3D-Drucken: Filamente Trocknen: PLA, ABS, Nylon und Co.

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Viele Filament Arten saugen Luftfeuchtigkeit aus der Luft auf. Dadurch werden sie feucht und können beim 3D-Druck zu Fehlern führen. Einerseits ist es wichtig, die Filamente richtig zu lagern und man sollte wissen, wie man sie wieder trocknen kann, wenn sie einmal feucht geworden sind.

Um 3D-Drucker Filament zu trocknen, wird es bei niedrigen Temperaturen schonend erwärmt. Dadurch entweicht die Feuchtigkeit, ohne, dass das Filament weich wird und miteinander verklebt. Um feuchtes Filament zu vermeiden, muss es in einem luftdichten Behälter mit Trocknungsmittel gelagert werden.

Wie du dein Filament trocknest, welche Temperaturen dafür sinnvoll sind und ob du es überhaupt trocknen musst, erfährst du in diesem Artikel. Am Ende des Artikels teile ich mit dir meine praktischen Erfahrungen in vorher/nachher Tests.

Woran erkennt man nasses Filament?

Nasses Filament erzeugt typische Druckfehler. Hier sind Anzeichen dafür, dass dein Filament getrocknet werden muss: 

Blasenbildung: Falls ein Filament schon viel Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft aufgesaugt hat, können Blasen bei der Extrusion aus der heißen Nozzle entstehen. Das aufgenommene Wasser verkocht dabei, verdampft und wirft Blasen. 

Stringing: Ist das Filament nur etwas feucht und es entstehen noch keine Blasen, ist Stringing eines der wichtigsten Anzeichen dafür, dass das Filament nass ist. Besonders wenn du merkst, dass die Häufigkeit von Stringing und dessen Ausmaß mit der Zeit wachsen, handelt es sich mit Sicherheit um Feuchtigkeit im Filament.

Unregelmäßige Schichten: Durch die Wicklung des Filaments auf der Spule sind Teile des Filaments anfälliger für die Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Luft und manche weniger. Dadurch ist auch die Aufnahme von Feuchtigkeit über die Länge der Spule unterschiedlich. Dadurch können sehr unregelmäßige Schichten entstehen. 

Brüchiges Filament: Manche Filamente wie PLA werden durch Feuchtigkeit brüchig. Dieser Vorgang ist jedoch zum Glück sehr langsam und es dauert mehrere Monate, bis das Filament unbrauchbar ist (je nach Luftfeuchtigkeit). Durch das Trocknen kann die Flexibilität wieder hergestellt werden. 

Schlechte Haftung: Durch die aufgenommene Luftfeuchtigkeit kann die Druckbett-Haftung und auch die Haftung der einzelnen Schichten aufeinander beeinträchtigt werden. Bei den meisten Filamenten treten andere Druckfehler wie Stringing zwar früher auf als eine schlechtere Haftung, jedoch ist dieser Effekt wichtig, wenn es um die Festigkeit des Objekts geht. 

Welche Filamente sind besonders anfällig auf Feuchtigkeit?

Manche Filamente saugen mehr Feuchtigkeit aus der Luft als andere. Diese Eigenschaft wird hygroskopisch genannt. Bei manchen Filamenten ist es nicht nötig, sie vor jedem Druck zu trocknen. Andere hingegen liefern nur dann fehlerfreie Ergebnisse.

PETG, TPU, ABS, PC, Nylon und PVA gehören zu den Filamenten, die besonders hygroskopisch sind. Werden sie an der Luft gelagert, saugen sie schnell die Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf. Neben einer trockenen Lagerung (mehr dazu später) erzielen manche dieser Filamente nur fehlerfreie Ergebnisse, wenn sie vor dem Druck getrocknet wurden. 

Andere Filamente wie PLA sind nicht ganz so anfällig auf Feuchtigkeit. Sie können auch mehrere Wochen ohne eine trockene Lagerung oder eine aktive Trocknung vor dem Druck fehlerfrei verarbeitet werden. Über längere Zeit wird PLA jedoch brüchig, was zu Druckunterbrechungen oder Verstopfungen der Nozzle führen kann. 

Methoden

Um nasses Filament zu trocknen, muss es auf eine erhöhte Temperatur aufgeheizt werden, damit die Feuchtigkeit im Inneren entweichen kann. Ideal ist eine Kombination aus heizen und einer aktiven Trocknung.

Bevor wir auf die einzelnen Temperaturen und Trocknungszeiten eingehen, zeige ich dir die beliebtesten Methoden um Filament zu trocknen.

Filament-Trockner

Die beste Methode, um nasses Filament zu trocknen, sind spezialisierte Filament-Trockner. Zwar stellen sie oftmals die teuerste Variante dar, dafür bekommst du mit solchen Geräten die besten Ergebnisse.

