3D-Druck

Autor: Marc Ebmeyer

Einleitung

Dieser Artikel beschreibt, was man beim 3D drucken beachten muss.

3D-Modell planen

Leitfaden für den Entwurf von 3D-gedruckten Einrastgehäusen

Simple Montage mit cleveren Verbindungen aus Onyx in 3D gedruckt

Parametrische Gehäuse aus dem 3D-Drucker

3D-Drucker

Mit Welchem 3D-Drucker drucke ich und wie sehen dessen Parameter aus? Eine tolle Tabelle ist hier dargestellt.

Drucker	Verweise	Wichtige Daten	Bild
German RepRap X400	HSHL WIKI RepRap_X400 Herstellerseite RepRap_X400	Bauraum: 350 x 400 x 330 mm Druckbares Material: ABS, PLA, PS, PVA, TPU93, Carbon20, Laywood, Laybrick, PP, Bendlay, Soft-PLA, SmartABS Düsendurchmesser: 0,25 / 0,3 / 0,35 / 0,5 / 0,6 / 0,8 alle Angaben in mm Druckgeschwindigkeit: 10 – 150 mm/s Verfahrgeschwindigkeit: 10 – 300 mm/s CAM- Software: Simplify 3D Software Steuerplatine: RAMPS für Polulu4988-Schrittmotortreiber	Abbildung 1: Der 3D-Drucker X400 von German RepRap
WANHAO Duplicator i3 Plus	HSHL WIKI WANHAO_Duplicator_i3_Plus Herstellerseite WANHAO_Duplicator_i3_Plus	Bauraum: 200 x 200 x 180 mm Druckbares Material: PLA, PVA, PEVA Filament Durchmesser: 1.75mm Schichtdicke: 100 µm- 400 µm Druckgeschwindigkeit: bis zu 70 mm/S CAM- Software: CURA, host by Repitator, Simplify 3D	3D-Drucker WANHAO Duplicator i3 Plus im Projektwerkstatt-Maschinenraum
ANYCUBIC i3 Mega S	Herstellerseite Anycubic Mega S [HSHL WIKI Anycubic]	Bauraum: 210 x 210 x 205 mm Druckbares Material: TPU, PLA, ABS, HIPS, Holz Düsendurchmesser: 0,4 mm Druckgeschwindigkeit: 20 – 100 mm/s (60 mm/s empfohlen) Verfahrgeschwindigkeit: 100 mm/s Filament Durchmesser: 1.75mm CAM- Software: Cura	3D-Drucker Anycubic i3 Mega S im Projektwerkstatt-Maschinenraum

3D-Modell erstellen

In einer CAD-Datei (an der HSHL ist das SolidWorks) wird ein Teil passend zum 3D-Druck-Verfahren konstruiert und als STL-Datei gespeichert. Achtung: Beim Speichern kann man unter Optionen angeben, mit welcher Genauigkeit das STL-Format erzeugt wird. Eine STL-Datei stellt das 3D-Modell als Oberflächenmodell dar, das nur aus Dreiecken besteht. D. h. je kleiner man die Toleranz oder die kleinste Kantenlänge einstellt (guter Standard: 0.01mm und 1°), desto detailreicher die STL-Datei, aber auch umso größer!

STL Datei erzeugen

Exportieren des 3D Modells in eine STL Datei.

Öffnen der Datei und überprüfen ob die Maße des Objektes passen.

Um sicher zu gehen ob alles passt kann man sich auch das Tool Ultimaker Cura installieren und sich die STL Datei anschauen wie sie im 3D-Drucker entstehet.

Versenden der gezippten STL-Datei zum Drucken.

