TPU-Stringing Verhindern – Probiere diese Einstellungen!

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Wenn du einen sauberen und gelungenen 3D-Print aus TPU* erstellen möchtest, musst du einige Faktoren beachten. Das Drucken von dreidimensionalen Objekten mit dem Filament TPU weist eine Vielzahl an Vorteilen auf, jedoch kann der Print auch zu Problemen führen.

Thermoplastische Polyurethan, auch TPU genannt, ist ein beliebtes 3D-Print Filament, da es die Eigenschaften von Gummi und Kunststoff kombiniert.

Aus TPU kannst du extrem belastbare ebenso wie elastische 3D-Objekte herstellen, die komprimiert und leicht gebogen werden können.

Leider kommt es beim 3D-Print mit dem Filament TPU immer wieder zum sogenannten behaarten Druck. Dies ist ein häufiger Druckfehler, der mehrere Ursachen haben kann.

Kurz zusammengefasst ist hier eine Checkliste an Lösungen für TPU Stringing:

• erhöhe den Rückzugsweg des TPU Filaments
• vergrößere die Rückzugsgeschwindigkeit
• minimiere die Düsentemperatur
• verringere die Druckgeschwindigkeit
• Slicer Software Simplify3D
• erhöhe die Fahrgeschwindigkeit
• ​Flussrate bei 100 Prozent
• erhöhe die Lüftergeschwindigkeit
• baue extra Lüfter ein
• finde die Balance zwischen Kühlung und Erhitzung

In diesem Guide gehen wir auf all diese Dinge im Detail ein und erklären dir genau, welche Gründe das TPU Stringing haben kann und wie du das Ziehen von Filamentfäden bei diesem besonderen Filament verhindern kannst.

Erfahrung Sammeln

Erfahrung ist beim 3D-Druck das A und O. Es spielen einige Komponenten zusammen, die zeitgleich eintreten müssen. Wenn du einen 3D-Print mit TPU durchführst, muss die exakt richtige Menge deines Werkstoffes im richtigen Augenblick verfügbar sein. 

Ebenso wichtig ist es, dass in jenem Augenblick, in welchem kein Werkstoff benötigt wird, kein Filament aus der Düse des Extruders austritt. Dieses präzise Zusammenspiel wird beispielsweise durch den Rückzug des Filaments und die Temperatur beeinflusst.

Auch wenn Hersteller des TPU Filaments einen idealen Temperaturbereich angeben, musst du selbst Erfahrungen sammeln. Jeder Werkstoff und jeder 3D-Drucker weisen einen unterschiedlichen idealen Drucktemperaturbereich auf.

Wenn dir ein Druck sehr gut gelungen ist, solltest du dir die wichtigsten Einstellungen notieren, damit du bei folgenden Prints darauf aufbauen kannst.

Wenn du die einzelnen Einstellungen nicht optimal aufeinander abstimmst, können sich an deinem dreidimensionalen Objekt unschöne Fäden bilden.

Wir zeigen dir, bei welchen Einstellungen eine Überprüfung empfehlenswert ist, damit das Filament nicht ungewollt austritt.

Warum ist der 3D-Print mit TPU so anspruchsvoll?

Im Gegensatz zu Filamenten wie beispielsweise ABS* ist TPU* ein besonders weicher Kunststoff. Dieses Filament ist gummiartig und aufgrund der extremen Weichheit bereitet dieses Filament beim Drucken oftmals Schwierigkeiten in Form von Stringing.

Aber was ist Stringing überhaupt?

Die haarartigen Fäden, die beim 3D-Druck entstehen, werden Stringing oder Oozing genannt. Dieser Druckfehler ist auch unter der Bezeichnung behaarter Druck bekannt und tritt nicht nur beim Filament TPU, sondern auch bei anderen Werkstoffen auf.

Dieser Druckfehler entsteht, wenn das flüssige Filament aus der Düse herausfließt, während sich der Extruder über der Bauplattform bewegt. Das überschüssige Filament bleibt am dreidimensionalen Objekt hängen und sieht wie ein Haar aus.

In den meisten Fällen stellt die Ursache für Stringing der Austritt des flüssigen Kunststoffes dar. 

Dies bedeutet, dass aus der Nozzle flüssiges TPU austritt, während sich dein Extruder von einem bereits gefertigten Abschnitt zu einem Abschnitt macht, der noch gefertigt werden muss.

Der Großteil der Slicing-Softwares sind mit einer Einstellung ausgestattet, die dem Stringing entgegenwirken.

Wenn dein 3D-Printer über die Einstellung Retraction verfügt, kann auch dein Drucker das Ziehen von Fäden verhindern. Retraction bedeutet übersetzt Rückzug.

Nach dem 3D-Print eines Bauabschnitts bewirkt die Rückzug Funktion, dass sich der Werkstoff in die Nozzle zurückzieht. Der Rückzug des Filaments verhindert, dass das flüssige Material durch den Extruder austreten kann.

