FFF richtig umsetzen Technische Thermoplaste: 5 Tipps für beste Druckergebnisse

Autor / Redakteur: Andrea Berneker von der InnovatiQ GmbH + Co KG / Stefan Guggenberger

Immer mehr Unternehmen nutzen technische Thermoplaste auf FFF-3D-Druckern. Andrea Berneker erläutert anhand von 5 Tipps, wie sie bessere Druckergebnisse erhalten. Von der Lagerung bis zum eigentlichen Druckauftrag können Sie einige Stolperfallen vermeiden.

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FFF-3D-Druck hat sich mittlerweile etabliert, mit den Ergebnissen sind neue Anwender jedoch oft unzufrieden. Das liegt meist nicht an den Anlagen und Materialien, sondern an der Umsetzung. Was sie beim Umgang mit Thermoplasten beachten müssen, lesen Sie hier.
FFF-3D-Druck hat sich mittlerweile etabliert, mit den Ergebnissen sind neue Anwender jedoch oft unzufrieden. Das liegt meist nicht an den Anlagen und Materialien, sondern an der Umsetzung. Was sie beim Umgang mit Thermoplasten beachten müssen, lesen Sie hier.
(Bild: innovatiQ GmbH + Co KG)

Die hohe UV-Beständigkeit von ASA, die Elastizität von TPU oder die Widerstandsfähigkeit von kohlefaserverstärktem ABS: Die Anforderungen an technische Thermoplaste in der additiven Fertigung sind hoch, die Einsatzbereiche vielfältig. Sie reichen von Prototypen in der Automobilindustrie bis zu Kleinserien in der Tiermedizintechnik. Doch auch das beste und teuerste Material ist nur so gut wie seine Verarbeitung. Um effizient, kosten- und zeitsparend zu produzieren, sollten Sie daher die folgenden fünf Punkte beachten. So erzielen Sie mit FFF-Druckern (Fused Filament Fabrication oder Fused Deposition Molding) beste Ergebnisse, vermeiden Produktionsausfälle und Ausschuss.

German RepRap wird zur innovatiQ GmbH + Co KG

Seit dem 15.12.2020 tritt die German RepRap GmbH als innovatiQ GmbH + Co KG auf. Auch die Produkte des Unternehmens werden zukünftig unter dem Label Innovatiq erhältlich sein.

1. Filament trocknen und optimal lagern

Wenn beim 3D-Druck haarfeine Fäden, auch als Oozing oder Stringing bezeichnet, entstehen, wurde das Material oft nicht richtig gelagert.
Wenn beim 3D-Druck haarfeine Fäden, auch als Oozing oder Stringing bezeichnet, entstehen, wurde das Material oft nicht richtig gelagert.
(Bild: innovatiQ GmbH + Co KG)

Feuchtigkeit im Filament beeinträchtigt das Druckergebnis. Das zeigt sich zum Beispiel daran, dass beim Drucken der Sockelschicht und im weiteren Druckverlauf vermehrt Blasen entstehen. Oft ziehen sich am Bauteil auch haarfeine Fäden (Oozing, Stringing) oder an der Oberfläche zeigen sich Unebenheiten, sogenannte Blobs oder Zits. Da das Bauteil in diesem Fall nicht den hohen Qualitätsanforderungen entspricht, muss der Druck wiederholt werden – was je nach Größe des Objekts zeit- und kostenintensiv ist.

Ein weiteres Problem stellen Unebenheiten an der Oberfläche dar, diese werden Blobs oder Zits genannt.
Ein weiteres Problem stellen Unebenheiten an der Oberfläche dar, diese werden Blobs oder Zits genannt.
(Bild: innovatiQ GmbH + Co KG)

Allein aus diesem Grund lohnt es sich, das Filament vor dem Druckvorgang zu trocknen, optimal zu lagern und schließlich bei der richtigen Temperatur und geringer Luftfeuchtigkeit zu verarbeiten. Dafür eignet sich beispielsweise ein Filament-Trockner. Diese Maschinen können konstant eine Temperatur von etwa 60 Grad halten und entziehen der Luft aktiv Feuchtigkeit. Das Material wird somit zuverlässig getrocknet, ohne dass die Materialeigenschaften leiden. Denn die Erweichungstemperatur von Filamenten liegt bei über 60 Grad.

