Light Painting Tools aus dem 3D-Drucker

Light Painting Tools aus dem 3D-Drucker

Die Idee, Light Painting Tools einfach selbst auszudrucken klingt sicher verlockend, aber Eins gleich vorweg: 3D-Druck ist auch im Jahr 2020 alles andere als schnell, einfach und kostengünstig. Ohne große Geduld, handwerkliches Geschick und etwas technischen Sachverstand wird der Drucker bei dem Einen oder Anderen vermutlich irgendwann aus dem Fenster fliegen.

Ich hatte lange recherchiert und überlegt ob ich tatsächlich einen 3D-Drucker anschaffe und dann die letzten 3 grauen Haare verliere. Seit einigen Monaten nenne ich also solch ein Wunderwerk der Technik mein eigen. 

Was ich alles damit drucken wollte und will war mir schon lange klar. Viele der ausgedruckten Tools erleichtern den Alltag des Light Painters ungemein. Und irgendwann habe ich die Kosten für den Drucker und das Druckmaterial eingespart weil ich nicht mehr zentnerweise Gaffa-Tape kaufen muss. ;-)


Welcher 3D-Drucker ist geeignet?

Grundsätzlich unterscheidet man die Drucker ersteinmal entsprechend der Druck-Technologie. Üblich sind Laserschmelzen, Lasersintern, Elektronenstrahlschmelzen, Stereolithografie, Digital Light Processing (DLP) und Fused Deposition Modeling (FDM). Für den Heimbereich sind eigentlich nur die beiden letzten Verfahren geeignet. Beim DLP-Drucker wird flüssiger Kunststoff mithilfe von selektivem UV-Licht ausgehärtet. Der FDM-Drucker schmilzt Kunststoff und baut mit diesem das Model auf dem Druckbett auf. In diesem Beitrag geht es ausschließlich um das FDM-Druckverfahren. Werkstücke aus dem DLP-Drucker sind gewöhnlicherweise nicht annähernd so stark mechanisch belastbar wie Teile aus dem Kunststoff-Schmelzer. Einzig um transparente Teile zu drucken wäre ein DLP-Drucker die bessere Wahl, mit einem FDM-Drucker wird das immer milchig. 

 

FDM-Drucker werden meist nach einer von zwei Bauarten gebaut. Entweder ist der Druckkopf in der Z-Achse fest und bewegt sich in die X- und Y-Achse. Die Bewegung auf der Z-Achse übernimmt dann das Heizbett. Oder das Heizbett bewegt sich auf der Y-Achse und der Druckkopf auf der X- und Z-Achse. Beide Varianten haben Vor- und Nachteile. Einfluss auf die Druckgeschwindigkeit und -qualität hat das nicht unbedingt. Bei einigen wenigen Druckern, wie zum Beispiel beim Anycubic Predator, bewegt sich das Heizbett gar nicht, da werden dann alle Bewegungen vom Druckkopf ausgeführt. Das hat den Nachteil, dass der Drucker sehr hoch ist. Ansonsten ist das sicher eine vernünftige Idee, dass das Bett nicht rumwackelt. 

Das Angebot an 3D-Druckern ist mittlerweile sehr groß. Ab ca. 100€ liefert der Mann aus China einen 3D-Drucker zu Dir nach Hause. Nach oben gibt es fast keine Grenzen. Ich habe mich letztendlich für einen Anycubic I3 Mega entschieden. Der Preis liegt bei ca. 300€, wenn man direkt in China bestellt wird es etwas günstiger. Da ich auch TPU, also flexibles Druckmaterial, drucken wollte, habe ich zusätzlich den Extruder vom Mega S mitbestellt und gegen den Standardextruder getauscht. Ich hätte jetzt auch gleich den Mega S kaufen können, allerdings liegt der Preisunterschied der beiden Drucker bei 50€, der Extruder hat 22€ gekostet. Der Austausch hat keine 5 Minuten gedauert.

Als Alternativen zum Anycubic fallen mir der etwas günstigere Creality Ender 3, der Ender 5 sowie der Sovol SV01 ein. 


Letzterer ist mit einem Direktextruder versehen und macht auf den ersten Blick wirklich einen guten Eindruck. Im Gegensatz zu den erstgenannten Maschinen ist der Sovol allerdings erst seit einigen Monaten auf dem Markt. Somit lassen sich keine Aussagen zur Langlebigkeit treffen. Außerdem ist das Angebot an Erstatzteilen im Moment noch recht eingeschränkt. Ansonsten hätte ich mich sicher für den Sovol entschieden. Dieser kostet ebenfalls ca. 300€

 

Ein weiteres Kriterium war für mich, dass es für den Anycubic und auch für die Creality Drucker große Communities mit vielen hilfsbereiten Menschen gibt. Da beim 3D-Druck, gerade in der Anfangszeit, häufiger Probleme auftauchen ist solch eine Community recht hilfreich beim schnellen Beheben dieser.

 

Seit der Anschaffung läuft der Drucker fast ununterbrochen, der Anycubic ist ein genügsames Arbeitstier. Einige andere Drucker sind eher Diven oder Zicken oder beides gleichzeitig. Da nutzt mir dann auch die vielleicht bessere Druckqualität nicht viel. Wie lange der Drucker den Dauerbetrieb letztendlich durchalten wird bleibt abzuwarten. 

