Haben Sie jemals versucht, Vasen, Schalen, Tassen und andere wasserfeste Modelle zu drucken? Wenn ja, welche Art von Filament haben Sie verwendet, mit welchen Einstellungen haben Sie es gedruckt? Konnten Sie Ihr Modell jemals wasserdicht machen?

Sie wissen wahrscheinlich inzwischen, dass 3D-Modelle nicht ohne zusätzlichen Aufwand wasserdicht sind. Wenn Sie versucht haben, verschiedene Vasen, die mit normalen Einstellungen gedruckt wurden (0,15 mm – Qualität, 15 % Gyroid-Füllung), mit Wasser zu füllen, haben Sie wahrscheinlich festgestellt, dass dünnwandige Modelle dazu neigen, häufig undicht zu werden, während Modelle mit dicken Wänden das Wasser in der Regel viel besser halten. Es liegt in der Natur des 3D-Drucks, dass er nicht die gleichen Eigenschaften hat, die wir von spritzgegossenen oder blasgeformten Kunststoffen gewohnt sind, daher ist es notwendig, einige Anpassungen vorzunehmen, um das Auslaufen von Flüssigkeiten zu verhindern. In diesem Artikel stellen wir nützliche Tipps und Tricks vor, die Wasserlecks verhindern und Ihre Drucke funktioneller machen.

Einfach ist nicht immer das Beste

Ihr erster Gedanke ist vielleicht, dass der einfachste Weg, einen wasserdichten Druck zu erreichen, eine Form der Nachbearbeitung ist. Drucken Sie das Objekt einfach aus, härten Sie es dann mit Epoxidharz aus oder glätten Sie es mit Aceton, usw. Diese Verfahren sind jedoch nicht unbedingt die praktischste Lösung. Sie müssen zusätzliche Zeit für die Nachbearbeitung aufwenden, eventuell sogar einige benötigte Werkzeuge zusammensuchen, eine Manipulation mit Aceton könnte erforderlich sein, usw. Aus diesen Gründen ist es besser, den Druck zu entwerfen und die Slicer-Einstellungen so anzupassen, dass der Druck von Anfang an wasserfest ist und keine Nachbearbeitung erforderlich ist.

Die gute Nachricht ist, dass wir zahlreiche Tests für Sie durchgeführt haben, um die besten Einstellungen für wasserdichte Drucke zu finden. Wir haben mehrere Dutzend Testmodelle gedruckt, um herauszufinden, wo die Grenze zur Wasserdichtigkeit liegt. Dann haben wir unsere Ergebnisse mit einigen im Internet verbreiteten Vorschlägen verglichen, und wir freuen uns, Ihnen die Ergebnisse präsentieren zu können.

Materialauswahl

Es gibt Filamente, die eine gute mechanische, Temperatur- oder chemische Beständigkeit aufweisen, aber gibt es auch Materialien, die sich durch ihre Wasserbeständigkeit auszeichnen? Nun, ja, aber eigentlich nein.

Zunächst einmal gibt es einige Filamente wie PVA und BVOH, die für den Versuch, ein wasserdichtes Teil zu drucken, völlig ungeeignet sind, da sie in Wasser löslich sind. Wenn Sie Wasser in einen mit einem dieser Filamente erstellten Druck gießen würden, würde er in kürzester Zeit anfangen, undicht zu werden und sich in etwas verwandeln, das an die Nase von jemandem erinnert. Aber gibt es überhaupt einen Unterschied zwischen PLA und PETG?

Hier ist unser Urteil: Wenn Sie Modelle mit dicken Wänden (6 Konturen / 2-3 mm oder mehr) drucken, spielt es eigentlich keine Rolle, mit welchem Material Sie drucken. Bei dünnen Wänden (2-4 Konturen / 0,9-1,8 mm) wird der Unterschied jedoch deutlich. Hier bietet PP die beste Wasserbarriere, gefolgt von CPE, PC, ASA und ABS. TPEE war etwas schlechter, hatte aber immer noch sehr ähnliche Ergebnisse. Andere getestete Filamente (HIPS, Nylon, PETG, PLA, PVB) leckten deutlich mehr.