Übrigens: Auch wenn Filament vakuumverschweißt ist und beim Auspacken einen trockenen Eindruck macht, kann es produktionsbedingt Feuchtigkeitsrückstände enthalten. Denn bei der Herstellung wird das Material zunächst erwärmt, um es in die richtige Form zu bringen. Bei einigen Produktionsverfahren wird es anschließend mit Ventilatoren abgekühlt, bei anderen in einem Wasserbad. Danach wird das Filament zwar getrocknet, es verbleiben oft aber kleinste Wassermoleküle im Material.

2. Anpressdruck des Filament-Förderrads konfigurieren

Nur wenn der Anpressdruck des Filament-Förderrads auf die verwendete Filament-Art eingestellt ist, kann dieses materialgerecht extrudiert werden. Ist der Anpressdruck zu gering, kann das Material durchrutschen. Wenn ein zu hoher Anpressdruck gewählt wurde, frisst sich die Filament-Schraube in das Filament. Dann entsteht eine Unterextrusion, die zu einem ungleichmäßigen Druckbild führt. Auch ein Filament-Stau ist möglich. Daher ist ein FFF-Drucker empfehlenswert, bei dem der Anpressdruck mit wenigen Handgriffen eingestellt werden kann, sodass immer die richtige Materialmenge ausgebracht wird.

3. Optimale Fördermenge beachten

Für ein gleichmäßiges Druckbild ist es außerdem nötig, dass dem Extruder das Material ohne jede Zugbelastung zugeführt wird. Sobald das Material auch nur minimal gespannt ist, dünnt das Filament beim Druckprozess aus.

Um diese Spannung zu vermeiden nutzen beispielsweise die FFF-3D-Drucker von Innovatiq einen Feeder. So wird das Filament immer in der richtigen Geschwindigkeit zum Extruder gefördert, ohne das Filament auf dem Weg dorthin mechanischer Belastung auszusetzen.

4. Richtige Temperatur einstellen

ABS, Polyamid, TPU, PETG: Jedes Material verfügt über eine individuelle Glasübergangstemperatur. Diese darf beim Druck weder unterschritten noch überschritten werden. Daher spielt die richtige Temperatur von Extruder, Bett und Bauraum eine Rolle.

Wird ein Filament zu heiß gedruckt, verbrennt es. Für ein perfektes Druckergebnis sollte die Extruder-Temperatur daher vorab dem Material angepasst werden. Während des Druckprozesses überwacht ein Sensor den festgelegten Wert und korrigiert die Temperatur automatisch.

Während des gesamten Druckprozesses soll das Material auf dem Druckbett an seine optimale Haftungstemperatur gebracht werden. Denn dann erzielt es die beste Haftung.

Aber auch die Glasübergangstemperatur beeinflusst das Druckergebnis: Ein beheizter Bauraum verspricht, dass das Bauteil solange spannungsfrei aufgebaut wird, bis es abgeschlossen wird und kontrolliert abgekühlt werden kann.

5. Düse & Co an den Druckauftrag anpassen

Wird die Düse nicht richtig gereinigt, lösen sich oft Filamentreste von vorherigen Druckjobs. Hier als dunkle Einlagerung im weißen Bauteil zu sehen.
Wird die Düse nicht richtig gereinigt, lösen sich oft Filamentreste von vorherigen Druckjobs. Hier als dunkle Einlagerung im weißen Bauteil zu sehen.
(Bild: innovatiQ GmbH + Co KG)

Vor jedem Druck sollten Sie die Düse säubern und von Materialrückstände befreien. Andernfalls kann es sein, dass sich die Filament-Reste während des Druckprozesses lösen und als Unebenheiten oder Punkte im aktuellen Druck zeigen. Um diese Reinigungsarbeiten zu erleichtern, können das Hotend, die Düse und der Heizblock bei Systemen von Innovatiq als eine Einheit ausgetauscht werden. Dazu müssen die Anwender eine Schraube lösen. Generell sind Systeme mit einfachen Umrüstprozessen vorteilhaft, weil neue Druckjobs so schneller gestartet werden können. Außerdem gehen Sie so auf Nummer sicher, dass das Material sortenrein verdruckt und sauber verarbeitet wird.

Einstieg in den FFF-3D-Druck

Wenn Sie diese fünf Punkte beherzigen, sind Sie einem perfekten Druckergebnis einen großen Schritt näher. Darüber hinaus ist es wichtig, das Bauteil bereits im Vorfeld additiv gerecht zu konstruieren und sich für das geeignete Material zu entscheiden.

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(Bildquelle: VCG)

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