Wenn du dich mit dem 3D Druck beschäftigst, fragst du dich sicher, wie viel Zeit du für die Herstellung eines Objekts einplanen musst. Die Druckdauer ist ein wichtiger Faktor, der die Produktionszeit maßgeblich beeinflusst. Aber wie lange dauert ein 3D Druck wirklich? Die Antwort darauf hängt von verschiedenen Parametern ab, die wir im Folgenden genauer betrachten werden.
Ein einfaches Beispiel: Die Druckzeit für einen Kalibrierungswürfel mit den Maßen 20x20x20 mm liegt bei einem FDM 3D Drucker mit 0,4 mm Düse, 0,2 mm Schichthöhe und einem Füllgrad von 20% bei circa 30 Minuten. Doch je nach Objektgröße und den gewählten Einstellungen kann sich die Druckdauer entsprechend verkürzen oder verlängern.
Im weiteren Verlauf dieses Artikels erfährst du, welche Faktoren die Druckdauer beim 3D Druck beeinflussen und wie du die Produktionszeit durch geschickte Anpassungen optimieren kannst. So bist du in der Lage, deine Druckzeit effizient zu planen und das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.
Faktoren, die die Druckdauer beeinflussen
Die Druckdauer beim 3D-Druck hängt von verschiedenen Elementen ab, die du berücksichtigen solltest, wenn du ein Objekt druckst. Diese Elemente bestimmen maßgeblich, wie lange dein 3D-Drucker benötigt, um das gewünschte Ergebnis zu liefern. Lass uns nun genauer betrachten, welche Faktoren die Druckzeit beeinflussen.
Größe des Druckobjekts
Die Druckobjektgröße ist einer der wichtigsten Faktoren, die sich auf die Druckdauer auswirken. Je größer das Objekt ist, desto länger wird der Druckprozess dauern. Allerdings bedeutet das nicht zwangsläufig, dass kleinere Objekte immer schneller gedruckt werden. Es gibt eine Mindestdruckdauer pro Schicht, die nicht unterschritten werden sollte, um eine ordnungsgemäße Kühlung des Druckobjekts zu gewährleisten. Wird diese Mindestdauer unterschritten, kann es zu Verformungen des Materials kommen.
Komplexität des Designs
Die Designkomplexität spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Druckdauer. Objekte mit vielen Details, Überhängen oder filigranen Strukturen erfordern oft den Einsatz von Stützstrukturen. Diese Stützstrukturen verlängern die Druckzeit erheblich, insbesondere wenn sie aus einem anderen Material gedruckt werden (was nur mit einem Dual-Extruder möglich ist). Zudem muss der Extruder jedes Mal vorbereitet werden, wenn zwischen den Materialien gewechselt wird, was den Druckprozess zusätzlich verlangsamt. Daher ist es ratsam, bereits in der Designphase darauf zu achten, das Objekt so zu gestalten, dass möglichst wenig Stützmaterial benötigt wird.
Gewähltes Material
In den meisten Fällen hat das gewählte Filamentmaterial keinen großen Einfluss auf die Druckgeschwindigkeit, da die meisten Materialien mit ähnlicher Geschwindigkeit gedruckt werden können. Es gibt jedoch einige Ausnahmen, wie beispielsweise flexibles TPU-Filament. Dieses Material muss insbesondere bei Bowden-Extrudern langsamer gedruckt werden, um Verstopfungen der Düse zu vermeiden, die durch zu schnelles Einschieben des Filaments entstehen können. Bei Direct-Drive-Extrudern kann ein zu schnelles Einziehen des TPU-Filaments dazu führen, dass es sich im Extruder verheddert und den Druckprozess beeinträchtigt.
Einfluss der Druckeinstellungen auf die Druckzeit
Die Druckeinstellungen haben einen erheblichen Einfluss auf die Druckdauer beim 3D-Druck. Durch das Anpassen verschiedener Parameter kannst du die Druckzeit optimieren, ohne dabei die Qualität des Druckobjekts zu beeinträchtigen. Hier sind einige der wichtigsten Einstellungen, die du berücksichtigen solltest:
Schichthöhe
Die Schichthöhe ist einer der entscheidenden Faktoren, die die Druckdauer beeinflussen. Je geringer die Schichthöhe, desto mehr Schichten muss der Drucker erstellen, um das Objekt fertigzustellen. Beispielsweise besteht ein 20x20x20 mm Kalibrierungswürfel bei einer Schichthöhe von 0,1 mm aus 199 Schichten. Erhöhst du die Schichthöhe auf 0,2 mm, halbiert sich die Anzahl der Schichten und somit auch die Druckdauer.
