Die ersten Schritte
Hat man den für sich passenden 3D-Drucker gefunden und gekauft, muss man diesen in der Regel noch fertig montieren.
Der Anycubic i3 Mega-S zum Beispiel wird teilweise vormontiert geliefert.
Und auch der Geeetech A20M 3D Drucker ist bereits zum größten Teil vormontiert.
Einige 3D Drucker Modelle werden jedoch auch schon fertig zusammengebaut geliefert. Aber in den meisten Fällen ist die Endmontage nicht besonders schwierig, sodass man kein großes handwerkliches Geschick für den Zusammenbau benötigt. Der Umgang mit einem Schraubendreher sollte jedoch bekannt sein. Die elektrischen Steckverbinder sind normalerweise so ausgeführt, dass sie nicht falsch zusammengesteckt werden können und zusätzlich farblich gekennzeichnet. Als Aufstellort sollte man einen Platz mit stabiler Stellfläche wählen, da die Elektromotoren doch einiges an Masse mitunter ziemlich ruckartig bewegen. Ein mittelgroßer 3D-Drucker mit Metallrahmen wiegt auch schnell einmal 10kg und mehr.
Manche Materialien stoßen beim Drucken auch giftige Dämpfe aus. Beim Drucken mit PLA Filament entsteht, ähnlich wie bei Laserdruckern, Feinstaub und ein gewisser Geräuschpegel ist ebenfalls gegeben. Am besten betreibt man einen 3D-Drucker in einem eigenen Arbeitszimmer. Vor deren Verarbeitung sollte man unbedingt alle nötigen Sicherheitsmaßnahmen treffen, um weder sich noch jemand anderen zu schaden. Das stabilere und widerstandsfähigere ABS Filament stößt beim Drucken giftige Dämpfe aus. Solche Materialien sollte man nicht in Wohnräumen drucken. Sicherheit geht immer vor!
Oft sieht man im Internet Bilder, wo Personen ihre 3D-Drucker in Schränke oder Vitrinen stellen. Das sollte man nur tun, wenn der Drucker dafür ausgelegt ist oder man selbst die passenden Voraussetzungen schafft. Jeden beliebigen 3D Drucker sollte man nicht einfach in ein geschlossenes Gehäuse stellen, da die Elektronik überhitzen kann und auch die Kühlung des Extruders zu stark beeinträchtigt werden kann. Schlussendlich kann das zu einem schlechten Druckergebnis führen und sogar den 3D-Drucker beschädigen. Wer seinen 3D-Drucker in eine geschlossene Kammer stellt, sollte genau wissen, was er/sie tut.
Das folgende Bild zeigt einen Anycubic i3 Mega-S 3D-Drucker von unten.
Die Bodenplatte wurde demontiert, um einen Blick auf die Elektronik werfen zu können. Rechts befindet sich das Netzteil, das die 230V Netzspannung auf die Betriebsspannung von 12VDC wandelt. Es hat ebenso einen Lüfter wie die Treiber der Schrittmotoren, welche links zu sehen sind. Würde man den Drucker ohne Frischluftzufuhr in eine Vitrine stellen, könnte die Elektronik durch die steigende Umgebungstemperatur überhitzen und Schaden nehmen. Im schlimmsten Fall könnte ein Brand entstehen.
Nachdem man den neuen 3D-Drucker das erste Mal eingeschaltet hat, muss man zuerst ein paar grundlegende Schritte durchführen, bevor man die ersten Objekte ausdrucken kann.
3D Drucker Druckbett nivellieren …
Damit das auszudruckende Material anständig am Druckbett haftet, muss sichergestellt sein, dass sich die X- und Y-Achse, also der horizontale Fahrbereich der Extruderdüse, parallel zum Druckbett bewegen. Dazu wird in den meisten Fällen das Druckbett mit Stellschrauben an den vier Ecken in der Höhe justiert. Zum Nivellieren positioniert man dann den Druckkopf händisch in der untersten Position (Z0) mehrfach in alle 4 Ecken des Druckbetts und dreht solange an den Stellschrauben, bis die Extruderdüse überall einen minimalen Abstand zum Druckbett aufweist. Man sollte gerade noch ein Blatt Papier zwischen der Düse und dem Druckbett durchschieben können, ohne, dass es klemmt.
Ist der Düsenabstand an allen 4 Ecken gleich groß, steht das Bett schon einmal parallel zu den Druck-Achsen. Da die Druckbetten oft auch nicht besonders eben sind, sollte man sicherheitshalber auch den mittleren Bereich überprüfen. Ist das Bett in der Mitte deutlich nach oben oder nach unten gewölbt, sollte man dies am Schluss durch gleichmäßiges Drehen an allen 4 Nivellierschrauben kompensieren. Besonders im mittleren Bereich sollte der Düsenabstand passen, da man die Bauteile meistens in der Mitte ausdruckt. Ist der Düsenabstand zu groß, wird die erste Druckschicht nicht am Bett haften. Bei zu kleinem Düsenabstand kann die Düse sogar am Bett streifen, was Beschädigungen am Druckbett und an der Düse nach sich ziehen kann. Aus diesem Grund sollte man sich zum Nivellieren auch genügend Zeit nehmen und sorgfältig vorgehen. Hat man das Bett erfolgreich ausgerichtet, ist der schwerste Teil der Einrichtung auch schon erledigt. Es gibt auch 3D-Drucker, die das Druckbett automatisch nivellieren können. Diese befinden sich jedoch ausschließlich im gehobenen Preissegment.
