Zu verstehen, wann man Stützstrukturen beim 3D-Druck einsetzt, was sie bewirken und wie sie tatsächlich funktionieren, kann für viele Anfänger eine Herausforderung sein. Es gibt eine Reihe verschiedener Fachbegriffe zu erlernen, und natürlich muss auch der Einfluss auf das Gesamtergebnis berücksichtigt werden. Dieser Artikel soll Ihnen helfen zu verstehen, was Sie wissen müssen, um Stützstrukturen korrekt zu verwenden.
Was sind 3D-Druck-Stützstrukturen?
Die Grundidee hinter den verschiedenen Stützstrukturen im 3D-Druck besteht, wie der Name schon sagt, darin, das 3D-Modell zu unterstützen. Dies kann während des Druckvorgangs ein wichtiger Schritt sein, da einige Designs möglicherweise nicht ihre volle Festigkeit erreichen, bevor sie fertiggestellt sind, oder sie können überhängende Teile, Brücken oder komplexe Geometrien aufweisen, die während des Drucks in Position gehalten werden müssen.
Im Allgemeinen werden 3D-Druck-Stützstrukturen über den 3D-Druck-Slicer zum Hauptmodell hinzugefügt oder manchmal direkt in das 3D-Modell integriert, sodass die Stützstrukturen nach Abschluss des Drucks leicht entfernt werden können. Die Stützstrukturen können viele verschiedene Formen annehmen, sind aber alle darauf ausgelegt, zu verhindern, dass das Modell während des Drucks zusammenbricht oder unerwünschte Ergebnisse entstehen.
Warum und wann benötigen wir 3D-Druck-Stützstrukturen?
Warum und wann Stützstrukturen notwendig sind, hängt von einigen verschiedenen Faktoren ab. Typischerweise können Überhänge, Brücken, Inseln oder tiefe Löcher im 3D-Modell darauf hinweisen, dass Stützen erforderlich sind. Da der Drucker Schicht für Schicht arbeitet, sind bestimmte geometrische Formen einfach nicht stabil oder fest genug, bevor weitere Schichten hinzugefügt wurden, weshalb sie die Hilfe zusätzlicher gedruckter Stützstrukturen benötigen.
Überhänge benötigen normalerweise Stützen darunter, damit während des Drucks keine Teile durchhängen oder abfallen. Sehr kurze Brücken funktionieren in der Regel ohne Stützen, aber längere benötigen Unterstützung, um ein Durchhängen oder fehlerhafte Verbindungen zu vermeiden. Inseln sind Formen, die am Boden des Drucks nicht verbunden und oft völlig von anderen Teilen isoliert sind, weshalb sie ebenfalls eine Struktur benötigen, um während des Drucks an ihrem Platz gehalten zu werden. Und schließlich können tiefe Löcher in Modellen aus ähnlichen Gründen wie Überhänge ebenfalls Unterstützung benötigen.
Die Arten von 3D-Druck-Stützstrukturen
Nachdem wir nun die Arten von Problemen bei einigen 3D-Modellen besprochen haben, ist es an der Zeit, die tatsächlich häufig verwendeten Stützstrukturen genauer zu betrachten. Im Folgenden haben wir einige Bildbeispiele eingefügt, um dies zu veranschaulichen.
Baumstützen
Baumstützen im 3D-Druck-Slicer
Wir beginnen mit Baumstützen für den 3D-Druck, da sie für viele verschiedene Modelle und Formen zu den gängigsten Typen gehören. Sie verzweigen sich in der Regel von der Basis der Druckplatte aus, um dann leicht mit Überhängen oder anderen Problembereichen zu verbinden und diese effektiv zu stützen, während sie gleichzeitig leicht zu entfernen sind. Baumstützen können im Vergleich zu anderen Stützstrukturen sehr materialeffizient sein, sodass Sie auf diese Weise nicht viel Filament verschwenden.
Gitter- / Linienstützen
Eine weitere Form der 3D-Druck-Stützstruktur wird üblicherweise als Gitterstütze bezeichnet, obwohl manche Leute sie Linienstützen nennen, da sie in der 2D-Ansicht wie ein Gitter aussehen. Sie eignen sich hervorragend, um verschiedenen schwierigen Formen zusätzliche Festigkeit und Stabilität zu verleihen, werden aber insbesondere bei großen und flachen Formen sowie bei überhängenden Oberflächen verwendet, die ohne Unterstützung durchhängen oder sich verformen könnten. Sie können jedoch schwieriger zu entfernen sein und auch mehr Filament verbrauchen.
