Curling und raue Ecken bei 3D-Drucken: Ursachen, Diagnose und Lösungen

Was in einer Ecke passiert, während die Schicht aufgetragen wird

Eine Ecke ist die exponierteste Stelle jedes Drucks. Die Düse muss abrupt die Richtung wechseln, der Kunststoff ist auf zwei Seiten von Luft umgeben, und dort sammelt sich leicht etwas zusätzliches Material an. Drei Dinge überlagern sich auf kleinstem Raum: Kühlung, Bewegung des Druckkopfs und Materialfluss. Deshalb kann eine schlechte Ecke mehrere Ursachen haben, die mit bloßem Auge ähnlich aussehen.

Laut der Fehlerbehebungs-Anleitung von Simplify3D deutet Curling, das mitten im Druck statt ganz am Anfang auftritt, fast immer auf Überhitzung hin. Der Kunststoff verlässt die Düse sehr heiß, und wenn er nicht schnell abkühlt, verformt er sich weiter, bevor er erstarrt ist. Jede neue Schicht erwärmt die darunterliegende erneut, die Ecke hebt sich bei jedem Durchgang ein Stück mehr, und schließlich schleift die Düse darüber und hinterlässt eine raue, zerrissen wirkende Kante.

Dieselbe Anleitung merkt an, dass Curling, das schon ab den ersten Schichten auftritt, ein anderes Problem ist: Das Teil haftet nicht auf dem Druckbett. Bevor Sie also an einer Kühleinstellung etwas ändern, stellen Sie fest, wann der Defekt beginnt. Allein diese Beobachtung entscheidet, welche Hälfte dieser Seite für Sie gilt.

Den Defekt daran ablesen, wo und wann er auftritt

Beginnen Sie mit der Höhe. Heben sich schon die allerersten Schichten, haben Sie ein Haftungsproblem: eine verschmutzte Platte, eine zu hoch eingestellte Düse oder eine Druckbett-Temperatur, die nicht zum Material passt. Der Lösungsweg steht in der Anleitung zur Druckbetthaftung, und das nahe verwandte Warping hat eine eigene Seite. Sind die ersten Schichten sauber und beginnt das Curling weiter oben, meist an schmalen Strukturen, behandeln Sie es zuerst als thermisches Problem.

Betrachten Sie als Nächstes die Form des Schadens. Eine Ecke, die sich sauber hebt und eine glatte, aber verbogene Oberfläche hat, bedeutet Kunststoff, der beim Schrumpfen noch weich war. Eine Ecke, die körnig aussieht und an der kleine Grate hängen, bedeutet, dass die Düse durch Material gepflügt ist, das nicht erstarrt oder zu hoch aufgeschichtet war. Regelmäßige Wellen, die an der Ecke beginnen und entlang der Wand abklingen, sind überhaupt kein Kühlungsproblem; sie stammen von Maschinenvibrationen und werden in der Anleitung zu Ghosting und Ringing behandelt.

Um die Ursache einzugrenzen, drucken Sie ein kleines, einfaches Objekt mit scharfen Ecken, etwa einen Würfel oder einen dünnen Turm. Wird der Defekt schlimmer, je kleiner das Objekt ist, ist Überhitzung die Antwort. Bleibt er bei jeder Größe gleich, suchen Sie stattdessen bei der Mechanik oder beim Fluss.

Überhitzung: Geben Sie jeder Schicht Zeit zum Erstarren

Simplify3D sagt es klar: Curling wird verhindert, indem jede Schicht schnell genug abgekühlt wird, damit sie sich nicht verformen kann, bevor sie erstarrt. Ihr erster Hebel ist die Bauteilkühlung. Prüfen Sie, ob der Bauteillüfter tatsächlich dreht, ob sein Luftkanal nicht durch einen verirrten Filamentklumpen blockiert ist und ob die Luft an der Düsenspitze ankommt und nicht an der Seite des Schlittens. Prüfen Sie auch, welches Profil Sie geladen haben. Ein Profil, das den Lüfter für ein zugempfindliches Material wie ABS drosselt, brät die Ecken, wenn Sie es versehentlich für PLA verwenden.

Ihr zweiter Hebel ist die Zeit. Bei einer winzigen Schicht kommt die Düse in Sekundenbruchteilen an dieselbe Stelle zurück, und der Kunststoff hat nie die Chance abzukühlen. Die meisten Slicer können bei kurzen Schichten automatisch verlangsamen, und alle erlauben es, zwei Kopien des Objekts gleichzeitig zu drucken, sodass jede Schicht eine Verschnaufpause bekommt, während das andere Teil gedruckt wird. Bei einem dünnen Turm ist ein Paar nebeneinander oft die sauberste Lösung.

Ihr dritter Hebel ist die Düsentemperatur. Zu heiß extrudierter Kunststoff bleibt länger weich. Gehen Sie in Richtung des vom Filamenthersteller angegebenen Bereichs und senken Sie dann in kleinen Schritten weiter, solange sich die Ecken verbessern.