 

Der Anycubic i3 Mega wird schon fast fertig montiert geliefert, nach 20 Minuten hat das Ding das erste Objekt gedruckt. Für den Einstieg in die Welt des 3D-Drucks ist das wesentliche besser als wenn ich 2 Tage an einem Bausatz rumschraube und dann frustiert feststelle, dass die Druckergebnisse (erstmal) Kacke sind.

Drucker vorbereiten

Bevor man das erste Teil ausdruckt sollte man einige Sachen einstellen und überprüfen. Zuerst solltest Du einen Blick auf alle Kabelverbindungen und die dazugehörigen Stecker werfen. Als nächstes kontrollierst Du alle Schrauben, vor allem an den Kupplungen der Z-Achsen. Wenn das alles in Ordnung ist schaltest Du die Maschine ein. Wenn das Betriebssystem des Druckers gestartet ist kannst Du davon ausgehen, dass Netzteil, Mainbaird usw. ebenfalls in Ordnung sind. 

Bed Levelling

Ein sauber ausgerichtetes Druckbett ist eine der wichtigsten Bedingungen für das Gelingen Deiner Drucke. Der Abstand zwischen Druckdüse und Bett sollte an jeder Stelle möglichst genau 0,05mm betragen. Wenn der Abstand zu groß ist haftet das Druckobjekt nicht ausreichend auf dem Bett und löst sich dann unter Umständen während des Drucks. Wenn das Bett zu hoch gelevelt ist besteht die Gefahr, dass die Düse auf dem Bett kratzt. Außerdem wird in diesem Fall das Filament breit geschmiert. Das hat nicht nur Einfluss auf die Optik. Das könnte darüber hinaus auch falsche Maße des Bauteils zur Folge haben. Außerdem haftet unter Umständen das Bauteil so stark, dass es sich nach dem Druck nur mit schwerem Werkzeug entfernen lässt. 

 

Man findet im Internet gefühlt hunderte Anleitungen zu diesem Thema. Mich haben die verschiedenen Ansätze recht schnell verwirrt, oftmals fehlen die wichtigen Hinweise damit es gelingt. Also hab ich es einfach so gemacht wie es mir logisch erschien. Zuerst habe ich das Heizbett etwas nach unten geschraubt damit keinesfalls die Druckdüse auf die Ultrabase aufschlägt. Das tut weder der Messingdüse noch der Glasplatte gut. Danach habe ich die Druckdüse in die 0-Stellung gefahren (Funktion "home all"). Danach über die Steuerung des Druckers die Motoren spannungslos geschaltet (Funktion "Motor off"). Dann habe ich das Heizbett auf 60°C aufgeheizt, das ist die höchste Temperatur die ich im Moment verwende. Um das noch etwas genauer zu machen könnte man jetzt auch noch die Heizdüse aufheizen. Das Bed Levelling muss schließlich während des Druckes stimmen und nicht wenn der Drucker kalt ist. Sowohl Düse als auch Ultrabase dehnen sich geringfügig bei Erwärmung aus. Ich stelle das aber meist mit kalter Düse ein damit ich mir nicht meine zarten Finger an der 200°C heißen Düse verbrenne. Nun packe ich ein Blatt Papier zwischen Düse und Druckbett. Das Papier sollte nicht zu dick sein, normales Druckerpapier mit 80 oder 90g/m² ist gut geeigent. Einige Leute nehmen auch einen Kassenzettel. Nun drehe ich die linke vordere Schraube soweit bis ein leichter Widerstand beim Bewegen des Blattes spürbar wird. Wenn das Blatt zwischen Düse und Bett klemmt ist der Abstand zu klein. Wenn ich dazu mehr als eine Umdrehung mit der Schraube machen muss drehe ich alle anderen Schrauben ebenfalls eine Umdrehung in die gleiche Richtung damit das Heizbett möglichst gerade bleibt. Es empfiehlt sich über Kreuz zu leveln, also hinten rechts weiter zu machen wenn das Maß vorne links stimmt. Wenn man das im Kreis macht kann es passieren, dass die Glasplatte Spannung bekommt und in der Mitte einen Buckel macht. Mein absoluter Favorit in den einschlägigen Facebook Gruppen " Meine Ultrabase hat sich verzogen, ich brauche eine Neue." Das liest man mindesten dreimal in der Woche. Wenn alle vier Ecken mit dem richtigen Abstand eingestellt sind sollte man unbedingt in der Mitte kontrollieren ob dort das Maß ebenfalls stimmt. Falls dem nicht so ist, muss man noch einmal von vorne anfangen. Unter Umständen kann es für das Bed Levelling erforderlich sein die vier Klammern, welche zur zusätzlichen Sicherheit das Heizbett mit der Ultrabase verbinden, zu entfernen. Wenn man das Heizbett nicht bis zum Anschlag aufheizt können die Klammern auch dauerhaft ab bleiben. Der Kleber zwischen Heiz- und Glasplatte wird erst bei 110°C weich. 

Zur Sicherheit kann man das Bett jetzt abkühlen lassen und wieder aufheizen und dann nochmals die Abstände kontrollieren. Wenn das Heizbett im originalen Zustand (Federn) ist verstellt sich die Höhe sehr gerne durch die Vibrationen während des Druckens. Gerade wenn man "Infill" mit hoher Geschwindigkeit und kurzen Wegen druckt vibriert der ganze Drucker stark. Abhilfe schaffen hier die unten erwähnten Silikondämpfer. Ansonsten sollte man spätestens nach 20 bis 30 Druckstunden kontrollieren ob das Bed Levelling noch passt und das Bett dann gegebenenfalls wieder korrekt ausrichten.

