Hadmut Danisch

Ansichten eines Informatikers

Mein 3D-Drucker: Licht, Schatten und Eifersucht

Hadmut
19.5.2016 22:37

So ein paar Erkenntnisse aus der Zwischenzeit.

Ich hatte doch von meinem Abenteuer mit dem 3D-Drucker-Bausatz BQ Hephestos 2 erzählt. Ein Update.

Der Workflow

Vorerst mal so zum allgemeinen Verständnis der Ablauf, wie das mit dem 3D-Drucken funktioniert:

Entweder macht meine seine Teile selbst, oder man lädt sich fertige Entwürfe aus dem Internet herunter.

Macht man sie selbst, wählt man sich eben irgendeine Methode oder irgendein CAD-Programm, das die Daten in irgendeinem proprietären Format speichert. Ist egal, kommt nicht drauf an. Dann „exportiert” man das in ein standardisiertes Format, das zunächst mal den Gegenstand beschreibt, aber druckerunabhängig. Hier ist das (meist) das Format STL.

STL beschreibt nicht den Druck oder die Methode, sondern nur, wie das Ergebnis aussehen soll, in Form eines Netzes aus Dreiecken. Objekte, die man fertig aus dem Internet herunterlädt, bekommt man oft als STL.

Das muss man nun in eine Folge von Druckbefehlen umwandeln, was natürlich von der Drucktechnik, dem Drucker und weiteren Parametern wie Geschwindigkeit, Schichtdicke, ob man einen Rand für bessere Haftung haben will, oder der Lage des Objekts auf dem Drucktisch abhängt. Manche Drucker verwenden dazu das Format GCode. Das sind ganz einfache Befehle wie Mach den Kopf heiß, fahr da und dort hin, mach den Lüfter an, schieb mal Filament nach. Die Aufgabe ist allerdings nicht einfach, da steckt richtig Know How dahinter. Denn es reicht nicht, nur aus dem Dreiecksmodell einzelne Schichten zu schneiden und an den Drucker zu schicken. Da müssen auch Kanten und Füllungen stimmen, das ganze stabil werden, Unterfütterungen hinzugefügt werden, Zeiten und Geschwindigkeiten berücksichtigt werden, und so weiter. Wei es aber schon um das Hauptziel geht, die einzelnen Schichten zu berechnen, nennt man das Slicing.

Es gibt einige bekannte Programme, auch kommerzielle. Die beiden bekanntesten kostenlosen scheinen Slic3r und Cura zu sein. Wobei sie in Vergleichstests (z. B. auf Youtube) nicht so sonderlich gut abschneiden, wenn es um Details geht, wie etwa vertiefte oder herausstehende Schriften.

Licht

Sagen wir’s mal so:

Ich habe inzwischen einige Teile gedruckt, die von bemerkenswert hoher Qualität (im Verhältnis zum Druckerpreis) sind, und die das meiste qualitativ übertreffen, was ich bisher von Druckern im der Hobby-Preisregion gesehen habe.

(Zwei Teile, zum Größenvergleich auf eine Schneidmatte gelegt, das Raster beträgt 1cm. Das Oberflächenmuster sieht stärker aus als es ist, weil ich das Licht extra so gedreht habe, dass man es gut sehen kann. Auf einen Foto vorher sah man das gar nicht, da hat das glatt weiß gewirkt. An der Kante vorne links sieht man so eine leiche Eindellung, das liegt nicht am Drucker, sondern ich hatte da zum Testen nur einen kleinen Ausschnitt eines Bauteils gedruckt und ein gewolltes Loch im Teil gerade so angeschnitten. Das ist also keine Ungenauigkeit, sondern das ist richtig so. Der Drucker zieht meist sehr gerade, glatte, saubere Kanten. Löcher muss ich nicht bohren, sondern drucke die gleich schön und sauber mit, die dann auch viel stabiler verankert sind als gebohrte Löcher durch Hohlräume.)

Und ja, die Teile sind richtig stabil, halten richtig was aus, und fühlen sich auch ziemlich glatt und gut an. Auch wenn man vom Druck ein Muster sieht, fühlen sie sich in der Regel glatter an als sie aussehen.

Die Teile sind so gut, dass man auf den ersten und vielleicht auch zweiten Blick nicht merkt, dass sie aus dem Drucker kommen, und man sie für irgendwelche Industrieplastikteile hält. Nur geringste Nachbearbeitung: Auf der Unterseite habe ich um die Löcher noch sechseckeinbuchtungen für Muttern. Da sind Stützstrukturen drin, die nach dem Druck entfernt werden müssen. Ansonsten kommen die Teile so wie auf dem Foto direkt verwendbar und sehr stabil aus dem Drucker.

