Veröffentlicht auf 13/03/2019

Alles über 3D-Druckerdüsen (I): Klassifizierung und Empfehlungen

Tipps

Düsen 3D-Drucker FDM 

Eine der großen Zweifel, die bei Benutzern von 3D-Druckern aufkommen, ist, welche Unterschiede es zwischen den verschiedenen Arten von Düsen gibt, die auf dem Markt erhältlich sind, welche in jeder Situation verwendet werden sollen und welche Verwendungshinweise und Wartungstipps zu beachten sind. In diesem und zwei weiteren Artikeln werden wir versuchen, alle Fragen zu den Düsen der Extruder der 3D FDM/FFF-Drucker zu erklären und zu beantworten.

Klassifizierung der Düsen von 3D-Druckern

Bei der Klassifizierung einer Düse werden zwei der Hauptmerkmale berücksichtigt: das Material und der Ausgangsdurchmesser.

Ausgangsdurchmesser

Innerhalb des Durchmessers gibt es eine breite Palette von Maßen von 0,20 mm (obwohl es bereits einige 0,15 mm und 0,10 mm Düsen gibt) bis 1,2 mm.

Material

Messingdüsen: Es ist das am meisten verwendete Material für die Düsen der Extruder, weil es eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Stabilität hat, zusätzlich zu seiner leichten Bearbeitbarkeit und seinem wirtschaftlichen Preis. Ihr Hauptnachteil ist der schnelle Verschleiß bei abrasiven Materialien, die Fasern enthalten.

Düse Messing E3D-Online

Bild 1: Düse Messing E3D-Online. Quelle: E3D-Online

Gehärtete Stahldüsen: Um dieses Problem des schnellen Verschleißes der Messingdüsen zu lösen, werden gehärtete Stahldüsen verwendet, die bis zu 10-mal verschleißfester sind und die gleichen Qualitäten beibehalten. Als Nachteile haben diese Düsen eine geringere Wärmeübertragung und sind aufgrund ihres Bleigehalts nicht zur Herstellung von Teilen geeignet, die mit der Haut oder Lebensmitteln in Kontakt kommen.

Düse Gehärteter Stahl E3D-Online

Bild 2: Düse Gehärteter Stahl E3D-Online. Quelle: E3D-Online

Edelstahldüsen: Dieses Material hat eine höhere Härte als Messing und den Vorteil, dass es kein Blei enthält, ein Material, das nicht zur Herstellung von Teilen verwendet werden darf, die mit der Haut oder Lebensmitteln in Kontakt kommen. Aus diesem Grund sind die Edelstahldüsen für den 3D-Druck mit für diese Anwendungen zugelassenen Filamenten geeignet, damit die endgültigen Teile die Zulassung nach den FDA-Vorschriften nicht verlieren.

Düse Edelstahl E3D-Online

Bild 3: Düse Edelstahl E3D-Online. Quelle: E3D-Online

Rubin-Düsen: Die Olsson Ruby ist eine spezielle Düse, hergestellt aus einer Messingdüse mit einem eingesetzten Rubin-Tipp. Diese Kombination ist ideal, um eine stabile Temperatur, eine nahezu unendliche Haltbarkeit und unübertroffene Druckgenauigkeit zu haben.

Düse Olsson Ruby

Bild 4: Düse Olsson Ruby. Quelle: Olsson Ruby

Empfehlungen zur Auswahl Ihrer 3D-Drucker-Düse

Nachdem die Arten von Ausgangsdurchmessern und Materialien der Düsen vorgestellt wurden, empfehlen wir jedem Benutzer, seine Düse entsprechend seinen Bedürfnissen auszuwählen und die folgenden Richtlinien zu beachten:

