Eine der großen Fragen, die sich 3D-Druck-Anwendern stellt, ist, welche Unterschiede es zwischen den verschiedenen auf dem Markt erhältlichen Düsentypen gibt, welche man bei jeder Gelegenheit verwenden sollte und welche Tipps für den Gebrauch und die Wartung zu beachten sind. In diesem und zwei weiteren Artikeln werden wir versuchen, alle Fragen zu erklären und zu beantworten, die sich zu den Düsen von FDM/FFF-3D-Drucker-Extrudern stellen.
Klassifizierung von 3D-Druckerdüsen
Bei der Klassifizierung einer Düse werden wir zwei der wichtigsten Merkmale berücksichtigen: das Material und den Ausgangsdurchmesser.
Auslass-Durchmesser
Innerhalb des Durchmessers gibt es eine große Bandbreite von 0,20 mm (obwohl es bereits einige Düsen mit 0,15 mm und 0,10 mm gibt) bis 1,2 mm.
Material
Messingdüsen: Es ist das am häufigsten verwendete Material für Extruderdüsen, aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit und thermischen Stabilität, sowie seiner leichten Bearbeitbarkeit und seines wirtschaftlichen Preises. Ihr Hauptnachteil ist der schnelle Verschleiß von faserhaltigen Schleifmitteln.
Bild 1: Düse Brass E3D-Online. Quelle: E3D-Online
Gehärtete Stahldüsen: Um das Problem des schnellen Verschleißes von Messingdüsen zu lösen, gibt es gehärtete Stahldüsen, die bis zu 10-mal verschleißfester sind und die gleichen Eigenschaften haben. Als Nachteile haben diese Düsen eine geringere Wärmeübertragung und sind, da sie Blei enthalten, nicht für Teile zu empfehlen, die mit Haut oder Lebensmitteln in Berührung kommen.
Bild 2: Gehärtete Stahldüse E3D-Online. Quelle: E3D-Online: E3D-Online
Edelstahldüsen: Dieses Material hat eine höhere Härte als Messing und hat den Vorteil, dass es kein Blei enthält, ein Material, das für die Herstellung von Teilen, die mit Haut oder Lebensmitteln in Berührung kommen, nicht zugelassen ist. Aus diesem Grund eignen sich Edelstahldüsen für den 3D-Druck mit Filamenten, die für diese Anwendungen zugelassen sind, damit die fertigen Teile die FDA-Zulassung nicht verlieren.
Bild 3: Düse Edelstahl E3D-Online. Quelle: E3D-Online
Ruby-Düsen: Die Olsson Ruby ist eine spezielle Düse, die aus einer Messingdüse mit einer rubinbesetzten Spitze besteht. Diese Kombination ist ideal für stabile Temperatur, nahezu unendliche Haltbarkeit und unübertroffene Druckpräzision.
Bild 4: Düse Olsson Ruby. Quelle: Olsson Ruby
Empfehlungen zur Auswahl Ihrer 3D-Druckerdüse
Nachdem wir die Arten von Ausgangsdurchmessern und Materialien der Düsen vorgestellt haben, lautet unsere Empfehlung, dass jeder Anwender seine Düse nach seinen Bedürfnissen auswählt und dabei die folgenden Richtlinien berücksichtigt:
- Wenn Sie herkömmliche Materialien wie PLA oder ABS und Teile mittlerer Größe verwenden, ist es ideal, eine Messingdüse 0,40 mm zu verwenden. Wenn Sie kleine Teile mit vielen Details herstellen wollen, empfehlen wir eine 0,25 mm Messingdüse und für den umgekehrten Fall, für große Teile eine 0,8 mm Messingdüse.
- Bei der Verwendung von abrasiven, faserhaltigen Materialien, wie z. B. PLA Carbon Fibre, sollte eine 0,50 mm gehärtete Stahldüse verwendet werden, niemals kleiner, um ein Verstopfen des Extruders zu vermeiden. Wenn lange 3D-Drucke mit sehr abrasiven Materialien gemacht werden, ist die empfohlene Düse die Olsson Ruby.