Extruder kalibrieren

Um sicher zu stellen, dass tatsächlich 100mm Filament zum Hotend gefördert werden wenn der Extruder den Steuerbefehl zum Fördern von 100mm Filament erhält sollte man das mal nachmessen und dann gegebenenfalls in der Firmware des Druckers korrigieren. Wenn zu wenig Filament gefördert wird entstehen mehr oder weniger große Lücken im Druck. Zu viel Filament verursacht dann Beulen oder ähnliches.

Zuerst habe ich das Hotend auf 200°C aufgeheizt. Ansonsten weigert sich der Drucker Filament zu fördern. Dann habe ich das Filament aus dem Bowden heraus gezogen und den Schlauch am Extruder entfernt. Nun habe ich das Filament oben am Schlauchanschluss des Extruders bündig mit dem Seitenschneider abgeschnitten. Ich habe dann den Drucker mit meinem Notebook verbunden. Mithilfe von Software zum direkten Steuern des Druckers, in meinem Fall Printrun mit der GUI Pronterface, habe ich den Extruder angewiesen 100mm Filament zu extrudieren. Als er damit fertig war habe ich das Stück wieder genau bündig abgeschnitten und die Länge gemessen. Es waren nur 94,5mm. 

 

Mit dem Befehl M503 habe ich den aktuellen Wert für das Extrudieren ausgelesen. Die Ausgabe sieht in etwa so aus: 

echo: Steps per unit:
echo:  M92 X80.00 Y80.00 Z400.00 E384

Also habe ich den neuen Wert ausgerechnet: 100/94,5*384 = 406,35. Mit dem Befehl M92 X80.00 Y80.00 Z400.00 E406.35 habe ich dem Drucker den neuen Wert mitgeteilt und mit M500 gespeichert. Wichtig ist den Wert mit einem Punkt und nicht mit einem Komma einzugeben oder die Nachkommastellen einfach wegzulassen. Zur Sicherheit habe ich im Anschluss noch einmal 100mm extrudieren lassen und gemessen ob das jetzt passt. 

Wenn man den I3 Mega mit dem Standardextruder betreibt liegt der Wert in der Originalfirmware bei 92,6, wenn ich mich nicht irre. In diesem Fall rechnet man dann also mit diesem Wert. 100/94,5*92,6=97,99. 

 

Diesen Schritt kann man durchaus auch ersteinmal überspringen. Wenn die Drucke auch ohne das Kalibrieren des Extruders gut werden ist eigentlich egal ob der Wert stimmt. 

Was sollte man umbauen?

In den einschlägigen Facebook Gruppen findet man die verrücktesten "Upgrades" für den Anycubic, und auch andere Drucker. Man gewinnt schnell den Eindruck, dass etliche Herrschaften den Drucker nur angeschafft haben um damit Tuning-Teile für den Drucker selbst herzustellen damit dieser dann "bessere Druckergebnisse" liefert, leiser wird und, ganz wichtig, hübscher aussieht. Die zweitgrößte Fraktion druckt offensichtlich nur Zierrat aus. Als jemand, der ausschließlich Funktions-Teile ausdruckt, die er dann tatsächlich zweckentsprechend benutzt, fühle ich mich zuweilen etwas deplatziert in diesen Gruppen. Die meisten Upgrades für den Drucker halte ich für völlig überflüssig bis schädlich, vor Allem den hübschen X-Carriage den man unbedingt ausdrucken und anbauen muss wenn man den "Experten" glaubt. Diese Spinner behaupten ernsthaft, dass die Kühlleistung verbessert wird wenn man von zwei Seiten bläst, mit dem einen, gleichen Lüfter wohlgemerkt. Der Weg der Luft wird zum Einen länger und zum Anderen geteilt. Und die beiden Auslässe blasen dann gegeneinander, die Wärme staut sich also. Die Kühlleistung ist demzufolge wesentlich schlechter als vorher, dafür braucht man keinen Magister in Physik. Und wieso die originale Bauteilkühlung die 0,1 bis 0,2 mm dicke Filament-Naht nicht von einer Seite sofort gekühlt bekommen soll ist völlig unklar. Bei mir ist das jedenfalls sofort abgekühlt und fest wenn man die Drehzahl im Slicer richtig einstellt. Also Finger weg von diesem Quatsch und anderen fragwürdigen Tuning-Maßnahmen.

 

Grundsätzlich würde ich am Drucker nur etwas ändern wenn tatsächlich etwas nicht (mehr) funktioniert. Gerade in der Anfangszeit sollte man erstmal selbst möglichst viele Erfahrungen mit dem neuen Drucker sammeln, etwaige Fehler versuchen zuerst in der Software oder durch Justage am Drucker zu korrigieren und erst dann über irgendwelche Upgrades nachdenken. 

 

Neben dem Extruder, den ich sofort ausgetauscht hatte, habe ich nach einiger Zeit die Federn unter dem Heizbett durch Silikondämpfer ersetzt. Das spart das häufige Leveln des Heizbettes. Mit den Federn verstellt sich die Höhe des Bettes durch die Vibrationen während des Druckens nach einiger Zeit. Mit den Silikonteilen hat das ein Ende. Das ist allerdings meckern auf hohem Niveau, auch mit den Federn muss man nicht jeden zweiten Tag neu leveln, eher so nach 2 Wochen. Das hängt allerdings stark vom Druckobjekt ab. Wenn es beim Druck nicht viele, schnelle, kleine Bewegungen gibt, das Druckbett also nicht ruckelt, verstellt sich auch nichts. 