Auflösbare Stützen (PVA, HIPS)
Die letzte Methode, die wir heute besprechen, sind auflösbare Stützen. Wie der Name schon sagt, ermöglichen sie das Entfernen des unerwünschten Materials auf viel sauberere Weise, indem die Verbindungspunkte aufgelöst werden. PVA ist ein solches Material, das mit einfachem Wasser aufgelöst werden kann, was es zu einem großartigen 3D-Druck-Filament für Stützen macht. HIPS ist ein weiteres häufig verwendetes Material für diese Methode, das mit Limonen aufgelöst wird. Der Nachteil ist, dass Sie für diese Methode einen Dual-Extrusion-Drucker benötigen, da Sie das normale Filament in einem Extruder und das auflösbare Filament im anderen benötigen.
Wie man 3D-Druck-Stützstrukturen einstellt
Da Sie nun ein wenig mehr darüber wissen, was Stützen sind und wann sie verwendet werden, ist es an der Zeit zu sehen, wie Sie sie implementieren können. Im Folgenden haben wir einige Einstellungen für 3D-Druck-Stützen beschrieben, die Sie als Referenz ausprobieren können. Denken Sie jedoch daran, dass diese je nach Slicing-Software und Materialien variieren können, seien Sie also bei der Verwendung flexibel. Wir haben Bambu Studio und Geeetech PLA-Filament als Referenzpunkt verwendet.
Platzierung der Stützstrukturen
Wir empfehlen, die Option zu wählen, Stützen „Nur auf der Druckplatte“ zu drucken, da dies verhindert, dass die Stütze abfällt oder instabil wird. Je nach Modell können jedoch Anpassungen erforderlich sein, behalten Sie den Druck also zu Beginn im Auge.
Dichte der Stützstrukturen
Die Wahl der Dichte von Stützstrukturen ist ein Balanceakt. Je dichter die Stütze ist, desto stärker und stabiler ist sie. Sie wird jedoch auch schwieriger von Ihren 3D-Drucken zu entfernen sein und mehr Filament verbrauchen. Wir empfehlen, mit etwa 30 % zu beginnen, da dies der Standardwert ist. 20 % können in vielen Fällen ebenfalls funktionieren, dies ist also der Bereich, in dem Sie Anpassungen vornehmen können.
Z-Abstand der Stützen
Z-Abstand im 3D-Druck-Slicer
Die Wahl des Z-Abstands (nach oben) ist ein weiterer Faktor, der in Ihre gesamte Stützstruktur einfließt, da ein größerer Z-Abstand das Entfernen der Stützen erleichtert, aber eine rauere Oberfläche hinterlässt. Beginnen Sie mit dem Standardabstand und nehmen Sie Feinabstimmungen für Ihr Modell vor.
Abstand der Stützoberfläche
Abstand der Stützoberfläche im 3D-Druck-Slicer
Ein kleinerer Abstand der Stützoberfläche verbessert die Oberflächenqualität, erschwert aber das Entfernen. Wir empfehlen für große Kontaktflächen 0 mm und für kleinere Kontaktflächen 0,5 mm. Auch hier können Anpassungen nötig sein, um ein perfektes Ergebnis zu erzielen.
Überhangwinkel für Stützen
Die Wahl des Winkels für Stützüberhänge ist eine weitere knifflige Angelegenheit. Einerseits erzeugen kleinere Winkel mehr Stützen, während größere Winkel die Stützen reduzieren. Die beste Einstellung findet jedoch ein Gleichgewicht, um das Entfernen zu erleichtern.
Die Standardeinstellung beträgt 40°. Wir empfehlen, diese basierend auf Ihren Ergebnissen anzupassen: Wenn der Boden des Modells durchhängt oder Fäden zieht, sollten Sie den Winkel verringern. Wenn Sie feststellen, dass zu viele Stützen gebildet werden, kann es effektiv sein, den Winkel zu erhöhen.
XY-Abstand zwischen Stütze und Objekt
Was den XY-Abstand zwischen Stützen und Objekten betrifft, so ist die Standardeinstellung 0,5 mm, was im Allgemeinen ein gutes Gleichgewicht darstellt.