Beschleunigung und Vibration: Was der Druckkopf in einem scharfen Winkel tut

In einer Ecke muss der Druckkopf bremsen, die Richtung umkehren und wieder beschleunigen. Je höher die Beschleunigung, desto härter ist dieser Übergang und desto stärker schwingt die gesamte Portalmechanik direkt nach der Kurve. Simplify3D führt Vibrationen und Ringing genau aus diesem Grund als verwandtes Thema zu Curling auf: Beide Defekte entstehen an derselben Stelle. Eine raue Ecke, gefolgt von Wellen entlang der nächsten Wand, weist auf eine Mechanik hin, die nicht mithalten kann, und nicht auf schwache Kühlung.

Der zweite Effekt eines scharfen Winkels ist Materialansammlung. Wenn die Düse in die Ecke abbremst, extrudiert sie einen Augenblick weiter und hinterlässt eine kleine Erhebung. Schicht für Schicht stapeln sich diese Erhebungen zu einem Wulst, den die Düse beim nächsten Durchgang abschabt. Moderne schnelle Drucker kompensieren das teilweise durch eine Druckregelung in der Düse, aber ein schlecht abgestimmtes Profil bringt den Wulst sofort zurück.

Senken Sie in diesem Fall die Beschleunigung der Außenwand im Slicer, prüfen Sie die Riemenspannung und stellen Sie sicher, dass die Düse fest sitzt, und drucken Sie dann das Testteil erneut. Wird die Ecke scharf, hebt sich aber weiterhin, gehen Sie zurück zu den thermischen Maßnahmen.

Überextrusion und Düsenschleifen auf der Oberseite

Eine raue Oberseite ist nicht immer Curling. Laut Simplify3D hinterlässt die Düse Kratzer, wenn sie über eine bereits gedruckte Schicht fährt und durch den Kunststoff schleift. Zuerst sollten Sie zu viel Material ausschließen: Extrudiert der Drucker mehr als vorgesehen, wird jede Schicht etwas dicker als geplant, und die Düse schabt bei jeder Leerfahrt den Überschuss ab. Die Anleitung zur Überextrusion führt durch die Kalibrierung des Flusses.

Ist der Fluss korrekt und bleiben die Spuren bestehen, empfiehlt Simplify3D, das vertikale Anheben zu aktivieren, meist Z-Hop genannt. Die Düse hebt sich vor jeder Leerfahrt ein kurzes Stück und senkt sich bei der Ankunft wieder ab, sodass sie über Ecken hinwegfährt, die sich zu heben begonnen haben. Die Dokumentation ergänzt, dass dieses Anheben nur bei einer Retraction erfolgt. Wenn Sie es bei jeder Bewegung wollen, deaktivieren Sie also die Optionen, die die Retraction auf lange Leerfahrten oder auf das Überqueren freier Flächen beschränken.

Ein Vorbehalt: Z-Hop kaschiert das Symptom. Es kühlt die Ecke nicht besser. Setzen Sie es als Feinschliff ein, wenn Kühlung und Beschleunigung in Ordnung sind, nicht als Ersatz dafür.

Die Reihenfolge, in der Sie die Lösungen ausprobieren

Gehen Sie von der häufigsten und am wenigsten invasiven Änderung nach außen vor. Eine Ecke, die sich ab der ersten Schicht aufrollt, ist ein Druckbettproblem: Reinigen Sie die Platte und stellen Sie dann Düsenhöhe und Druckbett-Temperatur ein, wie in der Anleitung zur ersten Schicht beschrieben. Eine Ecke, die weiter oben schlechter wird, ist zuerst ein Kühlungsproblem: ein funktionierender Lüfter, ein zum Material passendes Lüfterprofil, Verlangsamung bei kurzen Schichten oder zwei gleichzeitig gedruckte Teile.

Reicht das nicht, senken Sie die Düsentemperatur leicht, verringern dann die Beschleunigung der Außenwand und prüfen die Mechanik. Bleibt die Oberfläche schließlich rau, obwohl sich die Ecken nicht mehr heben, kalibrieren Sie den Fluss und schalten das vertikale Anheben ein. Ändern Sie pro Druck nur eine Einstellung und behalten Sie dasselbe Testteil bei, sonst wissen Sie nicht, welche Änderung gewirkt hat.

Schauen Sie auch auf das Modell selbst. Ein messerscharfer Winkel konzentriert Spannung auf einer winzigen Fläche; eine kleine Verrundung oder Fase im Design beseitigt das Problem manchmal ganz ohne Änderungen am Drucker. Muss das Teil scharfe Kanten behalten, verändert eine Drehung um ein paar Grad auf der Druckplatte die Anfahrt des Druckkopfs an jede Ecke und kann allein schon ausreichen.

Quellen und Grenzen

• Simplify3D — Curling oder raue Ecken
• Simplify3D — Kratzer auf der Oberseite

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