Füllgrad
Der Füllgrad gibt an, wie dicht das Innere des Druckobjekts gefüllt ist. Ein höherer Füllgrad bedeutet eine längere Druckdauer pro Schicht, da der Drucker mehr Material auftragen muss. Umgekehrt verkürzt sich die Druckdauer pro Schicht bei einem niedrigeren Füllgrad. Achte jedoch darauf, dass das Objekt trotzdem die erforderliche Stabilität aufweist.
Druckgeschwindigkeit
Die Druckgeschwindigkeit hat einen direkten Einfluss auf die Druckdauer. Eine höhere Geschwindigkeit verkürzt die Druckzeit, kann aber auch die Druckqualität beeinträchtigen. Beschleunigungs- und Bremswerte spielen ebenfalls eine Rolle, insbesondere bei kleinen Objekten, bei denen der Druckkopf möglicherweise nicht die maximale Geschwindigkeit erreicht. Passe die Druckgeschwindigkeit an die Drucktemperatur an, um Unter- oder Überextrusion zu vermeiden.
Anzahl der Außenwände
Die Anzahl der Außenwände beeinflusst die Druckdauer, vor allem bei großen Objekten. Jede zusätzliche Wand erhöht die Druckzeit, da diese Schichten vollflächig und langsamer gedruckt werden. Überlege sorgfältig, wie viele Außenwände für dein Objekt notwendig sind, um die gewünschte Oberflächenqualität zu erzielen, ohne die Druckdauer unnötig zu verlängern.
Druckdauer beim 3D Druck
Das 3D-Druckverfahren ist ein faszinierender und komplexer Prozess, bei dem die Druckdauer von verschiedenen Parametern abhängt. Moderne 3D-Drucker können Druckgeschwindigkeiten von bis zu 400 mm/s erreichen, während die Fahrbewegung sogar 1 m/s betragen kann. Doch wie lange dauert es tatsächlich, ein Objekt mit einem 3D-Drucker herzustellen?
Ein anschauliches Beispiel ist die Herstellung eines anatomischen Schädelmodells für die medizinische Industrie. Allein die Erstellung des Entwurfs und alle damit verbundenen Arbeitsschritte können bis zu 200 Stunden in Anspruch nehmen. Im Vergleich dazu nimmt der eigentliche 3D-Druck des Schädelmodells etwa 30 Stunden in Anspruch.
Auch in der Architekturbranche leistet das 3D-Druckverfahren wertvolle Dienste. Die Erstellung eines architektonischen Modells eines Gebäudes im Maßstab 1:75 mit einem 3D-Drucker kann bis zu 14 Tage dauern. Dieser Zeitaufwand mag zunächst hoch erscheinen, doch im Vergleich zur herkömmlichen Herstellung von Architekturmodellen per Hand ist er durchaus gerechtfertigt.
„3D-Druck ermöglicht es uns, komplexe Designs und Formen zu realisieren, die mit traditionellen Fertigungsmethoden nicht möglich wären. Die Druckdauer ist dabei zweitrangig, denn das Endergebnis überzeugt durch Präzision und Detailtreue.“, Ralf, Experte für 3D-Druck
Letztendlich hängt die Druckdauer beim 3D-Druck von einer Vielzahl von Faktoren ab, darunter die Größe und Komplexität des Objekts sowie die gewählten Druckeinstellungen. Wenn du ein 3D-Druckprojekt planst, solltest du dir im Vorfeld bewusst sein, dass der Druckprozess einige Zeit in Anspruch nehmen kann. Doch das Warten lohnt sich, denn mit einem 3D-Drucker kannst du einzigartige und maßgeschneiderte Objekte erschaffen, die deine Erwartungen übertreffen werden.
Optimierung der Druckdauer
Um die Druckzeit deines 3D-Drucks zu verkürzen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die du in Betracht ziehen kannst. Nicht jede Option ist für jeden Druckauftrag gleichermaßen relevant oder ausschlaggebend. Überlege dir einfach, welche der folgenden Punkte auf deinen speziellen Fall zutreffen könnten und passe deine Druckeinstellungen entsprechend an.
Anpassen der Druckeinstellungen
Durch die Optimierung der Druckeinstellungen lässt sich die Druckdauer oft erheblich reduzieren. Dabei solltest du besonders auf die Schichthöhe, den Füllgrad, die Druckgeschwindigkeit und die Anzahl der Außenwände achten. Eine höhere Schichthöhe und ein geringerer Füllgrad können die Druckzeit verkürzen, während eine langsamere Druckgeschwindigkeit und mehr Außenwände die Druckdauer verlängern können.
