Grundlagen des 3D-Drucks: So verhindern Sie das Herabhängen von Überhängen

Eine grundlegende Notwendigkeit für den 3D-Druck besteht darin, auf vorherigen Schichten aufzubauen. Sie können nicht einfach in der Luft mit dem Drucken eines Teils beginnen. Realistischerweise enthalten viele Designs jedoch eine Art Überhang, bei dem eine Schicht weiter außen gedruckt wird als die darunter liegende Schicht. Je nachdem, wie steil der Überhangwinkel ist, kann dies in Ordnung sein, Sie können jedoch auch mit Überhängen rechnen, wenn er zu steil ist. Hier hat der bedruckte Kunststoff einfach nicht die strukturelle Integrität und Unterstützung von unteren Schichten, um an seinem richtigen Platz zu bleiben.

Eine gute Richtlinie, um festzustellen, ob ein Überhang zu steil ist, ist die 45°-Regel. Überhänge, die 45° oder weniger von der Vertikalen sind, sind fast immer gut zu drucken, die Probleme beginnen bei Überhängen mit einem steileren Winkel als 45° von der Vertikalen. Natürlich ist die 45°-„Regel“ eher eine Richtlinie, da moderne 3D-Drucktechnologie dank verbesserter Slicing-Software und Kühllösungen in der Regel steilere Winkel drucken kann.

So verhindern Sie das Herabhängen von Überhängen

Um gute Überhänge zu erhalten, ist es wichtig, zuerst normale Drucke in guter Qualität zu erhalten. Stellen Sie sicher, dass Ihr Filament trocken ist und Sie im richtigen Temperaturbereich für das Material drucken, das Sie gerade verwenden.

Überhängende Überhänge werden oft durch unzureichende Kühlung verursacht. Die Erhöhung der Lüfterdrehzahlen oder ggf. der Austausch von Lüftern oder Lüfterkanälen kann helfen, den extrudierten Kunststoff schneller abzukühlen. Auch hier kann es helfen, die Druckkopftemperatur um einige Grad abzusenken, da die Kühlung weniger Arbeit hat, wenn das Druckgut kühler anfängt.

Tipp: Um die optimale Kühl- und Druckkopftemperaturkonfiguration für Ihr Setup zu finden, kann das Drucken eines Temperaturturms eine gute Idee sein. Diese Temperaturtürme drucken eine sich wiederholende Struktur, oft mit Überhängen, wobei die Drucktemperatur mit jeder Schicht der Struktur steigt, sodass Sie sehen können, welche Drucktemperaturen für Sie am besten geeignet sind.

Das Verringern der Druckgeschwindigkeit kann dazu beitragen, ein Durchhängen zu verhindern, da die reduzierte Geschwindigkeit es ermöglicht, die Druckkopftemperatur weiter abzusenken und die Kühlgebläse länger auf einen Bereich wirken. In einigen Fällen, insbesondere beim Überbrücken und wenn Sie eine starke Kühllösung haben, kann eine Erhöhung der Druckgeschwindigkeit hilfreich sein. Dies funktioniert, weil es Spannung hinzufügt, die dazu beiträgt, die beabsichtigte Form zu halten, es bewegt auch den heißen Druckkopf schneller weg, wodurch die Kühlung effektiver ist.

Das Anpassen der Schichthöhe kann dazu beitragen, das Herabhängen des Überhangs zu reduzieren, obwohl beide Richtungen Vorteile haben, so dass dies möglicherweise einige Versuche erfordert, um die beste Lösung für Ihre Situation zu finden. Die Reduzierung der Schichthöhe erhöht die Anzahl der Schritte, die verwendet werden, um die gleiche Höhe zu drucken, das bedeutet, dass jede Schicht weniger über die vorherige Schicht hinausragen muss, was bedeutet, dass weniger Kunststoff aufgehängt wird. Die Verringerung der Schichthöhe verringert auch das Gewicht, das jede Schicht nach unten zieht, obwohl sie auch die strukturelle Festigkeit verringert. Dickere Schichten sind steifer, aber schwerer, sie sind auch schwerer zu kühlen und führen zu einem stärker gestuften Aussehen, wenn die Schichten mehr hervorstehen.

Es ist eine gute Idee, zu überprüfen, ob Ihr Wanddruckauftrag optimiert ist. Sie möchten zuerst Innenwände drucken, dann die Außenhülle. Dies wird bevorzugt, da es der äußeren überhängenden Schale mehr Struktur zum Festhalten verleiht und Sie nicht mit Schichten in der Luft beginnen.

So unterstützen Sie den Überhang

Stützstrukturen sind eine sehr gebräuchliche Methode zum Abstützen von Überhängen. Dies sind buchstäblich Gerüstteile, die absichtlich gedruckt wurden, um Unterstützung zu bieten, und sie sollen nach Abschluss des Drucks weggeschnitten werden. Leider kann dieser Schneidvorgang auch nach sorgfältigem Schleifen möglicherweise den Druck beschädigen oder unansehnliche Spuren hinterlassen. Wenn Sie einen 3D-Drucker mit mehr als einem Druckkopf haben, können Sie versuchen, auflösbare Stützstrukturen zu verwenden. Diese nutzen die Möglichkeit, mit zwei verschiedenen Materialien gleichzeitig zu drucken, um Stützstrukturen aus einem Material aufzubauen, das sich im Allgemeinen in Wasser auflösen lässt, obwohl einige die Verwendung anderer Lösungsmittel erfordern. Auflösbare Stützstrukturen ermöglichen es, bisher undruckbar komplexe Geometrien zu unterstützen, da man zum Abschneiden nicht mit einem Messer hineingreifen muss.

Möglicherweise können Sie auf das Hinzufügen von Stützstrukturen ganz verzichten oder deren Notwendigkeit zumindest minimieren, indem Sie die Überhänge berücksichtigen. Unter Berücksichtigung der 45°-Regel können Sie statt abgerundeter Löcher auch abgeschrägte Löcher und Bögen konstruieren. Diese verwenden eine Tropfenform, um sicherzustellen, dass der Überhang nie 45° überschreitet, wodurch das Problem potenzieller hängender Überhänge beseitigt wird. Bei einigen Designs können Sie Überhänge vermeiden, indem Sie das Modell drehen. Wenn Sie beispielsweise den Buchstaben „E“ drucken, gibt es zwei Überhänge, wenn Sie ihn vertikal drucken. Wenn Sie das Modell um 90° gegen den Uhrzeigersinn drehen, sodass es auf der Seite liegt, zeigen die beiden Überhänge jetzt gerade nach oben. Sie können den Brief auch flach legen, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.

Bei vielen komplexen Modellen kann es schwierig oder unmöglich sein, einen Drehwinkel zu finden, der Überhänge eliminiert oder sogar besonders minimiert. In diesen Fällen können Sie versuchen, das Modell in mehrere Teile aufzuteilen, die später zusammengeklebt werden können. Wenn Sie beispielsweise versuchen, ein Flugzeug zu drucken, gibt es aufgrund der Tragflächen keinen einzigen Winkel ohne signifikante und sichtbare Überhänge. Schneidet man stattdessen das Modell an den Flügeln waagerecht in zwei Hälften und druckt dann die untere Hälfte verkehrt herum aus, kann man Überhänge und aufwendige Stützen um den Preis des nachträglichen Zusammenklebens praktisch vermeiden.