Anleitung: 3D Drucker richtig einstellen & kalibrieren

Grundsätzlich gilt: Je sauberer Sie arbeiten, desto besser ist das Ergebnis. Das gilt für den Umgang mit dem Gerät genauso wie für den Druckvorgang. Zunächst ist es wichtig, den Drucker zu reinigen. Besonders die kritischen Stellen wie die Filamentzufuhr. Am besten geht dies mit Druckluft. Im Anschluss lassen sich die gelösten Partikel absaugen. Die Düse ist ein weiteres Teil, das Sie unter die Lupe nehmen sollten. Denn sind hier noch Filament-Reste vom letzten 3D Druck zu finden, kann dies zu Fehlern beim Drucken führen.

Der folgende Auszug aus den Grundeinstellungen, die wir für besonders wichtig halten, ist für jedes Slicing-Programm anwendbar. Allerdings kann es sein, dass manche Programme eine bestimmte Funktion nicht haben oder dass sie anders benannt ist. Bei Slic3r, Cura und Simplify3D sind die Einstellungen nahezu identisch.

Wichtig ist die Ooze/Retraction Control. Ooze bezeichnet das Druckmaterial, das austritt ohne dass der Motor des Druckkopfs dieses fördert. Beispielsweise sollte an Sprungpunkten die Filamentmenge reduziert werden, da sich sonst Fäden oder Material-Haufen bilden und die Düse verschmutzen. Beim Einstellen ist jedoch Vorsicht geboten. Sind die Werte zu großzügig gewählt, kann das Druckmaterial am Schrittmotor zerfransen und das Zahnrad verschmutzen.

Damit auf dem Weg zum nächsten Sprungpunkt kein Malheur passiert, kann man einstellen, dass das Filament in die Düse zurückgezogen wird. Wie weit dies geschieht, lässt sich mit der Retraction Distance festlegen. Als Faustregel gilt: Halber Wert der Düsenlänge.

Bezüglich der Rückzugsgeschwindigkeit empfiehlt sich ein Startwert von etwa 80 bis 100 mm/s. Das lässt sich bei Retraction Speed entsprechend definieren.

Beim Punkt Extra Retraction Distance lässt sich angeben, wie weit vor einer neuen Druckbahn der Druckkopf-Motor beginnen soll, Filament zu fördern. Der Default-Wert liegt bei 0. Gut für den Einstieg sind etwa 0,05 mm vor der neuen Bahn. So verhindern Sie beim Ansetzen der Düse an eine neue Druckschicht, dass zu viel Filament herausfließt. Sind Sie mit dem Ergebnis nicht zufrieden, können Sie den Wert in kleinen Schritten, beispielsweise um 0,02 mm, ändern.

Beim Retraction Vertical Lift besteht die Möglichkeit, die Düse um einen bestimmten Wert während des Übergangs von Bauteilen oder Bahnen nach oben zu fahren. Ein Wert von 1 mm ist gut. Auf diese Weise entsteht ausreichend Abstand zwischen Düse und Objekt, sodass die Düse während des 3D Drucks nicht hängen bleibt. Je höher der Wert liegt, desto länger ist die Druckzeit.

Top Solid Layers bestimmen die Anzahl der geschlossenen Deckschichten am oberen Ende des Druckmodells. Jeweils drei Layer sind erfahrungsgemäß ausreichend. Die erste vollflächige Layer gleicht die Unebenheiten des Füllmusters aus. Die zweite ebnet es und die dritte sorgt für einen glatten, schönen Abschluss.

Dasselbe lässt sich für den Boden des dreidimensionalen Modells angeben (Bottom Solid Layers). Hier empfehlen sich ebenfalls drei Layer, da sie eine solide Grundfläche bilden.

Mit den Outline/Perimeter Shells definieren Sie die Außenwände des 3D Modells und mögliche Öffnungen darin. Sind kleine Öffnungen oder Löcher in den Wänden vorhanden, eignet sich der Wert 3. Damit verlängert sich zwar die Druckzeit. Die Öffnungen werden jedoch stabiler und bleiben an der richtigen Stelle.

