
Das FDM-Drucken ist eine der beliebtesten 3D-Druckmethoden, die Millionen kreativer Köpfe inspiriert und herausfordert, faszinierende 3D-Modelle zu erstellen und eine Revolution in vielen Branchen wie dem Gesundheitswesen und der Luft- und Raumfahrt zu schaffen. In diesem Artikel werden wir verschiedene 3D-Druckerteile und deren Funktionen besprechen. Wir werden auch erläutern, wie Sie die Funktionalität Ihres Druckers erhöhen und Ihre 3D-Drucke optimieren können.
Einführung in 3D-Druckerteile
Anfänger haben oft Schwierigkeiten, qualitativ hochwertige 3D-Drucke zu erstellen, da sie sich noch nicht mit den 3D-Druckerteilen vertraut gemacht haben. Besseres Wissen über diese Teile hilft beim Fehlerbehebungsprozess, der wichtig ist, um hochwertige Modelle zu drucken. Das Verständnis, wie man das Druckbett richtig nivelliert, sorgt für eine bessere Haftung des Bettes und eliminiert die Wahrscheinlichkeit eines Druckfehlers. Ebenso hilft das Wissen über Extruder, Schrittmotoren und den Hotend dabei, die präzisen Einstellungen zu finden, um feine 3D-Drucke zu erhalten. Ihre Elektronik- und Firmware-Expertise ermöglicht es Ihnen, die Leistung des Druckers fein abzustimmen, anzupassen und zu verbessern. Hier haben wir die 3D-Druckerteile in vier Kategorien unterteilt, die wir im Laufe des Artikels ausführlich besprechen werden.
- Hauptplatine
- Achsen
- Heizelemente
- Zusätzliche Funktionen
Hauptplatine
Die zentrale Steuerung: Hauptplatine erklärt
Die zentrale Steuerung ist das Kernstück eines 3D-Druckers. Sie ist mit allen elektrischen Komponenten eines 3D-Druckers verbunden. Einige der Hauptteile der Steuerplatine umfassen:
Prozessor
Er arbeitet daran, die Codes der Software in eine Reihe von Anweisungen umzuwandeln, die der Drucker verstehen kann. Diese Prozessoren sind entweder 8- oder 32-Bit. Einige Motherboards sind so konzipiert, dass sie weniger Strom verbrauchen und effektiv arbeiten, ohne störende Geräusche zu machen, wie z.B. das Creality CR-200B Silent Motherboard.
Anschlüsse
Hier werden alle elektronischen 3D-Druckerteile entweder in Form von DuPont-Anschlüssen, Klemmenblöcken oder USB verbunden.
Schritttreiber
Ein normaler 3D-Drucker hat vier Schritttreiber (einen für den Filamentextruder und die restlichen drei für die x-, y- und z-Achsen), die die Leistung regulieren und sie auf verschiedene Spulen in einem Schrittmotor verteilen. So drehen sich die Motoren.
Kommunikation
Ihre Befehle müssen in G-Codes umgewandelt und dann an den Drucker übermittelt werden, damit er ihnen folgen kann. Sie können dieses Programm über eine SD-Karte oder über WIFI senden.
Firmware und Anweisungen
Firmware ist ein Teil der Hauptplatine, der den Betrieb eines Druckers überwacht und verschiedene Komponenten während des Prozesses verwaltet. Es ist eine Software, die als Vermittler zwischen der Slicer-Software und der Hardware des Druckers fungiert und G-Codes vom ersteren zum letzteren sendet. Die Firmware verwaltet die folgenden kritischen Funktionen
Bewegungen des Schrittmotors
Die Firmware interpretiert die durch G-Codes bereitgestellten Anweisungen und verwaltet die Bewegungen der Schrittmotoren der X-, Y- und Z-Achse
Temperaturregelung
Um qualitativ hochwertige Drucke zu erhalten, müssen Sie bei der richtigen Temperatur drucken. Die Firmware steuert die Temperatur des Hotends und der Heizplatte. Auf diese Weise schmilzt der Extruder das Filament richtig.
Bett-Nivellierung
Für eine bessere Filamenthaftung müssen Sie sicherstellen, dass die Bauplatte korrekt nivelliert ist. Die Firmware spielt auch in dieser Hinsicht eine Rolle, da sie sowohl manuelle als auch automatische Nivellierungsfunktionen ermöglicht. Aber nicht alle 3D-Drucker sind mit der automatischen Nivellierungsfunktion ausgestattet, sodass viele von uns dies als etwas mühsam empfinden. In diesem Fall können Sie ein automatisches Bett-Nivellierungs-Kit erwerben, um bestimmte Probleme zu vermeiden.
Kühlventilatoren
Es reguliert die Kühlventilatoren, sodass die Druckschichten gleichmäßig abkühlen und das Risiko des Verziehens verringert wird.