Mehrere Quellen behaupten, dass sich PLA teilweise in Wasser auflösen kann und seine Fähigkeit, Wasser zu halten, verliert. Die Realität ist, dass sich PLA nicht auflöst, aber unter bestimmten Bedingungen aufquellen und als dochtähnliche Substanz für Wasser dienen kann, d. h. theoretisch kann es eine Situation geben, in der Sie die Vase mit Wasser füllen und sie nach mehreren Wochen undicht wird. In unseren Tests hatten wir dieses Problem jedoch bei keinem unserer Testobjekte (gedruckt mit Prusament PLA). Dazu gehörten auch mit PLA gedruckte Blumentöpfe, bei denen wir über unseren langen Testzeitraum keinerlei Leckagen feststellen konnten (Siehe unseren Gartenartikel).

Auswahl des richtigen Modells

Einer der Schlüssel zum Erfolg ist es, zu komplexe Modelle zu vermeiden. Modelle mit komplexen Formen haben in der Regel mehr Löcher in ihren Wänden, die zu Undichtigkeiten führen können. Es ist auch gut, Modelle mit dicken Wänden (2-3 mm oder noch dicker) zu wählen. Wenn Sie ein Modell wählen, bei dem Sie z. B. nur 2 Konturen einstellen können, wird es wahrscheinlich nicht in der Lage sein, Wasser zu halten und eine Form der Nachbearbeitung erfordern.

Schichthöhe

In verschiedenen Artikeln heißt es, dass Sie die Schichthöhe erhöhen sollten, um Schichtnähte zu reduzieren, eine der Hauptquellen für Leckagen. Ebenso wird behauptet, dass der Druck von transparenten Drucken auch mit hohen Schichten besser ist – und wir haben diese Hypothese widerlegt. Nun haben wir diese Methode auch für den Druck von wasserfesten Modellen widerlegt. Das Drucken mit etwas dickeren Schichten macht nur beim Drucken mit breiteren Düsen Sinn, aber wenn wir über 0,4 Düsen sprechen, ist es am besten, mit 0,15 mm Schichthöhe zu drucken. Im Gegensatz zu den Aussagen anderer Leute haben wir festgestellt, dass die niedrigsten Schichthöhen (0,05 mm) die besten und die höchsten Schichthöhen (0,3 mm) die schlechtesten Wasserdichtigkeitseigenschaften haben. Um es klar zu sagen: Es schien, dass die Hauptquelle für Leckagen nicht der Kontakt zwischen den Schichten war, sondern die Nähte und die Übergänge zwischen fester Füllung und Konturen. Das Drucken mit 0,15 mm Schichthöhe bietet nicht nur eine hervorragende Druckqualität, sondern auch eine recht gute Wasserdichtigkeit. Das Hauptziel ist es, die Wand so dicht wie möglich zu machen, und wir haben gezeigt, dass dies am besten durch das Drucken mit niedriger Schichthöhe, massiver Füllung und hoher Temperatur erreicht wird – siehe unseren älteren Artikel über das Drucken transparenter Teile.

Untere/obere Schichten

Wir haben nicht vergessen, eine Anzahl von oberen/unteren festen Schichten zu testen. Interessanterweise fanden wir heraus, dass die Anzahl der massiven Schichten nicht so wichtig ist wie die Anzahl der Konturen. Alle unsere Testobjekte mit 2-7 unteren massiven Schichten (und 8 Konturen) waren wasserdicht. Es ist wichtig zu wissen, dass die Unterseiten dieser zylindrischen Testobjekte mit einer flachen Oberfläche nach unten auf das Heizbett gedruckt wurden und dass die erste Schicht möglicherweise zur Hauptwasserbarriere geworden ist, weil sie in das Bett gequetscht wurde. Das Hauptproblem bei den unteren festen Schichten ist die Überlappung des Infill zwischen den festen Schichten und den Konturen. Sie können diese Einstellungen optimieren (Druckeinstellungen / Erweitert / Infill/Konturüberlappung), um die Verbindung zu verbessern oder den Durchfluss zu erhöhen (siehe unten).

