Für viele beginnende Hobbyisten kann es eine Herausforderung sein, zu verstehen, wann Stützstrukturen im 3D-Druck verwendet werden sollten, was sie bewirken und wie sie tatsächlich funktionieren. Es gibt eine Reihe verschiedener Fachbegriffe zu lernen, und dann natürlich die Auswirkungen auf das Gesamtergebnis selbst zu berücksichtigen. Dieser Artikel soll Ihnen helfen, das Nötigste zu verstehen, um Stützstrukturen korrekt anzuwenden.
Was sind 3D-Druckstützen?
Die Grundidee hinter 3D-Druckstütztypen ist, wie der Name schon sagt, das 3D-Modell zu stützen. Dies kann ein wichtiger Schritt sein, während das Modell gedruckt wird, da einige Designs vor ihrer Fertigstellung nicht ihre maximale Festigkeit erreichen oder überhängende Teile, Brücken oder komplexe Geometrien aufweisen können, die während des Drucks an Ort und Stelle gehalten werden müssen.
Im Allgemeinen werden 3D-Druckstützen dem Hauptmodell über den 3D-Druck-Slicer hinzugefügt oder manchmal in das eigentliche 3D-Modell selbst "eingebrannt", so dass es möglich ist, die Stützen nach Abschluss des Drucks leicht zu entfernen. Die Stützen können viele verschiedene Formen annehmen, sind aber alle darauf ausgelegt, zu verhindern, dass das Modell während des Drucks kollabiert oder unerwünschte Ergebnisse erzeugt.
Warum und wann benötigen wir 3D-Druckstützen?
Warum und wann Stützen notwendig sind, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Typischerweise können Überhänge, Brücken, Inseln oder tiefe Löcher im 3D-Modell auf die Notwendigkeit von Stützen hinweisen. Da der Drucker Schicht für Schicht aufbaut, sind bestimmte geometrische Formen einfach nicht solide oder stark genug, bevor weitere Schichten hinzugefügt wurden, und benötigen daher die Hilfe zusätzlicher 3D-gedruckter Stützstrukturen.
Überhänge benötigen typischerweise Stützen darunter, damit während des Drucks keine durchhängenden oder fallenden Teile entstehen. Sehr kurze Brücken können im Allgemeinen ohne Stützen funktionieren, aber längere benötigen Stützen, um ein Durchhängen oder seltsame Verbindungen zu vermeiden. Inseln sind Formen, die am Boden des Drucks nicht verbunden und oft vollständig von anderen Teilen isoliert sind, daher benötigen sie ebenfalls eine Struktur, die sie während des Drucks an Ort und Stelle hält. Und schließlich können tiefe Löcher in Modellen aus ähnlichen Gründen wie Überhänge ebenfalls Stützen benötigen.
Die Arten von 3D-Druckstützen
Nachdem wir die Probleme mit einigen 3D-Modellen besprochen haben, ist es an der Zeit, die tatsächlich verwendeten Stützstrukturen genauer zu betrachten. Unten haben wir einige Bildbeispiele eingefügt, um dies zu visualisieren.
Baumstützen
Baumstütze im 3D-Druck-Slicer
Wir beginnen mit Baumstützen für den 3D-Druck, da sie eine der häufigsten Arten für viele verschiedene Modelle und Formen sind. Sie verzweigen sich tendenziell von der Basis des Druckbetts, um sich dann leicht mit Überhängen oder anderen Problembereichen zu verbinden und diese auf effektive Weise zu stützen, was auch ihre Entfernung erleichtert. Der 3D-Druck mit Baumstützen kann im Vergleich zu einigen anderen Stützen recht materialeffizient sein, so dass Sie auf diese Weise nicht viel Filament verschwenden.
Gitter-/Linienstützen
Eine weitere Form der 3D-Druckstützstruktur wird typischerweise als Gitterstützen bezeichnet, obwohl einige Leute sie als Linienstützen bezeichnen, da sie in 2D wie ein Gitter aussehen. Sie eignen sich hervorragend, um eine Reihe unterschiedlicher anspruchsvoller Formen zusätzliche Festigkeit und Stabilität zu verleihen, werden aber insbesondere für große und flache Formen sowie für überhängende Oberflächen verwendet, die ohne die Stütze durchhängen oder sich verziehen könnten. Allerdings können sie schwieriger zu entfernen sein und auch mehr Filament verbrauchen.