 

Weil ich bei zwei Sorten Filament das Problem hatte, dass sich die Bauteile nach dem Druck nur mit recht viel Gewalt oder Werkzeug lösen ließen habe ich die Ultrabase durch eine 6mm Pertinax-Platte ausgetauscht. Die originale Glasplatte habe ich entfernt. Dazu habe ich zuerst die 4 Klammern abgeschraubt, dann das Heizbett auf 120°C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur löst sich der Kleber mit dem Glasplatte und Heizplatte verklebt sind. Ich habe dann mit einem Spachtel die Platte abgehoben. Es empfiehlt sich dabei Handschuhe zu tragen, 120°C ist selbst für meine groben Hände zu warm. Die Pertinax-Platte habe ich dann mit 3M-Klebefolie mit der Heizplatte verklebt. 
Mit der Pertinax-Platte funktioniert das Drucken, und das Entfernen der gedruckten Teile, endlich so, wie ich mir das vorgestellt habe. Und so nebenbei läuft das Druckbett wegen des geringeren Gewichtes etwas sauberer. 

Alternativ könnte man auch eine 1mm dicke Pertinaxplatte auf der Ultrabase anbringen. Man könnte das einfach mit den Klammern befestigen, die ohnehin an der Ultrabase angebracht sind. Besser wird es allerdings wenn man sie verklebt. Das verhindert "Beulen" in der Platte.

Auch hier würde ich solch eine Platte nur kaufen wenn Du ähnliche Probleme hast. Das meiste Zeug geht auch von der originalen Ultrabase gut ab. 

Welches Filament?

Mittlerweile gibt es ja die verrücktesten Druckmaterialien. Metall, Holz, Stein, magnetisches oder elektrisch leitfähiges Filament, Filament, welches bei Erwärmung die Farbe ändert, PLA, TPU, ABS, PETG, ASA, Nylon und das ganze in allern Farben des Regenbogens, mit Glitzer und was nicht noch alles. Und das dann alles noch von dutzenden verschiedenen Herstellern. Das steht man dann erstmal recht hilflos da wenn man das "richtige" Filament kaufen will.

 

Die Ratschläge der "Profis" in den einschlägigen Foren sind meist auch nicht besonders hilfreich, da hat jeder ein anderes "ultimatives" Filament. Also selbst ist der Light Painter, einfach verschiedene Sorten bestellt und ab in den Drucker damit. Ich habe bisher ca. 20 verschiedene Filamentrollen getestet. 


Nur eine Trommel wird wohl in den Müll wandern. Dieser Mist hat derart große Abweichungen im Durchmesser, dass das Zeug zuweilen schon im Filament-Sensor hängen bleibt weil einige Stellen viel zu dick sind. Wer billig kauft, kauft zweimal. Von billigem No-Name-Filament sollte man also besser die Finger lassen.

 

Ich habe bisher ausschließlich PLA und flexibles Material (TPU) gedruckt. Viele Sorten sind für mich uninteressant weil diese eigentlich nur für den Druck von Zierrat gedacht sind. Einige der oben genannten Sorten, wie ASA, ABS oder Nylon sind schwer zu drucken. Mit einem offenen Drucker wie dem Anycubic wird das meist nichts. Dafür bräuchte man einen Drucker mit geschlossenem Bauraum damit die Temperatur nicht schwankt / abfällt. Wenn ich also diese Materialen drucken will müsste ich erst einmal eine Einhausung für den Drucker bauen.

 

Grundsätzlich sollte man sich vor dem Kauf die Bilder von den Rollen etwas genauer anschauen. Wenn das schon völlig chaotisch auf die Trommel gespult ist spricht das nicht unbedingt für eine hohe Qualität. Außerdem ist dann die Gefahr größer, dass sich das Filament auf der Rolle "verkeilt" und somit nicht mehr zum Drucker gefördert werden kann. Das war's dann mit dem 30-Stunden-Druck. So etwas passiert natürlich grundsätzlich immer wenn die Maschine einen Druckfortschritt von 90% anzeigt. 

PLA - Polylactide

PLA, umganssprachlich auch Polymilchsäuren genannt, ist das am einfachsten zu druckende Filament. Beim Kauf des Druckers war eine 1kg-Spule weißes PLA im Karton. Für erste Tests habe ich also erst einmal dieses Zeug verwendet. PLA hat eine geringe Dichte, der Light Painter schont also letztendlich seinen Rücken wenn er damit seine Tools ausdruckt weil die gedruckten Teile leicht aber trotzdem recht stabil sind. PLA hat eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme, eine hohe UV-Beständigkeit und eine geringe Flammbarkeit. Bei ca. 80°C wird PLA weich und verformt sich. Im in der Sonne geparkten Auto sollte man also aus PLA gedruckte Teile nicht unbedingt liegen lassen. Die Abriebfestigkeit ist nicht besonders hoch, für belastete, bewegliche Teile ist PLA also eher ungeeignet, da sind PETG, ABS oder Nylon die bessere Wahl. 

 

Aus PLA habe ich bisher Boxen für Akkus und Ähnliches ausgedruckt. Großartige Unterschiede zwischen den Filamenten verschiedener Hersteller konnte ich bisher nicht ausmachen. Einzig das matt-schwarze NX2 von extrudr ist sehr spröde, das bricht gerne ab wenn man es in den Drucker einfädelt. Im gedruckten Zustand bricht es nicht mehr so schnell, filigrane Teile werden aber viel schneller abbrechen als bei anderem PLA. Allerdings ist die Auswahl an matt-schwarzen Filament nicht besonders groß. Einige Hersteller verkaufen zwar ebenfalls mattschwarzes Filament, dieses hat dann allerdings meist einen seidigen Glanz und ist nicht wirklich matt. Für viele Einzatzzwecke im Light Painting ist es sehr vorteilhaft wenn das gedruckte Teil möglichst wenig Licht reflektiert, also möglichst tiefschwarz und matt ist. Das oben erwähnte PLA von extrudr kommt diesen Anforderungen bisher am nächsten. 

