Schneller 3D-Drucken: Ein umfassender Leitfaden für optimierte 3D-Druckgeschwindigkeit

3D-Druck, oft als bahnbrechende Technologie gefeiert, fasziniert Innovatoren und Branchenbegeisterte gleichermaßen. Eine der größten Herausforderungen beim 3D-Druck ist jedoch die Druckgeschwindigkeit. Dieser Artikel dient als ein umfassender Leitfaden, wie man den 3D-Druckprozess beschleunigen kann, ohne die Qualität der Drucke zu beeinträchtigen.

Was hat Einfluss auf die 3D-Druckgeschwindigkeit?

Die Geschwindigkeit des 3D-Drucks hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Düsengröße, Schichtstärke, die Komplexität des Objekts, das verwendete Material und die Einstellungen in der Slicing-Software.

  1. Eine größere Düse ermöglicht schnelleres Drucken, kann jedoch die Detailgenauigkeit verringern.
  2. Dickere Schichten erhöhen die Druckgeschwindigkeit, aber auf Kosten der Auflösung.
  3. Einfachere Geometrien sind schneller zu drucken als komplexe Strukturen.
  4. Standardmaterialien wie PLA und ABS ermöglichen im Allgemeinen schnellere Druckzeiten.

Optimierungsmethoden für schnelleren 3D-Druck

  1. Anpassungen in der Slicing-Software
    • Höhere Schichthöhe: Verringere die Anzahl der Schichten (z.B. von 0,1 mm auf 0,2 mm), um die Druckzeit signifikant zu reduzieren.
    • Angepasster Füllgrad: Nutze nur so viel Füllmaterial wie nötig. Ein Füllgrad von 20-30% kann oft ausreichend sein.
    • Passendes Druckprofil wählen: Nutze das SPEED-Profil für Prototypen, um schneller zu drucken.
    • Erhöhung der Druckgeschwindigkeit: Justiere die Druckgeschwindigkeit manuell, aber passe entsprechend andere Einstellungen wie Temperatur und Filamentkühlung an, um Probleme wie Unterextrusion zu vermeiden
    • Verringern der obersten/untersten Schichten: Reduziere die Anzahl der voll gedruckten Schichten, aber achte darauf, dass die Schichten nicht dünner als 0,5 mm werden, um Lücken oder Löcher zu vermeiden.
  2. Wandstärke und Fülldichte optimieren
    • Für Anschauungsobjekte können Sie die Wandstärke und Fülldichte reduzieren, um die Druckzeit zu verkürzen.
  3. Einsatz größerer Düsendurchmesser
    • Verwende größere Düsen, um schneller zu drucken, sofern das Modell keine feinen Details benötigt. Ein größerer Düsendurchmesser ermöglicht schnelleres Drucken durch weniger Druckkopfbewegungen.
  4. Nutzung von Dual Extrudern
    • Bei Druckern mit zwei Extrudern können Sie im Spiegel-Modus gleichzeitig mehrere Teile drucken, was die Gesamtproduktionszeit halbiert.
  5. Vereinfachung des Designs & Reduktion von Stützstrukturen
    • Rundungen an Außenwänden ermöglichen eine kontinuierliche Bewegung des Druckkopfes ohne Geschwindigkeitsverlust, im Gegensatz zu harten Kanten, die eine Abbremsung und Neubeschleunigung erfordern.
    • Überhänge mit einem Winkel über 45° erfordern Stützstrukturen. Vermeide solche Winkel beim Design, um Zeit, Material und Nachbearbeitungsaufwand zu sparen.
  6. Hardware-Optimierungen
    • Dies kann schnellere und präzisere Motoren, verbesserte Düsendesigns und Heizmechanismen umfassen. Solche Optimierungen ermöglichen es dem Drucker, Material schneller und genauer zu extrudieren.
  7. Verwendung von High-Speed Materialien
    • Die Verwendung von Materialien, die schneller drucken können, ohne an Qualität zu verlieren, ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Einige High-Speed-Drucker arbeiten mit speziellen Filamenten oder Harzen, die für eine schnellere Aushärtung und Verfestigung konzipiert sind.

Was ist High-Speed 3D-Druck?

