Dichten und Längen in 3D-Druckfilamenten

Einer der Hauptzweifel im Alltag von 3D-Druck-Anwendern ist es, zu wissen, wie hoch die Dichte des Filaments ist, das sie verwenden werden, um zu wissen, wie viel Material sie verbrauchen werden und wie viel Material sie daher für den Druck eines 3D-Teils benötigen werden. Die Dichte (absolut) ist eine skalare Größe, die sich auf die Menge der Masse in einem bestimmten Volumen einer Substanz bezieht. Normalerweise ermöglicht die Software zur Erzeugung von 3D-Druckdateien (Cura, Simplify3D...) die Ermittlung der Gesamtlänge des Filaments, das für den Druck des 3D-Modells verwendet wird, in Kenntnis der Dichte des Filaments selbst.

Genau an dieser Stelle entsteht das Problem, denn nicht alle Hersteller geben die Dichte der Fäden an. Die Dichte ist jedoch sehr einfach zu berechnen, wenn man die Filamentlänge der Spule kennt (viele Hersteller geben die Filamentlänge anstelle der Dichte an). Hier sehen Sie, wie Sie die Dichte durch Kenntnis der Fadenlänge bestimmen können.

Wo:

ρ: Dichte (ausgedrückt in g/cm3)

m: Masse (ausgedrückt in g)

v: Volumen (ausgedrückt in cm3)

S: Oberfläche (ausgedrückt in cm2)

l: Länge (ausgedrückt in cm)

r: Radius (ausgedrückt in cm)

Wir werden immer alle Variablen kennen, außer der Dichte oder der Länge. Wenn wir also eine der beiden kennen, können wir die andere finden. Es muss berücksichtigt werden, dass alle Filamente eine Rundheitsmarge von ±0,05 mm haben, so dass dies auch eine Endtoleranz in den Berechnungen verursacht, die aber als vernachlässigbar angesehen wird.

Für den Fall, dass weder die Dichte noch die Gesamtlänge des Fadens der Spule bekannt ist, kann die ungefähre Dichte immer aus einem Stück Faden der Spule berechnet werden. Man muss seine Masse kennen ("Wiegen" des Filamentstücks in einer Präzisionswaage) und wenn man die Länge des Stücks kennt, kann man die Dichte dieses Filamentstücks erhalten, die dann auf die gesamte Spule extrapoliert wird.

Wenn wir zum Beispiel eine 1 kg-Spule PLA mit einem Durchmesser von 1,75 mm haben und wissen, dass die Filamentlänge der Spule 335 Meter beträgt, können wir die Dichte derselben mit der obigen Formel bestimmen (Sie müssen die Äquivalenz der Einheiten berücksichtigen).

In dem Fall, dass wir die Länge aus der Dichte berechnen wollen, würden wir einfach die zuvor erwähnte Formel für die gewünschte Variable einsetzen. Als Beispiel berechnen wir die Länge einer 500 g schweren ABS-Spule mit einem Durchmesser von 2,85 mm und wissen, dass die Dichte der Spule 1,04 g/cm3 beträgt.

Die folgende Grafik zeigt die Dichten der wichtigsten 3D-Druckfilamente wie PLA, ABS, HiPS, FilaFlex, PP-Polypropylen, PC-Polycarbonat, PETG-Polyethylen, Nylon, Proto-Pasta, fortschrittliche Materialien usw. Wie Sie sehen können, ist PP-Polypropylen das Filament mit der geringsten Dichte, so dass es für die Herstellung leichter Teile geeignet ist, während Filamente wie Stainless Steel Proto-Pasta eine der höchsten Dichten hat, da es mehr Eisenpartikel enthält als PLA.