Was verursacht Schichttrennung und Risse in hohen Drucken?

Es ist ein häufiges Problem beim 3D-Druck: In einem hohen Objekt entsteht ein horizontaler Riss, der es manchmal vollständig spaltet. Dieser Fehler wird genannt Schichttrennung oder Delaminierung. Sie tritt auf, wenn die gedruckten Schichten nicht richtig miteinander verbunden sind.. Größere Modelle sind besonders anfällig für dieses Problem, da zwischen den abgekühlten Schichten unten und den heißen, neuen Schichten oben ein großer Temperaturunterschied besteht. Diese Anleitung erklärt die Gründe für dieses Problem und bietet klare Lösungen, um es zu vermeiden.

Wie durch Kühlung die Kraft entsteht, die Drucke bricht

Der einzige Grund, warum hohe Drucke reißen, ist, dass Kunststoff beim Abkühlen schrumpft. Dieser Schrumpfvorgang erzeugt eine starke, nach oben ziehende Kraft im Druck selbst. Jede folgende Lösung ist lediglich eine andere Art, mit dieser Kraft umzugehen.

Hier ist ein direkter Blick darauf, wie sich diese zerstörerische Kraft, bekannt als innerer Stress, aufbaut:

Die ersten Schichten am unteren Rand des Drucks kühlen ab und schrumpfen. Dann kühlt jede neue, heiße Schicht, die darüber gelegt wird, ebenfalls ab und schrumpft. Beim Schrumpfen zieht sie jedoch die bereits verfestigte Schicht darunter nach oben. Mit zunehmender Höhe des Drucks verstärkt sich diese nach oben ziehende Kraft Schicht für Schicht und wird unglaublich stark.

Dadurch entsteht innerhalb Ihres Drucks ein ständiges Tauziehen: Die innere Spannung, die die Schichten auseinanderzieht, und die Zwischenschichthaftung (die „Schweißnaht“), die sie zusammenhält. Sobald die Zugkraft die Oberhand gewinnt, bildet sich ein Riss.

Das Problem ist also klar: Um Risse zu vermeiden, müssen Sie den Ausschlag zu Ihren Gunsten geben. Das bedeutet, dass Sie entweder die innere Spannung reduzieren oder die Zwischenschichthaftung erhöhen müssenDer nächste Abschnitt beschreibt die häufigsten praktischen Fehler, die dieses Gleichgewicht schwächen, und bietet konkrete Lösungen zu ihrer Behebung.

Ursache Nr. 1: Zugluft und kalte Luft kühlen den Druck zu schnell ab

Dies ist der häufigste Grund für die Schichttrennung bei hohen Drucken. Wenn die Luft um den Drucker zu kühl oder zugig ist, erhöht sich die innere Spannung, die das Modell auseinanderzieht, dramatisch.

Warum schnelles Abkühlen innere Spannungen erzeugt

Eine unregulierte Raumtemperatur zwingt jede neu gedruckte Schicht zu einer zu schnellen Abkühlung. Diese schnelle Abkühlung maximiert die Schrumpfung, was wiederum die zerstörerische Zugkraft im Druck maximiert. Genau dieser Effekt ist der Grund, warum Materialien, die für eine hohe Schrumpfung bekannt sind, wie ABS, sind im Freien nahezu unmöglich erfolgreich zu drucken. Die kalte Umgebung schafft die genauen Bedingungen für die Schichttrennung.

So erkennen Sie dieses Problem

Sie können ziemlich sicher sein, dass eine kalte Umgebung Ihr Hauptproblem ist, wenn Sie Folgendes bemerken:

• Noch während des Druckvorgangs treten plötzlich Risse auf.
• Manchmal ist ein hörbares „Plopp“-Geräusch zu hören, wenn eine Schicht nachgibt.
• Das Problem ist in einem kalten Raum oder wenn sich Ihr Drucker in der Nähe eines Fensters, einer Tür oder einer Klimaanlage befindet, deutlich schlimmer.