Wenn ein neuer Bauabschnitt gedruckt wird, kommt es erneut zur Extrusion des Werkstoffs aus der Spitze.

Wenn sich die Düse von einer Insel zur anderen bewegt, sollte die Filament-Vorschubeinheit kurzzeitig gestoppt werden, damit der Materialfluss unterbrochen wird. Sollten diese Parameter ungenau abgestimmt sein, kann es zur Bildung von Filament Fäden kommen.

10 Lösungen, um Stringing zu verhindern

Rückzugsabstand

Die bedeutendste Retraction-Einstellung ist der Rückzugsabstand. Je nach Einstellung wird festgelegt, wie weit der Werkstoff aus der Nozzle austritt.

Generell gilt, dass die Wahrscheinlichkeit des Stringings höher ist, wenn das Filament nur geringfügig aus der beheizten Düse gezogen wird.

Beim Großteil der Direct-Drive-Extruder ist ein Rückzugsweg zwischen 0,5 und 2,0 Millimeter ausreichend. Beachte, dass die Filamente Förderung direkt am Extruder-Kopf sitzt. 3D-Drucker mit Direct Extruder sind die ältesten Modelle. Bei diesen wird der Werkstoff den Düsen am Hotend zugeführt und dort geschmolzen. Das flüssige Filament tritt aus der Nozzle aus und erzeugt im Normalfall eine präzise Extrusionslinie.

Wenn du einen Bowden-Extruder* besitzt, so kann aufgrund des großzügigen Abstands zwischen der beheizten Düse und dem Antriebszahnrad des Extruders ein Rückzugsabstand entstehen, der bis zu 15 Millimeter groß ist.

Bowden-Extruder sind entweder im Inneren oder an der Außenseite des 3D-Printers angebracht:

Auch der Bowden-Extruder greift den Werkstoff und presst diesen in Richtung Hotend. Der wesentliche Unterschied ist jedoch, dass der Werkstoff zusätzlich einen Weg durch ein Rohr oder einen Schlauch zurücklegt, bevor er zum Hotend gelangt.

Rückzugsgeschwindigkeit

Eine weitere Einstellung, die häufig zum Oozing führt, stellt die Einzugsgeschwindigkeit dar. Die Einzugsgeschwindigkeit ist dafür verantwortlich, wie schnell dein Werkstoff aus der Düse zurückgezogen wird.

Wenn du das TPU Filament zu langsam einfährst, besteht die Gefahr, dass der flüssige ebenso wie heiße Kunststoff aus der Nozzle ausläuft.

Dies bedeutet, dass das flüssige Filament bereits vor dem nächsten Einsatzort austritt. Wenn die Materialförderung das flüssige TPU zu schnell zurückzieht, ist das Risiko hoch, dass sich der fadenförmige Werkstoff von der heißen Düse löst und das flüssige Filament nicht mehr zurückgezogen werden kann. 

Es kann passieren, dass das Zahnrad der Materialförderung nicht mehr greifen kann und das Filament einfach nur noch mitschleift. Dies führt zu Problemen der nachfolgenden Filament Förderung.

Wenn dein 3D-Printer mit dem Slicer Simplify3D ausgestattet ist, kannst du von zahlreichen bereits im Vorfeld konfigurierten Profilen profitieren. Dank dieser Voreinstellungen hast du einen Anhaltspunkt, welche Einstellungen möglicherweise funktionieren können.

Natürlich erfährst du erst durch Praxistests, welche die bestmögliche Einstellung für den Werkstoff TPU ist, um das unschöne Stringing zu verhindern.

Eine weitere mögliche Ursache für das Ziehen von Filamentfäden kann ein zu hoher Druck in der Nozzle sein. Ist der Druck zu groß, befindet sich zu viel Filament in der Düse. Wenn du den Druck der Düse verringern möchtest, musst du einerseits die Rückzugsgeschwindigkeit, andererseits den Rückzugsweg maximieren.

Düsentemp​eratur

Erst nachdem du die Einstellungen des Rückzugs kontrolliert und eventuell geändert hast, kannst du die Temperatur der Düse überprüfen. 

Eine ungeeignete Temperatur der Nozzle stellt die dritthäufigste Ursache für das Ziehen von Filamentfäden dar.

Bei einer zu hohen Extrudertemperatur wird das TPU im Inneren der Düse extrem flüssig. Dadurch kann der flüssige Kunststoff viel leichter aus der Düse austreten.

Wenn du Extrudertemperatur ein wenig senkst, ist dein Filament zwar immer noch flüssig, jedoch ein bisschen zäher. Bei der Einstellung der Extrudertemperatur ist Fingerspitzengefühl angesagt, da eine zu geringe Temperatur deinen Kunststoff fest werden lässt und somit Schwierigkeiten beim Extrudieren vorprogrammiert sind.

