Stringing/ Spinning (Fäden) im FDM-3D-Druck vermeiden

Wie entstehen Fäden beim FDM-Druck?

Fäden entstehen häufig an Stellen, an denen die Druckdüse größere Abstände überbrücken muss; sie springt sozusagen von Insel zu Insel. Eine übermäßige Menge an flüssigem Filament im Hotend kann ebenfalls zu diesem Problem führen. Beim FDM (FFF) 3D-Druck ist es entscheidend, dass die richtige Menge Filament zur richtigen Zeit am richtigen Ort zur Verfügung steht. Kommt zu wenig Filament aus der Druckdüse, können Risse entstehen. Fließt hingegen zu viel Material aufgrund von Nachlaufen nach, bilden sich feine Fäden zwischen den „Inseln“. Während des Druckvorgangs sollte kein Filament aus der Düse austreten, wenn der Drucker pausiert oder die Position wechselt. Um dies zu verhindern, ist eine präzise Einstellung des 3D-Druckers unerlässlich.

Gründe für Fäden/Spinning

**Düsentemperatur** Wenn das Filament aus der Düse tropft, könnte dies darauf hindeuten, dass die eingestellte Düsentemperatur zu hoch ist. Bei einer übermäßigen Temperatur verflüssigt sich das Filament zu stark, wodurch es schneller und unkontrolliert aus der Düse austritt.

Hoher Druck in der Düse Ein weiterer Grund könnte ein zu hoher Druck in der Düse sein, der entsteht, wenn sich zu viel Filament dort ansammelt. Moderne 3D-Drucker bieten eine Lösung für dieses Problem: den Rückzug des Filaments, auch als Retraction bekannt. Bei diesem Prozess wird das Filament ein Stück aus dem Hotend zurückgezogen. Dies verringert den Materialdruck in der Düse und verhindert, dass während Leerfahrten ungewollt Filament austritt.

Feuchtigkeit
Filamente, vor allem PLA, nehmen in kurzer Zeit schnell viel Feuchtigkeit auf. Dieses Verhalten hat natürlich wesentlichen Einfluss auf die Materialeigenschaften.

Mögliche Lösungen

Drucktemperatur herunter setzen
Jedes PLA Filament hat leicht unterschiedliche Schmelztemperaturen. Senke schrittweise die Drucktemperatur um 5°C und druck Testdrucke. Druckvorlagen findest Du auf www.thingiverse.com.

Filament Rückzugsweg (Retraction distance) vergrößern (Einzugsabstand)
Wenn der 3D-Drucker einen Positionswechsel ohne zu drucken macht, beispielsweise beim Sprung zwischen einer Bauteilwand zur anderen, zieht er das Filament etwas zurück, um Druck aus der Druckdüse zu nehmen. Dieses Vorgehen ist geeignet, Fäden (Spinning) und Tropfen (Oozing) vorzubeugen.

Im Slicer kannst Du einstellen, wie weit das Filament zurückgezogen werden soll (Retraction distance) und auch die Rückzugsgeschwindigkeit (Retraction Speed) bestimmen.

• Wird das Filament zu weit zurück gezogen wird, steht der Druckdüse beim weiter drucken zu wenig Filament zur Verfügung, was zu Druckfehler führt.
• Wird das Filament nicht weit genug zurück gezogen, kann der Druck zu hoch sein und Tröpfen oder Fäden quetschen sich langsam aus der Druckdüse.

Bei Direct-Extruder liegt der empfohlene Rückzugsweg zwischen 0.1 und 3 mm.

Bowden-Extruder mögen Werte zwischen 3 und10 Millimeter.

Filament Rückzugsgeschwindigkeit (Retraction speed) erhöhen
Eine weitere mögliche Ursache für Faden- und Tropfenbildung ist die Filament Rückzugsgeschwindigkeit. Sie bestimmt, wie schnell das Filament aus der heißen Düse zurückgezogen wird.

• Ist die Rückzugsgeschwindigkeit langsam, schmilzt das Filament in der Düse weiter und tropft oder fließt heraus.
• Ist die Rückzugsgeschwindigkeit zu schnell, kann das Filament reißen.

Als Richtwert für die Filamentrückzugsgeschwindigkeit kann – je nach Filament und Drucker – ein Wert zwischen 20 bis 100 mm (bei Direkt- als auch Bowden-Extruder) pro Sekunde genutzt werden.

Feuchtigkeit des Filament prüfen und trocknen
Filamente, vor allem PLA, nehmen in kurzer Zeit schnell viel Feuchtigkeit auf. Dieses Verhalten hat natürlich wesentlichen Einfluss auf die Materialeigenschaften.
Eine Möglichkeit die Feuchtigkeit Ihres Materials zu überprüfen, ist der sogenannte Knick-Test. Hierbei wird ein Stück Filament abgebrochen. Lässt sich das Filament abbrechen, ist es trocken. Biegt das Filament sich durch, ist es feucht.

PLA Filament lässt sich im Backofen bei 40 bis 45 Grad in 4-6 Stunden trocknen. Damit es nicht wieder zu feucht wird, genügt die Lagerung in einer Transportbox mit Trockenmittel.

Hilfe: Bei 0,2 mm Layer-Höhe kein Spinning, bei 0,1 mm ein Spinnennetz!

Mit einer 0.4 mm Druckdüse gibt es bei Layerhöhen bei größer als 0.2 mm keine Spinning Probleme, aber bei 0.1 mm produzierte mein Ender-5 S1 ein wahres Spinnengeflecht. Keine Cura-Einstellungen führten zu Erfolg. Das PLA Meta Filament von SUNLU war neu und frisch ausgepackt aus dem Vakuum-Beutel. Am ausgeprägtesten war die Fadenbildung bei einer Schichthöhe von 0.05 mm bis 0.1 mm. Ab 0.15 mm nahm das Spinning bei MEINER 0.4 mm Nozzle wieder ab. Woran lag es?

Lösung: Die Druckdüse war es!

In meinem Fall half ein Wechsel der Druckdüse, um Spinning bei PLA Meta Filament, einer 0.4er Nozzle und 0.1 mm Schichthöhe (Layer) zu vermeiden. Der Austausch meiner Druckdüse wirkte wahre Wunder – nachdem ich einen ganzen Tag unzählige Slicer-Einstellungen erfolglos testete.

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