Die beste Lösung: Verwenden Sie ein Gehäuse

Die mit Abstand effektivste Lösung besteht darin, den Drucker in einem Gehäuse unterzubringen.Ein Gehäuse fängt die vom Druckbett erzeugte Wärme ein und erzeugt so eine stabile und warme Lufthülle um das Modell. Diese erhöhte Umgebungstemperatur hält das gesamte Objekt während des Druckvorgangs deutlich wärmer. Durch die Minimierung des Temperaturunterschieds zwischen der Unterseite und der Oberseite des Drucks reduzieren Sie die internen Schrumpfkräfte drastisch, sodass die Schichten fest miteinander verbunden bleiben. Um dies zu erreichen, können Sie entweder eine separate Gehäuseabdeckung über Ihren aktuellen Drucker stülpen oder einen Drucker mit integriertem Gehäuse wählen, wie z. B. Drucker von QIDI TECH.

Ursache Nr. 2: Ihr Teilekühllüfter ist zu aggressiv

Während der Teil Lüfter ist für scharfe Details und saubere Überhänge unerlässlich. Wenn Sie ihn jedoch zu hoch einstellen, kann dies die Verbindung zwischen den Schichten erheblich schwächen und zu Rissen führen. Dies geschieht, weil der Lüfter verhindert, dass die Schichten richtig miteinander verschweißen.

Warum übermäßige Kühlung Risse verursacht

Das Ziel einer guten Schichthaftung besteht darin, eine heiße, geschmolzene Kunststofflinie auf die darunterliegende Schicht aufzutragen, sodass die Hitze beide zu einem einzigen, stabilen Stück verschmilzt. Wenn der Kühllüfter des Teils mit hoher Geschwindigkeit läuft, kühlt er die neue Schicht schlagartig ab. Diese schnelle Verfestigung verhindert, dass die neue Schicht richtig mit der vorherigen verschmilzt.Das Ergebnis ist eine schwache, oberflächliche Verbindung, die später durch die inneren Kräfte der thermischen Kontraktion leicht auseinandergezogen werden kann.

So erkennen Sie dieses Problem

Dieses Problem kann subtiler sein als Umweltprobleme. Zu den wichtigsten Indikatoren zählen:

• Der Druck erscheint optisch sauber und maßgenau, ist jedoch strukturell sehr schwach.
• Risse treten häufig erst auf, wenn der Druck fertig ist und vollständig auf Raumtemperatur abgekühlt ist, und nicht während des Druckvorgangs.

Die Lösung: Passen Sie die Lüftergeschwindigkeit Ihres Slicers an

Sie können dieses Problem beheben, indem Sie die Lüftereinstellungen in Ihrer Slicer-Software ändern. Es gibt zwei Hauptansätze:

1. Reduzieren Sie die Lüftergeschwindigkeit: Für Allzweckfilamente wie PLA Bei kaltem Wetter ist eine volle Lüfterleistung oft nicht erforderlich. Reduzieren Sie die Drehzahl auf 30–50 %. Dies sorgt für ausreichend Kühlung für hochwertige Details, ohne die Schichtstärke zu beeinträchtigen.
2. Schalten Sie den Lüfter für bestimmte Materialien aus: Für Materialien, die sehr temperaturempfindlich sind und sich verziehen, wie z. B. ABS, ASAund Nylon ist es am besten, den Lüfter der Teile vollständig auszuschalten. Die einzige Ausnahme besteht darin, dass der Slicer ihn bei kritischen Merkmalen wie Brücken oder steilen Überhängen einschalten kann, wo er zum Verhindern eines Durchhängens erforderlich ist.

Ursache Nr. 3: Die Düse ist nicht heiß genug, um eine starke Schweißnaht zu erzeugen

Damit die Schichten fest miteinander verbunden sind, Das Filament muss heiß genug sein, um richtig mit der darunterliegenden Schicht zu verschmelzenWenn die Düsentemperatur zu niedrig eingestellt ist, erzeugen Sie im Wesentlichen bereits ab der ersten Schicht einen schwachen Druck, der unter Belastung leicht bricht.

