Wie man Ringing und Ghosting im 3D-Druck vermeidet

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Die Hauptursache für Ringing und Ghosting beim 3D-Druck sind mechanische Vibrationen, die durch schnelle Richtungsänderungen des Druckkopfs verursacht werden. Zu den besten Lösungen gehört daher, die Druckgeschwindigkeit zu reduzieren, die Stabilität zu verbessern und Vibrationen zu dämpfen.

Diese Defekte sind sehr häufige 3D-Druckfehler, die sich als sich wiederholende Muster oder geisterhafte Echos auf der Oberfläche der gedruckten Objekte zeigen.

In diesem Artikel findest du praktische Tipps, wie du Ghosting und Ringing auf deinen 3D-Drucken vermeiden kannst.

Definition und Beispiele

Obwohl Ringing und Ghosting im Grunde dasselbe sind, werden die Begriffe in der 3D-Druck-Community für leicht unterschiedliche visuelle Erscheinungsformen desselben Fehlers verwendet:

• Ringing: Dieser Fehler zeigt sich als sichtbare Wellen, die von scharfen Ecken oder abrupten Änderungen der Druckrichtung ausgehen. Die Muster ähneln in der Regel konzentrischen Kreisen oder Schwingungen, die von einem Auftreffpunkt ausgehen, und sind auf flachen, vertikalen Oberflächen zu sehen. Sie sind das Ergebnis der Trägheit des 3D-Druckkopfs und der leichten Verzögerung bei seiner Stabilisierung nach einer schnellen Bewegung.
• Ghosting: Ähnlich wie Ringing zeigt sich Ghosting als schwaches, schattenartiges Duplikat oder Echo eines Designmerkmals, das leicht vom Original abweicht. Diese erscheinen als verschwommene Schatten oder ein Geisterbild neben dem ursprünglichen Detail. Ghosting ist besonders auffällig in Bereichen mit vielen Details oder scharfem Kontrast, wie z. B. geprägter Text auf der Oberfläche eines Drucks.

Ursache

Ringing und Ghosting im 3D-Druck sind Fehler, die die Druckqualität erheblich beeinträchtigen. Diese Probleme werden durch die mechanischen Schwingungen des 3D-Druckers verursacht, die oft durch hohe Druckgeschwindigkeiten, schnelle Richtungswechsel oder andere plötzliche Bewegungen des Druckers noch verstärkt werden.

Grundsätzlich sind die Trägheit des Druckkopfs und die dadurch entstehenden Vibrationen bei Richtungswechseln die Ursache für Ringing und Ghosting.

• Masse und Trägheit: Der Druckkopf hat ein bestimmtes Gewicht (Masse). Beim Drucken muss sich dieser Druckkopf schnell in verschiedene Richtungen bewegen. Aufgrund seiner Masse hält er jedoch nicht sofort an oder setzt sich in Bewegung. Diese Verzögerung ist auf eine physikalische Eigenschaft zurückzuführen, die als Trägheit bezeichnet wird, d.h. die Tendenz eines Objekts, sich Änderungen seiner Bewegung zu widersetzen.
• Vibrationen und Abweichungen: Wenn der Druckkopf seine Richtung schnell ändert, besonders bei hohen Geschwindigkeiten oder scharfen Kurven, schießt er über das Ziel hinaus oder folgt dem Weg nicht genau. Dadurch entstehen Vibrationen, die den Druckkopf leicht hin und her bewegen, wenn er sich nicht an der richtigen Stelle befindet.

Diese Vibrationen führen zu einem Muster auf deinem Druck, das wie Wellen aussieht, was als „Ringing“ bezeichnet wird, oder zu schwachen, schattenhaften Duplikaten der Merkmale deines Drucks, die leicht von der vorgesehenen Position abweichen, was als „Ghosting“ bezeichnet wird.

Um Ghosting und Ringing zu beseitigen, musst du die Vibrationen im Druckkopf reduzieren.

Lösungen

Mit einem systematischen Ansatz lassen sich die meisten Ursachen für Ringing und Ghosting schnell und effektiv beheben. In diesem Abschnitt werden eine Reihe von praktischen Lösungen vorgestellt, die jeweils auf die spezifischen Ursachen dieser Probleme abzielen.