Sicherheitsfunktionen
Die Firmware erleichtert auch die Endstopp-Erkennung und den Schutz vor thermischem Durchgehen.
Bedeutung einer ordnungsgemäß funktionierenden Hauptplatine
Die Hauptplatine ist der Ort, an dem alle wichtigen Arbeiten verarbeitet werden. Eine ordnungsgemäß funktionierende Hauptplatine gewährleistet die richtigen Motorbewegungen, die ordnungsgemäße Implementierung des G-Codes und verringert das Druckversagen, während sie eine sichere Umgebung für den Druck gewährleistet. Sie erhöht die Druckqualität, integriert Sicherheitsfunktionen und aktualisiert die Firmware kontinuierlich. Dadurch können die Benutzer bestimmte Funktionen anpassen und Einstellungen optimieren, sodass sie das volle Potenzial des Druckers ausschöpfen können.
Achsen
Verständnis der verschiedenen Achsen in einem 3D-Drucker
X, Y und Z sind die Achsen, in denen ein 3D-Drucker hauptsächlich arbeitet. Die X-Achse steuert die horizontalen Bewegungen des Druckers, während die Y-Achse die Vor- und Zurückbewegungen des Druckkopfes darstellt. Die Z-Achse ermöglicht es dem Druckkopf, sich vertikal zu bewegen und Filament in Schichten zu extrudieren. Es ist wirklich wichtig, den Betriebsmechanismus der Achsen zu verstehen, um vollständig zu begreifen, wie der Drucker funktioniert. Dies würde helfen, Ihr Design anzupassen, die eingestellten Parameter zu kalibrieren und die richtige Wartung zu erlernen, um die Druckqualität zu optimieren.
Extruder: Bewegen, Laden und Extrudieren von Filament
Hier schmilzt das eingeführte Filament und wird in Schichten extrudiert, um ein Objekt zu bauen. Es hat mehrere Komponenten, die das Filament laden und bewegen, um es für die Extrusion zu schmelzen. Folgende sind die Teile des 3D-Drucker-Extruders: Düse: Es ist eine kleine Öffnung, aus der das geschmolzene Filament extrudiert wird. Diese Düsen gibt es in verschiedenen Größen, und je nach Größe kann die Druckauflösung sowie die Druckgeschwindigkeit variieren.
Heizblock: Das Heizelement des Heizblocks schmilzt das eingeführte Filament richtig. Heat break: Wie der Name schon sagt, ist diese Komponente dafür verantwortlich, die Wärme daran zu hindern, nach oben zu entweichen. Dieses 3D-Drucker-Teil befindet sich zwischen dem kalten Ende und dem Heizblock. Aufgrund dieses Teils verstopft das Filament nicht. Kaltes Ende: Sie kennen es vielleicht auch als Filamentzuführung, da es das Filament zum heißen Ende transportiert und dabei einen gleichmäßigen Druck auf das Filament ausübt, um eine gleichmäßige Extrusion zu gewährleisten. Schrittmotor: Dieses 3D-Drucker-Teil arbeitet, um das Filament präzise durch die Extrudereinheit zu transportieren. Kühlventilator: Ihr Druckerextruder kann Kühlventilatoren haben, um die neu extrudierten Filamentschichten gleichmäßig abzukühlen und sie vor Verformung zu schützen.
X-, Y- und Z-Achsen: Formgebung des gedruckten Modells
Wie erwähnt, bewegt sich die X-Achse von rechts nach links und von links nach rechts. Sie steuert die Bauplatte oder den Druckkopf zusammen mit der X-Richtung, abhängig vom Druckertyp. Wenn sich der Druckkopf zum rechten Teil des Modells bewegt, druckt er speziell diesen Teil, und dasselbe gilt für die linke Seite. Die Y-Achse ist für die horizontale Bewegung des Druckkopfes verantwortlich, der sich von hinten nach vorne und umgekehrt verschiebt. Wenn sich der Druckkopf also nach vorne bewegt, druckt er den vorderen Teil des Modells, und dasselbe passiert für den hinteren Teil. Die Z-Achse steuert die Höhe des Modells, da sie die Auf- und Abbewegung des Druckkopfes oder der Bauplatte reguliert. Aufgrund der vertikalen Bewegung trägt die Düse Schicht für Schicht geschmolzenes Filament auf, um dem Druck die gewünschte Höhe zu verleihen. Da sich die drei Achsen in verschiedene Richtungen bewegen, drucken sie verschiedene Seiten des Modells und bringen die gewünschte Form hervor. Abhängig vom digitalen Design des Drucks und den codierten Anweisungen bewegt der Drucker seine X-, Y- und Z-Achsen, während die Düse geschmolzenes Filament in präzisen Schichten extrudiert, um das Druckmodell zu formen.
