In den Sommermonaten sind nicht nur der Organismus von Mensch und Tier durch die warme und zeitweilen auch der feuchte Umgebung gefordert. Auch 3D-Drucker, sofern sie nicht in einem klimatisierten Raum stehen, sehen zuweilen verschärfte Umgebungsbedingungen.
Temperatur und Feuchte generell bei 3D-Druckern
Grundsätzlich sollte ein 3D-Drucker immer im zulässigen Temperaturbereich betrieben werden. Bei den Ultimaker 3D-Druckern ist das zwischen 15 und 32 Grad Celsius.
Diese Temperaturbereiche bzw. dessen Obergrenze sind normalerweise keine ganz scharfen Grenzen. Sie sind aber ein Zeichen dafür, dass die verwendete Elektronik nicht speziell für erhöhte Temperaturen ausgelegt wurden. Handelsübliche Elektronik, v.a. nicht aktiv-gekühlte Mikroprozessoren, hat durchaus mit Temperaturen im Bereich von 35-40 Grad Celsius schon Mühe. Typischer Effekt bei längerer zu hoher Betriebstemperatur ist, dass die Elektronik deutlich früher als geplant den Geist aufgibt, d.h. erhöhte Temperatur verkürzt die Lebensdauer. Bei extremer Übertretung der oberen Temperaturgrenze kann es natürlich auch zu sofortigem Versagen kommen.
Temperatur und Feuchte bei Ultimaker Druckern
Ultimaker Drucker verwenden das Schmelzschichtverfahren, d.h. es handelt sich um eine thermische Depositionsmethode. Daher lohnt es sich, einen Blick auf die einzelnen thermischen Vorgänge zu werfen.
Die Drucktemperatur bewegt sich mit ganz wenigen Ausnahmen, bei den auf Ultimaker Druckern verarbeiteten Kunststoffen im Bereich von 180 Grad Celsius und mehr (bis 260 Grad beim Ultimaker 2+, bis 280 Grad bei Ultimaker 3 und S5). Da ist sicher keine Veränderung im Sommer gegenüber Innentemperaturen z.B. im Winter zu beobachten.
Auch bei der Bett-Temperatur ergeben sich keine Veränderungen. Mit Ausnahme von TPU-95A, das auf eine nicht-geheizte Glasplatte gedruckt wird (und ob diese 20 Grad oder 35 Grad hat spielt dann keine grosse Rolle), werden alle Ultimaker Materialien und die allermeisten anderen Filamente bei Betttemperaturen von 60 Grad oder mehr gedruckt.
Einige Materialien wie etwa PLA benötigen für ein optimales (optisches) Druckergebnis möglichst viel Kühlung. Hier kann es durchaus einen Unterschied machen, ob die Lufttemperatur 20 oder 40 Grad beträgt. Benutzer von Printer-Tops (Haube auf dem Drucker) haben da eventuell schon schmerzhafte Erfahrungen gemacht.
Umgekehrt müssen Materialien wie ABS oder Polycarbonat zwingend mit Frontabdeckung (z.B. aus dem Advanced 3D Printing Kit von Ultimaker) gedruckt werden weil eine höhere Temperatur im Bauraum benötigt wird. Hier kann sich eine erhöhte Umgebungstemperatur eventuell sogar positiv auswirken. Im Auge behalten sollte man dabei aber, dass diese Materialien auch hohe Platten-Temperaturen von teilweise über 100 Grad Celsius benötigen. Hier kann es bei ungünstiger Aufstellsituation zu einem Hitzestau für den Drucker kommen.
Ein anderes Thema ist die Feuchtigkeit. Warme Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte. Deshalb ist die relative Luftfeuchtigkeit in Innenrämen im Winter tief, da die Luft von Draussen hineinkommt und nur erwärmt, aber nicht befeuchtet wird, ausser es sind viele Personen oder Pflanzen im Raum. Im Sommer sieht die Situation ganz anders aus. Innen- und Aussentemperatur sind nahe beieinander und so herrscht oftmals eine relativ hohe Feuchtigkeit auch in Innenrämen. Werte zwischen 60 und 80 Prozent können gerade bei gewittrigem Wetter durchaus vorkommen.
Das ist ein starkes Problem für feuchte-sensitive Filamente. Das wasserlösliche PVA ist sicher der Spitzenreiter, gefolgt von Nylon/Polyamid. Diese Materialien nehmen bereits ab 35 Prozent relativer Feuchtigkeit Wasser aus der Luft auf. Diese Feuchtigkeit im Filament expandiert beim Aufheizen in der Extruderdüse schlagartig und bildet Blasen. Das Filament beginnt zu knistern wenn es aus der Düse kommt und wird undruckbar. Solches Filament hat auch eine starke Neigung zur Verstopfung von Düsen. Weitere Materialien mit Feuchteempfindlichkeit sind ABS, ASA, PET-G und TPU-95A.
Vorbeugen kann man diesem Effekt, indem man das feuchteempfindliche Filament nur solange auf dem Drucker belässt wie es effektiv für den Druck gebraucht wird. Man kann das Filament im Fall von PVA durchaus sogar vor Ende eines Drucks vom Drucker entfernen. Dazu sollte zunächst sichergestellt werden, dass kein PVA mehr benötigt wird. Das erkennt man z.B. sehr gut daran, dass ein aktivierter Einzugsturm (Prime Tower) auf der aktuellen Höhe nicht mehr weitergebaut wird. Dann kann der Drucker, vorzugsweise während des Druckens von Infill (wegen der Nicht-Sichtbarkeit des Pause-Blobs), in den Pausenmodus versetzt werden. Während der Pause steht dann die Option Filament wechseln zur Verfügung. Davon benutzt man nur den Entladen-Prozess und montiert natürlich kein neues Filament.
Manchmal dauern aber Drucke auch mehrere Tage und es ist nich möglich, das Filament rechtzeitig wieder vom Drucker zu nehmen; es nimmt bereits substantiell an Feuchtigkeit auf. In diesem Fall empfiehlt sich der Einsatz einer Trockenmittel-Box wie der Polybox von Polymaker. In dieser ist das bleibt das Filament auch vor Feuchtigkeit während des Drucks geschützt. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass das eingesetzte Trockenmittel noch nicht entsprechend gesättigt ist. Ein Blick auf die Temperatur-/Feuchtigkeitsanzeige verrät wie es um das Trockenmittel steht.
Wird nicht mit dem feuchteempfindlichen Filament gedruckt so sollte es in einem luftdicht verschlossenen Beutel mit Trockenmittel gelagert werden. Auch hier gilt für das Trockenmittel natürlich dasselbe bezüglich Sättigung wie im Fall der Trockenmittel-Box.
Ideal geschützt ist feuchtigkeitsempfindliches Filament natürlich auch in der Ultimaker S5 Material Station. Eine Entfeuchtereinheit sorgt darin für trockene Verhältnisse auch wenn aussen die Luft mal wegen eines Gewitters sehr feucht sein sollte. Die Einheit regenieriert das darin enthaltene Trockenmittel selbständig und muss nicht gewartet werden.
Hat das Filament aber doch einmal Feuchtigkeit aufgenommen, so kann es durchaus wieder regeneriert werden. Informationen dazu finden Sie in unserer Wissensdatenbank auf der Supportseite: Link.
Und jetzt wünschen wir allen Lesern einen guten Sommer und guten 3D Druck.