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FDM in einer neuen Dimension

Written by BonsaiBrain. Posted in Uncategorised

Im Rahmen eines Kundenauftrages zur Ermittlung der dünnst möglichen Wandstärke mit flexiblen Materialien haben wir
uns eine experimentelle 0.15mm Düse gekauft.

Nachdem wir bereits mit 0.25mm Düsen sehr dünnwandig drucken können, haben wir uns vorgenommen, mit einer 0.15mm
Düse reproduzierbare und stabile Wandstärken von 0.5mm realisieren zu können.

Schon nach einigen Experimenten hatten wir einen Hohlkörper mit 0.6mm Wandstärke:

06mm wand

Abb.: Zylindrische Form mit 0.6mm Wandstärke

Angespornt durch die Ergebnisse mit weichen Filamenten wurden nach Abschluss des Kundenprojektes Experimente mit
harten Filamenten durchgeführt.

Die Ergenbisse sind überwältigend.

moai

Abb.: Moai Statue. Zum Größenvergleich wurde eine M3 Mutter mit abgebildet

Auch die Details, welche aufgelöst werden, sind mit dem Auge kaum noch zu Erkennen:

tie closeup

Abb.: Tie Interceptor. Das Muster auf der Oberfläche hat eine Größe von 0.4mm

fly

Abb.: Diese Fliege ist fast in Originalgröße gedruckt: 1.6cm lang

Die Nahaufnahme zeigt kleinere Fehler an den Beinen. Nicht verwunderlich, denn die Beine sind an der Spitze gerade einmal 0.2mm dick

Auch größere Objekte lassen sich in einer noch nie dagewesenen Qualität drucken:

mf totale

Abb.: Zum Größenvergleich wurde ein USB-Stick mit abgebildet

Allerdings wer hohe Qualität haben will, muss mit langen Druckzeiten rechnen.
Die Druckzeit für diesen Millenium Falcon liegt bei fantastischen 24h!

alien2

Abb.: Die "Fühler" dieses Aliens sitzen auf Stegen mit 0.3mm dünnen Stegen

Für einen direkten Vergleich der Druckqualität haben wir die gleiche Kathedrale sowohl mit einer 0.25mm, als auch mit einer 0.15mm
Düse ausgedruckt.

Leider erkennt man auf den Bildern den Unterschied nicht so deutlich, da die 0.25mm Kathedrale aus transparentem PLA gedruckt wurde.

kath2 015 kath2 025

Abb.: Links 0.15mm Düse, Rechts: 0.25mm Düse

Der entscheidende Unterschied ist die Oberflächengüte: Mit der 0.15mm Düse sind die Konturen wesentlich schärfer.

kath015

 Abb.: Nahaufnahme 0.15mm Kathedrale

kath025

Abb.: Nahaufnahme 0.25mm Kathedrale

Anmerkung zu den 3D Modellen:

Sämtliche verwendeten 3D Modelle stehen bei thingiverse kostenlos zum Download zur Verfügung

Noch ein paar Worte zur Handhabung einer 0.15mm Düse:

Bei unseren 0.25mm Düsen kommt es gelegentlich vor, dass sich ein Staubkorn oder ähnliches in der Düsenspitze verfängt und dadurch
die Extrusion stört, im Extremfall die Düse sogar verstopft.
Ein sog. "cold pull" löst meißtens das Problem. In seltenen Fällen muss man mit einem Stück Kupferlitze oder besser einer Akkupunkturnadel
die Austrittsöffnung durchstochern, um die Verunreinigung zu entfernen.

Bei einer 0.15mm Düse kommt man um ein Schwämmchen, welches direkt über dem Extruder als Staubfänger um das Filament gewickelt wird, nicht herum.
Auch ist es ratsam, in einer einigermaßen staubfreien Umgebung zu arbeiten.

Denn verstopft die Düse einmal, kann man außer dem "cold pull" nicht viel machen. Bisher haben wir nichts gefunden, womit man
die Düsenspitze durchstochern kann.

Gleichzeitig müssen die Einstellungen der slicing Software überarbeitet werden.
Hier reicht es leider nicht mehr, nur die Düsenaustrittsöffnung anzupassen.
Der wichtigste Punkt ist wohl die Retraction.
Hier musste sowohl die Länge, als auch die Geschwindigkeit und am wichtigsten, die minimum travel distance angepasst werden.

Nach Feinjustierung kann man auch 3mm Schrift drucken:

2printbeta tiny

Zusammenfassend kann man sagen, dass mit einer 0.15mm Düse neue Möglichkeiten zur Miniaturisierung offen stehen, welche mit größeren
Düsen nicht denkbar wären.

Gerade im Modellbau, in welchem der FDM 3D Druck bisher nur schwer Einzug gehalten hat, da die Ansprüche auf Genauigkeit und Präzision
sehr hoch liegen, ist es jetzt erstmals möglich mit einem günstigen Gerät detaillierte Modelle zu erstellen.