 

Neben dem mattschwarzen PLA habe ich weitere Farben von extrudr verarbeitet, blau, gelb, orange, neon-grün, neon-gelb, neon orange. Diese sind nicht annähernd so spröde wie das Schwarze. Alle Sorten sind einfach zu drucken. Ich habe keine Testdrucke gemacht. Ich habe einfach die auf den Rollen angegebenen Temperaturen gewählt. Also wenn dort die Drucktemperatur mit 185 bis 205°C angegeben ist habe ich 195°C genommen. Bisher hatte ich keine Porbleme mit dieser Methode. Gerade beim Druck von Funktionsteilen aus PLA kann man sich den Ausdruck von sogenannten Temp-Towern und ähnlichen Massnahmen zur Perfektionierung des Druckes sparen. Der Temp-Tower wandert schließlich in die Mülltonne. Auch die PLA Filamente anderer Hersteller habe ich bisher ohne Probleme mit dieser Vorgehensweise verarbeiten können. 

TPU - Thermoplastisches Polyurethan

Polyurthane werden schon lange für die verschiedensten Dinge verwendet, Schwämme, Isoliermaterial, Hartschaum, Lacke, Klebstoffe und was nicht sonst noch alles. Weil das Zeug eben thermoplastisch ist kann man es im 3D-Drucker verarbeiten. TPU Filament gibt es in unterschiedlichen Shore-Härtegraden. Meist geben die Hersteller zusätzlich, manche auch auschließlich, die Shore-Härte mit "soft", "medium" und "hard" an. Für die meisten Light Painting Tools verwende ich "medium", für manche Sachen das harte TPU. Die Shore-Härte gibt an wie weit und mit welchem Kraftwaufwand man das Material verformen kann um es mal vereinfacht auszudrücken. Umso größer die angegebene Zahl desto steifer ist das TPU. Drucke aus TPU sind praktisch unverwüstlich. Im harten Alltags des Light Painters werden diese Tools wohl ewig halten. Allerdings hat das auch einen Nachteil. Wenn der Druck aus TPU etwas unsauber geworden ist kann man das nicht einfach mit Schleifpapier in Ordnung bringen wie bei PLA. Und auch nur mit einem sehr scharfen Messer und hohem Kraftaufwand kann man kleine Überstände abschneiden. Ein weiterer Nachteil von TPU ist, dass es Feuchtigkeit aufnimmt. Nach dem Druck ist das nicht dramatisch. Wenn das Filament allerdings vor dem Druck Feuchtigkeit zieht werden die Druckergebnisse darunter leiden. Also sollte man TPU immer so schnell als möglich wegdrucken wenn man es ausgepackt hat. 

 

Sehr weiches Material führt bei einem Drucker mit Bowden Extruder häufig zu Problemen weil sich das weiche Material im Extruder oder im Schlauch staucht, dehnt oder "verknotet". Mit "medium" hatte ich bisher keine Probleme beim Druck. Einige Dinge sollte man allerdings beachten. Retract, diese Funktion des Druckers zieht das Filament zurück wenn die Druckdüse zur Positionsänderung an eine andere Stelle fährt ohne etwas zu drucken. Wenn das weiche Filament im Extruder hin und her bewegt wird ist die Gefahr recht groß, dass es dann einen Kunbbel bildet und dieser dann stecken bleibt. Die "Profis" sagen: "Bei TPU immer Retratct aus, das kann nicht funktionieren."... bis einer kommt und das nicht weiß. Probieren sollte man das auf jeden Fall mit dem eigenen Drucker ob das nicht vielleicht doch funktioniert. Man sollte das ruhig mit verschiedenen Einstellung testen. Grundsätzlich sollte die Retractgeschwindigkeit nicht höher als die Druckgeschwindigkeit sein, eher maximal halb so schnell.

Damit nicht lauter lustige Fäden über irgendwelchen Öffnungen im Druckobjekt, also zum Beispiel ein Würfel mit einem Loch in der Mitte, hängen wenn man ohne Retract druckt, sollte man dann "Combining" einschalten. Dabei fährt der Drucker dann um solche Öffnungen herum. Der Druck dauert dadurch zwar etwas länger, aber das erpart einem das mühsame Abfummeln der Fäden, bei TPU ist das sehr mühsam. Beim gleichzeitigen Druck mehrerer Teile nutzt Combining allerdings nichts. Wenn der Drucker von einem zum nächsten Teil fährt wird er immer eine ungewollte "Naht" zwischen den Teilen drucken. 

 

Viele "Profis" raten TPU nicht schneller als mit 20mm/S zu drucken. Bei kleinen Teilen mag das noch egal sein, aber bei größeren Sachen mit entsprechend langen Druckzeiten sollte man zumindest testen ob das Material nicht auch höhere Druckgeschwindigkeiten verträgt. Aktuell drucke ich das extruder medium mit 50mm/s, die nächsten Objekte werde ich mit 60mm/s drucken. Mal sehen, ob das funktioniert. Schneller als 60mm/s könnte der Drucker zwar theoretisch noch drucken, der Hersteller empfiehlt allerdings eine Höchstgeschwindigkeit von 60mm/s. Durch den höheren "Schwung" trifft der Drucker dann unter Umständen nicht mehr sauber die Position. Somit besteht die Gefahr, dass die Maße des gedruckten Teils nicht mehr stimmen und die Oberfläche wird wohl auch ziemlich ruppig aussehen. 

