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Feuchte Filamente für den 3D-Druck können zu misslungenen Drucken führen. Glücklicherweise können die richtige Lagerung und das Trocknen helfen, diesem Problem vorzubeugen und es zu beheben.
Auch wenn es für Anfänger nicht offensichtlich sein mag, weiß jeder erfahrene 3D-Druck-Enthusiast, wie wichtig die richtige Lagerung und das Trocknen von Filamenten sind. Feuchtigkeit in Filamenten kann die Druckqualität erheblich beeinflussen. Wir erklären Ihnen, warum es wichtig ist, die meisten Thermoplaste vor dem Drucken trocken zu halten und wie Sie Filament richtig trocknen, um einen erfolgreichen Druck zu gewährleisten.
Wie man Filament trocknet
Das Trocknen von Filamenten ist ein wichtiger Schritt im 3D-Druckprozess, da es Ihre Chancen auf einen erfolgreichen Druck erheblich erhöhen kann. Die gute Nachricht ist, dass dieser Schritt nicht kompliziert sein muss: Ihnen stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung, um sicherzustellen, dass Ihr Filament frei von Feuchtigkeit ist. Sehen wir sie uns an.
Filamenttrockner
Ein Filamenttrockner ist ein Gerät, das speziell dafür entwickelt wurde, Feuchtigkeit aus Filamenten zu entfernen. Das Funktionsprinzip ist einfach: Filamenttrockner halten die Filamentspule in einem geschlossenen Raum mit kontrollierter Erwärmung, wodurch Wassermoleküle gleichmäßig aus dem Thermoplast verdampfen.
Derzeit gibt es mehrere Arten von Filamenttrocknern auf dem Markt, darunter einfache Plug-and-Play-Produkte für Hobbyanwender und fortschrittlichere Systeme für Profis. Die einfachsten Filamenttrockner bestehen aus einem beheizten Behälter, in den mindestens eine Filamentspule passt. Anspruchsvollere Geräte verfügen über zusätzliche Funktionen wie Spulendrehung und Luftzirkulation zur gleichmäßigen Wärmeverteilung. Einige Filamenttrockner sind so konzipiert, dass sie eine gesamte Filamentspule auf einmal trocknen, die anschließend entnommen und auf einen 3D-Drucker gesetzt werden kann. Es gibt auch andere Systeme, sogenannte Inline-Filamenttrockner, die das Filament trocknen und gleichzeitig direkt in den 3D-Drucker zuführen, wodurch Zeit gespart wird.
Es ist auch möglich, einen eigenen DIY-Filamenttrockner zu bauen. Wenn Sie einen 3D-Drucker mit beheiztem Druckbett haben, ist es nicht schwer, ihn in einen Filamenttrockner umzuwandeln. Dafür benötigen Sie lediglich eine 3D-gedruckte Halterung und einen günstigen PC-Lüfter.
Backofen
Die zugänglichste Möglichkeit, Feuchtigkeit vor dem 3D-Druck aus Filamenten zu entfernen, ist die Verwendung eines Backofens. Ja, ein gewöhnlicher Küchenbackofen reicht aus. Stellen Sie den Backofen einfach auf eine niedrige Temperatur ein—die genaue Temperatur hängt vom Filamenttyp und seiner Glasübergangstemperatur ab—lassen Sie ihn vorheizen und legen Sie die Filamentspulen anschließend für bis zu sechs Stunden hinein.
Bevor Sie das Filament in den aufgeheizten Backofen legen, sollten Sie überprüfen, ob Ihr Backofen über ein präzises Thermostat verfügt. Sie möchten den Backofen nicht auf 80 °C einstellen, nur um festzustellen, dass er tatsächlich 95 °C erreicht und Ihr Filament zu schmelzen beginnt. Um das Thermostat des Backofens zu überprüfen, legen Sie einfach ein Thermometer in den vorgeheizten Backofen und lesen Sie die Temperatur ab. Anhand etwaiger Abweichungen können Sie die Einstellung des Backofens anpassen.
Es ist außerdem wichtig, die Filamentspule niemals in den Backofen zu legen, bevor die richtige Temperatur erreicht ist. Viele Backöfen überhitzen nämlich, bevor sie die richtige Temperatur erreichen, wodurch die Filamentspule beschädigt werden und eine Verschmutzung durch geschmolzenen Kunststoff entstehen könnte.
