Das Feld des 3D-Drucks ist nicht mehr ganz das, was es einmal war, meistens zum Besseren. Heutzutage haben wir Desktop-SLA-Drucker, 3D-Drucker mit intelligenteren Funktionen und ausgefallenen Filamentoptionen. Trotz der großen Auswahl an Filamenten, die den Anwendern zur Verfügung stehen, ist ABS nach wie vor eines der beliebtesten Filamentmaterialien.
Ein Wort der Warnung, wenn Sie gerade erst mit dem Drucken mit ABS beginnen: Es ist bekannt, dass es eines der schwierigsten Filamentmaterialien ist, mit denen man arbeiten kann. In diesem Artikel helfen wir Ihnen, eine der größten Herausforderungen beim Drucken mit ABS zu meistern – die Betttemperatur. Warum ist die Betttemperatur beim Drucken mit ABS so wichtig? Auf welche Temperatur sollten Sie Ihr Heizbett einstellen?
Was ist ABS?
ABS steht für Acrylnitril-Butadien-Styrol, ein Terpolymer, das aus drei verschiedenen Monomeren aufgebaut ist. Jedes dieser Monomere trägt zu den physikalischen und chemischen Eigenschaften von ABS bei. Acrylnitril sorgt für chemische und thermische Stabilität, Butadien für Zähigkeit und Schlagfestigkeit, während Styrol dem Endprodukt eine glatte und glänzende Oberfläche verleiht. Durch Veränderung des Anteils der einzelnen Monomere kann ABS individuell angepasst werden, um Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften zu schaffen.
ABS wurde erstmals in den 1950er Jahren als verbesserte Version von Standard-Synthesekautschuk entwickelt, wurde aber bald in einer Vielzahl von Branchen als technisches Polymer eingesetzt. Dem Mainstream-Markt ist ABS eher als Material in Legosteinen bekannt.
In Bezug auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften liegt ABS irgendwo zwischen Standardkunststoffen und technischen Hochleistungskunststoffen. Aufgrund der Härte, der elektrischen und chemischen Beständigkeit und der glänzenden Oberfläche von ABS-Produkten werden diese in einer Vielzahl von Anwendungen sehr geschätzt. Die Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit von ABS haben es zu einem der meistverkauften technischen Thermoplaste gemacht.
Warum ist ABS als 3D-Druck-Filament so beliebt?
Neben PLA ist ABS eines der beiden beliebtesten Filamente im Bereich des 3D-Drucks. Diese Beliebtheit hat vor allem mit dem Preis zu tun. ABS ist eines der günstigsten 3D-Druck-Filamente. Sie können wahrscheinlich eine 1-kg-Spule ABS-Filament für weniger als 20 $ finden, obwohl Premium-Optionen doppelt so teuer sein können.
ABS ist das Go-to-Material für 3D-Druck-Profis, die Objekte mit guter Haltbarkeit, Stärke, Langlebigkeit und Chemikalien- und Hitzebeständigkeit erstellen müssen. Obwohl andere Filamente in einigen Bereichen bessere Leistungen als ABS erbringen können, sind sie in der Regel teurer. Seit ABS so populär geworden ist, sind Anleitungen und Videos zum Drucken mit ABS unglaublich häufig geworden. Die Hersteller von 3D-Druckern und 3D-Druckzubehör haben außerdem Funktionen eingeführt, die das Drucken mit ABS erleichtern. So ist der Druck mit ABS nicht mehr so einschüchternd wie früher.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von ABS ist die Tatsache, dass es sich leicht in Aceton auflöst. Dies bietet 3D-Druck-Profis die einzigartige Möglichkeit, perfekt glatte Drucke mit der Aceton-Dampfbad-Finishing-Technik zu erstellen. Dazu wird der fertige Druck in eine geschlossene Kammer gelegt, die mit Acetondampf gefüllt ist. Dadurch schmilzt eine sehr dünne Schicht aus ABS-Kunststoff auf der äußeren Oberfläche des Drucks, wodurch alle rauen Kanten entfernt werden. Nach ein paar Stunden langsamer Acetonauflösung hat der ABS-Druck ein perfektes und gleichmäßig glattes Finish.
