Wie ein 3D-Drucker wirklich funktioniert: Folge dem Filament

Eine Spule Kunststoffschnur geht rein. Ein festes Objekt kommt raus. Aber was passiert eigentlich dazwischen? Öffnen wir den Maschinenraum und folgen dem Filament.

Warum dich das interessieren sollte? Fehldrucke hinterlassen Hinweise. Ein Klicken. Dünne, lückige Linien. Ein Druck, der sich vom Druckbett löst. Jeder Hinweis zeigt auf ein anderes Teil der Maschine.

Das Modell dieser Folge: ein Mini-Drucker, den du selbst drucken kannst. Das Filament startet hier oben, auf der Spule. Dann geht es runter zum Druckkopf, wo alles passiert.

Schritt 1: der Extruder. Ein Motor dreht ein kleines Zahnrad, oft 2. Sie greifen das Filament und schieben es nach unten, jeweils nur einen Bruchteil eines Millimeters.

Schritt 2: das Hotend. Ein Heizblock schmilzt den Kunststoff, bei PLA oft um 190 bis 220 Grad. Direkt darüber halten ein Kühlkörper und ein Lüfter das Filament bis zuletzt fest. Wird es zu früh weich, verstopft es.

Schritt 3: die Düse. Das Filament ist 1.75 Millimeter dick. Das Loch an der Spitze meist nur 0.4.

Kurz raten. Du schiebst 1 Millimeter Filament rein. Wie viel Linie kommt raus? A: etwa 1 Millimeter. B: etwa 5. Oder C: etwa 30?

Es ist C. Etwa 30 Millimeter. Nichts verschwindet. Derselbe Kunststoff wird in eine viel dünnere Form gepresst, wie Zahnpasta aus einer winzigen Tube.

Die Rechnung: Der Querschnitt des Filaments ist etwa 2.4 Quadratmillimeter. Eine typische Linie, 0.42 breit und 0.2 hoch, ist etwa 30-mal kleiner. Gleiches Volumen, also kommt sie etwa 30-mal länger raus.

Darum wirkt der Extruder so faul. Zeichnet die Düse mit 100 Millimetern pro Sekunde, bewegt sich das Filament nur etwa 3.

Schritt 4: Bewegung. Bei diesem Druckertyp gleitet der Druckkopf nach links und rechts: das ist X. Das Druckbett fährt vor und zurück: das ist Y. Und das Portal steigt Schicht für Schicht: das ist Z.

Andere Druckertypen teilen diese Bewegungen anders auf, aber alle brauchen X, Y und Z. Jede Achse wird von mindestens 1 Schrittmotor angetrieben, der in winzigen, exakten Schritten dreht. Die meisten Drucker messen nicht, wo die Düse ist. Sie zählen Schritte.

Schritt 5: das Druckbett. Die erste Schicht wird leicht gequetscht aufgedrückt, damit sie haftet. Die meisten Druckbetten sind beheizt, bei PLA oft um 60 Grad. Startet die Düse zu hoch, löst sich der Druck.

Aber wer sagt all diesen Motoren, was sie tun sollen? Dein Slicer. Er schneidet dein Modell in dünne Schichten. Selbst der kleine Würfel auf dem Druckbett dieses Modells hat 60 Schichten à 0.2 Millimeter. Mehr Schichten heißt mehr Zeit, wie wir in Print Math ausgerechnet haben.

Dann schreibt er jede Bewegung als Zeile G-Code. Fahr hierhin. Jetzt zieh 10 Millimeter und schieb 0.31 Millimeter Filament nach. Das ist wieder das Quetschen, in Zahlen.

Auch deine Slicer-Einstellungen sprechen mit diesen Teilen. Die Düsentemperatur geht ans Hotend. Die Betttemperatur ans Druckbett. Die Schichthöhe sagt Z, wie weit es steigt. Die Namen sind je nach Slicer verschieden.

Jetzt ergeben die Hinweise Sinn. Klicken? Der Extruder kriegt das Filament nicht durch. Oft ist die Düse verstopft, zu kalt oder zu nah am Druckbett. Dünne, lückige Linien? Es kommt nicht genug Kunststoff durch. Ein Druck, der sich löst? Prüf die erste Schicht und das Druckbett.

Kurz gesagt: Der Extruder schiebt, das Hotend schmilzt, und die Düse presst es zu einer etwa 30-mal längeren Linie. Und der Slicer macht aus deinem Modell die Bewegungen.

Den Mini-Drucker gibt es gratis, Link in der Beschreibung: 7 kleine Teile, keine Stützen nötig. Schreib mir in die Kommentare: Welches Teil deines Druckers hat dir am meisten Ärger gemacht? Nächstes Mal: Bed-Slinger gegen CoreXY, 2 Arten, X und Y zu bewegen. Abonniere, damit du es nicht verpasst. Ich bin Spoolbert, bis zum nächsten Mal.