Warum Filamenttrockner neben jeden 3D-Drucker gehören
Wenn knisternde oder zischende Geräusche während des Druckvorgangs aus dem 3D-Drucker zu vernehmen sind, ist das ein Zeichen, dass das Filament zu viel Feuchtigkeit aufgenommen hat. In diesem Fall sollte der Druck nicht fortgesetzt und das Filament gegen ein trockenes Exemplar getauscht werden, das Beispielsweise mittels eines elektrischen Trockners entfeuchtet wurde.
So einfach der 3D-Druck erscheint, so viele Tücken hält diese Technik für den Nutzer bereit, die für Verdruss durch unsaubere Ausdrucke sorgen. So bilden sich beispielsweise in der heißen Drückerdüse Dampfblasen, wenn Filament verwendet wird, das eine zu hohe Feuchtigkeit besitzt. Diese Dampfblasen verhindern, dass sich das Filament sauber auf das aufzubauende Teil legt. Vielmehr ist eine zerfranste Struktur zu beobachten.
In der Regel macht frisches Filament, das sich noch im unbeschädigten Vakuumbeutel befindet, beim Druck keinerlei Probleme. Diese stellen sich erst ein, wenn das Filament längere Zeit im Drucker verweilt und nicht benutzt wird. In dieser Zeit besteht die Gefahr, dass sich Feuchtigkeit im Filament ansammelt, da viele Filamentmaterialien hygroskopische Eigenschaften haben. Dies bedeutet, dass sie aktiv Wasser anziehen und es binden.
Insbesondere PETG, ABS, PC, Nylon, PVA, TPE und TPU sollten nach der Benutzung aus dem 3D-Drucker entfernt und trocken gelagert werden, wenn absehbar ist, dass diese längere Zeit nicht mehr genutzt werden. Obwohl das hygroskopische Problem bei PLA nicht so ausgeprägt ist, sollte auch dieses Material in ähnlicher Weise gehandhabt werden. Zudem ist zu beachten, dass PLA zu denjenigen Materialien gehört, die sich durch Trocknen nicht vollständig regenerieren, weshalb es ratsam ist, das Material nach dem Anbruch der Verpackung zügig zu verbrauchen. Auf jeden Fall sind diese Filamente bei der Lagerung stets frei von Feuchtigkeit zu halten, weshalb die Vakuumverpackung des Filaments erst kurz vor dem Einsatz geöffnet werden sollte.
Unkritisch in der Handhabung sind jedoch alle Filamente, die nicht hygroskopisch sind. Dazu zählen PP, HIPS sowie PVC.
Bei PVA sowie BVOH ist der Wasseraufnahmeprozess sehr hoch, sodass diese Materialien sich innerhalb weniger Stunden zersetzen können. Bei dem als Hydrolyse bezeichneten Prozess spalten Wassermoleküle die Estergruppen des Polymers auf, wodurch das Material abgebaut wird. Aus diesem Grund ist es ratsam, diese Materialien während des Drucks in speziellen Behältern aufzubewahren, die elektrisch beheizbar sind. So wird ein zu feuchtes Filament verhindert, das nur schlecht haftet und zudem zu Verstopfungen in der Düse führen kann. Darüber hinaus ist es empfehlenswert, darauf zu achten, dass der 3D-Drucker idealerweise in einer Umgebung steht, in der eine möglichst geringe Luftfeuchtigkeit vorhanden ist.
Das Filament prozessgesteuert trocknen
Zum Entfeuchten von Filament gibt es Trockner, die über eine Heizung verfügen. Diese Heizung wird über eine Steuerung geregelt, wobei anwählbare Parameter genau auf das jeweilige Filament abgestimmt sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das jeweilige Filamentmaterial optimal getrocknet wird beziehungsweise sich kein kritischer Wassergehalt ansammelt, der sich nachteilig auf den Druckprozess auswirkt. Passende Trockner gibt es beispielsweise vom chinesischen Hersteller Sunlu, der verschiedene Trocknermodelle anbietet, darunter den Filadryer S2.
Bei diesem Modell kann eine 0,5 beziehungsweise 1 Kilogramm-Filamentrolle eingelegt werden, die an zwei Querbolzen aufliegt, somit sie nicht mit dem Heizbett in Berührung kommt.
Über einen 4,6-Zoll-LCD-Touchscreen können alle Einstellungen wie etwa Heiztemperatur, Betriebszeit oder Filamenttyp einfach eingestellt werden.
Der Trockenprozess dauert zwischen drei und sechs Stunden und ist abhängig vom Feuchtegrad sowie der Gewichtsmenge des Filaments. Sobald der Trockenprozess abgeschlossen ist, sollte das Filament sofort genutzt werden, was vorteilhaft direkt aus dem Trockengerät geschieht, das dazu in Betrieb bleiben kann. Auf diese Weise wird verhindert, dass dem Filament während des Drucks erneut Feuchtigkeit zugeführt wird.
Der Vorteil spezieller Trockengeräte
Ab und an wird geraten, dass man Filamente auch in einem Backofen trocknen könne. Davon ist jedoch abzuraten, da Backöfen in der Regel nicht in der Lage sind, eine eingestellte Temperatur in einem engen Bereich zu halten. Dies kann dazu führen, dass die sogenannte Glasübergangstemperatur des Filaments überschritten wird, was dazu führt, dass sich das Filament dauerhaft verformt. Dies äußert sich in Schwankungen des Filamentdurchmessers oder gar im Verschmelzen einzelner Filamentreihen.
Trockengeräte für Filamente hingegen sind in der Lage, die zum Filamentmaterial passende Trocknungstemperatur in einem engen Toleranzbereich einzuhalten, weshalb derartige Probleme in der Regel nicht auftreten können.
Nach dem Trocknen beziehungsweise nach Abschluss des Drucks sollte das Filament mittels eines Vakuumgeräts in einen luftleer gepumpten Vakuumbeutel eingepackt werden, wo es bis zur nächsten Nutzung verbleibt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass 3D-Drucke stets sauber und problemlos ausgeführt werden.