Da es sich um eine passive Methode handelt, ist das Finishing mit einem Aceton-Dampfbad eine der einfachsten Glättungsmethoden und liefert großartige Ergebnisse. PLA bietet keine derartigen Vorteile und um die gleiche Qualität mit PLA zu erreichen, ist viel mehr Arbeit nötig.
Warum benötige ich ein beheiztes Druckbett, wenn ich mit ABS arbeite?
Eine besondere Eigenschaft von ABS ist, dass es eine hohe Glasübergangstemperatur hat. Das bedeutet, dass Sie die Temperatur der Heißkanaldüse auf 220 bis 250 °C einstellen müssen, was deutlich höher ist als bei anderen 3D-Druckfilamenten wie PLA. Dies macht das Drucken mit ABS zwar zu einem energieintensiven Prozess, verbessert aber auch die Erwärmungstemperatur und die Schichthaftung des Endprodukts.
Leider bringt die hohe Drucktemperatur von ABS auch ein paar Komplikationen im Druckprozess mit sich. Das erste und wichtigere Problem ist der Verzug. Verzug ist das Ergebnis der Kontraktion des Kunststoffmaterials beim Abkühlen. Bei Drucken mit ABS ist der Verzug stärker ausgeprägt, da das Filament bei viel höheren Temperaturen extrudiert wird.
Die steile Abkühlungskurve, sobald das extrudierte Filament die Hot-End-Düse verlässt und auf der Bauplattform abgelegt wird, führt zu einem Aufbau thermischer Spannungen in bestimmten Bereichen des Drucks. Der Verzug ist am deutlichsten an den Kanten und der unteren Schicht, wo sich die Spannungen am stärksten ansammeln. Das Ergebnis ist ein Druck mit Kanten und Ecken, die wie „eingeknickt“ aussehen.
Die primäre Lösung, die 3D-Drucker zur Lösung des Verformungsproblems gefunden haben, ist die Verwendung eines beheizten Bettes. Ein beheiztes Bett kann aus Aluminium oder Borosilikatglas bestehen und hat ein Heizelement, das an der Unterseite entlang läuft. Aluminium ist billiger und leichter zu finden, aber Borosilikatglas bietet eine bessere Haftung der ersten Schicht für einen etwas höheren Preis.
Ein Heizbett funktioniert, indem es die erste Schicht des Drucks auf einer erhöhten Temperatur hält. Dadurch wird zum einen die Haftung der ersten Schicht am Druckbett verbessert und zum anderen die thermische Belastung des Drucks beim Abkühlen reduziert. Im weiteren Verlauf des Drucks werden Schichten, die weiter vom Druckbett entfernt sind, weniger von dessen Hitze beeinflusst.
Beheizte Druckbetten haben sich für den Druck von Hochtemperaturfilamenten bewährt, auch für solche, die höhere Drucktemperaturen benötigen und noch anfälliger für Verzug sind als ABS. Heutzutage ist ein hochwertiges beheiztes Druckbett so etwas wie eine Grundausstattung, die jeder 3D-Druck-Profi haben sollte. Beheizte Druckbetten gibt es mittlerweile in allen Formen und Größen, sogar die runden, die in Deltadruckern verwendet werden.
Welche Einstellungen sollte ich für das beheizte Druckbett verwenden?
Die empfohlene Betttemperatur beim Drucken mit ABS beträgt 110 °C. Diese liegt nur geringfügig über der Glasübergangstemperatur und sorgt dafür, dass das Filamentmaterial weich und biegsam, aber dennoch fest bleibt. Achten Sie darauf, dass Sie das Bett ganz durchheizen, damit Sie nicht mit ungleichen Temperaturen über das Druckbett enden.
Weitere Überlegungen
Leider enden die Komplikationen beim Drucken mit ABS nicht hier. Allein die Verwendung eines beheizten Druckbetts, das auf die richtige Temperatur eingestellt ist, ist keine Garantie dafür, dass Ihre erste Schicht problemlos gedruckt wird. Im Folgenden finden Sie einige weitere Ratschläge, damit Sie die besten Ergebnisse bei Ihrem ABS-Druck erzielen können.