Was man auf den Fotos allerdings nicht sieht:

  • Ich habe die Haftung am Tisch noch nicht richtig im Griff und keinen zusätlichen Rand gedruckt. Deshalb heben sich die Ecken etwas ab. Beide Teile sind nur Probe-Ausschnitte eines eigentlich größeren Teils, das einen Rechner in einem Schaltschrank halten soll. Da merkt man das dann schon, dass das unten nicht völlig gerade ist.
  • Die meisten 3D-Druck-Teile aus den meisten Druckern haben eine Seite, die spiegelglatt glänzt, weil sie an der heißen Glasplatte des Tisches haften. Sowas hat mein Drucker nicht, das Glas ist kalt und haftet überhaupt nicht. Deshalb verwende ich Spezial-Kreppband (das blaue von 3M), was dazu führt, dass das Bauteil auf der Seite dann so etwas „matt” aussieht und sich anfühlt. Es fühlt sich aber deutlich besser und wertiger an als die glatten Exemplare und passt vor allem zu den anderen fünf Seiten.
  • Es mag verblüffen, aber selbst diese dünnen Teile (die Bodenplatte ist so knapp 3mm dick) sind schon hohl gedruckt, d.h. sie haben zwischendrin Schichten, die nicht gefüllt sind sondern nur ein dünnes Gittermuster haben. Das hat der Drucker an einigen Stellen vermurkst (s.u.), man sieht es nur nicht, weil das Teil ja dann wieder geschlossen wurde.

Bis hierhin wäre ich mit dem Drucker eigentlich sehr zufrieden. Die Teile, die ich da bisher produziert habe, sind sehr brauchbar und machen einen guten Eindruck, nicht dieses verrupfte Gefussel, was man von anderen kennt.

Schatten

Tja, leider hat’s auch Schatten.

Bei dem Drucker werden drei Objekte (zwei als Beispiele und ein Ersatzteil für den Drucker) auf der SD-Karte mitgeliefert. Schon fertig als gcode, also kann man eigentlich nichts anderes mehr damit machen als sie einfach so zu drucken, wie sie da ankommen.

Geht nicht, alle drei produzieren Müll.

Sie bleiben nicht am Tisch hängen und rutschen herum oder wickeln sich gleich ganz im Knäuel um die Düse.

Ähnliches, allerdings nicht ganz so schlimm, passiert, wenn ich mit Cura drucke. Und das, obwohl für Cura 1 und Cura 2 Profile mitgeliefert werden, die allerdings teils schlampig und fehlerhaft gemacht sind.

Ich dachte erst, ich hätte da irgendwas falsch gemacht, wenn sich nicht mal die mitgelieferten Dateien drucken lassen. Und das Problem der Haftung unterschätzt, und alle möglichen Geheimtipps probiert, vier verschiedene Kreppbänder, Klebstift auf Glas, Haarspray (extra stark). Nachkalibriert. Nichts hält.

Bis mir mal aufgefallen ist, dass es dann hält, wenn ich mit Slic3r (und dem von BQ mitgelieferten Profil) eigene Bauteile drucke. Die bleiben haften.

Es ist also kein Hardware-, sondern ein Softwareproblem.

Ich hatte allerdings bisher nicht die Zeit, das auszudebuggen (und erwarte das ehrlich gesagt bei dem Preis auch vom Hersteller).

Meine erste Vermutung war die Temperatur es Filaments. Habe ich probiert, daran lag’s nicht.

Meine zweite Vermutung war der Lüfter. Der Druckkopf hat zwei: Einen, der den Kopf selbst kühlt und ab einer bestimmten Temperatur immer läuft. Und einen, der über eine Düse Luft auf den Ausgang der Düse bläst, und damit das frisch gespritzte Filament kühlt und fest werden lässt, und der über den gcode gesteuert wird. Je nachdem, wie und wo man druckt, braucht man es mit oder ohne Gebläsekühlung, weshalb der gcode denn dann während des Druckens auch mal ein- und ausschaltet.

Dabei hatte ich irgendwo im Internet gelesen, dass Haftungsprobleme entstehen können, wenn man die unterste Schicht mit Gebläse druckt, weil das Filament dann fest wird, bevor es richtig am Untergrund haften kann. Und tatsächlich hat der selbstgedruckte Code, der funktioniert, am Anfang einen Befehl, um den Lüfter auszuschalten, der andere hat ihn nicht. War’s aber auch nicht, denn der Lüfter ist am Anfang immer aus und muss deshalb nicht explizit ausgeschaltet werden.

Meine derzeitige Vermutung ist, dass die für Cura mitgelieferten Profile und die mitgelieferten Drucke das Filament zu spät transportieren und deshalb die unterste Schicht leer gedruckt wird, als nur aus Luft. So sieht’s nämlich auch aus, wenn der Druckkopf erst mal rumfährt ohne was zu hinterlassen. Wenn man dann erst mit der zweiten oder dritten Schickt Plastik ausspuckt und das in die Luft nageln will, haftet’s natürlich nicht.