Insgesamt ist High-Speed 3D-Druck ein Bereich, der sich auf die Maximierung der Druckgeschwindigkeit konzentriert, während gleichzeitig versucht wird, die Qualität des gedruckten Objekts zu erhalten oder zu verbessern. Dies macht es zu einem wichtigen Teilaspekt bei der allgemeinen Bestrebung, die 3D-Druckgeschwindigkeit zu erhöhen. High-Speed 3D-Druck verbessert den traditionellen Schichtaufbau durch effizientere Prozesse. Schlüsselelemente sind optimierte Extruder mit kürzeren Heizzonen und verbesserter Temperaturkontrolle, was schnellere und präzisere Materialablagerung ermöglicht. Die hohe Druckgeschwindigkeit beschleunigt Prototyping und Produktion, was in Industrien wie dem Gesundheitswesen und der Luft- und Raumfahrt entscheidend ist. Schnellere Druckgeschwindigkeiten führen zu geringerem Arbeitsaufwand, weniger Energieverbrauch und reduzieren die Produktionskosten. Diese Effizienz unterstützt zudem Nachhaltigkeitsziele durch Abfallreduzierung.

Die Geschichte des Hochgeschwindigskeits 3D-Druck

Der erste Hochgeschwindigkeits-3D-Drucker in der FDM-Technologie lässt sich nicht eindeutig identifizieren, da die Entwicklung in diesem Bereich eher schrittweise als revolutionär verlief. Frühe 3D-Drucker konzentrierten sich mehr auf Zuverlässigkeit und Präzision. Druckerserien wie Ultimaker und Delta-Drucker (z. B. Delta WASP) begannen jedoch in den frühen 2010er Jahren, die Grenzen in Bezug auf Geschwindigkeit zu erweitern. Ein signifikanter Schritt wurde mit der Einführung der Voron-Serie um das Jahr 2015 erreicht, die schnelle DIY-Drucker mit CoreXY- und anderen High-Speed-Designs anbot.

Ähnlich verhält es sich mit der Identifizierung der ersten Software, die Hochgeschwindigkeitsdruck ermöglichte. Frühe Versionen von Slicing-Software wie Cura und Simplify3D boten Optimierungen für höhere Druckgeschwindigkeiten, doch waren diese durch die mechanischen Grenzen der damaligen Drucker eingeschränkt. Mit Klipper kam eine signifikante Wende, da es die Interaktion zwischen Firmware und Hardware neu definierte, was höhere Druckgeschwindigkeiten bei gleichbleibender oder sogar verbesserter Qualität ermöglichte. Klipper, zusammen mit den Voron-Druckern, symbolisiert den Trend zu schnelleren, qualitativ hochwertigeren und anpassbaren 3D-Drucktechnologien.

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Ankermake M5 für schnellen 3D-Druck

Der AnkerMake M5 3D-Drucker zeichnet sich durch eine um 70% verkürzte Druckzeit aus. Dies wird durch den Einsatz von PowerBoost™, einem Hochleistungs-Schrittmotor, sowie durch die Kombination einer Doppelriemen-Antriebswelle und eines optimierten Bewegungsalgorithmus erreicht. Dadurch erreicht der Drucker eine bis zu fünffache Steigerung der Druckgeschwindigkeit im Vergleich zu konventionellen 3D-Druckern.

Trotz der höheren Geschwindigkeit bietet der M5 eine präzise 0,1mm Detailgenauigkeit und absolute Präzision dank des neuen ultradirekten Extruders und der integrierten Struktur aus Aluminiumdruckgusslegierung.

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FormFutura: Hochwertige Filamente für High-Speed Druck

FormFutura fokussiert auf die Entwicklung von Filamenten, die für den Hochgeschwindigkeitsdruck optimiert sind. Dies umfasst PLA, ABS und ASA, jeweils angepasst, um schnelles und zuverlässiges Drucken zu ermöglichen.

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ReFill PLA™

ReFill PLA wird ohne Einwegspule geliefert und passt auf wiederverwendbare Spulen, was Verpackungsabfall reduziert. ReFill eignet sich für funktionale Prototypen, Visualisierungshilfen, detaillierte Konzeptmodelle.

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EasyFil PLA™

EasyFil PLA ist ein einfach zu druckendes 3D-Druckerfilament aus PLA, das in einer Vielzahl von Farben erhältlich ist. Sein verbessertes Fließverhalten lässt 3D-gedruckte Schichten besser ineinander fließen.

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ABSpro™

ABSpro ist ein PC-ABS-Filament, das sich perfekt für den 3D-Druck mechanischer Teile eignet. Es ist langlebig, stark und stoßfest und lässt sich mit hoher Maßgenauigkeit und perfekter Zwischenschichthaftung in 3D drucken.