Nivellieren Sie Ihr Druckbett
Erfahrene 3D-Druck-Profis wissen, wie wichtig eine gute erste Schicht ist. Wenn Sie die erste Schicht nicht richtig hinbekommen, können Sie den Druck genauso gut verwerfen und neu beginnen. Im Falle von ABS führt ein nicht vollständig nivelliertes Druckbett zu Lücken, ungleichmäßigen Schichten oder einer schlechten Haftung des Bettes. All das kann trotz eines beheizten Druckbetts passieren und letztlich zu starkem Verzug führen.
Die meisten modernen 3D-Drucker verfügen über eine automatische oder halbautomatische Bettnivellierung. Falls Ihr 3D-Drucker nicht über eine solche Funktion verfügt, brauchen Sie sich nicht zu ärgern. Die manuelle Nivellierung eines Druckbetts ist einfach und kann mit einfachen Büroutensilien durchgeführt werden.
Wenn Sie die manuelle Nivellierung durchführen, dann brauchen Sie eigentlich nur ein Stück einer Karteikarte oder Pappe. Beginnen Sie damit, die Höhe der Düse auf ihre Ausgangs- oder Nullposition einzustellen. Dann müssen Sie die Düse um das Druckbett „rütteln“ und dabei überprüfen, ob das Stück Pappe mit nur geringem Widerstand zwischen die Düse und das Druckbett rutscht. An Stellen, an denen der Sitz zu fest oder zu locker ist, können Sie dann die Höhe des Druckbetts mit einer der Einstellschrauben des Betts anpassen.
Abhängig von Ihrem Drucker hat Ihr Bett drei oder vier Schrauben. Bei der manuellen Einstellung stellen Sie möglicherweise fest, dass sich die Einstellung einer Ecke auf alle anderen Ecken auswirkt. Das bedeutet, dass Sie möglicherweise mehrmals um das Druckbett herumgehen müssen, bevor Sie es richtig hinbekommen. Seien Sie geduldig, denn die Ergebnisse sind es wert.
Verwenden Sie einen guten Klebstoff
Ein einfaches Anschmelzen des ABS reicht oft nicht aus, um die erste Schicht des Drucks mit dem Druckbett zu verbinden. Um ein sicheres Ergebnis zu erzielen, müssen Sie das beheizte Druckbett mit einem Klebstoff ergänzen. Ironischerweise ist der effektivste Klebstoff für ABS auch ABS, und zwar ABS, das in Aceton aufgelöst wurde, um eine ABS-Aufschlämmung zu erzeugen.
Wenn das Schmelzen Ihres kostbaren Filaments zu verschwenderisch klingt, dann ist eine Alternative, die fast genauso gut funktioniert, Kapton-Band. Kapton-Band ist ein wenig teuer, was Klebebänder angeht, aber es behält seine Wirksamkeit auch bei höheren Temperaturen. Einige Anwender haben berichtet, dass sie mit Kaptonband bessere Ergebnisse erzielen, wenn sie beheizte Druckbetten aus Aluminium verwenden. Ein Vorteil von Kapton-Klebeband ist, dass sich die Drucke nach Beendigung des Druckvorgangs viel leichter vom Druckbett entfernen lassen. Allerdings kann das Aufbringen einer neuen Schicht Kapton-Band bei jedem neuen Druck nach einer Weile ermüdend sein, zumal Sie sicherstellen müssen, dass es keine Lücken oder überlappenden Streifen gibt.
Stellen Sie Ihren Extruder auf die richtige Höhe
Ihre Arbeit, das Druckbett zu nivellieren und einen Kleber aufzutragen, wird umsonst sein, wenn Sie den Extruder nicht auf die richtige Starthöhe einstellen. Abhängig von Ihrer Einrichtung kann es ein wenig Ausprobieren erfordern, um den perfekten Z-Offset zu erreichen. Als Referenz sollte die anfängliche Düsenhöhe nicht zu niedrig sein, um eine Deformation der ersten Schicht zu verursachen, aber auch nicht zu hoch, damit das Filament abkühlt, bevor es die Bauplattform erreicht. Ein wenig „Squish“ ist jedoch erwünscht, da es der ersten Schicht hilft, auf dem Druckbett zu haften.