3D-Drucker einstellen

G-Befehle für den 3D-Druck

G-Code	Bedeutung	Beispiel
G1	Steuerung der linearen Bewegung: - Über X Y und Z werden Punkte definiert und angesteuert - E-Befehl kann hinzugefügt werden um auf dem Weg zu extrudieren Achtung: Dabei wird angeben, wie viel Filament vom Feeder in die Düse gedrückt wird und gleicht daher nicht der Menge die extrudiert wird - F-Befehl gibt die Geschwindigkeit für die Strecke in mm/min an	G1 X0 Y0 F2400 - Fahre auf dem Heizbett zum Punkt X=0, Y=0 mit 2400 mm/min G1 X30 E10 F1800 - Drücke 10mm Filament in die Düse, während Punkt X=30 angefahren wird mit 1800 mm/min
G4	Pausiert den Druck für gewünschte Zeit: - eingestellte Parameter bleiben in der Zeit unverändert (Heatbedtemperatur etc.) - P000 → der Drucker pausiert für gewählte Zeit in Millisekunden - S000 → Pausiert für bestimmte Anzahl an Sekunden (Nur für Repetier,Marlin,RepRap Firmware und Smoothieware)	G4 P700 - Drucker pausiert 700 Millisekunden
G21	Änderung der Einheit in Millimeter: - größtenteils bereits Standard, daher selten genutzt	G21
G28	Homing wird ausgeführt: - werden keine Werte angegeben, fährt der Drucker alle drei Endstops an	G28 - Homing für alle Achsen G28 X Y - Homing für X- & Y-Achse
G90 und G91	Modus für die Positionierung einstellen: G90 absolute Positionierung - Drucker fährt exakte Koordinate an G91 relative Positionierung - Drucker fährt gewünschte Weite in Richtung der angegebenen Achse	G90 - absolute Positionierung für alle drei Achsen G1 X10 F3600 - Fahre zum Punkt X=10mm mit 3600 mm/min G91 - relative Positionierung für alle drei Achsen G1 X10 F3600 - Fahre 10mm nach rechts mit 3600 mm/min
G92	Bezugspunktverschiebung: - Achsenpositionen werden überschrieben um aktuelle Position zu definieren - nicht genannte Achsen werden nicht verändert - Mögliche Achsen sind: X, Y, Z und E ( E steht für Extruder und beschreibt die Filamentposition)	G92 E0 - Stelle aktuelle Filamentposition auf E=0 im Extruder G1 E10 F800 - Extrudiere Filament mit einer Länge von 10mm
M104 und M109	Temperatureinstellung des Extruders: M104 → heizt den Extruder auf, während andere Befehle ausgeführt werden können M105 → heizt den Extruder auf, während dessen können keine anderen Befehle ausgeführt werden (Drucker wartet) - S-Wert gibt die Temperatur in Grad Celsius an - T-Wert wird bei Druckern mit mehrere Extrudern benötigt um den jeweiligen anzusteuern (Normalerweise T0 rechts und T1 links)	M104 S190 T0 - Beginne mit dem Aufheizen von T0 auf 190°C G28 X0 - Homing für X-Achse während der Extruder aufheizt M109 S190 T0 - Warte bis die Temperatur von 190°C erreicht wird, dann können weitere Befehle ausgeführt werden
M106	Lüftungsgeschwindigkeit steuern: - Bauteillüftungsgeschwindigkeit kann eingestellt werden (Wenn Bauteillüfter vorhanden ist, sonst wird möglicherweise der Lüfter für den Extruder angesteuert) - S-Wert gibt die Geschwindigkeit an: 0 = Aus und 255 = 100%	M106 S255 - Stelle Lüftergeschwindigkeit auf 100% M106 S0 - Schalte den Lüfter aus
M140 und M190	Temperatureinstellung des Heizbetts M140 → heizt das Heizbett auf, während andere Befehle ausgeführt werden können M190 → heizt das Heizbett auf, während dessen können keine anderen Befehle ausgeführt werden (Drucker wartet) - S-Wert gibt die Temperatur in Grad Celsius an	M140 S50 - Beginne mit dem Aufheizen des Heizbetts auf 50°C G28 - Führe Homing während des Aufheizens aus M190 S50 - Warte bis das Heizbett auf 50°C aufgeheizt ist, um weitere Befehle auszuführen

Extruder von 3D-Druckern (FFD/FDM-Verfahren) kalibrieren

Dieses Beispiel wurde mit einem Anycubic i3 Mega S durchgeführt.

Vorgehen	Umsetzung in G-Code
Zu Beginn wird der Extruder auf 200°C aufgeheizt.	M104 S200 T0
Es ist zu empfehlen vor der Ausgabe von Filament, die aktuelle Filamentposition auf 0 zu setzten, um möglichst genaue Maße zu bekommen.	G92 E0
Es wird ein fester Punkt benötigt um nach der Ausgabe von 100mm Filament eine Referenzmessung durchzuführen. Dafür wird nach 120mm hinter dem Punkt (kann Extrudereingang sein oder Beginn des Filamentschlauches) eine Makeirung auf dem Filament gesetzt. Ist dies gemacht, wird 100mm Filament, am besten in 20mm Schritten (kann sonst zu Stau am Hotend kommen) ausgegeben.	G01 E100 F200 (direkte Asugabe von 100mm) G01 E20 F200 (Ausgabe von 20mm)
Nach der Ausgabe von 100mm Filament, werden die Einstellungen durch nebenstehenden G-Code geöffnet.	M503
Nun steht in xx der aktuelle "Step"-Wert	M92 ... Exx
Jetzt wird die Referenzmessung durchgeführt, indem der Abstand von dem festen Punkt zur Markierung gemessen wird. Wird hier genau 20mm gemessen, ist keine weitere Kalibrierung notwendig. Ansonsten muss über folgende Formel der neue "Step"-Wert berechnet werden. $\text{Neuer Step-Wert}=(100mm/\text{gemessene Laenge in mm})\cdot \text{aktuellen Step-Wert}$	z.B. $(100mm/98mm)\cdot 446.52=455.63$
Der neue Wert wird dann wie folgt eingestellt.	M92 X80.00 Y80.00 Z400.00 E455.63
Das ganze wird gespeichert.	M500
Am Ende kann das ganze nochmal getestet werden, durch das erneute Markieren bei 120mm und Ausgeben von 100mm Filament. Dazu vorher die Filamentposition wieder auf Null setzten.	G92 E0 G01 E100 F200

Fehlersuche

Der 3D-Druck ist nicht immer Fehlerfrei und wirft oftmals Fragen auf, um diese zu klären und Probleme zu lösen, empfiehlt sich ein Blick auf Typische Phänomene und deren Abhilfe beim FDM-3D-Druck.