10. Juni 2020, gepostet in 3D-DruckEbenenverschiebung

Layer Shifting – Ebenenverschiebung oder Fehlausrichtung

Die meisten heutigen 3D-Drucker verwenden ein Open-Loop-Steuerungssystem. Dies bedeutet, dass die Steuerungssoftware des 3D-Druckers kein Feedback zur tatsächlichen Position rückmeldet. Beim 3D-Druck gibt die Steuereinheit den Befehl den Werkzeugkopf an eine bestimmte Stelle zu bewegen. Sie hofft, dass er dort ankommt. Fairerweise muss hier angemerkt werden, dass dies in den meisten Fällen sehr gut funktioniert. Die Schrittmotoren, die den 3D-Drucker antreiben sind recht leistungsstark. Weiterhin bestehen keine nennenswerten Lasten, die eine Bewegung des Werkzeugkopfes verhindern. Für den Fall, dass etwas schief geht, verfügt der 3D-Drucker keine Möglichkeit, dies zu erkennen. Hält ein Hindernis den 3D-Druck zeitweise auf, bekommt die Steuerungseinheit des Geräts darüber keine Information. Deshalb setzt das System den 3D-Druck auch nach einem Fehler einfach fort, als wäre nichts passiert. Bei einem Verschieben der Ebene (Layer Shifting) oder einer Fehlausrichtung sind somit fortlaufende Fehler die Folge. Im Folgenden findest du die wichtigsten Ursachen aufgezählt und bekommst Lösungsvorschläge.

Der Extruder-Kopf bewegt sich zu schnell

3D-Druckst du mit sehr hoher Geschwindigkeit, ist es für die Steuerungsmotoren von deinem 3D-Drucker sehr schwer mitzuhalten. Versuchst du deinen 3D-Drucker schneller zu bewegen, als die Motoren arbeiten können, hörst du in der Regel ein Klickgeräusch. Dies kommt daher, da der Motor die gewünschte Position nicht erreicht und Schritte überspringt. Dein 3D-Druck wird dadurch fehlerhaft ausgeführt. Du hast den Eindruck, dass sich dein 3D-Drucker zu schnell bewegt? Versuchen  die Fertigungsgeschwindigkeit um 50% zu reduzieren. Beobachte das Ergebnis und bessere gegeben falls die Einstellungen nach. Die Standard-3D-Druckgeschwindigkeit steuert die Geschwindigkeit aller Bewegungen, bei denen der Extruder aktiv Kunststoff extrudiert. Die X/Y-Achsenbewegungsgeschwindigkeit (auch Reisegeschwindigkeit oder Travel Speed) beeinflusst die Geschwindigkeit von horizontalen Bewegungen, bei denen kein Kunststoff extrudiert wird. Sobald eine dieser Geschwindigkeiten zu hoch ist, kommt es sehr Wahrscheinlich zu Verschiebungen. Durch eine langsamere Beschleunigung und eine anschließend stufenweise Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit werden Fehler minimiert und der 3D-Druck läuft geschmeidiger.

Probleme der Mechanik oder Elektronik

Wenn die Fehlausrichtung einer Schicht auch nach einer Reduzierung der Fertigungsgeschwindigkeit anhält, liegt dies wahrscheinlich an mechanischen oder elektrischen Problemen bei deinem 3D-Drucker. Die meisten FFF/FDM-3D-Drucker verwenden Zahnriemen, mit denen sie über Schrittmotoren die Position des Werkzeugkopfes steuern. Diese Riemen bestehen typischerweise aus einem faserverstärktem Gummimaterial. Dadurch ist eine zusätzliche Zugfestigkeit gewährleistet. Mit der Zeit können sich diese Bänder dehnen und ausleiern. Die loseren Zahnriemen werden sehr wahrscheinlich die Fertigungsgenauigkeit negativ beeinflussen. Ist die Spannung zu locker, kann der Riemen auf der Antriebsrolle einfach durchdrehen. Die Extrudereinheit wird somit nicht oder zu wenig bewegt. Bei zu fester Installation des Riemens, kann dies ebenfalls zu Problemen führen. Der zu stark angezogene Zahnriemen führt zu übermäßiger Reibung in den Lagern. Dies überlastet die Motoren und sie können nicht mehr perfekt arbeiten. Die ideale Montage erfordert einen Riemen, der so eng anliegt, um nicht zu verrutschen, aber auch nicht zu eng ist. Denn dabei kann sich das Antriebssystem nicht leichtgängig bewegen. Erkennst du Probleme mit falsch ausgerichteten Schichten, solltest du überprüfen, ob die Riemen alle die richtige Spannung haben und keiner zu locker oder zu eng erscheint. Bist du der Meinung, dass ein Problem besteht, wende dich an uns oder den Hersteller des 3D-Druckers. Hier erhältst du Anweisungen zur Einstellung der optimalen Riemenspannung.

Viele 3D-Drucker beinhalten auch Antriebsriemen, die von Riemenscheiben angetrieben werden. Sie sind mit einer kleinen Stellschraube (auch Gewindestift genannt) an einer Schrittmotorwelle befestigt. Diese Stellschrauben verankern die Riemenscheibe auf der Welle des Motors, so dass sich die beiden Teile im Gleichschritt drehen. Löst sich die Stellschraube, dreht sich die Riemenscheibe nicht mehr zusammen mit der Motorwelle. Nun dreht sich der Motor zwar, aber die Riemenscheibe und die Riemen bewegen sich nicht. In diesem Fall wird der Extruderkopf nicht zu der vorgesehen Position gefahren. Dies kann sich auf die Ausrichtung aller zukünftigen Ebenen des 3D-Drucks auswirken. Bei wiederkehrendem Layer Shifting, solltest du überprüfen, ob alle Motorbefestigungen richtig angezogen sind.

Häufig führen auch elektronische Probleme dazu, dass der Extruderkopf nicht an die gewünschte Stelle fährt. Fließt zu wenig Strom zu den Motoren, fehlt ihnen die Energie zur Bewegung. Auch ein Überhitzen der Elektromotoren kann dazu führen, dass die Motoren zeitweise still stehen. In der Regel können sie nach dem Abkühlen sich wieder drehen. Die aufgeführten Ursachen können Gründe für einen Stillstand der Motoren sein. Daneben gibt es weitere Gründe für Layer Shifting.

verfasst von Anton

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