Warum eine starke Schweißnaht ausreichend Hitze erfordert

Für eine ordnungsgemäße Schichtverbindung muss der heiße, extrudierte Kunststoff die Oberfläche der vorherigen Schicht leicht wieder aufschmelzen, sodass eine starke Schweißnaht zwischen ihnen entsteht. Wenn die Drucktemperatur zu niedrig ist, wird das Filament in einem halbfesten Zustand extrudiert. Es verfügt nicht über genügend thermische Energie, um richtig mit der darunterliegenden Schicht zu verschmelzen. Anstatt miteinander zu verschweißen, liegen die Schichten einfach übereinander, was zu einer von Natur aus schlechten Haftung zwischen den Schichten führt.

So erkennen Sie dieses Problem

Das offensichtlichste Anzeichen für dieses Problem ist eine allgemeine Schwäche Ihrer Drucke, selbst bei kleinen Modellen, die keiner großen Belastung ausgesetzt sind. Wenn Sie die Schichten eines Drucks unabhängig von seiner Höhe leicht mit der Hand auseinanderziehen können, liegt die Ursache wahrscheinlich an der Drucktemperatur. Der Druck fühlt sich zerbrechlich an, und die Schichten lassen sich manchmal mit dem Fingernagel trennen.

Die Lösung: Erhöhen Sie die Düsentemperatur für eine bessere Schweißnaht

Die Behebung dieses Problems ist unkompliziert und erfolgt über die Temperatureinstellungen Ihres Slicers.

1. Temperatur schrittweise erhöhen: Erhöhen Sie als einfachen Test die Düsentemperatur um 5 °C und führen Sie einen kleinen Testdruck durch. Erhöhen Sie die Temperatur in 5-°C-Schritten, bis Sie eine deutliche Verbesserung der Festigkeit der Schichten feststellen.
2. Drucken Sie einen Temperaturturm (empfohlen): Die beste Möglichkeit, die optimale Temperatur für eine bestimmte Filamentspule zu finden, ist der Druck eines „Temperaturturms“. Dabei handelt es sich um ein spezielles Kalibrierungsmodell, das automatisch bei unterschiedlichen Temperaturen in verschiedenen Höhen druckt. So können Sie den Turm physisch testen und genau sehen, welche Temperatur die stärkste Schichthaftung bietet und dabei immer noch gut aussieht.

Ursache Nr. 4: Ihr 3D-Drucker extrudiert zu wenig

Unterextrusion bedeutet, dass Ihr Drucker nicht genügend Kunststoff ausstößt, um feste, starke Schichten zu erzeugenDieser Materialmangel führt zu einer schwachen, porösen Struktur, die leicht versagen kann, nicht aufgrund der Temperatur, sondern einfach, weil nicht genug Kunststoff vorhanden ist, um eine ordnungsgemäße Verbindung herzustellen.

Warum Unterextrusion schwache Schichten verursacht

Für eine starke Verbindung muss eine dicke, geschmolzene Kunststoffbahn aufgetragen werden, damit sie mit der darunterliegenden Schicht verschmelzen kann. Wenn Ihr Drucker zu wenig extrudiert, sind die Filamentbahnen zu dünn, und es können Lücken zwischen ihnen entstehen. Es ist einfach nicht genügend Material vorhanden, um eine feste, einheitliche Schicht zu bilden, geschweige denn eine starke Verbindung mit der vorherigen. Dadurch entsteht im gesamten Druck eine grundsätzlich schwache und schwammartige Struktur.

So erkennen Sie Unterextrusion

Die Anzeichen einer Unterextrusion sind in der Regel über den gesamten Druck hinweg sichtbar, nicht nur an der Fehlerstelle. Achten Sie auf diese Hinweise:

• Die Bruchstelle ähnelt weniger einem sauberen Riss, sondern eher einer schwammigen oder perforierten Trennung.
• Sie können Lücken zwischen den Filamentlinien auf der Oberseite und den Wänden sehen.
• Der Druck hat dünne oder unvollständige Wände und eine im Allgemeinen raue, unfertige Oberflächenstruktur.