Einstellungen für auflösbare Stützen
Auflösbare Stützen können auf einen sehr kleinen oder sogar ganz auf 0 mm Interface-Abstand eingestellt werden, aber im Allgemeinen möchten Sie einen gewissen Abstand haben. Wenn Sie feststellen, dass Stützen leicht abfallen, erhöhen Sie die Dichte oder verringern Sie den Interface-Abstand.
Wir haben auch die Möglichkeit, die Wandstärke anzupassen. Dies ist besonders wichtig für auflösbare Stützstrukturen, da bei einer einzelnen Schicht Probleme auftreten können, wenn Lösungsmittel beim Entfernen der Stütze eindringt. In diesem Fall empfehlen wir für einen robusteren Ansatz mindestens 2-3 Schichten.
So entfernen Sie Stützstrukturen von 3D-Drucken
Der letzte Abschnitt für heute behandelt kurz, wie Sie Ihre Stützstrukturen entfernen können, nachdem sie zusammen mit Ihrem gewünschten Modell gedruckt wurden.
Normale Stützen
Bevor Sie mit der Bearbeitung Ihres gedruckten Designs beginnen, sollten Sie das Modell immer auf eine angemessene Arbeitstemperatur abkühlen lassen, um Unfälle zu vermeiden. Stützen lassen sich jedoch leichter entfernen, wenn sie noch leicht warm sind. Das richtige Timing kann also hilfreich sein, da vollständig abgekühlte Objekte starrer sind.
Wir empfehlen, die Stützen von außen nach innen zu entfernen und sich von großen zu kleinen Strukturen vorzuarbeiten. Eine Technik, die viele hilfreich finden, ist ein sanftes Drehen oder vorsichtiges Rütteln. Oft lassen sich die Stützen einfach abbrechen, aber für hartnäckige Teile benötigen Sie möglicherweise ein kleines Werkzeug.
Die Stütze wurde entfernt
Auflösbare Stützen
Bei auflösbaren Stützstrukturen ist das Verfahren anders. Es hängt insbesondere von Ihrem gewählten Filament ab, lesen Sie also unbedingt die Anweisungen für Ihr spezifisches Material. Im Folgenden haben wir basierend auf unserer Erfahrung eine grobe Schritt-für-Schritt-Anleitung für PVA und HIPS skizziert:
PVA:
- Mehrere Stunden in warmem Wasser (30–40 °C) einweichen.
- Regelmäßig umrühren oder eine weiche Bürste verwenden, um den Auflösungsprozess zu beschleunigen.
- Gründlich mit klarem Wasser abspülen und trocknen lassen.
HIPS:
- In Limonen-Lösung einweichen und den Behälter abdichten, um Verdunstung oder Geruchsbildung zu vermeiden.
- Die Auflösung ist normalerweise in 1–6 Stunden abgeschlossen.
- Mit einer Zange entfernen und dann in frischem Limonen spülen, um Rückstände zu entfernen.
- Das Lösungsmittel in einem gut belüfteten Bereich vollständig verdunsten lassen, bevor das Objekt berührt wird.
Beim Entfernen von auflösbaren Stützen, insbesondere HIPS, sollten Sie in einem gut belüfteten Bereich arbeiten und lösungsmittelbeständige Handschuhe sowie eine Schutzbrille tragen. Vermeiden Sie für optimale Sicherheit den Hautkontakt mit Limonen und waschen Sie es bei Kontakt sofort ab.
Fazit
Wir hoffen, wir konnten Ihnen die wichtigsten Punkte zu den Grundprinzipien des 3D-Drucks mit Stützen, zu den verschiedenen Einstellungen und zum Entfernen der Stützstrukturen näherbringen. Für neue Hobbyanwender kann es einige Zeit dauern, sich daran zu gewöhnen, und die perfekten Einstellungen für Ihren spezifischen Drucker zu finden; jedes Modell kann zudem leicht unterschiedliche optimale Einstellungen erfordern.
Wir haben auch behandelt, wie man Stützen leichter entfernen kann, und sind auf den Unterschied zwischen normalen und auflösbaren 3D-Druck-Stütztypen eingegangen. Denken Sie also daran: Übung macht den Meister, und behalten Sie Ihren Drucker von Zeit zu Zeit im Auge, um verschwendete Stunden zu vermeiden, falls die Stützstruktur oder das Modell nicht wie vorgesehen funktioniert. Viel Spaß beim Drucken!