Woher wissen Sie, ob die Düse auf der richtigen Höhe ist? Beim Neukauf eines 3D-Druckers ist die Düse meist schon auf die optimale Höhe voreingestellt. Dies ist die perfekte Gelegenheit für Sie, um zu sehen, wie eine richtige erste Schicht aussehen sollte. Im Laufe der Zeit neigt dieser Z-Versatz dazu, zu driften und erfordert eine manuelle Korrektur.
Leider ist die einzige verlässliche Methode, um herauszufinden, ob Sie den richtigen Z-Versatz haben, erste Probeschichten zu drucken und diese visuell zu beurteilen. Dies wird einige Zeit in Anspruch nehmen und etwas Filament verbrauchen, aber es ist nicht etwas, das Sie wahrscheinlich häufig tun müssen.
Keinen Lüfter verwenden
Ein Lüfter ist normalerweise im 3D-Druck nützlich, um die Haltbarkeit des Drucks zu verstärken, während er aufgebaut wird. Dies ist bei ABS-Drucken nicht der Fall. Bei der Arbeit mit ABS ist die Kühlung der Feind, da sie das Verziehen fördern kann. Die meisten Experten raten dazu, erst dann einen Lüfter zu verwenden, wenn Sie mehrere untere Schichten aufgebaut haben.
Unser Rat? Verzichten Sie einfach auf die Kühlung und beenden Sie Ihren ABS-Druck ohne Einschalten des Kühlgebläses. Noch besser ist es, wenn Sie ein 3D-Druckergehäuse verwenden, um den Kühlprozess zu verlangsamen.
Drucken Sie eine Krempe oder ein Floß
Der Druck eines Designs mit einer großen Basis, wie einer Pyramide, macht es anfälliger für Verformungen. Das liegt daran, dass sich eine größere Menge an Material beim Abkühlen zusammenzieht, was zu einer höheren thermischen Belastung in den Ecken des Drucks führt. Bei der Arbeit mit ABS wird oft empfohlen, ein Design in einer Ausrichtung zu drucken, die die Basis verkleinert, was die Gefahr des Verziehens verringert.
Diese Lösung führt jedoch zu einem weiteren Problem: In der ersten Schicht ist sehr wenig Material vorhanden, das am Druckbett haftet. Um hier Abhilfe zu schaffen, können Sie mit Ihrer Slicer-Software ganz einfach einen Rand oder ein Raft zu Ihrem Design hinzufügen. Ein Rim oder Raft vergrößert die Grundfläche Ihres Designs und gibt ihm eine größere Oberfläche, um auf dem Druckbett zu haften.
Das Drucken eines Rim oder Raft ist auch eine effektive Lösung, wenn Sie trotz der Verwendung eines Klebstoffs immer noch Probleme mit Verformungen haben. Denken Sie nur daran, dass Sie das Floß später wieder entfernen müssen, was schwieriger sein kann, als Sie denken.
Abschließende Gedanken
Trotz der Beliebtheit von ABS ist es ohne Frage eines der schwierigsten Filamente, mit denen man drucken kann. Mit so vielen potenziellen Problemen kann ABS wie ein einschüchterndes Material für Anfänger wirken. Wir wollen nicht bestreiten, dass die Arbeit mit ABS in der Tat schwierig ist, aber ABS ist inzwischen so weit verbreitet, dass man online unzählige Anleitungen findet, wie man es am besten einsetzt.
Der Umgang mit ABS ist nur ein einziger Schritt auf dem Weg zum Experten im 3D-Druck. Die meisten Techniken, die verwendet werden, um mit den Besonderheiten von ABS umzugehen, können auch für andere, noch heiklere Filamentmaterialien verwendet werden.