First Layer Speed sorgt für die richtige Druckgeschwindigkeit der ersten Druckschicht. Dies erfordert ein gewisses Maß an Erfahrung und Fingerspitzengefühl. Manchmal sind mehrere Anläufe nötig, bis die optimale Geschwindigkeit gefunden ist. Grundsätzlich gilt: Der 3D Drucker sollte die erste Layer langsamer auftragen als die folgenden. Denn sie bildet das Fundament und ist somit entscheidend für einen gelungenen 3D Druck. Ein langsameres Auftragen sorgt für eine bessere Haftung auf dem Druckbett. Etwa 20 bis 35 Prozent der normalen Druckgeschwindigkeit dienen als Orientierung.

Skirt und Raft sind die zwei Arten des Grundfundaments. Skirt (Einfassung) nennt sich eine um das Objekt gezogene Umrandung, die man mit einem geringen Abstand zum Druckobjekt setzt. Der Drucker fertigt diese Linien zuerst an. Auf diesem Weg kann sich der Extruder warmlaufen und einen gleichmäßigen Filamentfluss erzeugen. Für den Anfang sind 10 Skirt-Linien bei 0 mm Abstand geeignet. Ein Brim (Hutkrempe) funktioniert ähnlich, doch verfügt sie über keinen Abstand zum Druckobjekt und dient außerdem als Erweiterung der Kontaktfläche zum Druckbett. 

Raft (Fundamentplatte) ist ein flächiger Unterbau, der unter das eigentliche 3D Modell gedruckt wird. Besonders bei der Verwendung von ABS findet diese Platte ihren Einsatz. Hat das Modell schmale Kontaktflächen zum Druckbett, sorgt ein Raft für die nötige Stabilität und Haftung. Beispielsweise wenn Sie ein stehendes Tier drucken, das nur mit seinen vier Füßen mit der Druckplatte verbunden ist. Die Default-Werte sind in der Regel ausreichend.

Mithilfe einer Stützstruktur (Support Material) lässt sich ein Objekt vertikal von außen stützen. Bei einer Figur in Form einer Giraffe könnte die Halspartie schwierig für den Drucker werden. Im schlimmsten Fall bricht der Hals ab oder das Filament findet keine ausreichende Haftung und verzieht sich. Um dies zu vermeiden, hilft eine Stützstruktur, die vom Druckbett aus mitwächst und den Hals von unten stützt. Nach dem Drucken lässt sich das Gerüst problemlos entfernen.

Mit entscheidend für einen erfolgreichen 3D Druck ist die Temperatur. Sowohl bei der Düse als auch bei beheizbaren Druckplatten lässt sie sich einstellen. Sind die Temperaturen zu gering, bleibt das Filament nicht haften, sondern löst sich sofort wieder vom Untergrund ab, bleibt vielleicht sogar an der Düse hängen. Wird das Modell zu lange erwärmt, löst es sich ebenfalls ab. Es gilt also, die goldene Mitte zu finden.

Welche Temperatur für Düse und Platte richtig ist, wird viel diskutiert und hängt von zahlreichen Faktoren ab. Beispielsweise von der Qualität und der Art des Druckmaterials. Funktioniert eine Temperaturstufe mit dem ABS-Filament einer Marke, heißt das nicht zwangsläufig, dass es mit dem ABS eines anderen Herstellers genauso gut klappt. Dies gilt besonders für längere Druckzeiten.

Die Hersteller empfehlen oft gewisse Temperaturen für die Druckdüsen. Daran sollten Sie sich auch halten, um Beschädigungen der Düsen durch zu viel Hitze zu vermeiden.

In der Software lässt sich die Temperatur des Druckbettes für den Druck der ersten und der nachfolgenden Layer bestimmen. Dazu fügen Sie mehrere Startpunkte hinzu (Add Setpoints). Die erste Layer sollte um circa 5 Grad Celsius heißer sein als die folgenden. Das stellt sicher, dass die erste ausreichend auf der Druckplatte haftet. Bei großen Modellen mit geschlossenem Boden und größeren Öffnungen und mit einer Druckzeit von 4 bis 8 Stunden lässt man die ersten Druckbahnen mit ABS-Filament (Acrylnitril-Butadien-Styrol) auf 145 Grad Celsius ausdrucken. Danach reduzieren Sie die Temperatur alle 10 Layers um 5 Grad Celsius bis 115 Grad Celsius erreicht sind. Im weiteren Verlauf senken Sie die Temperatur alle 20 Layer weiter um je 5 Grad Celsius. So kühlen die ersten Schichten des Objekts nicht zu schnell ab und verziehen sich nicht. 