Filament kann zu Hause mithilfe eines auf die richtige Temperatur vorgeheizten Küchenbackofens getrocknet werden.
Dörrautomat
Eine weitere Möglichkeit, Filament mit einem Gerät aus der Küche zu trocknen, ist die Verwendung eines Dörrautomaten. Dörrautomaten funktionieren, indem sie heiße Luft in einem geschlossenen Raum zirkulieren lassen, um Lebensmittel wie Obst oder Fleisch zu trocknen. Da die meisten Dörrautomaten die für das Trocknen von Filament erforderlichen Temperaturen erreichen, können sie auch für diesen Zweck verwendet werden. Obwohl Dörrautomaten in der Regel günstiger sind als spezielle Filamenttrockner, ist ihre Kapazität meist geringer—schließlich sind sie nicht für Filamentspulen ausgelegt. Dennoch sind sie aufgrund ihrer Verfügbarkeit bei der Maker-Community eine beliebte Wahl.
Dörrautomaten eignen sich auch zum Entfernen von Feuchtigkeit aus Filamenten für FDM-3D-Drucker.
Temperaturen zum Trocknen von Filament
Unabhängig davon, ob Sie Filament im Backofen, im Dörrautomaten oder in einem speziellen Filamenttrockner trocknen, gibt es spezifische Einstellungen für verschiedene Filamenttypen. Eine gute Faustregel ist, das Trocknungsgerät auf eine Temperatur knapp unterhalb der Glasübergangstemperatur des Materials vorzuheizen. Die Glasübergangstemperatur bestimmt den Punkt, an dem sich ein Thermoplast von einem harten in einen weichen Zustand verwandelt. PLA-Filament hat beispielsweise eine Glasübergangstemperatur von etwa 60 °C, daher liegt die geeignete Trocknungstemperatur für PLA zwischen 40 °C und 50 °C. ABS hat hingegen eine höhere Glasübergangstemperatur (105 °C) und kann daher bei einer höheren Temperatur getrocknet werden. Es ist außerdem wichtig, das Material des Spulenhalters zu berücksichtigen, da er im Backofen nicht schmelzen oder verbrennen soll.
Gängige 3D-Druck-Filamente und ihre Trocknungstemperaturen:
Was die Trocknungsdauer betrifft, kann das Entfernen von Feuchtigkeit aus thermoplastischen Filamenten mehrere Stunden dauern. Im Allgemeinen sollten Sie Ihre Spulen bei den empfohlenen Temperaturen etwa 4–6 Stunden trocknen. Bei stärker hygroskopischen Materialien wie Nylon (PA) kann jedoch eine längere Trocknungszeit erforderlich sein. Wenn Sie einen speziellen Filamenttrockner verwenden, können die Temperaturen und Trocknungszeiten abweichen.
Wie man Filament lagert
Die Lagerung von Filament ist entscheidend, um Ihre Materialien für den FFF-3D-Druck vor Feuchtigkeit zu schützen und den Bedarf an Trocknung zu minimieren. Die richtige Lagerung hilft außerdem, die Materialien nach dem Trocknen vor Feuchtigkeit, Staub und anderen Verunreinigungen zu schützen. Darüber hinaus kann die richtige Lagerung von Filamenten deren Haltbarkeit verlängern und ihre optimalen Eigenschaften erhalten.
Die richtige Lagerung von Filamenten kann Ihre Materialien vor Feuchtigkeit und Nässe schützen.
Der Schlüssel dazu, Filament in optimalem Zustand zu halten, besteht darin, es in einem Raum mit kontrollierter Luftfeuchtigkeit aufzubewahren. Eine zuverlässige Lösung ist, die Filamentspulen in eine Trockenbox zu legen, also einen luftdichten Behälter mit einem Trockenmittel (zum Beispiel Silikagel-Beuteln). Es ist wichtig zu beachten, dass Trockenmittelbeutel regelmäßig ausgetauscht werden müssen, da die Materialien Feuchtigkeit aufnehmen. Glücklicherweise können viele Arten von Trockenmitteln wiederverwendet werden: Sie müssen lediglich mithilfe eines Filamenttrockners oder eines Backofens bei niedriger Temperatur von der Feuchtigkeit befreit werden.