3D Drucker Düse …
Apropos Düse, hier haben wir mal auf einer Zeiss O-Inspect eine 3D Drucker Düse vermessen, um zu sehen, wie genau die Angaben der Düsenbohrung sind.
3D Drucker Filament einführen …
Das Filament muss vor dem ersten Druck ebenfalls händisch in den Extruder eingeführt werden. Die meisten günstigeren 3D-Drucker haben auch bereits einen sogenannten Filamentsensor, der sich zwischen Filamentspule und Extruder befindet. Der Filamentsensor ist ein kleiner Schalter, der vom durchlaufenden Filament offengehalten wird.
Sollte das Filament brechen oder einfach zu Ende sein, schließt der Schalter, sobald das Filamentende durch den Sensor gelaufen ist und meldet dem Steuercomputer, dass kein Filament mehr vorhanden ist. Der 3D-Drucker stoppt dann automatisch den Druckvorgang, sodass man neues Filament einfädeln und weiterdrucken kann, ohne, dass der bisherige Druck entsorgt und wiederholt werden muss.
Die Filamentspule sollte sich nahe am Filament Sensor befinden und auf einer geeigneten Halterung platziert sein, sodass sich die Spule gut abrollen lässt. Von der Spule kommend, wird das Filamentende durch den Filamentsensor geschoben und anschließend durch den Filament Feeder. Der Feeder ist der Teil des Extruders, der das Filament durch den Extruder presst. Am Feeder ist ein kleiner Hebel angebracht, womit der Vorschubantrieb des Feeders freigeben werden kann, um das Filament händisch durchschieben zu können. Bei gedrücktem Hebel schiebt man das Filament soweit in den Extruder, bis man mit dem Filament an der Extruderdüse ansteht. Damit ist die Einführung des neuen Filaments abgeschlossen und der 3D-Drucker ist druckbereit. Möchte man das Filament wechseln, betätigt man ebenfalls den Hebel am Filament Feeder und zieht das Filament von Hand zurück. Dabei sollte der Extruder vorgeheizt sein, da das Filament sonst in der kalten Düse festkleben würde.
3D Drucker 3D-Modelle …
Die Objekte, die man ausdrucken möchte, benötigt man als 3D-Modell am Computer. 3D-Modelle sind die Basis für die Programmierung des 3D-Druckers. Am häufigsten wird das STL-Dateiformat im Bereich des 3D-Drucks verwendet. Auf verschiedenen 3D-Drucker Plattformen werden im Internet 3D-Modelle zum persönlichen Ausdrucken kostenfrei zur Verfügung gestellt. Eine der bekanntesten Seiten ist Thingiverse. Dort gibt man den gewünschten Begriff in die Suche ein und mit etwas Glück findet man bereits ein passendes 3D-Modell des Objektes, das man ausdrucken möchte. Das ist sicher die einfachste und schnellste Methode, um an ein druckbares 3D-Modell zu gelangen. Erfahrenere User oder, wenn das gewünschte Modell einfach nicht aufzutreiben ist, designen selbst 3D-Modelle. Autodesk ist ein professioneller Anbieter für 3D-Design Software (CAD-Software). Erfreulicherweise gestattet es Autodesk, seine Software Fusion 360 im Privatbereich kostenfrei für die 3D-Modellierung einzusetzen. Unzählige YouTube Tutorials erleichtern den Programmeinstieg ungemein, sodass man auch als Neueinsteiger rasch zu vorzeigbaren Ergebnissen gelangt. Mit ein wenig Übung ist die Modellierung eines eigenen Raspberry Pi Gehäuses im Handumdrehen erledigt.
Objektausrichtung beim 3D-Druck …
Ein sehr wichtiger Aspekt beim FDM-3D-Druck ist die Ausrichtung des Druckobjektes am Druckbett. Bevor man die Druckparameter festlegt, muss man sich überlegen in welcher Lage das Objekt idealerweise ausgedruckt wird. Da das Bauteil schichtweise vom Druckbett weg nach oben aufgebaut wird, sollte das auszudruckende Bauteil nach Möglichkeit auch eine flache Stelle aufweisen, mit der es am Druckbett aufliegen kann. Außerdem ist es sinnvoll, offene Objekte wie Behälter usw. mit der Öffnung nach oben auszudrucken. Eine Gehäusehälfte für einen Raspberry Pi mit der Öffnung nach unten auszudrucken würde bedeuten, dass der Boden am Ende in der Luft gedruckt werden müsste. Das ist zwar nicht unmöglich, da das Druckprogramm für solche Fälle selbständig eine zusätzliche Stützstruktur berechnen kann. Aber wenn es möglich ist, sollte man den Druckvorgang so einfach wie möglich gestalten, um das Fehlerpotenzial zu minimieren. Erfahrene Designer achten bereits beim Erstellen der 3D-Modelle darauf, dass des Objekt später auch möglichst problemlos ausdruckbar ist.
Als Nächstes wird das Druckprogramm erzeugt …