Wahl der richtigen Düsengröße
Der Düsendurchmesser spielt eine entscheidende Rolle bei der Druckdauer. Je größer die Düse, desto mehr Material kann auf einmal aufgetragen werden und desto schneller lässt sich das Objekt drucken. Wenn es die Druckdetails zulassen, ist es sinnvoll, mit der größtmöglichen Düse zu arbeiten. Bei Objekten mit feinen Strukturen und einer geringen Schichthöhe solltest du hingegen eine kleinere Düse wählen.
Minimierung von Stützmaterial
Die Verwendung von Stützmaterial kann die Druckzeit erheblich verlängern, insbesondere wenn es mit einem separaten Extruder gedruckt wird. Um die Druckdauer zu optimieren, solltest du schon in der Designphase darauf achten, das Objekt so zu gestalten, dass möglichst wenig Stützmaterial benötigt wird. Wenn sich Stützmaterial nicht vermeiden lässt, versuche es auf ein Minimum zu reduzieren.
Indem du diese Aspekte berücksichtigst und die richtigen Einstellungen wählst, kannst du die Druckzeit deines 3D-Drucks oft deutlich verkürzen. Experimentiere mit verschiedenen Optionen und finde die beste Kombination für dein spezielles Druckobjekt.
Beispiele für typische Druckzeiten
Die Druckdauer beim 3D-Druck hängt stark von der Größe und Komplexität des Objekts ab. Hier findest du einige Beispiele für typische Druckzeiten verschiedener Objektgrößen und Komplexitätsgrade.
Kleine Objekte
Wenn du kleine Objekte drucken möchtest, wie beispielsweise einen Kalibrierungswürfel mit den Maßen 20x20x20 mm, liegt die Druckdauer bei einem FDM 3D-Drucker mit 0,4 mm Düse, 0,2 mm Schichthöhe und einem Füllgrad von 20% bei ca. 30 Minuten. Die Druckzeit für einen solchen Würfel kann je nach verwendetem Material variieren.
Mittelgroße Objekte
Für mittelgroße Objekte, wie zum Beispiel ein anatomisches Schädelmodell für die Medizinbranche, kann die Druckdauer deutlich länger sein. Allein die Entwurfserstellung und alle damit verbundenen Arbeiten können bis zu 200 Stunden in Anspruch nehmen. Der eigentliche 3D-Druck eines solchen Modells benötigt dann nochmal etwa 30 Stunden.
Große und komplexe Objekte
Bei großen und komplexen Objekten, wie einem architektonischen Gebäudemodell im Maßstab 1:75, kann die Druckdauer sogar bis zu 14 Tage betragen. Wenn du 3D-Modelle aus Materialien wie ULTEM, PEEK oder PEKK-A benötigst, braucht der 3D-Drucker durchschnittlich 8-9 Arbeitstage für den Druck, da es sich um fortschrittliche Materialien handelt, die mehr Zeit für den Prototyp benötigen.
Eines der beliebtesten Materialien, die in der FDM-Technologie verwendet werden, ist ABS. Der 3D-Druck aus diesem Material dauert im Durchschnitt 3-5 Arbeitstage.
Fazit
Die Druckdauer beim 3D-Druck hängt von vielen verschiedenen Einflüssen ab. Größe, Komplexität und gewähltes Material des Druckobjekts spielen ebenso eine wichtige Rolle wie die gewählten Druckeinstellungen. Wenn du die Druckdauer optimieren möchtest, kannst du an verschiedenen Stellschrauben drehen – allerdings oft auf Kosten der Druckqualität.
Generell gilt: Je höher die Auflösung und je niedriger die Schichthöhe, desto länger dauert der Druck. Auch ein hoher Füllgrad und eine geringe Druckgeschwindigkeit verlängern die Druckdauer. Wenn du hochwertige Ergebnisse erzielen möchtest, solltest du tendenziell langsamer drucken und auf die saubere Ausführung der oberen und unteren Schichten achten.
Letztendlich ist es eine Abwägungssache zwischen Druckdauer und Druckqualität. Für schnelle Prototypen, bei denen es nicht auf jedes Detail ankommt, kannst du die Druckzeit durch Anpassung der Einstellungen verkürzen. Soll das fertige Objekt jedoch in bestmöglicher Qualität gedruckt werden, solltest du dir genau überlegen, ob und wenn ja, wo du die Druckdauer optimieren möchtest.