Treiberplatinen: Interpretation von Anweisungen und Motorsteuerung
Die Aufgabe der Treiberplatinen besteht darin, Motorsignale und Befehle zu interpretieren, damit sie weitergeleitet werden können, um die Bewegungen der 3D-Drucker-Teile oder -Komponenten zu regulieren. Die Schnittstelle der Treiberplatinen nimmt die G-Code-Befehle auf und steuert die Motorbewegung entsprechend. Sie verwandeln die G-Code-Anweisungen in elektrische Signale und übertragen sie an die Schrittmotoren, die dann die Stromversorgung der Motoren regulieren und deren Position und Rotation steuern. Sie haben Endschalter, Endstops, Tandem und Encoder, um die präzise Bewegung zu mikromanagen und Kollisionen zu vermeiden.
Heizelemente
Wichtige Heizelemente in einem 3D-Drucker
Typischerweise hat ein 3D-Drucker fünf wichtige Heizelemente, von denen Sie einige aus früheren Diskussionen kennen könnten. Hotend ist das erste Heizelement, in dem sich der Heizblock und die Düse befinden, um das Filament zu schmelzen. Das zweite ist das beheizte Bett, das die Druckoberfläche warm hält, damit die Filamentschichten gut am Bett haften und das Risiko einer Verformung verhindern. Das Heizbett Thermistor ist das dritte wichtige Heizelement, ein Temperatursensor, der die Temperatur der Druckoberfläche überprüft, damit Sie sie bei Bedarf anpassen können. Das vierte ist ein hochwattiges Heizelement namens Heizpatrone. Es ist eine Hotend-Komponente, die Filamente schmilzt. Heat break ist das letzte Heizelement, das den heißen Bereich des Hotends vom kalten Ende trennt.
Das Bett: Vorheizen und Temperatur halten
Einige der besten Druckbettmaterialien sind tendenziell PEI, Borosilikat, Carborundum-Glas oder magnetische Flexplatten, da sie eine bessere Druckentfernung und bemerkenswerte Haftung bieten, was das Risiko verringert, dass der Druck vom Bett abfällt oder sich verzieht. Das Vorheizen des Druckbetts vor dem Drucken und das Halten einer bestimmten Temperatur während des gesamten Prozesses ist wichtig. Filament haftet besser auf einer beheizten Oberfläche und schafft eine starke Grundlage für den Druck. Eine konstante Temperatur während des Druckens stellt sicher, dass eine Schicht perfekt an der anderen haftet. Während einige Filamente kein beheiztes Bett benötigen, tun dies die meisten. Wenn das Bett nicht beheizt ist, kühlen die Filamentschichten schneller ab, was zu einer schlechten Schichthaftung führt. Dies kann den Druck verformen oder zu Schichttrennung führen, wodurch die mechanische Festigkeit des Modells verringert wird.
Der Hotend: Schmelzen des Filaments zur Extrusion
Je nach Filament müssen Sie die Extrudertemperatur einstellen. Der Hotend besteht normalerweise aus einer Heizpatrone, einem Heizelement und einer Düse. Das Heizelement erhöht die Temperatur des Hotends bis zum Schmelzpunkt des Filaments. Der Extruder hat zwei Enden, ein heißes und ein kaltes. Sie müssen das Filament durch das kalte Ende führen, das dann zum Hotend transportiert wird, um es zu schmelzen. Die Düse extrudiert dann dieses geschmolzene Filament auf das Druckbett, um den Druck aufzubauen.
Tipps zur Auswahl des richtigen Hotends
Berücksichtigen Sie die folgenden Tipps bei der Auswahl des richtigen Hotends
- Überprüfen Sie, ob es mit dem Drucker, den Sie haben, kompatibel ist.
- Überprüfen Sie den Temperaturbereich des Hotends, um sicherzustellen, dass es das Filament, mit dem Sie arbeiten, schmelzen kann.
- Wählen Sie basierend auf Ihren Druckanforderungen die richtige Größe der Düse.
- Überprüfen Sie die Aufheizzeit des Hotends, da schnelles Aufheizen die Effizienz unterstützt.
- Kaufen Sie von einer renommierten Marke, um ein langlebiges und haltbares Hotend zu erhalten.
- Lesen Sie immer Bewertungen über ein Produkt, um sicherzustellen, dass es wie versprochen funktioniert und zuverlässig ist.
Zusätzliche Funktionen und Upgrades
Verbesserung der Funktionalität des 3D-Druckers
Durch einige Upgrades und Änderungen können Sie die Funktionalität des 3D-Druckers verbessern. Dafür müssen Sie Folgendes tun:
- Um die Leistung des Druckers zu beschleunigen, installieren Sie hochwertige Schrittmotoren, Druckbetten und Hotends.