Lösliche Stützen (PVA, HIPS)
Die letzte Methode, die wir heute besprechen werden, sind lösliche Stützen, und wie der Name schon sagt, ermöglichen sie es, unerwünschtes Material auf viel sauberere Weise zu entfernen, indem sie ihre Verbindungspunkte auflösen. PVA ist ein solches Material, das mit einfachem Wasser gelöst werden kann, was es zu einem großartigen 3D-Filament für Stützen macht. HIPS ist ein weiteres häufig verwendetes Material für diese Methode, das mit Limonen gelöst wird. Der Nachteil ist, dass Sie einen Dual-Extruder-Drucker benötigen, um diese Methode anzuwenden, da Sie das normale Filament in einem Extruder und das lösliche Filament im anderen benötigen.
Wie man 3D-Druckstützen einstellt
Nachdem Sie nun etwas mehr darüber wissen, was Stützen sind und wann sie verwendet werden, ist es an der Zeit, sich anzusehen, wie Sie sie implementieren können. Unten haben wir einige 3D-Druckstützeinstellungen beschrieben, die Sie als Referenz ausprobieren können, aber denken Sie daran, dass sie je nach Slicing-Software und Materialien variieren können, also verwenden Sie sie bei Bedarf flexibel. Wir haben Bambu Studio und Geeetech PLA-Filament als Referenzpunkt verwendet.
Stützplatzierung
Wir empfehlen, die Option "Stützen nur auf der Bauplatte drucken" zu wählen, da dies verhindert, dass die Stütze herunterfällt oder instabil wird. Je nach Modell können jedoch Anpassungen erforderlich sein, achten Sie also zu Beginn des Drucks darauf.
Stützdichte
Die Wahl der Dichte von Stützstrukturen ist ein Balanceakt. Je dichter die Stütze ist, desto stärker und stabiler ist sie. Allerdings ist sie dann auch schwieriger von Ihren 3D-gedruckten Designs zu entfernen und verbraucht auch mehr Filament. Wir empfehlen, mit etwa 30 % zu beginnen, da dies der Standardwert ist. 20 % können in vielen Fällen auch funktionieren, dies ist also der Bereich, in dem Anpassungen vorgenommen werden können.
Stütz-Z-Abstand
Oberer Z-Abstand im 3D-Druck-Slicer
Die Wahl des oberen Z-Abstands ist ein weiterer Faktor, der in Ihre gesamte Stützstruktur hineinspielt, da ein größerer Z-Abstand die Stützen leichter entfernbar macht, aber eine rauere Oberfläche hinterlässt. Beginnen Sie mit dem Standardabstand und nehmen Sie Feinabstimmungen für Ihr Modell vor.
Stütz-Oberflächenabstand
Oberer Grenzflächenabstand im 3D-Druck-Slicer
Ein kleinerer oberer Grenzflächenabstand verbessert die Oberflächenqualität, erschwert aber die Entfernung. Wir empfehlen, für große Grenzflächen 0 mm zu verwenden und für kleinere Grenzflächen 0,5 mm auszuprobieren. Auch hier kann eine gewisse Anpassung erforderlich sein, um ein perfektes Ergebnis zu erzielen.
Stütz-Überhangwinkel
Die Wahl des Winkels für Stützüberhänge ist eine weitere knifflige Sache. Einerseits erzeugen kleinere Winkel mehr Stützen, während größere Winkel die Stützen reduzieren. Die beste Einstellung findet jedoch ein Gleichgewicht, um die Entfernung zu erleichtern.
Die Standardeinstellung ist 40° und wir empfehlen, basierend auf Ihren Ergebnissen anzupassen. Wenn der Modellboden durchhängt oder Fäden zieht, sollten Sie den Winkel verringern. Und wenn Sie feststellen, dass sich zu viele Stützen bilden, kann es effektiv sein, den Winkel zu erhöhen.