Filament-Trockner bieten spezielle Programme für verschiedene Filamente. So kannst du auf Knopfdruck dein Filament trocknen, ohne die Temperatur und die Dauer jedes Mal nachzuschlagen und manuell eingeben zu müssen. Die meisten Filament-Trockner haben eine Kapazität von einer Spule, manche nehmen auch mehrere Spulen auf.

Durch eine eingebaute Heizspule wird das Filament langsam auf die gewünschte Temperatur gebracht. Die warme und feuchte Luft entweicht automatisch aus dem Filament-Trockner. Nach der Trocknungszeit kannst du das getrocknete Filament entnehmen und sofort mit dem Druck starten. 

Bei manchen Filament-Trocknern kannst du das Filament aus dem Inneren durch ein kleines Loch direkt zum Extruder deines 3D-Druckers führen. Bei besonders anfälligen Filamenten kannst du so jegliche Feuchtigkeit vermeiden. 

Besonders für große Objekte aus PETG, Nylon oder anderen Filamenten, die sehr hygroskopisch sind, ist ein solcher Filament-Trockner sinnvoll. Auch wenn du das Filament vor dem Druck in einem Backofen getrocknet hast, können sich manche dieser Filament in den mehreren Stunden oder sogar Tagen des Drucks wieder mit Feuchtigkeit vollsaugen. Eine direkte Zuführung aus einem aktiven Filament-Trockner verhindert dies. 

Ich bin ein großer Fan des Sunlu FilaDryer S2. Ich habe ihn schon sehr lange im Einsatz und verwende ihn hauptsächlich für PETG. Auch hier kann man das getrocknete Filament durch ein Loch direkt zum 3D-Drucker führen (wie oben im Bild gezeigt). 

Backofen

Eine der einfachsten Möglichkeiten feuchtes Filament zu trocknen ist in einem Backofen. Jeder Haushalt verfügt über einen Backofen und er bietet genug Platz, um mindestens eine Rolle Filament zu trocknen.

Der Nachteil an einem Backofen ist, dass die eingebauten Thermometer oft nicht sehr genau sind und die tatsächliche Temperatur am Filament stark abweichen kann. Bei Filamenten, die schon bei niedrigen Temperaturen weich werden, kann dies die komplette Filament-Spule zerstören. PLA ist zum Beispiel sehr anfällig für erhöhte Temperaturen. Das Filament auf der Spule kann dann miteinander verschmelzen, sodass es nicht mehr abgerollt werden kann. 

Am besten ist es, wenn du neben das Filament ein geeignetes Thermometer legst, um die tatsächliche Temperatur bestimmen zu können. Viele Backöfen übersteuern beim Anfahren der Temperatur stark. So kann es dazu kommen, dass der Backofen bei einer eingestellten Temperatur von 50 °C am Anfang für mehrere Minuten bei 70° landet. 

Für bestimmte Filamente wie PLA wäre dies fatal. Warte also einige Zeit bevor du die Spule hineinlegst und verwende ein genaues Thermometer. 

Dörrautomat

Wenn du keinen passenden Backofen besitzt oder ihn nicht ständig in Beschlag nehmen möchtest, ist ein Dörrautomat eine gute Alternative. 

Falls du keinen Dörrautomaten besitzt, würde ich dir trotzdem zu einem richtigen Filament-Trockner raten. Aber vielleicht ergatterst du einen älteren und günstigen Dörrautomaten, den du mit wenig Aufwand umbauen kannst. Auf Portalen wie Thingiverse findest du viele Umbauten für Dörrautomaten. Vielleicht ist das richtige dabei für dich. 

Der Nachteil an Dörrautomaten ist, dass sie meistens nur eine Spule aufnehmen können und ihre Temperatur nicht sehr hoch eingestellt werden kann. Für PLA und PETG wäre ein Dörrautomat also besser geeignet als für andere Materialien die höhere Temperaturen benötigen. 

Der Vorteil von Dörrautomaten gegenüber Backofen ist, dass sie mobiler sind und direkt neben dem 3D-Drucker aufgestellt werden können. Außerdem ist die Temperaturgenauigkeit meistens viel höher und die Temperatur wird auch über eine lange Zeit konstant gehalten. 

Temperatur & Dauer

Welche Temperatur du beim Trocknen von Filament verwendest, ist zwischen den einzelnen Filament-Sorten sehr unterschiedlich. Wählst du die Temperatur zu hoch, kann das Filament auf der Spule verschmelzen und unbrauchbar werden.