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ApolloX™

ApolloX ist ein modifiziertes ASA-basiertes 3D-Druckerfilament mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und eignet sich für den 3D-Druck mechanischer Teile und Außenanwendungen mit hoher Präzision und ohne Verformung.

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Schneller 3D-Drucken mit Polymaker: Polysonic Series

PolySonic™ PLA Pro und PolySonic™ PLA sind speziell für das High-Speed-3D-Drucken entwickelte Filamente. Sie ermöglichen höhere Druckgeschwindigkeiten bei gleichbleibender Stärke und Qualität und sind in verschiedenen Farben verfügbar.

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Polysonic PLA

PolySonic™ PLA von Polymaker, wurde speziell für den High-Speed 3D-Druck entwickelt. Das erweiterte Extrusionsfenster ermöglicht eine 30% höhere Flussrate bei konstanten Temperaturen. Dies ermöglicht eine Druckgeschwindigkeit von bis zu 300 mm/s ohne Unterextrusion. Zusätzlich ermöglicht die optimierte Rheologie scharfe Ecken, feine Details und steile Überhänge bei hohen Fließraten.

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Polysonic PLA Pro

PolySonic™ PLA Pro von Polymaker garantiert haltbare, robuste Drucke mit einer ABS-ähnliche Zähigkeit und einer Steifigkeit, die ASA & PETG übertrifft. Das erweiterte Extrusionsfenster ermöglicht eine 30% höhere Flussrate bei konstanten Temperaturen. Dies ermöglicht eine Druckgeschwindigkeit von bis zu 300 mm/s ohne Unterextrusion.

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Die Rolle von Hochgeschwindigkeits-Extrudern

Diese Extruder bieten höheres Drehmoment und sind trotzdem leicht, was für schnelle Richtungsänderungen ohne Qualitätsverlust entscheidend ist. Sie sind auf höhere Durchflussraten ausgelegt und bewahren dabei die Druckqualität.

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Hyper Speed Upgrade Kit von Raise3D

Das Hyper Speed Upgrade Kit von Raise3D ist eine innovative Lösung, die darauf abzielt, die Druckgeschwindigkeit von 3D-Druckern erheblich zu steigern. Für die Pro3 Serie konzipiert, ermöglicht dieses Kit eine Geschwindigkeitssteigerung von über 300%, wobei die Druckqualität zu 100% erhalten bleibt.

Dies wird durch eine Kombination von Hardware-Upgrades und Software-Optimierungen erreicht, einschließlich eines stabilen Rahmens, leistungsfähigerer Prozessoren und des Einsatzes eines aktiven Vibrationsminderungs-Algorithmus, der überschüssige Vibrationen effektiv absorbiert und somit eine höhere Präzision und Oberflächenqualität gewährleistet.

Integration von Hyper Speed Filamenten und fortschrittlicher Software

Das Kit umfasst außerdem speziell entwickelte Hyper Speed Filamente, die für hohe Druckgeschwindigkeiten optimiert sind, ohne Kompromisse bei der Oberflächenqualität oder den mechanischen Eigenschaften einzugehen.

Die mit dem Kit kompatible, neu entwickelte ideaMaker Slicing-Software unterstützt Nutzer dabei, das volle Potenzial ihres Druckers auszuschöpfen. Diese Kombination aus Hardware, Filament und Software macht das Hyper Speed Upgrade Kit zu einer idealen Lösung für Unternehmen, die ihre Produktionsgeschwindigkeit steigern möchten, ohne dabei Qualitätseinbußen in Kauf nehmen zu müssen.

Zusätzlich zeichnet sich das Hyper Speed Upgrade Kit durch eine unkomplizierte Installation aus und ist mit allen Modellen der Raise3D Pro3-Serie kompatibel. Die Anwender können das Kit mühelos eigenständig einrichten. Es stellt zweifellos eine rentable Anschaffung dar, die sich rasch bezahlt macht und Anwendern langanhaltende Vorteile bietet.

ProduktivitätVolumen SpeedShell SpeedInfill SpeedBeschleunigungGewicht Verbrauch
Aktuell Marktbester 3D
-Drucker
1x6mm3/s25 bis
60mm/s
80 bis
100mm/s
500 bis
1,500mm/s2
100 bis
200g pro Tag
Pro Series mit HUK3D installiert3 bis 5×28mm3/s120 bis
250mm/s
200 bis
350mm/s
5000 bis
10,000mm/s2
600 bis
1,000g pro Tag

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