Ich empfehle dringend, vor und nach jedem Schritt zur Fehlerbehebung ein Kalibrierungsobjekt zu drucken. Wähle ein Kalibrierungsobjekt, das Merkmale aufweist, die Ringing und Ghosting verursachen können, z.B. scharfe Ecken und detaillierte Muster.

Eine beliebte Wahl ist ein Kalibrierungswürfel oder ein Testmodell, das speziell für die Geschwindigkeitskalibrierung entwickelt wurde. Ich mag das hier.

So kannst du die Ursache schnell finden, ohne dabei zu viel Filament zu verschwenden. Außerdem benötigst du dieses Kalibrierungsobjekt ohnehin, wenn du die Einstellungen für Druckgeschwindigkeit, Jerk und Beschleunigung kalibrieren willst.

Spanne die Riemen

Ein häufiger Grund für Ringing und Ghosting beim 3D-Druck sind lockere Riemen. Diese Riemen, die für die präzise Bewegung von Druckkopf und Druckbett verantwortlich sind, können mit der Zeit an Spannung verlieren. Wenn sie nicht ausreichend gespannt sind, führen sie zu leichten Wacklern und Ungenauigkeiten in der Bewegung, die sich als Ringing oder Ghosting in deinen Drucken bemerkbar machen.

Um dies zu beheben, kann eine einfache Einstellung der Riemenspannung Abhilfe schaffen. Überprüfe regelmäßig, ob die Riemen der X- und Y-Achse deines 3D-Druckers locker sind. Sie sollten so fest gespannt sein, dass sie nicht durchhängen, aber auch nicht so fest, dass sie die Motorlager belasten.

Das Verfahren zum Spannen der Riemen ist jedoch von Drucker zu Drucker unterschiedlich. Die meisten neueren Drucker haben Riemenspanner an den Enden jedes Riemens auf der jeweiligen Achse. So musst du nicht die ganze Achse auseinanderbauen, um einen lockeren Riemen zu spannen.

Denke daran, das Ziel ist es, ein Gleichgewicht zu erreichen, bei dem die Riemen straff genug sind, um reibungslose und präzise Bewegungen zu gewährleisten, ohne sie zu stark zu spannen. Eine zu hohe Riemenspannung kann jedoch zu Verschleiß und anderen mechanischen Problemen führen. Ein richtig gespannter Riemen gibt ein hohes Geräusch von sich, wenn du ihn mit dem Finger anschnippst.

Reduziere die Druckgeschwindigkeit

Ein wichtiger Faktor zur Verringerung von Ringing und Ghosting beim 3D-Druck ist die Anpassung der Druckgeschwindigkeit. Aus meiner Erfahrung wusste ich bereits, wie wichtig die Druckgeschwindigkeit bei diesem Problem ist, aber es ist ermutigend, dass die wissenschaftliche Studie „Relation between 3D Printer Printhead Positioning Rate and Detail Quality“ von Ekaterina E. Kopets und Kollegen diese Ansicht ebenfalls unterstützt (Link zur Studie).

Ich habe diese Studie gekauft, damit du es nicht tun musst, und kann (wenig überraschend) bestätigen, dass die Ergebnisse zeigen, dass eine höhere Druckgeschwindigkeit tatsächlich die Qualität der Drucke beeinträchtigt und Ringing/Ghosting verursachen kann.

Eine höhere Druckgeschwindigkeit führt zu einem Anstieg der Vibrationen, was wiederum zu Ringing oder Ghosting auf den 3D-Drucken führt. Bei niedrigeren Druckgeschwindigkeiten sind diese Effekte deutlich geringer. Das bedeutet, dass sich eine Verringerung der Geschwindigkeit direkt und positiv auf die Druckqualität auswirkt, vor allem in Bezug auf Ringing und Ghosting.

