Seit zwei Jahren überlege ich, einen 3D Drucker zu kaufen. Mittlerweile scheint fast jeder einen zu haben. Kein Wunder, die werden immer besser und günstiger. Die Bandbreite ist sehr groß. 150 Euro bis mehrere 100.000 Euro.
Vor ein paar Wochen ist nun ein Drucker bei mir eingezogen.
Schnell durfte ich mich selbst davon überzeugen, dass der 3D Druck nicht so einfach ist, wie mal eben ein paar Seiten Text auszudrucken. Der erste Druck, ein Testwürfel aus PLA, klappte direkt nach dem Aufbauen ohne Probleme. War auch nicht anders zu erwarten.
PLA kann man sich aber ins Regal stellen, was anfangen kann man damit nicht. Und dann wirds langsam schwieriger. Wer überlegt, sich vielleicht selbst funktionale Teile, für PKW oder wasauchimmer drucken zu wollen, den möchte ich gern an meinen Erfahrungen teilhaben lassen.
Ein paar Gedanken, an die die auch damit rumspielen wollen:
-ein paar Hunderter sind gleich weg
-man sollte Zeit einplanen, sich in die Sache hineinzuarbeiten
Für welchen Drucker man sich entscheidet, hängt von vielen Faktoren ab. Ich habe mich für einen Sidewinder X1 entschieden, da auch mal größere Teile gedruckt werden sollen und er ein mit Netzstrom beheiztes Druckbett besitzt. Den Bauraum kann man ja nicht so einfach verändern. Das verbaute Mainboard, Display, oder die "Düse" ist bei Bedarf dagegen relativ einfach ausgewechselt. Im Gegensatz zu einem Drucker der Papier bedruckt, kann man alle möglichen Komponenten eines 3D Druckers auswechseln, oder sich sogar einen Drucker komplett selbst zusammenbauen.
YT: 3D Printing Basics- Choosing a printer
Und auswechseln muss man auch, so man einen günstigen Drucker kauft. Die günstigen Drucker können nicht mit den für "bessere" Materialien notwendigen Temperaturen drucken. PLA druckt man mit ~180 Grad, PETG mit 230, Nylon (PA6) mit 250, CF-Nylon (Nylon mit Kohlefaser) 290°C.
Man kann sich natürlich gleich einen Drucker kaufen, an dem man nicht rumbasteln muss. Das dürfte dann aber deutlich vierstellig werden.
Das Material kommt als 1.75mm Durchmesser Faden auf einer Rolle. Wird dann vom Drucker per E-Motor mit Zahnrädel zum Druckkopf geführt und dort aufgeschmolzen. Es gibt natürlich alle möglichen Varianten an Druckköpfen. Am Sidewinder beispielsweise ist ein Druckkopf vom Typ E3D Volcano verbaut. Nachfolgend der Druckkopf ("Hotend") und seine Komponenten:
Oben der schwarze Kühlkörper (da gehört noch ein Lüfter drauf) mit eingeschraubtem Zuführrohr für das Plastikfilament. Da gehen die Schwierigkeiten schon los. Die günstigen Drucker haben im Zuführrohr eine Teflonhülse sitzen. Die wird ab 240/250 Grad giftig. Muss also gegen ein Zuführrohr aus Titan/Edelstahl (all-metal) oder Bimetall getauscht werden. Siehe rechtes Foto, da steckt ein Bimetallzuführrohr drin.
Unten die Düse. Da gibt es unterschiedliche Materialien. Messing, Edelstahl, gehärteter Stahl, Messing mit Rubinspitze. Messing ist weich und lebt nicht lange wenn man mit bestimmten Materialien druckt. Also hab ich eine gehärtete Düse eingeschraubt.
In der Mitte der Heizblock. Bei günstigen Druckern ist dieser aus Aluminium gefertigt. Da gehts weiter. In Verbindung mit einer Düse aus gehärtetem Stahl sollte man da nicht über 275 Grad gehen. Sonst kann die Abdichtung zwischen Zuführrohr und Düse nicht mehr zuverlässig funktionieren. Ist mir natürlich passiert (siehe rechtes Foto), dann bekommt man die Teile nur noch heiß auseinander. Für höhere Temperaturen muss also ein Heizblock aus vernickeltem Kupfer her (bis 400 Grad).
Links und rechts des Heizblockes haben wir die Heizpatrone und den Temperatursensor. Auch hier muss man für höhere Temperaturen schauen, dass die Leistung der Heizpatrone ausreicht. Für Drucke bis 300 Grad sollten 50W ausreichend sein. Die normalen Temperatursensoren (NTC) kokeln ab 300 Grad. Bei mir kommt daher ein HT-NTC rein, der geht bis 350 Grad.
