem Stahl
Die Düsen aus gehärtetem Stahl ermöglichen das Drucken geladener Filamente wie Filamente mit Glasfasern, Kohlefasern oder Kevlarfasern. Gehärtete Stahldüsen haben den zehnfachen Widerstand einer Messingdüse.
Da Stahl eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat, müssen Sie die Drucktemperatur erhöhen.
Maximale Temperatur einer Düse aus gehärtetem Stahl: 500 °C
Vorteile von Düsen aus gehärtetem Stahl:
Hohe Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit durch abrasive Filamente
Nachteil von Düsen aus gehärtetem Stahl:
Eine geringe Wärmeleitfähigkeit und die Druckqualität können sich verschlechtern
Rubindüsen
Rubindüsen, deren Düsenspitze aus Rubin besteht, bieten durch ihren Messingkörper eine sehr hohe Verschleißfestigkeit und eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit.
Die Rubindüse mit Messingkörper ist eine sehr interessante Düse für abrasive Filamente und bietet ein sehr gutes Verhältnis von Wärmeleitfähigkeit zu Haltbarkeit.
Maximale Temperatur der Rubindüse: 500°C
Vorteile von Rubindüsen:
Gute Wärmeleitfähigkeit, hohe Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber hohen Drucktemperaturen.
Nachteile von Rubindüsen:
Hoher Preis
Die Durchmesser von 3D-Druckdüsen
3D-Druckdüsen gibt es mit unterschiedlichen Durchmessern von 0,2 mm bis 1,2 mm. Diese Durchmesserunterschiede ermöglichen Drucke mit unterschiedlichen Genauigkeiten und Druckgeschwindigkeiten.
Düsen von 0,2 bis 0,4 mm
Die Düsen mit kleinem Durchmesser ermöglichen 3D-Drucke mit sehr guter Präzision. Der Nachteil besteht darin, dass die Düsen mit kleinem Durchmesser bei geringen Schichthöhen verwendet werden, um die Druckqualität zu erhöhen, was Ihre Druckzeit verlängert, obwohl dieser Parameter auch von den Einstellungen Ihrer Slicing-Software abhängt.
0,5 und 0,6 mm Düsen
Die Düsen mit einem Durchmesser von 0,5 und 0,6 mm ermöglichen zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der Druckqualität und sparen zudem Druckzeit.
Düsen ab 0,8 mm
Düsen mit einem Austrittsdurchmesser von 0,8 mm oder mehr ermöglichen schnellere Drucke, führen jedoch zu einer Verringerung der Präzision der Details Ihrer 3D-Drucke.
Diese Düsen mit großem Durchmesser sind für den großvolumigen 3D-Druck gedacht und haben nicht das Ziel, ästhetische Teile herzustellen.
Der Fall von Volcano- und Super Volcano-Düsen
Volcano- oder Super-Volcano-Düsen sind längere Düsen und ihr Design ermöglicht die Erwärmung einer größeren Filamentmenge und damit die Verwendung mit schnelleren Druckgeschwindigkeiten als Standarddüsen.
LSchichthöhen als Funktion des Düsendurchmessers
Um ein solides Teil herzustellen, muss die Haftung zwischen den Schichten perfekt sein.
Dazu müssen Sie abhängig vom Durchmesser Ihrer Düse die minimale bzw. maximale Schichthöhe berechnen.
Die Regel ist ganz einfach: Die minimale Schichthöhe beträgt 25 % des Düsendurchmessers und die maximale Schichthöhe beträgt 80 %.
Beispiel für eine Düse mit 0,4 mm Durchmesser:
Maximale Schichthöhe: 0,4 x 0,8 mm = 0,32 mm
Mindestschichthöhe: 0,4 x 0,25 mm = 0,1 mm
Die Schalendicke von 3D-Drucken
Die Schalendicke (Umriss, obere Vollschichten und untere Vollschichten) Ihres 3D-Drucks beträgt zwangsläufig ein Vielfaches des Auslassdurchmessers Ihrer Düse.
Für die meisten 3D-Anwendungen ist eine Schalendicke von 0,8 mm ausreichend, d. h. 2 Konturen mit einer Standarddüse mit 0,4 mm Durchmesser. Wenn Sie jedoch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,8 mm verwenden, sparen Sie viel Druckzeit, da die Düse nur einmal durchlaufen muss!
Für mechanische Anwendungen ist es notwendig, eine Mindestschalendicke von 1,2 mm zu verwenden und mit dem Prozentsatz der Innenfüllung zu experimentieren, um das bestmögliche Teil zu erhalten.
Praxisbeispiel der Druckgeschwindigkeit als Funktion von Düsendurchmesser, Schichthöhe und Schalendicke
Beispiel mit einem 50x50x50mm großen Kalibrierwürfel
1Ist Test: Standarddüse von 0,4 mm und Schichtdicke von 0,2 mm (Hülle 0,8 mm) (Geschwindigkeit 40 mm/s) Füllung 25 %
3D-Druckzeit (Simplify 3D): 4 Stunden und 51 Minuten
2. Test: Standarddüse von 0,8 mm und maximale Schichtdicke von 0,64 mm
3D-Druckzeit (Simplify 3D): 56 Minuten
3. Test: Vulkandüse von 0,8 mm und maximale Schichtdicke von 0,64 + Geschwindigkeit um 50 % oder 60 mm/s erhöht
3D-Druckzeit (Simplify 3D): 39 Minuten