Die Kalibrierung der Geschwindigkeit ist eine gute Möglichkeit, so schnell wie möglich zu drucken, ohne dass es zu Ringing oder Ghosting kommt. Dazu verwendest du ein Kalibrierungsobjekt und stellst die Geschwindigkeit systematisch ein. So kannst du es machen:

1. Erste Druckeinstellungen: Beginne mit deinen üblichen Druckeinstellungen oder der durchschnittlichen Druckgeschwindigkeit, die für deinen 3D-Drucker empfohlen wird. Es ist wichtig, einen Grundwert zu haben, mit dem du die Ergebnisse vergleichen kannst. Achte darauf, dass andere Faktoren wie Temperatur und Schichthöhe gleich bleiben.
2. Verringere die Geschwindigkeit schrittweise: Verringere nach dem ersten Druck die Geschwindigkeit für den nächsten Druck um 5-10%. Beobachte die Ergebnisse genau.
3. Vergleiche und analysiere: Untersuche jedes gedruckte Objekt auf Anzeichen von Ringing und Ghosting. Achte besonders auf die Bereiche um scharfe Ecken und Details. Achte auf Verbesserungen oder das Fortbestehen von Fehlern, wenn du die Geschwindigkeit reduzierst.
4. Finde die optimale Geschwindigkeit: Fahre so lange mit dem Drucken und Verringern der Geschwindigkeit fort, bis du eine deutliche Verringerung oder Beseitigung von Ringing und Ghosting feststellst. Diese Geschwindigkeit ist deine optimale Druckgeschwindigkeit für qualitativ hochwertige 3D Drucke ohne diese Fehler.
5. Einstellungen speichern: Sobald du die optimale Geschwindigkeit gefunden hast, aktualisiere das Slicer-Profil deines 3D-Druckers, um diese Geschwindigkeit für zukünftige Drucke zu verwenden. Denk daran, dass diese Geschwindigkeit je nach Material und Modellkomplexität variieren kann.

Reduziere die Einstellungen für Beschleunigung und Jerk

Ein weiterer entscheidender Faktor zur Minimierung von Ringing und Ghosting beim 3D-Druck ist die Anpassung der Einstellungen für Druckbeschleunigung und Jerk. Diese Parameter bestimmen, wie schnell der 3D-Drucker seine Geschwindigkeit und Richtung ändert, was sich direkt auf den Grad der Vibration und Instabilität während des Drucks auswirkt.

• Beschleunigungseinstellungen: Diese Einstellung legt fest, wie schnell der 3D-Drucker seine eingestellte Geschwindigkeit erreicht. Wenn die Beschleunigung zu hoch ist, startet und stoppt der 3D-Drucker abrupt, was zu stärkeren Vibrationen führt. Diese Vibrationen können zu Ringing führen. Wenn du die Beschleunigung verringerst, lässt du den 3D-Drucker sanfter in die Bewegungen ein- und aussteigen, was das Risiko dieser Fehler deutlich verringert.
• Jerk-Einstellungen: Im Zusammenhang mit dem 3D-Druck bezieht sich der Begriff „Jerk“ auf die Geschwindigkeit, mit der der 3D-Drucker die Richtung ändern kann, ohne vorher allmählich langsamer zu werden. Hohe Jerk-Einstellungen können plötzliche Bewegungen verursachen, die Vibrationen verstärken und zu Ghosting führen. Wenn du die Jerk-Einstellung reduzierst, geht der 3D-Drucker sanfter zwischen den Bewegungen über und verringert so die Wahrscheinlichkeit von Ghosting.

Meiner Erfahrung nach kann die Feinabstimmung dieser Einstellungen einen großen Einfluss auf die Druckqualität haben. Du musst ein wenig ausprobieren, um den Sweetspot zu finden, bei dem die Jerk- und Beschleunigungseinstellungen für deinen speziellen 3D-Drucker und das zu druckende Objekt optimal sind. Ich verwende gerne dieses Beschleunigungsturm-Modell, um die Jerk- und Beschleunigungseinstellungen anzupassen.

Es ist wichtig, mit kleinen Anpassungen der Beschleunigungs- und Jerk-Einstellungen zu beginnen, die Veränderungen der Oberflächenqualität zu beobachten und so lange zu optimieren, bis du die gewünschten Ergebnisse erzielst. Denke daran, dass jedes 3D-Druckermodell anders auf diese Einstellungen reagieren kann, deshalb sind Geduld und sorgfältiges Experimentieren wichtig.

