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Hinweis: Dieser Leitfaden behandelt die Konzepte auf allgemeine Weise und ohne sich auf eine bestimmte Marke oder ein bestimmtes Modell zu konzentrieren, obwohl sie an einigen Stellen erwähnt werden können. Es können wichtige Unterschiede bei den Kalibrierungs- oder Einstellungsverfahren zwischen verschiedenen Marken und Modellen bestehen, daher wird empfohlen, das Handbuch des Herstellers zu konsultieren, bevor Sie diese Anleitung lesen.
Während des Druckvorgangs schrumpft der bei hohen Temperaturen extrudierte Kunststoff durch die Abkühlung. Bei einigen Materialien wie PLA ist diese Schrumpfung sehr gering (zwischen 0,3 % und 0,5 %), so dass sie in der Regel unproblematisch ist. Bei anderen Materialien wie Nylon 12 kann die Schrumpfung jedoch bis zu 2 % oder im Falle von PVDF sogar bis zu 4 % betragen, was zu erheblichen Verformungen der Teile führt.
Nylon 6-6
Diese Schrumpfung ist ein Prozentsatz der Teilegröße, so dass berücksichtigt werden muss, dass sehr große Teile, die in Materialien mit geringer Schrumpfung gedruckt werden, problematischer sein können als kleine Teile in Materialien mit hoher Schrumpfung. Aus diesem Grund kann ein Teil mit einer Grundfläche von 20 x 20 cm aus PLA ein höheres Ausfallrisiko haben als ein 5 x 5 cm großes Teil aus ABS..
Wenn das Teil sehr schnell und ungleichmäßig abkühlt, vor allem aufgrund eines großen Unterschieds zwischen der Umgebungstemperatur und der Drucktemperatur, schrumpft das Teil ungleichmäßig, was zu Verformungen an den Enden des Teils führt. Dieses Phänomen wird als Verziehen bezeichnet. Das Verziehen hat zwei grundlegende Folgen:Wenn die Haftung zwischen den Schichten nicht gut ist, kommt es zur Trennung der Schichten. Wenn die Haftung auf dem Untergrund nicht gut ist, hebt sich das Teil ab.
In jeder der oben genannten Situationen führt die Verformung des Teils dazu, dass es sich anhebt oder ablöst, was zu einer Kollision mit dem Druckkopf führt und den Druck zum Scheitern bringt.
Die Schrumpfung von Teilen während der Abkühlung ist unvermeidlich, doch lässt sich das Risiko eines Ausfalls auf verschiedene Weise vermeiden oder minimieren:
In der Realität hängt die Größenbegrenzung bei der Herstellung eines beliebigen Teils mit FFF von der Haftfestigkeit zwischen der ersten Schicht und dem Trägermaterial sowie von den Kohäsionskräften zwischen den Schichten ab, die in der Lage sind, die Zug-, Scher-, Reiß- und Schälspannungen zu kompensieren, die beim Schrumpfen des Teils während des Abkühlens entstehen.
Das Ausmaß dieser Spannungen hängt von drei Faktoren ab: dem Volumen des Teils, dem Schrumpfungskoeffizienten des Materials und der Umgebungstemperatur beim Drucken.
Um das Risiko eines Versagens zu verringern, muss die Haftung des Bauteils auf dem Untergrund und zwischen den Schichten so weit wie möglich erhöht und die vom Bauteil erzeugten Spannungen reduziert werden.
Die folgenden Strategien können angewendet werden, um die Haftung des Teils auf dem Untergrund zu verbessern:
Die folgenden Strategien können eingesetzt werden, um die Spannungen am Werkstück zu reduzieren:
Die folgenden Strategien können zur Verbesserung der Verbindung zwischen den Schichten angewandt werden:
Es ist möglich, das maximale sichere Volumen oder die maximale Größe bei der Herstellung von Teilen mit einem bestimmten Material in unserem Drucker zu bestimmen. Dazu müssen wir die folgenden Schritte befolgen:
Nach diesen ersten Schritten müssen iterative Tests durchgeführt werden, bis die maximale Größe gefunden ist. Zu diesem Zweck wird ein Würfel mit parallel zur Z-Achse gerundeten Kanten und einer Größe von etwa der Hälfte der Druckbasis verwendet.
Anhand dieses Schemas lässt sich die maximale sichere Druckgröße für eine bestimmte Material- und Profilkombination auf einem bestimmten Drucker ermitteln.
Sobald das maximale sichere Volumen bestimmt ist, sollte jedes Teil, das innerhalb dieses Volumens liegt, praktisch ohne Ausfallrisiko produziert werden können.
Um einen Sicherheitsspielraum zu haben, wird empfohlen, beim Drucken von Teilen mit maximaler Größe die Randoption im Druckprofil zu aktivieren (diese Funktion sollte während der iterativen Bestimmung der maximalen Größe nicht verwendet werden).
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