Sie können Filamente auch in vakuumversiegelten Beuteln oder Behältern aufbewahren, die einen luftdichten Verschluss bieten und das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern. Diese Verpackungen sind besonders in Gebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit effektiv. Sie können aus Kunststoff oder Metall bestehen und sollten über einen dicht schließenden Deckel mit Gummidichtung verfügen, um einen ordnungsgemäßen Verschluss zu gewährleisten.
Bei Makern ist es beliebt, eine DIY-Trockenbox zu bauen, die das Filament nicht nur vor Feuchtigkeit schützt, sondern es auch dem 3D-Drucker zuführt. Für dieses Projekt werden ein dicht schließender Behälter, Trockenmittelbeutel, PVC-Rohre, Schläuche und einige weitere Komponenten benötigt. Für eine optimale Lagerung von Filamenten ist es außerdem ratsam, sie vor direkter Sonneneinstrahlung oder Wärmequellen geschützt aufzubewahren, da diese zu einer Zersetzung des Filaments führen können.
Das Problem mit feuchtem Filament
Beim Schmelzen von Filamenten (FFF) werden thermoplastische Filamente durch eine beheizte Düse (Hotend genannt) geführt, bis sie ihre Schmelztemperatur erreichen. Sobald die Filamente durch die Düse geschmolzen sind, werden sie auf die Bauplattform extrudiert, wo der geschmolzene Polymer abzukühlen und sich zu verfestigen beginnt. Dieser Extrusionsprozess erfolgt kontinuierlich, wobei Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, bis das fertige Objekt auf der Bauplattform steht.
Wenn 3D-Druckfilament Feuchtigkeit ausgesetzt war, kann dies zu einer Reihe von Problemen führen, beispielsweise zu einer Materialdegradation. Aufgenommenes Wasser kann die Polymerketten im Filament stören, was zu einer Verringerung seiner Festigkeit und Flexibilität führt. Darüber hinaus beeinträchtigt feuchtes Filament den Druckprozess, da die Feuchtigkeit im Thermoplast beim Erhitzen des Materials verdampft. Dadurch entstehen Luftblasen im Material, was zu Stringing, Materialansammlungen und schließlich zum Druck von Teilen mit verringerter Festigkeit und Qualität führt.
Die Fähigkeit von Filamenten, Feuchtigkeit aufzunehmen, hängt von mehreren Faktoren ab, darunter dem Materialtyp, der Luftfeuchtigkeit und der Dauer der Einwirkung. Nylon ist beispielsweise als stark hygroskopisches Material bekannt, das schnell Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen kann. PLA ist dagegen bis zu 10-mal weniger hygroskopisch als Nylon, kann aber im Laufe der Zeit dennoch eine beträchtliche Menge Feuchtigkeit aufnehmen.
Feuchtes Filament erkennen
Auch wenn wir von „feuchtem Filament“ sprechen, ist das Erkennen von durch Feuchtigkeit beeinträchtigten Filamenten nicht so einfach, wie sie anzufassen, um festzustellen, ob sie nass sind. Viele beim 3D-Druck verwendete Filamente, darunter PA, TPU, PLA, PVA, PETG und in geringerem Maße ABS, sind hygroskopisch, das heißt, sie nehmen Feuchtigkeit und Nässe aus der Umgebungsluft auf. Wenn Filament Wasser aus der Umgebung aufnimmt, stören die Wassermoleküle die Polymerketten im Inneren des Thermoplasts in einem als Hydrolyse bezeichneten Prozess. Dieser Prozess erhöht nicht nur die Wahrscheinlichkeit, dass während des Drucks Blasen im Filament entstehen, sondern macht das Filament auch spröder und schwächer.
Feuchtes Filament kann beim 3D-Druck zu Stringing führen.
Beim 3D-Druck gibt es einige offensichtliche Anzeichen dafür, dass Ihr Filament Feuchtigkeit aufgenommen hat, beispielsweise knackende Geräusche aus dem Extruder und Blasen im Filament, wenn es erhitzt wird. Wenn geschmolzener Thermoplast weiterhin aus dem Druckkopf des 3D-Druckers austritt, obwohl das Gerät ausgeschaltet ist, kann dies ebenfalls ein Zeichen dafür sein, dass das Filament feucht ist. Weitere Anzeichen können Probleme am 3D-gedruckten Teil selbst sein, etwa Stringing, Materialansammlungen und eine schlechte Haftung zwischen den Schichten.