Konturen

Unsere Testergebnisse zeigen, dass die Anzahl der Konturen das wichtigste (häufigste) Element ist, das Einfluss darauf hat, wie wasserdicht der endgültige Druck ist, einfach gesagt: Je mehr Konturen Sie verwenden, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass Sie am Ende einen wasserdichten Druck erhalten. In unseren Tests haben die meisten 3D-gedruckten Teile mit 4-6 Konturen (Wandstärken von 2-3 mm) gut funktioniert. Natürlich haben verschiedene Materialien unterschiedliche Konturen, die erforderlich sind, um wasserdicht zu werden. Unten finden Sie Grenzwerte für ausgewählte Materialien, wenn Sie einen einfachen Testzylinder drucken:

Das Drucken mit einem Perimeter im Vasenmodus war ausreichend, um für alle getesteten Materialien wasserdicht zu werden. Dies untermauerte unsere Erkenntnis, dass die Hauptquelle für Undichtigkeiten bei Drucken die Naht ist, die beim Wechsel der Schichten entsteht. Einfachere Modelle können im Vasenmodus gedruckt werden, aber komplexe Formen möglicherweise nicht. Aus diesem Grund betrachten wir zwei Konturen als den niedrigsten Wert.

Fluss

Wenn Sie die Flusseinstellung erhöhen, können Sie das Modell auch wasserfester machen, aber es hat einen großen Nachteil, der Druck wird seine präzisen Abmessungen verlieren und er wird wahrscheinlich eine unansehnliche Oberfläche haben. Es mag Sie nicht sehr stören, wenn Sie ein Design drucken, das nicht viel Präzision erfordert, oft können Sie dann den Fluss auf 105-110% erhöhen (Filamenteinstellungen / Extrusionsmultiplikator), aber vergessen Sie nicht, dass dies wahrscheinlich eine Menge Fadenbildung und Sickern verursachen wird (PETG zum Beispiel).

Das Erhöhen des Flusses ist wahrscheinlich der einfachste Weg, um wasserfeste Eigenschaften für Ihren 3D-Druck zu erreichen. Wenn Sie mit dem Vasenmodus drucken möchten, ist dies wahrscheinlich die einzige Möglichkeit, die Wände zu versiegeln (es sei denn, Sie wollen den Weg der Nachbearbeitung gehen).

Ein paar weitere Tipps

• Stellen Sie sicher, dass die Düse außen und innen sauber ist. Staub (und andere) Partikel, die sich in der Düse befinden oder die Düse verstopfen, können die Anzahl der Löcher in Ihrem Druck erhöhen.
• Wenn Sie Modelle mit dicken Wänden drucken, ist es nicht notwendig, sie mit 100 % Füllung zu drucken, aber in diesem Fall ist es wichtig, die Anzahl der Konturen zu erhöhen. Eine höhere Anzahl von Konturen erhöht nicht nur die Wasserdichtigkeit, sondern verbessert auch die mechanischen Eigenschaften des Modells.
• Erhöhen Sie die Temperatur um 5-10 °C (je nach Filamenttyp). Am idealsten ist eine Temperaturerhöhung in Kombination mit geringen Schichthöhen, dadurch wird die Schicht-zu-Schicht-Verbindung verbessert. Das Ergebnis sollte ein möglichst dichtes Modell sein.

Zusammenfassung

• Wählen Sie einfache Formen zum Drucken
• Dünnwandige Modelle druckt man am besten mit PP oder CPE
• Erhöhen Sie die Schichthöhe nicht (0,15 oder niedriger ist gut)
• Die Anzahl der unteren Schichten spielt keine Rolle. Stellen Sie sie jedoch sicherheitshalber auf 5 oder höher ein.
• Drucken Sie mit 4 Konturen oder mehr (wenn Sie nicht im Vasenmodus drucken).
• Erhöhen Sie den Durchfluss, wenn Sie nicht mehr Konturen verwenden können.

Nachbearbeitungslösungen

Wie wir gezeigt haben, ist es mit einigen grundlegenden Einstellungsänderungen und der richtigen Wahl des Filaments in der Regel möglich, wasserfeste Drucke ohne jegliche Nachbearbeitung zu erhalten, aber was ist, wenn wir ein wenig mehr brauchen? Hier sind einige Nachbearbeitungsmöglichkeiten, um das Beste aus Ihren Drucken herauszuholen.