Mal ein Beispiel: Ich drucke ein Teil mit den Maßen 180 x 180 x 60mm. Der Druck dauert mit 50mm/S ungefähr 24 Stunden. Bei 20mm/S würde der Druck dann ca. 60 Stunden dauern. Die Motivation die Druckgeschwindigkeit so weit es geht zu erhöhen dürfte also klar sein.

 

Gute Erfahrungen habe ich bisher mit SainSmart TPU, dem TPU V2 von "Das Filament" sowie mit TPU medium von extrudr gemacht. Die meisten anderen guten flexiblen Filamente wie Filaflex oder Ninjaflex sprengen ein größeres Loch in den Geldbeutel. Filaflex finde ich zudem für die meisten Zwecke zu weich. Ninjaflex hab ich bisher noch nicht verarbeitet. 

Software

Wir fangen mal hinten an. Um das 3D-Model in die Druckersprache zu übersetzen braucht man einen sogenannten Slicer. Und genau das macht diese Software auch. Sie schneidet das Model in Scheiben, sogenannte Layer. Der Drucker kann ja schließlich nur von unten nach oben Schicht für Schicht drucken.

Ich benutze bisher Ultimaker Cura dafür. Meinen Drucker kennt die Software, ich kann ihn einfach auswählen. Das Programm weiß dann sofort alle nötigen Parameter wie die Größe des Druckbettes, die maximal mögliche Druckgeschwindigkeit usw.. Eine Vorkriegsversion dieser Software war auf der SD-Karte, welche die Freunde bei Anycubic dem Drucker beigelegt hatten.


Apropos SD-Karte. Diese komische, unbeschriftete SD-Karte solltest Du sofort mit maximalem Schwung in die Mülltonne werfen. Die Karte zeigt mehr Seicherplatz an (8GB) als tatsächlich vorhanden ist (128MB).  Wenn man jetzt mehr als 128MB auf die Karte schreibt kommt unter Umständen nicht einmal eine Fehlermeldung. Einzig der Druck bleibt dann hängen weil ein Teil der Datei fehlt. 

 

Die Software ist recht ausgereift, grobe Schnitzer konnte ich bisher nicht feststellen. Erhältlich ist die Software für Linux, Windows und für die Maschinen mit dem angebissenen Obst. 

Die Einarbeitungszeit in die Software ist recht groß, zumindest wenn man alle Parameter, und die Auswirkungen auf den Druck beim Ändern dieser, verstehen will. Die Software enthält einige Standard-Profile, wenn ich mich nicht irre sind es drei. Mit diesen kann man sich an erste Drucke mit PLA wagen auch ohne zu wissen welche Auswirkungen das Ändern der "Retractgeschwindigkeit" und anderer "Geheimnisse" hat. Allerdings sollte man einen Blick auf die Drucktemperatur werfen. Diese sollte zu dem passen was der Hersteller des Filamentes auf die Spule gedruckt, bzw. in das Datenblatt geschrieben hat. 

Wem Cura nicht kompliziert genug ist, der kann sich gerne andere Slicer wie Simplify 3D (150€) oder Slic3r (Open Source) ansehen. Durch die erweiteterten Einstellungen kann man seine Drucke sicher noch optimieren, für den Einsteiger ist das aber nix, wie ich finde. Bisher hab ich jedenfalls kein Bedürfnis nach einem besseren Slicer. 

 

Ein Slicer, mit dem man sich schneller zurecht findet ist der Prusa Slicer. Dieser basiert auf dem bereits oben erwähnten Slic3r. Durch die verschiedenen Tabs "Filament", "Druckeinstellung" und "Druckereinstellungen" ist das alles etwas übersichtlicher. Manche Funktionen, die andere Slicer bieten sind zuweilen gut versteckt oder fehlen. In der Standardeinstellung wird zum Beispiel nach dem Druck das Heizbett nicht abgeschaltet wenn man nicht den entsprechenden Code M140 S0 bei "benutzerdefinierter G-Code" eingibt. Das ist nicht besonders komfortabel. Einige Sachen habe ich mit dem Prusa Slicer gedruckt. Die Ergebnisse sind von denen, die ich mit Cura erstellt habe, nicht zu unterscheiden. 


Zum Erstellen der Modelle, die dann der Kunstoffschmelzapparat später auf dem Druckbett aufbauen soll, verwende ich FreeCAD. Wie der Name es bereits erahnen lässt, gibt es dieses Programm für Umme. Auch hier haben die Jungs das Programm für Linux, Windows und Apple kompiliert. Da das Projekt schon viele Jahre existiert ist die Software ausgereift. Es gibt für alle möglichen Anforderungen Workbenches, einige muss man als Plugin nachinstalieren. FreeCAD ist gut dokumentiert. Es gibt eine große Community, man findet meist recht schnell eine Lösung für sein Problem. Einige Alternativen zu FreeCAD sollen hier aber trotzdem nicht unerwähnt bleiben.