Filament mit hohem Feuchtigkeitsgehalt kann auch Farbveränderungen oder ein trübes Aussehen aufweisen. Dies ist besonders bei transparenten Filamenten auffällig, die ihre Transparenz verlieren können, wenn sie Feuchtigkeit aufnehmen. Im Allgemeinen kann es jedoch schwierig sein, festzustellen, ob Filament bereits vor dem Druck zu viel Feuchtigkeit aufgenommen hat. (Wenn Sie also bemerken, dass Ihre Filamentspule weniger ibel ist als zuvor, kann dies ein Zeichen für Feuchtigkeit sein.) Daher ist es wichtig, Filamente richtig zu lagern und zu lernen, wie man sie trocknet.
Fazit
Die Zeit, die Sie in das richtige Trocknen und Lagern Ihrer 3D-Druckfilamente investieren, zahlt sich langfristig aus. Filamente sind in trockenem Zustand in bestem Zustand, was einen reibungslosen Druck (ohne Knacken und Nachlaufen) unterstützt und hochwertige Drucke gewährleistet (ohne Stringing und mit guter Schichthaftung). Wenn Sie sich entscheiden, Ihr eigenes Filament zu trocknen, vergessen Sie nicht, diesen Leitfaden zu befolgen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Frage: Warum ist Feuchtigkeit schädlich für Filament?
Antwort: Feuchtigkeit kann Filamente beschädigen, da sie den Abbau von Thermoplasten verursacht. Beim 3D-Druck verdampft die eingeschlossene Feuchtigkeit, wenn das Filament erhitzt wird, wodurch Luftblasen und weitere Probleme wie Stringing und Materialansammlungen entstehen.
Frage: Kann ich Filament im Backofen trocknen?
Antwort: Ja, Sie können Filament im Backofen trocknen, aber es ist wichtig, eine niedrige Temperatur zu verwenden und den Prozess sorgfältig zu überwachen, um eine Überhitzung des Filaments zu vermeiden. Einige Backöfen verfügen möglicherweise bei niedrigeren Einstellungen nicht über eine präzise Temperaturregelung. Daher wird empfohlen, ein Backofenthermometer zu verwenden, um die richtige Temperatur sicherzustellen.
Frage: Wie erkenne ich, ob mein Filament getrocknet werden muss?
Antwort: Feuchtes Filament lässt sich in der Regel an rauen oder ungleichmäßigen Oberflächen des gedruckten Objekts, an Stringing oder Sprödigkeit erkennen. Wenn Ihr Filament in einer feuchten Umgebung gelagert oder längere Zeit nicht verwendet wurde, muss es möglicherweise ebenfalls getrocknet werden.
Frage: Kann ich Trockenmittel wiederverwenden?
Antwort: Ja, viele Arten von Trockenmitteln, einschließlich Silikagel, können wiederverwendet werden. Silikagel-Trockenmittel können Sie regenerieren, indem Sie sie bei niedriger Temperatur in den Backofen legen, bis sie ihre Farbe ändern, was anzeigt, dass die Feuchtigkeit entfernt wurde.
Frage: Wie lange muss ich Filament trocknen?
Antwort: Es gibt keine festgelegte Regel für die Trocknungsdauer einer Filamentspule. Für die meisten Filamente wird eine Trocknungszeit von vier bis sechs Stunden empfohlen. Hygroskopischere Materialien wie Nylon können jedoch manchmal eine längere Zeit benötigen.
Frage: Wie lange kann ich Filament lagern, bevor es unbrauchbar wird?
Antwort: Die Haltbarkeit von Filament kann je nach Filamenttyp und Lagerbedingungen variieren. Im Allgemeinen kann Filament mehrere Monate bis zu einem Jahr gelagert werden, wenn es in einem verschlossenen Behälter mit Trockenmitteln an einem kühlen und trockenen Ort aufbewahrt wird. Für die beste Druckqualität wird jedoch empfohlen, das Filament möglichst bald zu verwenden.