- Bei Verwendung von Materialien, die für den Haut- und Lebensmittelkontakt zugelassen sind, ist die einzige kompatible Düse, die diese Qualität beibehält, eine 0,40-mm-Edelstahldüse. Für kleine Teile mit vielen Details empfehlen wir eine 0,25-mm-Edelstahldüse und für den umgekehrten Fall, für große Teile eine 0,8-mm-Edelstahldüse.
| Materialien konventionell | Materialien Schleifmittel | Materialien FDA | |
|---|---|---|---|
| Düsentyp | Latón | Gehärteter Stahl Olsson Ruby |
Rostfreier Stahl |
| Durchmesser (mm) | 0.25 - 0.40 - 0.80 | 0.50 - 0.80 | 0.25 - 0.40 - 0.80 |
Tabelle 1: Empfohlener Düsendurchmesser
Nachdem wir die Düsentypen geklärt haben, müssen wir einen sehr wichtigen Parameter der 3D-Druckkonfiguration berücksichtigen, der von dieser Komponente beeinflusst wird, nämlich die Schichthöhe. Dieser Parameter ist der Schlüssel, um die richtige Kombination aus Oberfläche und Haltbarkeit des 3D-Drucks zu erreichen.
Zunächst sollte man wissen, dass der maximal empfohlene Wert für die Schichthöhe 80% des Ausgangsdurchmessers der verwendeten Düse beträgt. Je geringer die Schichthöhe, desto besser die Oberflächengüte, aber desto länger die Drucklebensdauer und umgekehrt. Die folgende Tabelle zeigt die empfohlenen und maximalen Schichthöhenwerte für jeden Düsenaustrittsdurchmesser.
| Durchmesser Düsenausgang | Schichthöhe max. empfohlen |
|---|---|
| 0.25 mm | 0.2 mm |
| 0.4 mm | 0.32 mm |
| 0.6 mm | 0.48 mm |
| 0.8 mm | 0.64 mm |
| 1 mm | 0.8 mm |
| 1.2 mm | 0.96 mm |
Tabelle 2: Maximal empfohlene Schichthöhe
Damit dieser Parameter zu 100 % wirksam ist, muss die Nivellierung und Kalibrierung der Basis in Bezug auf die Düse genau sein. Sie können unseren Artikel "Nivellierung und Kalibrierung der Basis des 3D-Druckers" besuchen, um zu sehen, wie dieser Prozess durchgeführt wird.
In den nächsten beiden Artikeln fahren wir mit dem Thema Düsen fort und erklären, wann die Düse gewechselt werden muss und wie man Düsenstaus vermeidet und löst.
Gerne können Sie Ihre Empfehlungen oder Fragen in den Kommentaren hinterlassen.
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Muy buena información.... excelente página...
Muchas gracias ;), intentamos dar la mayor y mejor información en cada artículo!!!
Muy buena info, falta un nozzle el de titanio.
Efectivamente Antoni ,existen nozzles de titanio y también de tungsteno, pero son para aplicaciones muy específicas. Muchas gracias por tu apoyo y por comentar.
Nozzles are used by most of the welding industries. Nozzles are classified into a different category based on their size and shape. Nozzles are basically a material that is made from a variety of metals i.e. Brass, Stainless Steel, Hardened Steel, Specialty materials like tungsten and ruby, etc.
Buena información...cada vez aprendiendo más sobre este fascinante tema....muchas gracias, valioso el aporte.
Excelente página y foro! Estoy haciendo pruebas con nozzle de diferente diámetro. Me gustaría dieran un poco más recomendaciones en diferentes tamaño de nozzle, como: - Velocidad Recomendada - Flujo - Temperaturas Muchas gracias !
Hola David, Este artículo puede ayudarte a resolver algunas dudas sobre esos temas que comentas: "Dudas habituales sobre temperatura y velocidad de impresión de PLA y ABS".
Muy bueno el artículo solo tengo una pregunta, cambie la boquilla de mi impresora a acero inoxidable (.6) en una ender 3, y tengo una altura de capa de .3, las primeras 3 o 4 capas me las hace perfectas pero despues no se pegan, y se hace una bola de filamento después, quiero saber a que se debe... Y si debo cambiarla a una punta de laton de nuevo, imprimo a 45mm/s y la temperatura me lo hizo con 225,215,200 °C
Hola Nate,
No entendemos exactamente la problemática. De todos modos revisa que la configuración que tienes de impresión sea igual para las primeras capas que para el resto de impresión, ya que normalmente en el slicing se suelen emplear distinas configuraciones para las primeras capas.