Acryl-Lack

Die einfachste und anwenderfreundliche Methode, eine wasserfeste Vase herzustellen, ist die Verwendung von klarem Acryllack. Sprühen Sie das Modell einfach außen und innen ein paar Mal ein und lassen Sie es trocknen. Acryllack (matt und glänzend) können Sie in einem durchschnittlichen Hobbymarkt oder Baumarkt kaufen. Bitte beachten Sie, dass wir nicht empfehlen, Acryllack für lebensmittelechte Modelle zu verwenden. Für diese Fälle empfehlen wir die Verwendung von zertifiziertem, lebensmittelechtem Epoxidharz oder eine andere Methode der Oberflächen-Nachbearbeitung.

Nagellack

Es mag ein wenig seltsam klingen, aber auch Nagellack kann die Oberfläche versiegeln. Sein Hauptvorteil ist die Zugänglichkeit, kaufen Sie ihn einfach in einer Drogerie oder fragen Sie jemanden, der ihn verwendet. Der Hauptnachteil dieser Methode ist ihre unpraktische Anwendung, Nagellack ist normalerweise in kleinen Flaschen mit winzigen Pinseln. Außerdem ist es ziemlich teuer im Vergleich zu anderen Methoden.

Epoxidharz

Das Versiegeln der Oberfläche mit lebensmittelechtem Epoxidharz hilft Ihnen nicht nur dabei, das Modell wasserdicht zu machen, sondern ist auch eine der wenigen Methoden, die verwendet werden können, um lebensmittelsicheres 3D-gedrucktes Geschirr herzustellen. Denken Sie daran, dass die Verwendung von Epoxidharz eine sehr schmutzige Arbeit ist, die mit Dämpfen einhergeht, die wahrscheinlich zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erfordern. Es wird dringend empfohlen, mindestens Handschuhe und einen Atemschutz zu verwenden. Sie sollten immer die Empfehlungen des Herstellers befolgen, besonders wenn Sie versuchen, lebensmittelechte Modelle herzustellen. Das Aushärten des Epoxidharzes kann auch mehrere Tage dauern, was die Wartezeit bis zur Fertigstellung Ihres Projekts verlängert.

Chemisches Glätten

Die mit Abstand eleganteste Methode der Nachbearbeitung ist das chemische Glätten. Es ist eine relativ saubere Arbeit, auch wenn sie meist mit einer gewissen Geruchsbelästigung einhergeht. Das Ergebnis ist jedoch eine saubere, glatte Version des verwendeten Materials. Der wohl größte Nachteil dieser Methode ist die geringe Anzahl von Materialien, die problemlos geglättet werden können. Um es klar zu sagen: Jeder Filamenttyp hat sein Lösungsmittel, aber es gibt nur vier Materialien, die mit gängigen und sicheren Chemikalien geglättet werden können – ABS, ASA, HIPS und PVB. Wir werden hier nicht auf die Methoden des chemischen Glättens eingehen, das würde den ganzen Artikel in Anspruch nehmen. Moment mal, das haben wir doch schon gemacht! Schauen Sie sich unseren älteren Artikel an und lesen Sie unseren Materialleitfaden, um mehr zu erfahren.

Die Herstellung von Vasen, Tassen und anderen wasserfesten Modellen ist keine Raketenwissenschaft. Mit den richtigen Druckeinstellungen können Sie eine Vielzahl von Modellen drucken und mit ein wenig Nachbearbeitung kann fast alles wasserdicht werden. Sie werden vielleicht einwenden, dass wir nicht alle möglichen Varianten erwähnt haben. Zum Beispiel fehlt hier die Vakuumimprägnierung oder Wärmebehandlung, aber wir werden hoffentlich alle zustimmen, dass dies fortgeschrittene und selbst von den erfahrensten Makern selten angewandte Methoden sind. In einem zukünftigen Artikel werden wir Ihnen zeigen, ob es möglich ist, wirklich wasserdichte (luftdichte) Modelle zu drucken, zum Beispiel verschließbare Boxen, die für einige Zeit in Wasser getaucht werden können. In der Zwischenzeit würden wir uns freuen, wenn Sie Ihre wasserdichten Drucke mit uns teilen. Viel Spaß beim Drucken!