Ganz rechts im Bild dann noch die Silikonsocke, die isoliert die Wärme des Heizblockes ein wenig. Die kokelt aber auch ein Stückel über 300 Grad weg.
Wichtig bei der Sache ist ebenfalls, dass man die Firmware des Druckers anpassen muss. Die Drucker haben in der Regel eingebaute Schutzfunktionen, damit einem das Haus nicht so schnell abbrennt. Wenn die Information vom Temperatursensor ausbleibt oder einen gewissen Wert überschreitet, schaltet der Drucker ab.
Im Fall vom Sidewinder beträgt die maximale empfohlene Drucktemperatur im Auslieferungszustand 240 Grad (wegen der Teflonhülse im Zuführrohr, siehe oben), die Abschalttemperatur des Druckers beträgt 270 Grad. Rüstet man nun seinen Drucker auf, muss man diese Abschalttemperatur entsprechend höher setzen.
Als kurzer Überblick über mein aktuelles Setup und Mods:
-günstiger Drucker 330 EUR
-Bimetall Heatbreak 20 EUR
-Kupfer heatblock mit 5oW Heizpatrone und NTC HT Sensor 25 EUR
-Hartmetalldüse 25 EUR
-heizbare Filamentbox 45 EUR
-selbstgebaute Kiste für Drucker, Material sollte so um 70 Euro liegen
500 Euro verbraten. Variable Kosten kommen dann im Betrieb dazu: Stromkosten und natürlich das Material (je nach Einsatzzweck). PLA/PETG kost da wieder "fast nix" (~20 EUR/kg), Ich drucke aktuell CF-Nylon, das liegt bei gut 100 EUR/kg.
Wie kommt man nun von der ID zum Teil?
Zuerst muss man das natürlich zeichnen. Dazu verwendet man ein 3D CAD Programm seiner Wahl. Es gibt auch einige brauchbare kostenfreie Alternativen.
Und natürlich Webseiten, auf denen man alles mögliche an Zeugs findet das man runterladen und drucken kann. Damit mein ich jetzt nicht nur Müll wie eine Katzenstatue, sondern auch CAD-Zeichnungen von Normteilen wie Schrauben uswusf.
Die CAD-Datei kann der Drucker aber nicht verarbeiten. Der kann garnix, ausser stur Anweisungen abzuarbeiten. Also muss man diese Datei in das nächste Programm laden, den Slicer. Da kann man dann die Teile auf dem Druckbett platzieren und detailliert beeinflussen, wie der Drucker arbeiten soll. Anschließend werden die Arbeitsanweisungen für den Drucker erstellt. Auch bei der Slicer Software gibt es wieder einige verschiedene.
Die fertige Datei wird nun an den Drucker übermittelt. Per SD-Karte, USB-Stick. Oder mit Software wie OctoPrint, welche ich benutze da ich auf des Gestöpsel keine Lust habe.
OctoPrint hat auch den Vorteil, dass man den Drucker von Australien aus fernsteuern und per Webcam überwachen kann. Manche Drucke dauern ewig, da ist das keine schlechte Sache.
Anyways, das Teil wurde per CAD konstruiert, mit dem Slicer für den Drucker aufbereitet, der Drucker druckt los und präsentiert nach mehr oder weniger langer Zeit stolz sein Ergebnis (links) oder den Bandsalat. Siehe rechtes Bild, da löste sich eins der beiden Teile während des Druckes vom Druckbett, habs glücklicherweise schnell bemerkt. Das ist auch ein ewiges und nicht so einfaches Thema.
Mein aktuelles Setup sieht folgendermaßen aus.
Drucker in Kiste zur Vermeidung von Zugluft. Heizung auf 50/60 Grad muss ich noch einbauen. Für höhere Temperaturen, muss die Elektronik im Drucker (Netzteil und Mainbaord) nach außen verlegt werden.
Obendrauf das Filament in einer beheizten Box, wird über eine Teflonröhre in die Kiste zum Drucker geführt. Dieser Spaß ist notwendig, um zu vermeiden, dass das Filament Feuchtigkeit aufnimmt.
So hab ich meine ersten wirklich sinnvollen Teile gedruckt.
Jetzt kratz ich erstmal den Kunststoff aus den Gewindegängen der Düse und bau das neue Kupfer-Hotend (Druckkopf) zusammen. Ich hoffe, dann sind auch die Temperaturschwankungen Geschichte.
Und als nächstes wird weiter experimentiert, wie ich das Nylon dazu überrrede, an meinem Druckbett zuverlässig kleben zu bleiben.
Gruß,
Michael