Was ist bei einem 3D-Drucker die Nozzle?
In einem 3D-Drucker wird das Druckmaterial, auch bekannt als Filament, von einer Rolle zugeführt und in das Hotend geleitet. Dort wird das Filament erhitzt und geschmolzen, um in präzise dosierten Mengen durch eine Düse (Nozzle) auf das Druckbett (Heatbed) aufgetragen zu werden, ähnlich der Funktionsweise einer Schmelzklebepistole.
Obwohl die Düse eines 3D-Druckers ein sehr kleines Teil ist, kann sie einen großen Einfluss auf die Druckgeschwindigkeit und -qualität haben.
Wofür wird die Nozzle verwendet?
Die „Nozzle“ ist die Düse eines FDM-3D-Druckers, die sich am Hotend befindet. Sie ermöglicht das Auftragen des erhitzten Filaments auf das Druckbett. Diese Düse ist austauschbar und kann je nach Bedarf gewechselt werden.
Unterschiedliche Nozzle-Größen für verschiedene Druckanforderungen
Es existieren verschiedene Druckdüsen, die sich in Durchmesser und Material unterscheiden. Düsen für FDM-3D-Drucker sind in Durchmessern von 0,1 bis 2,0 mm erhältlich. Der Durchmesser einer Düse beeinflusst nicht nur die mögliche Schichthöhe, sondern auch indirekt die Druckgeschwindigkeit. Allgemein sollte die maximale Schichthöhe 80 % des Düsendurchmessers nicht überschreiten. Für eine 0,4-mm-Düse liegt die empfohlene maximale Schichthöhe daher bei 0,32 mm. Wenn Sie die maximale und minimale Schichthöhe erfahren möchten, die eine Düse drucken kann, können Sie die folgenden Faustregeln heranziehen:
- Maximale Schichthöhe = 0,75 * Düsendurchmesser
- Mindestschichthöhe = 0,25 * Düsendurchmesser
Die 0,4 mm Standard-Düse
Bei den meisten 3D FDM-Druckern hat sich die 0,4 mm Düse als Standard etabliert. Sie ist in der Regel ab Werk installiert und bietet eine ausgewogene Kombination aus Auflösung, Präzision und Druckgeschwindigkeit.
Kleine Nozzles (<0,4 mm)
Kleine Düsen eignen sich hervorragend für die Erstellung von Objekten mit feinen, spezifischen Details und minimalen Schichtunterschieden. Aufgrund des geringen Düsendurchmessers sind die Druckzeiten jedoch länger im Vergleich zu einer 0,4 mm Düse. Darüber hinaus sind kleine Düsen mit weiteren Nachteilen verbunden. So können beispielsweise Filamente mit Partikeln nicht durch kleine Düsen verarbeitet werden. Das Risiko eines Verstopfens der Düse ist ebenfalls höher als bei größeren Druckdüsen.
Große Nozzles (> 0,4 mm)
Große Druckerdüsen ermöglichen einen erhöhten Materialfluss und dickere Schichthöhen. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Druckzeit, während die Druckgeschwindigkeit gleich bleibt. Die verbesserte Extrusion und die höheren Schichten steigern zudem die Stabilität der gedruckten Modelle. Im Gegensatz zu kleinen oder Standarddüsen neigen breitere Düsen seltener zu Verstopfungen. Daher sind sie besonders gut geeignet für spezielle Materialien wie Holz-, Kohlefaser- oder Glow-in-the-Dark-Filamente.
Nozzle-Materialien
Nozzles für 3D FDM Drucker bestehen aus verschiedenen Metallen. Messing ist dabei das häufigste Material bei Nozzles.
Messing-Düsen (Brass Nozzles) bis 300°C
Messing zeichnet sich durch eine außergewöhnlich hohe Wärmeübertragungsrate aus und lässt sich zudem zu vergleichsweise niedrigen Kosten herstellen. Bei der Verarbeitung abrasiver Materialien, die spezielle Filamente aus Holz, Kohlenstoff oder Metall verwenden, zeigen Messingdüsen jedoch eine schnelle Abnutzung und verlieren dadurch an Präzision. Ein wesentlicher Nachteil preiswerter Messingdüsen ist ihre geringe Verschleißfestigkeit sowie ihre Ungeeignetheit für den Einsatz mit stark abrasiven Materialien.
Beschichtete Düsen (Coated Nozzles) bis 500°C
Um das empfindliche Messing der Düse vor übermäßigem Abrieb zu schützen und die Reibung zwischen Filament und Düse zu minimieren, empfiehlt sich eine Beschichtung der Messingdüse mit Nickel oder Chrom. Diese Beschichtung verbessert nicht nur die Kratzfestigkeit, sondern erhöht auch die Temperaturbeständigkeit der Düse erheblich.
Zwar bieten beschichtete Druckdüsen viele Vorteile, doch sind sie, wie auch Standarddüsen aus unbeschichtetem Messing, nicht für den dauerhaften Einsatz mit abrasiven Filamenten geeignet.
Stahl-Düsen (Stainless Steel Nozzles) bis 500°C
Stahl bietet eine bessere Verschleißfestigkeit als Düsen aus Messing. Stahldüsen ermöglichen eine größere Auswahl an Filamenten, werden jedoch nicht empfohlen, wenn regelmäßig abrasive Filamente verwendet werden.
Gehärtete Stahl-Düsen (Hardened Steel Nozzles) bis 500°C
Druckerdüsen aus gehärtetem Stahl sind für die häufige Verwendung von abrasiven Materialien geeignet. Gehärtete Stahl-Druckdüsen sind 10-mal verschleißfester als Messingdüsen und überstehen einen jahrelangen Einsatz.
Eine Düse aus gehärtetem Stahl hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ist in der Anschaffung teurer. Die Innenoberfläche der gehärteten Stahl-Düse ist weniger glatt als die der bisherigen Düsen, was zu geringeren Druckqualität führt.
Rubin-Düsen (Brass Ruby Nozzles) bis 550°C
Die Königsklasse der 3D FDM-Drucker belegen Rubin-Druckdüsen. Typischerweise werden Rubindüsen aus Messing (mit oder ohne Beschichtung) mit einem Rubin an der Spitze hergestellt. Da die Bohrung im Rubin mit großer Präzision gefertigt wird, ergeben sich nur geringe Durchmessertoleranzen und die Qualität der 3D-Drucke bleibt konstant.
Rubin-Nozzles vereinen die Vorteile einer „weichen“ Messing-Düse mit der Verschleißfestigkeit von Edelsteinen.
Tipps zum Thema „Nozzle / Druckdüse“
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Bevor in Foren nach Lösungen zu Problemen gesucht wird, sollten auftretende erkannte Fehler untersucht werden, um Rückschlüsse auf Fehlerquellen zu finden. Oft wird nur eine Kleinigkeit übersehen oder versehentlich etwas verstellt, gelöscht.