Filament	Temperatur	Dauer
PLA	45 °C	> 5 Stunden
ABS	80 °C	> 5 Stunden
PETG	60 °C	> 5 Stunden
TPU	45 °C	> 5 Stunden
ASA	80 °C	> 5 Stunden
PC	85 °C	> 5 Stunden
Nylon	80 °C	> 5 Stunden

Lagerung & Vorbeugung

Idealerweise muss es nicht dazu kommen, dass du dein Filament mit einer der oben beschriebenen Methoden trocknen musst. Wenn du dein Filament trocken gelagert hast, kannst du viel Feuchtigkeit vermeiden. Besonders für weniger anfällige Filamente wie PLA ist eine aktive Trocknung dann nicht mehr notwendig.

Für eine trockene Lagerung benötigst du einen luftdichten Behälter (ich nutze seit langem diese hier*), der eine trockene Umgebungsluft gewährleistet. Es gibt sowohl kaufbare Optionen als auch viele Möglichkeiten dir einen solchen trockenen Lagerplatz selbst zu bauen. 

Das Prinzip ist sehr einfach. Du besorgst dir einen luftdichten Behälter, legst die Spule und etwas Trocknungsmittel hinein und verschließt ihn. Das Trocknungsmittel ist noch hygroskopischer als das Filament und nimmt die Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf. Nach einiger Zeit musst du das Trocknungsmittel selbst trocknen oder ersetzen. 

Die Luft um die Spule herum bleibt dadurch für eine sehr lange Zeit sehr trocken. Das Filament hat dann keine Chance nass zu werden.

Ein geeignetes Trocknungsmittel dafür wäre Silicagel*. Als luftdichten Behälter kannst du entweder einen Vakuumbeutel* oder eine passende Plastikbox* verwenden.

Wenn du die Luftfeuchtigkeit im Inneren überwachen möchtest, kannst du dir ein kleines Hygrometer* besorgen und es mit in den Behältern legen. So kannst du immer auf einem Blick sehen, wie hoch die Luftfeuchtigkeit bei der Filament-Spule ist. 

Praktischer Test: Lohnt sich das Trocknen von Filament?

Um zu testen, welchen Effekt das Trocknen von Filament auf das Endergebnis hat, habe ich folgende Vergleiche durchgeführt: 

• PLA Bruchtest: PLA 1 Jahr offen gelagert und 1 Jahr trocken gelagert.
• PETG Stringing: PETG trocken gelagert und vor dem Druck in einem Filament-Trockner getrocknet gegen PETG, das 2 Wochen offen gelagert wurde.

Der Bruchtest von PLA war ziemlich eindeutig. Das Filament, das ein Jahr lang trocken gelagert wurde, verhält sich genauso wie ein neues Filament. Es ist flexibel und lässt sich einwandfrei drucken.

Das PLA Filament, welches ein Jahr lang offen gelagert wurde, brach nach leichter Belastung. Ich habe auch versucht, damit zu drucken. Die ersten 20 Minuten verliefen glimpflich, jedoch brach dann das Filament und der Druck wurde vom Filament Sensor unterbrochen. Ich konnte das Filament dann zwar neu laden, wäre es aber an einer anderen Stelle gebrochen, hätte die Nozzle verstopfen können. 

PETG Filament neigt stark dazu, Feuchtigkeit aus der Luft aufzunehmen. Daher war dieser Test auch viel schneller als der mit PLA Filament. 

Schon noch einigen Tagen saugt das PETG Filament so viel Feuchtigkeit auf, dass das Maß an Druckfehlern und deren Wahrscheinlichkeit enorm zunimmt. Besonders Stringing ist bei PETG ein großes Problem, vor allem, sobald Feuchtigkeit mitspielt. 

Der Unterschied zwischen dem trockenen PETG Filament und dem offen gelagerten PETG Filament ist ziemlich deutlich. Das trockene Filament konnte ich fehlerfrei drucken, das feuchte Filament hat viel Stringing produziert. 

Fazit

Falls du die typischen Anzeichen für nasses Filament erkennst, kannst du mit den in diesem Artikel beschriebenen Methoden dein Filament trocknen. Auch solltest du unbedingt für eine trockene Lagerung sorgen, damit du auch in Zukunft weiterhin fehlerfrei drucken kannst. 

Falls du häufig 3D-Drucken solltest und du nicht nur sporadisch deinen 3D-Drucker verwendest, empfehle ich dir unbedingt einen Filament-Trockner für die besonders anfälligen Filamente. Und egal welches Filament du verwendest, solltest du es in einem luftdichten Behälter mit Trocknungsmittel lagern. 

Nur wenn du ausschließlich mit PLA druckst und die komplette Spule innerhalb weniger Wochen aufbrauchst, musst du dir nicht so viele Gedanken um die Trocknung und Lagerung machen.

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