- Aktualisieren Sie die Firmware des Druckers, wenn verfügbar, um die neuen Funktionen zu nutzen.
- Fügen Sie zusätzliche Funktionen wie einen Filamentsensor, einen automatischen Bett-Nivelliersensor und eine Dual-Extrusion hinzu.
- Verbessern Sie die Kühlungslösung des Druckers, indem Sie mehr Lüfter hinzufügen.
- Führen Sie häufige Kalibrierungen des Druckers durch, um eine bessere Druckgenauigkeit zu erzielen.
- Passen Sie die Slicer-Einstellungen an, um den Filamentabfall zu reduzieren und die Druckqualität und -geschwindigkeit zu verbessern.
Einzigartige Merkmale bestimmter Drucker
Einige 3D-Drucker verfügen über eine automatische Bett-Nivellierung, Dual-Extrusion oder eine geschlossene Druckkammer. Mit einem großen Bauvolumen können einige von ihnen ein größeres Modell auf einmal drucken. Das Filament ist ein weiteres einzigartiges Merkmal, das Sie benachrichtigt, wenn Sie das Filament nachladen müssen. WLAN-Konnektivität und LCD-Touchscreens sind zu einem ziemlich häufigen Merkmal geworden, das eine bessere Kontrolle und eine einfachere Dateiübertragung ermöglicht.
Gehäuse zur Temperaturkontrolle
Selbst erfahrene Benutzer finden es schwierig, mit Hochtemperaturfilamenten wie Nylon-Copolymer, PETG und ABS zu drucken, da Sie während des Druckens eine bestimmte Temperatur aufrechterhalten müssen, um qualitativ hochwertige 3D-Drucke zu erzielen. Andernfalls wird die Druckoberfläche uneben; es treten Extrusionsprobleme und andere Druckprobleme auf. Die Verwendung eines Gehäuses hält eine konstante Drucktemperatur aufrecht, verhindert Temperaturschwankungen und schützt vor Staub und Schmutz.
HEPA-Filter zur Partikelfiltration
Die Arbeit mit Filamenten wie ABS kann gefährlich sein, da sie schädliche Dämpfe erzeugen. HEPA-Filtration ist eine Möglichkeit, die während des Druckens erzeugten schädlichen Partikel und Dämpfe zu filtern. Es kann sogar Mikropartikel und flüchtige organische Verbindungen einfangen. HEPA-Filtration kann die Luftzirkulation eines Druckers verbessern und Gesundheitsrisiken reduzieren.
Häufig gestellte Fragen
Was sind die wesentlichen Komponenten eines 3D-Druckers?
3D-Druckerteile wie Druckbett, Hotend, Hauptplatine, Schrittmotoren, Rahmen und Düse sind einige der wesentlichen Komponenten eines 3D-Druckers.
Wie steuert die Hauptplatine die Operationen des Druckers?
Sie reguliert den Betrieb des Druckers, indem sie die vom Slicer gesendeten G-Codes in verständliche Befehle für den Drucker übersetzt. Die Hauptplatine steuert die Lüfter, Schrittmotoren, Temperatur und andere 3D-Druckerteile, sodass sie organisiert und genau arbeiten.
Wie funktionieren die Heizelemente, wie das Bett und der Hotend?
Sie funktionieren durch elektrischen Widerstand, der Wärme erzeugt, wenn elektrischer Strom durch das widerstandsfähige Material des Heizelements fließt. Die Hitze im Hotend schmilzt das Filament und das Bett, wenn es beheizt wird, hilft den Filamentschichten, besser auf der Oberfläche zu haften.
Können verschiedene Düsen für unterschiedliche Druckanforderungen verwendet werden?
Ja, je nach Ihren Druckanforderungen und der Komplexität des Designs können Sie verschiedene Düsen-Größen verwenden. Eine kleine Düse sorgt für feine Details und eine bessere Druckauflösung, benötigt jedoch mehr Zeit, während eine größere Düse schneller druckt und das Modell äußerlich rauer macht.
Welche Überlegungen sind bei der Auswahl eines Druckbetts und einer Druckoberfläche zu beachten?
Die Dinge, die Sie bei der Auswahl eines Druckbetts und einer Druckoberfläche berücksichtigen sollten, sind die Filamentkompatibilität, Haltbarkeit, Haftfähigkeit, das Bauvolumen des Druckers und die Leichtigkeit der Druckentfernung. Letztendlich spielen 3D-Druckerteile eine entscheidende Rolle in Bezug auf Präzision und Funktionalität. Das Verständnis, wie diese Teile funktionieren, macht den Druckprozess reibungsloser, verbessert die Druckqualität und verringert das Auftreten von Druckproblemen.