Eine gute Onlineplattform zum Erstellen von 3D-Modellen bietet Tinkercad. Da die Software im Browser läuft hat man immer die aktuelle Version, egal mit welcher Rechenmaschine man gerade arbeitet. Der Platzhirsch Autodesk bietet mit Fusion360 ebenfalls eine gute Software. Für den nicht kommerziellen Einsatz ist die Software kostenlos. Allerdings gibt es Fusion360, wie die anderen Produkte von Autodesk auch, leider nicht für Linux. 

 

Wer richtig tief in die Materie einsteigen und komplexe 3D Modelle erstellen will, die sich dann sogar noch animieren ließen und vieles mehr, kann sich Blender herunterladen. Hierbei handelt sich es, wie bei FreeCAD auch, um Open Source Software. Kostenlose Downloads gibt es für Linux, Windows und Mac OS. 

Typische Fehler, deren Ursachen und Behebung

Das Druckobjekt haftet nicht auf dem Druckbett:

- Die häufigste Ursache ist ein zu tief eingestelltes Druckbett (s.o. Bed Leveling)

- Manche Filamente haften einfach schlecht. In diesem Fall sollte man auf eine Alternative ausweichen. Es nutzt ja nicht viel wenn man die No-Name-Rolle für ein paar Euro weniger kaufen kann als das Markenfilament, dann aber die halbe Spule für die Mülltonne druckt.

- Drucktemperatur und/oder die Temperatur des Heizbettes sind falsch gewählt. Da hilft eigentlich nur Probieren, ausgehend von den mittleren Angaben des Filament-Herstellers.

- Das Druckbett ist verunreinigt. Vor dem Druck sollte man immer Schmutz, Fett und Reste des letzten Druckes komplett entfernen. Am einfachsten geht das mit Isopropanol. In härteren Fällen hilft Bremsenreiniger oder Aceton. Größere Druckreste sollte man zuvor mit dem Spachtel entfernen.

- Die Auflagefläche des Objektes ist zu klein (Bild 1). Wenn ich ein 20 Zentimeter hohes Rohr mit einer Wandstärke von 2mm hochkant drucken will kann das eigentlich nicht halten weil die Fläche, an der sich Druckbett und Objekt berühren viel zu klein ist. Mit etwas Glück funktioniert der Druck mit "brim" (Menüpunkt "build plate adhesion" bei Cura). Dabei werden mehrere Linien direkt außen an das Druckobjekt gedruckt und somit die Auflagefläche vergrößert. Ansonsten hilft es nur das 3D-Modell so zu ändern, dass man es auch drucken kann. 

 

Viele "Experten" haben auch zu diesem Thema viele weitere "ultimative" Lösungen wenn das Material nicht auf dem Druckbett haften will. Da wird dann das Haarspray von Mutti großzügig auf dem Druckbett verteilt, und so nebenbei der ganze Drucker mit dem klebrigen Zeug überzogen. Andere schmieren mit dem Prittstift auf dem Druckbett rum oder kleben Maler-Kreppband auf das Bett. Von solchen Dinge rate ich ab. Das richtet meist mehr Schaden an als es nützt. Gerade das Auftragen von Haarspray sollte man unbedingt unterlassen wenn man noch eine Weile Freude am Drucker haben will. Wenn man richtig gelevelt hat sind solche Dinge vor Allem unnötig.

 

Wenn die oben genannten Punkte nicht zum Erfolg geführt haben kann man das Druckbett mit Schleifpapier aufrauen um die Haftung zu vergrößern. Da dann allerdings einige Filamente, gerade flexible wie TPU, nur noch mit großer Gewalt nach dem Druck zu entfernen sind, sollte man lieber dreimal überlegen, ob das wirklich nötig ist.

 

Wenn man allerdings eine Pertinax-Platte als Druckbett verwendet wird kaum ein Material haften, wenn man die Oberfläche nicht etwas aufrauht weil Pertinax spiegelglatt ist. Ich habe dafür Schleifpapier mit 320er Körnung vorsichtig und gleichmäßig über die Oberfläche gezogen. Zuerst, möglichst gerade, von links nach rechts und dann von unten nach oben. Dabei sollte man unbedingt eine Staubschutzmaske tragen. Pertinaxstaub steht im Verdacht krebserregend zu sein. Davon abgesehen bekommt man auch diesen ekelhaften Gestank sonst nicht mehr aus der Nase. 


Die meisten der oben genannten Punkte, gerade das richtige Bed Levelling, gelten auch für den umgekehrten Fall, dass das Objekt sich nur mit viel Kraft und Werkzeug entfernen lässt. Im Idealfall nimmt man das gedruckte Objekt nach dem Abkühlen des Druckbettes einfach von diesem ab. 

 

Es wird kein Filament (mehr) gefördert.

- Oftmals ist das Filament einfach von miserabler Qualität. Abweichungen im Durchmesser "verstopfen" der Extruder oder sogar schon den Filament-Sensor. Dann war es das mit dem 30 Stunden-Druck.  Man kann das zwar nicht unbedingt am Preis für das Filament festmachen, aber von No-Name-Filament rate ich ab. Wenn man ein gutes Filament gefunden hat sollte man dieses auch beim nächsten Mal kaufen und nicht wegen ein paar Euro Erspanis wechseln.

- Der Extruder ist falsch eingestellt. Am Titan-Extruder des Mega S ist eine Sellschraube angebracht. Mit dieser verstellt man den Druck, mit dem die beiden Rollen im Extruder das Filament einklemmen. Wenn der Druck zu klein ist rutscht das Filament durch. Wenn der Druck zu groß ist besteht die Gefahr. dass es zu sehr gequetscht wird und sich dann im Extruder verklemmt. Bei spröden Filamenten besteht auch die Gefahr, dass es bricht.