Stütze/Objekt XY-Abstand
Der XY-Abstand für Stützen und Objekte beträgt standardmäßig 0,5 mm, was im Allgemeinen eine gute Balance darstellt.
Einstellungen für lösliche Stützen
Lösliche Stützen können sehr klein eingestellt oder sogar auf 0 mm Grenzflächenabstand reduziert werden, aber im Allgemeinen möchte man einen kleinen Abstand haben. Wenn Sie feststellen, dass Stützen leicht abfallen, erhöhen Sie die Dichte oder reduzieren Sie den Grenzflächenabstand.
Wir haben auch die Möglichkeit, die Wandstärke anzupassen. Dies ist besonders wichtig für lösliche Stützstrukturen, da eine einzelne Schicht Probleme mit durchsickerndem Lösungsmittel haben kann, wenn Sie die Stütze entfernen. In diesem Fall empfehlen wir mindestens 2-3 Schichten für einen robusteren Ansatz.
Wie man Stützen von 3D-Drucken entfernt
Der letzte Abschnitt für heute wird kurz behandeln, wie Sie Ihre Stützstrukturen entfernen können, sobald 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 geeignete Arbeitstemperatur abkühlen lassen, um Unfälle zu vermeiden. Stützen lassen sich jedoch leichter entfernen, wenn sie leicht warm sind, daher kann es hilfreich sein, diesen Schritt richtig zu timen, da vollständig abgekühlte Objekte starrer sind.
Wir empfehlen, die Stützen von außen nach innen zu entfernen und sich auch von großen zu kleinen Strukturen vorzuarbeiten. Eine Technik, die viele Menschen nützlich finden, ist, sanft zu verdrehen oder auf und ab zu schütteln. Oft können die Stützen einfach abbrechen, aber Sie benötigen möglicherweise ein kleines Werkzeug, um schwierige Teile herauszuschneiden.
Stütze wurde entfernt
Lösliche Stützen
Bei löslichen Stützstrukturen ist der Vorgang anders. Er hängt insbesondere vom gewählten Filament ab, lesen Sie also unbedingt die Anweisungen für Ihr spezifisches Material. Im Folgenden haben wir basierend auf unserer eigenen 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 die Auflösung zu beschleunigen.
- Gründlich mit sauberem Wasser abspülen und trocknen lassen.
HIPS:
- In Limonenlösung einweichen und den Behälter verschließen, um Verdunstung oder Geruch zu vermeiden.
- Die Auflösung dauert in der Regel 1–6 Stunden.
- Mit einer Zange entfernen, dann in frischem Limonen spülen, um Rückstände zu entfernen.
- Lösungsmittel vor der Handhabung in einem gut belüfteten Bereich vollständig verdampfen lassen.
Beim Entfernen löslicher Stützen, insbesondere von HIPS, sollten Sie in einem gut belüfteten Bereich arbeiten und lösungsmittelbeständige Handschuhe und Schutzbrille tragen. Vermeiden Sie Hautkontakt mit Limonen für optimale Sicherheit und waschen Sie es bei Kontakt schnell ab.
Fazit
Wir hoffen, wir konnten Ihnen die wichtigsten Punkte zu den Grundlagen von 3D-Druckstützen, verschiedenen Einstellungen und der Entfernung Ihrer Strukturen nach Fertigstellung näherbringen. Für neue Hobbyisten kann es einige Zeit dauern, sich daran zu gewöhnen und die perfekten Einstellungen für Ihren spezifischen Drucker zu finden, und jedes Modell kann auch leicht unterschiedliche optimale Einstellungen haben.
Wir haben auch behandelt, wie man Stützen leichter entfernt, und den Unterschied zwischen normalen und löslichen 3D-Drucker-Stütztypen angesprochen. Denken Sie daran, Übung macht den Meister, und behalten Sie Ihren Drucker immer wieder im Auge, um verschwendete Stunden zu vermeiden, wenn die Stützstruktur oder das Modell nicht wie beabsichtigt funktioniert. Viel Spaß beim Drucken!