  • Wenn konventionelle Materialien verwendet werden, wie PLA oder ABS und mittelgroße Teile hergestellt werden sollen, ist die ideale Düse eine Messingdüse 0,40 mm. Wenn Sie kleine Teile mit vielen Details herstellen möchten, empfehlen wir eine Messingdüse 0,25 mm und für den gegenteiligen Fall, für große Teile eine Messingdüse 0,8 mm.
  • Wenn abrasive Materialien verwendet werden, die Fasern enthalten, wie PLA Carbon Fiber, sollten Sie eine gehärtete Stahldüse von 0,50 mm verwenden, niemals einen kleineren Durchmesser, um Verstopfungen im Extruder zu vermeiden. Wenn lange 3D-Drucke mit sehr abrasiven Materialien durchgeführt werden, ist die empfohlene Düse die Olsson Ruby.
  • Wenn für den Kontakt mit Haut und Lebensmitteln zugelassene Materialien verwendet werden, ist die einzige kompatible Düse, um diese Qualität zu erhalten, eine Edelstahldüse 0,40 mm. Für kleine und sehr detaillierte Teile empfehlen wir eine Edelstahldüse 0,25 mm und für den gegenteiligen Fall eine Edelstahldüse 0,8 mm für große Teile.
Materialien
konventionell		 Abrasive
Materialien		 Materialien
FDA
Düsentyp Messing Gehärteter Stahl
Olsson Ruby		 Edelstahl
Durchmesser (mm) 0,25 - 0,40 - 0,80 0,50 - 0,80 0,25 - 0,40 - 0,80
Tabelle 1: Empfohlener Düsendurchmesser

Nachdem die Arten von Düsen geklärt wurden, muss ein sehr wichtiger Parameter der 3D-Druckkonfiguration berücksichtigt werden, der von diesem Bauteil beeinflusst wird, wie die Schichthöhe. Dieser Parameter ist entscheidend, um die richtige Kombination zwischen Oberflächenbeschaffenheit und Druckdauer zu erreichen.

Zunächst müssen wir wissen, dass der empfohlene maximale Wert für die Schichthöhe 80 % des Ausgangsdurchmessers der Düse beträgt, der verwendet wird. Je niedriger die Schichthöhe, desto besser die Oberflächenbeschaffenheit, aber desto länger dauert der Druck und umgekehrt. In der folgenden Tabelle zeigen wir die empfohlene und maximale für jeden Düsendurchmesser.

Durchmesser
Düsenaustritt		 Max. empfohlene Schichthöhe
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

Für diesen Parameter, um zu 100 % wirksam zu sein, muss das Nivellieren und Kalibrieren der Basis in Bezug auf die Düse genau sein. Sie können unseren Artikel "Nivellieren und Kalibrieren der 3D-Druckerbasis" besuchen, um zu sehen, wie dieser Vorgang durchgeführt wird.

In den nächsten beiden Artikeln werden wir das Thema der Düsen fortsetzen, erläutern, wann die Düse gewechselt werden sollte, und wie man Verstopfungen in ihr vermeidet und löst.

Zögern Sie nicht, Ihre Empfehlungen oder Fragen in den Kommentaren zu hinterlassen.

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Alles über 3D-Druckerdüsen (II): Wann die Düse gewechselt werden sollte

Alles über 3D-Druckerdüsen (III): Verstopfungen in der Düse vermeiden

Kommentare(16)

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      Gabriel mar 20, 2019

      Muy buena información.... excelente página...

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        Filament2print mar 21, 2019

        Muchas gracias ;), intentamos dar la mayor y mejor información en cada artículo!!!

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      Antoni abr 2, 2019

      Muy buena info, falta un nozzle el de titanio.

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        Filament2print abr 3, 2019

        Efectivamente Antoni ,existen nozzles de titanio y también de tungsteno, pero son para aplicaciones muy específicas.
        Muchas gracias por tu apoyo y por comentar.

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      Kaira jun 26, 2019

      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.

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      César Vargas nov 2, 2019

      Buena información...cada vez aprendiendo más sobre este fascinante tema....muchas gracias, valioso el aporte.

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      David Galva nov 16, 2019

      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 !

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      Nate mar 9, 2020

      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

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        Filament2print mar 9, 2020

        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.

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      Uli ZL abr 11, 2020

      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?

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        Filament2print abr 12, 2020

        No podemos asesorarle en esta duda ya que no conocemos las boquillas que tienen las impresoras que menciona. Un saludo

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      Greg Gallacci mar 11, 2021

      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.

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        Filament2Print mar 12, 2021

        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.

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      Lucas Andres Martinez ago 16, 2021

      La rosca de los Nozzles son todas iguales o segun la marca de la impresora/hotend cambian?
      Muchas Gracias

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        Filament2print ago 17, 2021

        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!

        Responder