- Die Rolle im Extruder ist mit Filamentresten oder anderem Unrat verunreinigt oder die Zähne sind so abgenutzt, dass das Filament durchrutscht. In letztem Fall würde ich den kompletten Extruder tauschen. 

- Die Druckdüse ist verstopft. Da kann der Extruder schieben wie er will, wenn die Düse dicht ist kommt kein Filament mehr vorne raus. Man könnte in diesem Fall versuchen die Druckdüse wieder frei zu machen, bei Preisen von ca. 1€ würde ich aber eher gleich eine frische Düse reinschrauben. Ursache für das Verstopfen ist meist, dass Filamentreste in der Düse verbrennen. Die Düse heizt also längere Zeit ohne dass Filament durch sie fließt.

 

Der Druck startet nicht oder bricht ab.

Das kann die verschiedensten Ursachen haben. Ein defekter Temperatursensor, das Kabel vom Heizbett ist abgerissen, einer der Lüfter streikt, der SD-Kartenleser hat das Zeitliche gesegnet oder auch ein Defekt des Mainboards wären denkbar. Als Erstes solltest Du in solch einem Fall eine andere Speicherkarte in den Drucker stecken. Meist werden solche Probleme durch die auf der Original-Karte gespeicherten chinesischen Ordner und Datein verursacht.

 

Auf Probleme, die eher optischer Natur sind, wie zum Beispiel leichte Versätze in der Außenwand oder ähnliches, gehe ich jetzt hier nicht weiter ein. Das würde ganz klar den Rahmen sprengen.

Light Painting Tools

Was der Light Painter nicht kaufen kann baut er selbst. Und selbst wenn es das ein oder andere Light Painting Tool fertig zu kaufen gibt, findet man für sich vielleicht eine bessere Lösung. Irgendwie gehört das mit zum Light Painting, jedenfalls für mich. Kaufen kann ja jeder. ;-)

Mal ein Beispiel dazu. Ich benutze mehrere Taschenlampen mit einem Side Switch wie zum Beispiel die Fenix PD36R oder die Zauberlampen von Ryus Lightworks. Wenn man solch eine Lampe in die gängigen Adapter aus den verschiedenen Light Painting Shops steckt kommt man nicht mehr an den Schalter ran, zumindest nicht so, dass man die Lampe sicher bedienen könnte. Also habe ich für solche Lampen kürzere Adapter selbst ausgedruckt. Diese Adapter passen nur an genau die eine Lampe und sind nicht universell einsetzbar wie die kommerziellen Adapter. Für jeden Lampentyp brauche ich eine andere Größe. Aber dafür kann ich diese Lampe auch während des Light Painting steuern und muss diese nicht immer aus dem Adapter ziehen um das Programm zu wechseln. 

In die andere Seite dieser Adapter passen alle möglichen selbst gebauten Tools sowie die Tools aus dem Light Painting Paradise. In den Adapter passen auf dieser Seite die kleinen runden Farbfilter von Light Painting Paradise. Die Adapter habe ich aus schwarzem SainSmart TPU gedruckt. Darüber hinaus habe ich einige Diffusoren und andere Lichtformer aus transparentem TPU gedruckt. 

 

Die Möglichkeiten sind beinahe unendlich. Gerade aus transparenten TPU kann man die verschiedensten Lichtformer ausdrucken. Das Material ist nach dem Druck milchig. Somit leuchten die Teile dann weich und gleichmäßig. Für den harten Alltag sind Light Painting Tools aus TPU hervorragend geeignet weil sie wesentlich robuster als Tools aus Acryl oder anderen starren Kunststoffen sind. 

Von den oben erwähnten Light Painting Tools abgesehen habe ich noch einige andere Dinge gedruckt die das Leben des Light Painters vereinfachen wie zum Beispiel die oben zu sehenden Akku-Boxen, Boxen zum sicheren Transport einiger Taschenlampen, nachleuchtende Markierungen für das Stativ und noch einiges mehr. 

Ich habe noch viele Ideen, oder auch schon fertige 3D-Modelle, in der Pipeline. Der Drucker wird wohl noch eine ganze Weile zu arbeiten haben. 

Fazit

Ein 3D-Drucker ist ein sehr nützliches Werkzeug für den Light Painter. Ich möchte das Teil nicht mehr missen. Aber wo Licht ist, ist auch Schatten. Bevor man solch ein Wunderwerk der Technik anschafft sollte man in sich gehen, ob man tatsächlich genug Lust, Zeit, technischen Sachverstand sowie handwerkliche Fähgkeiten hat um solch einen Drucker dauerhaft zu betreiben. Bevor man sicher jedes gewünschte Objekt ausdrucken kann vergeht viel Einarbeitungszeit. Viele Meter Filament werden in der Anfangszeit als Fehldruck in die Mülltonne wandern. Und außerdem erfordert jeder 3D-Drucker einen mehr oder weniger großen Wartungsaufwand. Erneutes Levelling des Bettes, Fetten der Lager, Kontrolle ob alle Schraubverbindungen noch fest sind, Austausch defekter oder verschlissener Teile - irgendwas gibt es immer zu tun. Jetzt wo ich das gerade schreibe sollte ich einige der gerade erwähnten Dinge bei meinem Drucker auch mal machen, dann hört vielleicht dieses fürchterliche Rattern auch wieder auf. Ich bin dann mal weg...

 

Allzeit genug Filament auf der Rolle

Sven

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