Tipp: Wenn das Slicer-Profil deines 3D-Druckers keine Beschleunigungs- und Jerk-Einstellungen enthält und du sie selbst festlegen musst, verwende einfach typische Beschleunigungswerte von anderen 3D-Druckern mit einer ähnlichen Struktur. Gehe von dort aus und kalibriere sie nach Bedarf.

Ziehe die Schrauben des Rahmens fest

Im Laufe der Zeit können sich die Schrauben am Rahmen des 3D-Druckers durch die ständige Bewegung und die Vibrationen des 3D-Druckers lockern, was zu leichten Bewegungen des Rahmens bei jeder Umdrehung des Druckkopfs führt, was wiederum zu noch mehr Vibrationen, Ringing und Ghosting führt.

Ziehe diese Schrauben einfach gelegentlich nach, oder wenn du vermehrt Probleme mit Ringing und Ghosting bemerkst.

Das ist eine einfache, aber effektive Lösung, die die Druckqualität erheblich verbessern kann.

Verbessere die Schwingungsdämpfung

Die Schwingungsdämpfung ist eine weitere wirksame Maßnahme, um Ringing und Ghosting beim 3D-Druck zu reduzieren. Wenn ein 3D-Drucker arbeitet, vor allem bei hohen Druckgeschwindigkeiten oder schnellen Richtungswechseln, kann er erhebliche Vibrationen erzeugen. Diese Vibrationen können sich durch den Rahmen des 3D-Druckers ausbreiten, den Druckkopf zum Schwingen bringen und zu den Druckfehlern führen, die wir als Ringing und Ghosting kennen.

• Verwende eine stabile Basis: Das Fundament, auf dem dein 3D-Drucker steht, kann seine Stabilität stark beeinflussen. Ein schwerer, solider Tisch kann eine stabilere Basis bieten als eine leichte oder instabile Oberfläche.
• Verwende vibrationsdämpfende Füße: Es gibt spezielle vibrationsdämpfende Füße für 3D-Drucker*. Diese können unter den Füßen des 3D-Druckers oder zwischen vibrationsanfälligen Komponenten angebracht werden. Sie absorbieren die Energie der Vibrationen und verhindern, dass sie sich in Bewegungen des Druckkopfes umsetzen.
• Verwende eine Gummimatte: Bei einigen meiner eigenen Aufbauten habe ich festgestellt, dass selbst einfache Änderungen wie das Anbringen einer Gummimatte oder Schaumstoffpolsterung* unter dem 3D-Drucker die Vibrationen spürbar verringern können. Noch besser: Lege eine Betonplatte unter die Gummimatte.

Reduziere das Gewicht des Druckkopfs

Ein schwerer Druckkopf kann die Vibrationen bei schnellen Bewegungen verstärken, was zu einem stärkeren Ringing und Ghosting führt. Die Verringerung des Gewichts kann daher eine entscheidende Rolle bei der Vermeidung von Ringing und Ghosting spielen.

Eine Möglichkeit, das Gewicht zu reduzieren, ist die Verwendung leichterer Komponenten in der Druckkopfeinheit. Eine schnelle Maßnahme ist es, die Haube des Druckkopfes zu entfernen. Normalerweise ist sie nur ein ästhetisches Designmerkmal und hat keine strukturelle Funktion.

Wenn der Hersteller deines 3D-Druckers die Haube jedoch als Kühlkörper konzipiert hat (um das Hotend abzukühlen), solltest du sie nicht entfernen.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Bowden-Extruders, bei dem der schwere Extrudermotor und die Filamentspule vom Druckkopf entfernt sind. Dies ist jedoch ein großer Umbau und nicht für alle 3D-Drucker geeignet. Außerdem kannst du dann nicht mehr mit flexiblem Filament drucken.

Verbessere die strukturelle Steifigkeit des 3D-Druckers

Ein steiferer Rahmen reduziert die Vibrationen während des Drucks, was sich direkt auf das Auftreten von Ringing und Ghosting auswirkt.