Hat das Objekt viele kleine Öffnungen, enge Kurven oder Ecken, sollte die Temperatur der Druckplatte um 5 bis 10 Grad Celsius höher sein. Dann bleibt das Druckmaterial besser an der Platte haften. Haftet es nicht optimal, verziehen sich die Löcher und Kurven, sodass das 3D Objekt nicht mehr der Vorlage entspricht.

Es ist sinnvoll, während des Druckens die Ränder des Modells regelmäßig zu prüfen und von oben auf das Druckmodell zu schauen. Lösen sich die Ränder, testen Sie, ob die Platte zu heiß oder zu kalt ist. Steigern oder senken Sie dementsprechend die Temperatur in kleinen Schritten von 5 Grad Celsius. 

Steht das Objekt nicht mehr stabil, erkennt man das beispielsweise daran, dass Muster breiter werden oder die Düse beinahe an der obersten Schicht kratzt. Je nach verbleibender Druckzeit ist zu entscheiden, den Druck abzubrechen oder weiterlaufen zu lassen. Denn wenn die Düse am Druckobjekt aufsitzt, kann nicht genügend Material ausfließen und der Schrittmotor der Filamentzufuhr frisst sich in das Modell.

Das Cooling, also das Abkühlen des 3D Objekts, benötigt viel Fingerspitzengefühl und ist bei einem normalen 3D Druck nicht zwingend erforderlich. Sinn macht es beispielsweise bei Brückenflächen, sobald die horizontalen Rundungen geschlossen werden. Kühlt der Gegenstand zu schnell ab, löst oder verzieht er sich. In der Regel lassen sich die Intensität des Lüfters sowie die Dauer schichtabhängig einstellen.

Hier ist der G-CODE für den 3D Printer hinterlegt. Veränderungen sollte man nur mit fundiertem Fachwissen vornehmen. Am wichtigsten sind der Start- und End-Code. Hier gibt es zahlreiche Feineinstellungen. 
Darüber hinaus können Sie zusätzliche Arbeiten programmieren. Beispielsweise, dass der Drucktisch nach dem Drucken selbstständig herunter fährt oder dass zuerst eine Startlinie als Probedruck entsteht. Dies wird im Start-Code hinterlegt. Dann druckt er am Rand der Druckplatte eine Linie, bevor der 3D Druck mit dem eigentlichen Modell beginnt. So stellen Sie sicher, dass ausreichend Druckmaterial im Extruder ist, dass keine Blasen entstehen und es gibt einen ersten Eindruck über die Settings. Haftet die Linie beispielsweise nicht oder ist sie zu dick, brechen Sie den 3D Druck lieber ab und kalibrieren die entsprechenden Einstellungen des 3D Druckers neu.

Dieser Start- und End-Code ist grundsätzlich bei jedem 3D Drucker anwendbar, wenn dieser die Kommandos kennt. Nur die Daten zur X-Achse und zur Y-Achse sind entsprechend anzupassen.

Generell ist es wichtig, die Arbeit des Druckers in regelmäßigen Abständen zu überprüfen und sich nicht zu weit davon zu entfernen. Denn Probleme können von einer Sekunde zur anderen auftauchen. Beispielsweise, wenn das Druckmaterial nicht mehr an den bereits gedruckten Schichten haftet und sich wie eine Murmel um die Düse wickelt. Oder bei falschen Koordinaten anfängt, die unterhalb der gedruckten Layer liegen. Dann frisst sich die Düse in das Filament und wird durch das komplette Modell gezogen.

Aber nicht nur zur Fehlervermeidung ist eine Kontrolle gut. Auch um das Verhalten des 3D Druckers zu sehen und zu verstehen, denn das gibt Aufschluss auf zukünftige Einstellungen und Verbesserungspotenziale diesbezüglich.

Was man zum 3D Druck braucht