Beginne mit einer Reduktion der Temperatur um fünf Grad Celsius und führe einen Praxistest durch. Sollte sich das Stringing-Problem nicht gebessert haben, kannst du die Temperatur um weitere fünf Grad Celsius senken.

Die Reduktion der Extrudertemperatur kann die Printqualität deines 3D-Objekts erheblich beeinflussen.

Nimm die Änderung der Temperatur entweder vor dem 3D-Print auf deinem Slicer vor oder ändere die Extrudertemperatur während des 3D-Prints direkt auf deinem Drucker.

Druckgeschwindigkeit

Eine weitere Ursache für Oozing kann eine zu hohe Druckgeschwindigkeit darstellen. Wähle die Geschwindigkeit deines Druckkopfes mit bedacht. Hier zählt Qualität vor Zeitersparnis. Natürlich wünscht sich jeder, dass der 3D-Druck nicht allzu viele Stunden in Anspruch nimmt. Jedoch solltest du bedenken, dass eine schnelle Druckgeschwindigkeit negative Auswirkungen auf die Qualität deines dreidimensionalen Objekts hat. 

Somit ist es besser, du stellt die Druckgeschwindigkeit ein wenig langsamer ein, profitierst jedoch von einem sauberen Print ohne unschöne Fäden.

Auch in puncto Druckgeschwindigkeit erzielst du die besten Ergebnisse, wenn du bereits einiges an Erfahrung gesammelt hast. Wichtig ist, dass du dir die Einstellungen notierst, mit welchen du die besten Ergebnisse erzielen konntest. Somit kannst du beim nächsten 3D-Druck von deinen Erfahrungen profitieren und diese optimieren.

Lange Fahrtwege zwischen Arbeitsbereichen

Wenn der Extruder von einem zum anderen Arbeitsbereich fahren muss, ist die Gefahr von Stringing groß. Die Länge dieses Fahrweges hat einen enormen Einfluss auf das Auslaufen von flüssigem TPU.

Wenn du die Fahrwege des Extruders verringerst, kannst du dieses Problem meist beseitigen.

Der Großteil der modernen Slicer-Softwares sind in der Lage, sowohl die Fahrwege als auch die Leerfahrten zu optimieren, um das Stringing zu minimieren und im besten Fall zu verhindern.

Empfehlenswert ist die Verwendung des Slicers Simplify3D, da diese Software smarte Lösungen findet. Simplify3D kann sogar Fahrwege eruieren, ohne dabei über einen offenen Raum fahren zu müssen.

Wenn dein Extruder keine Leerfahrten machen muss, wird die Gefahr des Stringings drastisch reduziert.

Fahrgeschwindigkeit

Eine mögliche Lösung für das Stringing-Problem kann eine zu geringe Fahrgeschwindigkeit darstellen. Wenn der Extruder zu schnell zwischen einzelnen Bereichen hin und herfährt, kann dies das Ziehen von TPU-Fäden begünstigen.

Wenn sich der Extruder eine hohe Reisegeschwindigkeit aufweist, minimiert sich die Zeit zwischen den einzelnen Druckbereichen. Zudem kann aufgrund des schnellen Wechsels von einem zum anderen Arbeitsbereich weniger flüssiges Material austreten, welches Fäden zieht.

​Flussrate

Achte auf eine Flussrate von 100 Prozent. Fäden sind oftmals ein Anzeichen einer Über Extrusion.

​Lüftergeschwindigkeit

Wenn du Objekte druckst, bei welchen der Druckkopf große Distanzen überbrücken muss, kann es zum Stringing kommen. Um diesen Fehler zu verringern bzw. zu vermeiden, muss die Kühlung optimal sein.

Erhöhe die Kühlung in Schritten von zehn Prozent, wenn du die Geschwindigkeit des Lüfters bei einem anderen Objekt verringert hast.

​Stärkerer Lüfter

Manchmal ist die Leistung des integrierten Lüfters deines 3D Druckers nicht ausreichend. In diesem Fall kannst du einen extra Lüfter einbauen. 

Für die meisten 3D Drucker sind passende Upgrades verfügbar. Du kannst aber auch direkt einen einzelnen Lüfter selber dran basteln. Hier findest du passende Lösungen:

Balance zwischen Kühlung und Erhitzung

Beim 3D-Print tritt das erhitzte TPU mit hohen Temperaturen aus dem Extruder aus. Solange dieser noch heiß ist, kannst du ihn in Form bringen und biegen. Wenn der flüssige Kunststoff abkühlt, verfestigt sich das TPU Filament und wird fest.

Du musst die ideale Balance zwischen der optimalen Kühlung und der idealen Erhitzungstemperatur finden. Nur wenn die Kühlung und die Erhitzung das ideale Gleichgewicht erreicht haben, kommt es beim Extrudieren zu keinen Problemen wie beispielsweise Stringing.

Sollte dein 3D-Printer mit keinem Kühler ausgestattet sein, so kannst du deinen Drucker auch im Nachhinein aufrüsten und einen Lüfter hinzufügen.

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