• Verstärkung des Rahmens: Das Hinzufügen von Verstrebungen oder Verstärkungen zum Rahmen des 3D-Druckers kann dessen Stabilität deutlich erhöhen. Dies ist besonders bei 3D-Druckern mit offenen oder weniger stabilen Rahmen sinnvoll. Achte auf die Stellen, an denen sich der Rahmen am meisten bewegt oder durchbiegt, und verstärke sie.
• Verbindungen festziehen: Überprüfe regelmäßig alle Schrauben und Verbindungen und ziehe sie fest. Lose Komponenten können zu zusätzlichen Vibrationen und Instabilität führen.

Prüfe und verbessere die Dämpfung des Schrittmotors

Ein oft übersehener Aspekt zur Minimierung von Ringing und Ghosting in deinen 3D-Drucken ist die Dämpfung der Schrittmotoren. Die Vibrationen, die von Schrittmotoren während des Betriebs erzeugt werden, können erheblich zu diesen Druckfehlern beitragen.

Um dies zu verhindern, musst du zunächst den aktuellen Zustand der Dämpfung deines Schrittmotors überprüfen. Überprüfe, ob die Motoren während des Drucks übermäßige Bewegungen oder Vibrationen aufweisen. Wenn du erhebliche Vibrationen feststellst, kann ein Upgrade auf hochwertigere Dämpfer oder der Einbau von Schrittmotordämpfern*, falls noch keine vorhanden sind, den Ausschlag geben.

Diese Dämpfer fungieren als Puffer zwischen dem Motor und dem 3D-Druckerrahmen, absorbieren Vibrationen und sorgen für einen reibungsloseren Betrieb. Dieses Upgrade reduziert nicht nur Ringing und Ghosting, sondern kann auch die Oberflächenqualität verbessern und die Lebensdauer deines 3D-Druckers verlängern, da die mechanische Belastung verringert wird.

FAQ – Häufig gestellte Fragen

Wie kann ich Ringing und Ghosting bei meinen Drucken am einfachsten reduzieren?

Beginne damit, die Druckgeschwindigkeit zu verringern und sicherzustellen, dass alle Komponenten deines 3D-Druckers fest und sicher sitzen. Dies sind oft die einfachsten und effektivsten ersten Schritte.

Wie oft sollte ich meinen 3D-Drucker kalibrieren?

Eine Kalibrierung sollte immer dann durchgeführt werden, wenn du einen Qualitätsabfall feststellst oder wenn du wesentliche Änderungen an deinem 3D-Drucker oder den verwendeten Materialien vorgenommen hast. Einen ausführlichen Leitfaden zur 3D-Druckerkalibrierung findest du hier: 3D-Drucker Kalibrierung: Schritt-für-Schritt Anleitung

Können sich Software-Updates auf die Oberflächenqualität auswirken?

Ja, Firmware- und Software-Updates können die Funktionsweise deines 3D-Druckers beeinflussen. Achte immer auf Updates und lies die Änderungsprotokolle auf Anpassungen, die sich auf die Oberflächenqualität auswirken könnten.

Ist es notwendig, Teile meines 3D-Druckers aufzurüsten, um Ringing und Ghosting zu reduzieren?

Upgrades können zwar helfen, sind aber nicht immer notwendig. Einfache Anpassungen und Wartungsarbeiten können die Qualität oft deutlich verbessern.

Hat ein Wechsel des Filamenttyps Auswirkungen auf Ringing und Ghosting?

Nein, der Filamenttyp hat keinen Einfluss darauf, wie stark die Vibrationen des 3D-Druckers sind, und hat daher keinen Einfluss auf Ringing oder Ghosting.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es bei der Bekämpfung von Ringing und Ghosting im 3D-Druck darauf ankommt, die während des Druckvorgangs entstehenden Schwingungen zu verstehen und zu mindern.

Durch die systematische Anwendung der besprochenen Lösungen, wie z.B. die richtige Kalibrierung, die Anpassung der Geschwindigkeit, die Überprüfung der Riemenspannung und strukturelle Verbesserungen, kannst du die Qualität deiner Drucke deutlich verbessern.

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