Allerdings habe ich auch mit Slic3r noch Probleme. Abgesehen davon, dass Slic3r bei manchen Details als problematisch gilt, hat mir auch Slic3r schon gewissen Mist gedruckt. Am ehesten klappt’s mit dem mitgelieferten Profil mit hoher Auflösung und Genauigkeit. Dauert aber sehr lange. Es gibt noch ein auf Geschwindigkeit getrimmtes Profil, das aber anscheinend zuviel Filament aufträgt (oder zu schnell) und damit zu hohe Schichten erzeugt. In der nächsten Runde stößt der Druckkopf dann an sein eigenes gedrucktes und rattert vernämlich, man hört ihn dagegenklackern, oder noch schlimmer, erzeugt ein Wellenmuster. Das Wellenmuster scheint dabei nur in x oder y-Richtung, aber nicht bei Diagonalen zu stehen, die der Drucker prima hinkriegt. Ich habe die Vermutung, dass die Schicht zu dick wird und er Drucker bei der nächsten Runde drüberrubbelt und bei bestimmten Geschwindigkeiten in Eigenresonanz schwingt, das Wellenmuster also immer weiter verstärkt.

Ich habe eine Version meiner Speicherkartenbox, die zwar funktioniert, aber gar nicht schön aussieht, als hätte sie flächendeckende Akne, und unlesbare Schrift, weil sich da irgendwas in eigenresonanz aufgeschaukelt hat und damit alles in irgendwelchen Wellenmustern ersoffen ist.

Da geht also noch einiges an Profil-Tuning ins Land. Hatte ich mir eigentlich anders vorgestellt.

Eifersucht? Eher nicht

Neulich im Baumarkt.

Gleich am Eingang großer Tisch und Angebot, 3D-Drucker. Sei jetzt der letzte Schrei, muss der Mann von heute einfach haben. (Dem würde ich jetzt nicht widersprechen wollen.)

Das Exemplar von Dremel. Große Show und aufgebaut.

Kostet 849,- Euro. Das schreit natürlich nach einem Vergleich mit meinem, der 850 gekostet hat.

Zuerst habe ich mich geärgert. Denn der Dremel ist schon fertig und muss nicht zusammengebaut werden, und hat ein geschlossenes Gehäuse. (War aber nicht so ganz klar ob beheizten Tisch.)

Außerdem hatten sie mehrere gedruckte Objekte in überwältigend guter Qualität, wenngleich auch sichtbaren Schichten (kurioserweise die kleinen sechseckigen Schrauberbits von Bosch mit Schriftzug des Baumarktes, aber auf etwas über Faustgröße vergrößert). Holla, haben sie die winzigen Dinger extra gescannt und vergrößert? Mit der Präzision?

Bis mir einfällt, dass Dremel zu Bosch gehört, und mir auffällt, dass ich da mitten im Bosch-Ausstellungsbereich stehen. Klar, dass die bei Bosch die 3D-Daten für ihre Schrauberbits selbst haben. So schön die Teile geraten sind: Im Regal finde ich dann auch ein völlig vermurkstes Druck-Stück, auch der Dremel druckt also nicht alles von Natur aus perfekt. Außerdem ist das Filament viel teurer als bei BQ, und die Drucker-Mechanik, die im Gehäuse verborgen ist, macht dann doch einen wackeligen Eindruck und bietet keinen so großen Druckraum. Außerdem ist mir das inzwischen lieber, kein Gehäuse drumherum zu haben und stattdessen alles sehen und notfalls eingreifen zu können, oder sei es auch nur, um ein paar Fusseln oder Fäden abzuziehen, die zwar selten entstehen, aber eben schon vorkommen können. Andererseits könnte das Gehäuse durch seine Gehäusewände die Stabilität und damit Genauigkeit verbessern.

Dafür scheint der Dremel eher von der Kategorie „Auspack und freu” zu sein, als könnte man damit gleich loslegen. Gut, das hatten sie mir auch versprochen.

Zwischenfazig

Hmm, naja, weiß noch nicht.

Mechanisch ist der Hephestos 2 eigentlich nicht schlecht, wenn man von den Ungenauigkeiten und den Nacharbeiten beim Zusammenbau (Schrauben kürzen, Gehäusedeckel kürzen) mal absieht.

Was mir noch auf den Wecker geht ist, dass die Profile mit Cura nicht zu funktionierendem Druckcode führen, und dass ich mit Slic3r (zumindest in der schnellen Betriebsart) in dieses seltsame Ratter-Resonanz-Problem komme.

Es scheinen aber im wesentlichen behebbare Softwareprobleme zu sein.

Der Hersteller hat gesagt, er kümmert sich drum, hat mir aber auch vorgehalten, dass ich der erste Kunde wäre, der sich beschwert. Nicht dass die Beschwerde falsch wäre, sondern dass sich bisher noch keiner beschwert hätte.

a) Das habe ich schon so oft gehört, dass ich der einzige wäre…

b) Was heißt das, wenn sie bisher noch nicht viele verkauft haben?

c) Hilft mir das weiter, wenn andere was anderes machen?

d) Indiziert das Qualitätsschwankungen?

Wird sich also noch weisen müssen. Ist zu früh für ein abschließendes Urteil.

Bis dahin habe ich hier jetzt zwei Haufen: Einen Haufen mit Problemen und einen Haufen mit schönen guten gedruckten Bauteilen.