So beheben Sie Unterextrusion

Um eine Unterextrusion zu beheben, müssen Sie sicherstellen, dass Ihr Drucker die richtige Materialmenge ausgibt. Führen Sie die folgenden Schritte der Reihe nach aus:

1. Kalibrieren Sie Ihren Extruder (E-Schritte): Dies ist die wichtigste Kalibrierung für die Extrusion. Kalibrieren Sie Ihre E-Schritte Stellt sicher, dass der Extrudermotor genau 100 mm Filament durchschiebt, wenn die Software Ihres Druckers 100 mm Filament anfordert. Dadurch wird das Problem an der Hardwarequelle behoben.
2. Erhöhen Sie die Durchflussrate Ihres Slicers: Wenn Ihre E-Schritte korrekt sind, können Sie mithilfe der Einstellung „Flow Rate“ oder „Extrusion Multiplier“ in Ihrem Slicer Feinanpassungen vornehmen. Eine kleine Erhöhung, beispielsweise von 100 % auf 103 %, kann helfen, ein Filament auszugleichen, das etwas dünner als angegeben ist.
3. Auf eine teilweise Verstopfung der Düse prüfen: Eine sehr häufige Ursache für plötzliche oder zeitweise Unterextrusion oder sogar Einstellung der Extrusion ist eine teilweise verstopfte DüseWenn Ihre Druckqualität in letzter Zeit nachgelassen hat, führen Sie einen „Cold Pull“ durch oder verwenden Sie eine Düsenreinigungsnadel, um mögliche Verstopfungen zu beseitigen.

Ursache Nr. 5: Ihr Filament hat Feuchtigkeit aufgenommen

Viele gemeinsame 3D-Druckfilamente sind hygroskopisch, was bedeutet, dass sie wie ein Schwamm wirken und leicht Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Wenn dieses feuchte Filament gedruckt wird, verursacht das eingeschlossene Wasser Probleme, die die Schichthaftung zerstören und das gesamte Teil schwächen.

Warum feuchtes Filament spröde Drucke erzeugt

Wenn Filament mit eingeschlossener Feuchtigkeit in die heiße Düse gelangt, kocht das Wasser sofort und verwandelt sich heftig in DampfDiese winzige Explosion erzeugt Blasen und Lufteinschlüsse in der extrudierten Kunststoffbahn. Diese Hohlräume reduzieren die Oberfläche, die den Schichten zum Verbinden zur Verfügung steht, drastisch. Das Ergebnis ist ein Teil, das nicht nur an den Schichtlinien schwach ist, sondern im gesamten Bauteil spröde und strukturell beeinträchtigt ist.

So erkennen Sie „nasses“ Filament

Die Auswirkungen eines nassen Filaments können Sie während des Druckvorgangs häufig hören und sehen.

• Akustische Hinweise: Sie hören deutliche Zisch-, Knall- oder Knistergeräusche aus der Düse, wenn das eingeschlossene Wasser verdampft.
• Visuelle Hinweise: Die Oberfläche Ihres Drucks ist nicht glatt. Stattdessen weist sie eine raue, unscharfe oder sogar narbige Textur auf.

Die Lösung: Trocknen Sie Ihr Filament

Die einzige Möglichkeit, dies zu beheben, besteht darin, die Feuchtigkeit vor dem Drucken von der Kunststoffspule zu entfernen. Die zuverlässigsten Methoden sind:

• Mit einem dedizierten Filamenttrockner.
• Verwenden Sie einen Dörrautomaten, der auf die für Ihr Material geeignete Temperatur eingestellt ist.

Dieser Schritt ist absolut entscheidend für Materialien wie PETG, TPU, ABSund insbesondere Nylon, da sie innerhalb weniger Stunden eine erhebliche Menge leistungsmindernder Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen können.

Geben Sie dem Ganzen den entscheidenden Ausschlag für stärkere Schichtverbindungen!

Risse in hohen Drucken sind fast immer auf einen einzigen Kampf zurückzuführen: die nach oben ziehende Kraft des abkühlenden Kunststoffs im Vergleich zur Stärke der Verbindung, die die Schichten zusammenhältJede Lösung in diesem Handbuch hilft Ihnen, diesen Kampf zu gewinnen. Durch die Kontrolle Ihrer Druckumgebung, der Lüftergeschwindigkeit und der Düsentemperatur reduzieren Sie systematisch die Zerstörungskraft und erhöhen gleichzeitig die Bindungsstärke, was zu starken, zuverlässigen Drucken führt.