Excelente artículo, aunque tengo una duda. Tengo entendido que incluso algunas boquillas de latón poseen plomo Poseo una ENDER 3 Pro ¿Las boquillas son de latón (doradas), tienen este inconveniente de tener plomo?
No podemos asesorarle en esta duda ya que no conocemos las boquillas que tienen las impresoras que menciona. Un saludo
Lead. Take a sample of soil from anywhere in North America and there will be detectable levels of lead present. The State of California passed laws basically making garden dirt a toxic carcinogen. The simple presence of lead in some piece of metal means next to nothing, unless that metal item is eroding into the pieces being made. Suppose a brass nozzle (most alloys of brass have some detectable lead, where most alloys of steel do not!) with 0.001gram of lead is being used...how much brass would have to be worn away to end up as a dangerous concentration in a single printed part? A lot! The damage to the nozzle would be significant after one print... Stainless steel, with the various alloys, is a different medical problem! Iron, nickle, chromium and manganese are used to make stainless; medical implants cannot use nickle in ANY concentration! Is there a nickle-free stainless nozzle out there? Ask folks who have worked repairing medical equipment; the list of incompatible materials is long, and includes 'free machining brass'...up to 3% lead by weight! I like the dept of the article, but Cali-fornication of facts distorted a few things. Me? Associates degree, biomedical equipment repair. 4+ years at major Hospital fixing everything between the wall-plates and the patient.
Hello Greg, Thank you very much for your comment, at filament2print we love that you delve into the issues we are dealing with and that you contribute discussion that will make us all learn. I would like to provide a little more information and another point of view on why steel and not brass nozzles should be used in medical printing. The main problem does not stem from the metal alloys (at least not directly), but from wear and tear and derived by-products. First of all, it should be pointed out that the toxicity mechanisms of lead and nickel are very different. The problem with lead is the bioaccumulation that produces serious poisoning that must be treated with chelating agents, while the main problem with nickel in implants is its ionic release that produces a phenomenon known as metallosis (it is not exclusive to nickel, it can also be caused by chromium, cobalt, molybdenum and even titanium ions) and that causes the revision of the prosthesis or implant. In the case of lead, as you comment, the amount released is so low that it is highly unlikely that it can cause severe toxicity. And you are also correct that practically all steels contain considerable percentages of nickel, even surgical steels. I am not aware of the current state of US legislation, but in Europe as far as I know, the use of nickel-alloyed steels is authorized in implants (not in the case of components subjected to continuous wear such as acetabular components of hip replacement). But, if lead from nozzles is not a problem and nickel can be, why is it more advisable to use steel? The reason has to do with how the body reacts to the products derived from the wear of the nozzle. I will try to explain it with an example: Suppose we want to make an implant in 3D printing using a biocompatible and biodegradable plastic. We print one implant with a brass nozzle and another with a stainless steel one. We assume that both will contain micro and nano particles derived from the wear of the nozzle, however in the case of brass the quantity will be several orders of magnitude higher. We implant both and they begin to biointegrate and biodegrade. During this process the metallic particles begin to be released (in higher concentration in the case of brass). Once exposed, brass particles quickly oxidize releasing ions, while stainless steel particles remain inert. And this is where the problem comes, the appearance of concentrations of metal ions in the environment of the implant (brass nozzle) can trigger an immune reaction that causes the rejection of the implant, while the stainless steel microparticles will have a bio-inert behavior (the probability that they erode or degrade to the point of releasing nickel ions is very low, and even in this case the amount of ions released would be negligible), so they will generally be eliminated by macrophages or precipitate and the organism will form a fibrotic capsule around it, so the chances of implant rejection will be very low.
La rosca de los Nozzles son todas iguales o segun la marca de la impresora/hotend cambian? Muchas Gracias
Hola, Lucas. La rosca de los nozzles varía tanto en el paso como en la longitud de rosca. Existen distintos tipos como el nozzle V6, el nozzle MK8 o el nozzle MK10 entre otros. Cada impresora 3D será compatible con un tipo de nozzles. Un saludo!