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3D-Drucker: Probleme und Lösungen beim SLA-Verfahren

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Obwohl SLA-Drucker vergleichsweise einfach aufgebaut sind, gibt es genug Fehlerquellen. Das Ergebnis sind abgebrochene oder hässliche Druckergebnisse. Wir zeigen die typischen Probleme und wie man sie löst.

Bereits bei den Tests der günstigen 3D-SLA-Drucker Elegoo Mars (Testbericht) und Anycubic Photon (Testbericht) mussten wir uns verschiedenen Probleme stellen und diese lösen. In diesem Ratgeber fassen wir unsere Erfahrungen zusammen und zeigen mögliche Lösungsansätze für häufig auftretende Fehler.

Wenn nach Abschluss des Druckvorganges kein Objekt an der Druckplattform hängt, hat sich das Druckerzeugnis entweder gelöst oder gar nicht an der Plattform gehalten. Dieser Fehler kann schon beim ersten Druck oder auch erst nach einer Weile auftreten. Eine mangelnde Haftung der ersten Schicht kann viele und ganz unterschiedliche Gründe haben.

Eine mögliche Ursache ist eine ungenaue Kalibrierung. In diesem Fall hilft es, die Druckplattform neu auszurichten und einen korrekten Nullpunkt für die z-Achse zu bringen. Dazu wird die Plattform so nach an das Druckdisplay herangefahren, dass nur noch ein Blatt Kopierpapier dazwischen passt. Anschließend muss der neue Nullpunkt im Drucker gespeichert werden. Das Blatt sollte sich nur noch mit leichtem Kraftaufwand herausziehen lassen. Es unter die Plattform zu schieben, sollte nicht mehr möglich sein.

Zudem muss die Druckplattform fettfrei und eben sein. Wer trotz Reinigung mit Isopropanol Haftungsprobleme hat, kann es alternativ mit Aceton probieren. In unseren Tests hat dies ddie Haftung spürbar verbessert. In einigen Fällen ist es auch nötig, Hand anzulegen und die Plattform leicht anzurauen. Beim Test des Anycubic Photon haben wir dazu Schlafpapier mit einer 1000er Körnung benutzt. Dieses haben wir auf eine flache Oberfläche gelegt und die Druckplattform kreisförmig darauf kreisen lassen.

Wir haben unsere Druckplatte des Anycubic Photon angeschliffen. Anschließend war die Haftung deutlich besser.

Eine weitere mögliche Ursache für die mangelnde Haftung ist eine lose und nicht ausreichend gesicherte Druckplattform. Als Erstes sollte man prüfen, ob sie ausreichend fest mit der z-Achse verschraubt ist und sie gegebenenfalls die Stellschraube fester anziehen.

Ist sie ausreichend fest mit dem Ausleger der z-Achse verbunden, folgt die Überprüfung des Kugelgelenks. Ist es locker, müssen die Madenschraube oder die Madenschrauben fester angezogen werden. Doch Vorsicht, wer die Schrauben anzieht, während die Plattform nicht geradesteht, riskiert ein unzureichendes Leveling oder eine Beschädigung des Druckdisplays.

Auch eine verschmutzte Folie des Resin-Tanks sorgt für schlechte Haftung. Ist die FEP-Folie sehr trübe, härtet das Resin nicht korrekt aus, weil das UV-Licht nicht mehr durchkommt. In vielen Fällen helfen eine Reinigung mit Isopropanol, Alkohol oder warmen Wasser und flüssigem Geschirrspüler. Nach der Behandlung mit einer Seifenlösung sollte die Folie anschließend gut abgespült und noch einmal mit Isopropanol gereinigt werden. Bei der Verwendung von rauem Küchenpapier kann es zu feinen Kratzern auf der Folie kommen. Dann hilft nur der Austausch der Folie. Aus der Erfahrung heraus sind beispielsweise Kosmetiktücher deutlich weicher und somit besser geeignet.

Auch das Harz kann ein Grund für schlechte Haftung sein. Ist es nicht ausreichend vermengt, beispielsweise durch kräftiges Schütteln der Flasche, wird es nicht oder nicht vollständig aushärten. In diesem Fall muss das Resin zurück in die Flasche und dann neu vermengt werden. Etwa zwei Minuten kräftiges Schütteln ist ausreichend, um eine vernünftige Konsistenz zu bekommen. Gerade bei missglückten Drucken sollte beim Zurückgießen immer ein Sieb benutzt werden, da kleine ausgehärtete Teilchen FEP-Folie oder Display beshcädigen können.

Ist das Harz gut vermengt, wird aber zu kurz belichtet, führt auch das zu mangelnder Haftung. Hier hilft eine angepasste Einstellung in der Slicing-Software. Die empfohlenen Belichtungszeiten unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller und von Farbe zu Farbe. Die ersten paar Schichten müssen wesentlich länger aushärten, um eine ausreichende Haftung zur Druckplattform sicherzustellen. Die korrekten Parameter sind üblicherweise in der Produktbeschreibung zu finden. Alternativ gibe es beispielsweise hier eine Sammlung empfohlener Belichtungszeiten für den Anycubic Photon oder hier für den Elegoo Mars.

Eine weitere Fehlerquelle ist eine zu niedrige Raumtemperatur. Damit das Aushärten ordentlich funktioniert, sollte diese bei etwa 20 Grad liegen. Die ideale Temperatur ist von Hersteller zu Hersteller verschieden.

Auch ein ungünstig positioniertes Druckobjekt kann die Ursache für schlechten Halt an der Plattform sein. Sobald eine Schicht fertig belichtet ist, muss die Druckplattform sie von der FEP-Folie lösen. Kommen dabei sehr dünne Stützen zum Einsatz, halten diese die auftretende Zugkraft nicht aus und lösen sich. Hier helfen nur Veränderungen in der Slicing-Software.

So sieht es aus, wenn das Objekt an der FEP-Folie statt an der Druckplattform haftet.

Bei all diesen Szenarien bleiben am Ende mehrere ausgehärtete Schichten, welche an der FEP-Folie kleben. Um einen neuen Druckversuch starten zu können, muss der Fehldruck runter. Dazu kommt das restliche flüssige Resin aus dem Tank zurück in die Flasche. Wer das Harz wiederverwenden will, muss hierzu immer einen Filter verwenden, um Probleme mit Verunreinigungen zu vermeiden. Anschließend werden die letzten Reste abgewischt. Nach einer kurzen Reinigung mit Isopropanol lassen sich die festen Schichten mit wenig Kraftaufwand von der Folie lösen. Wir verwenden hierzu einen weichen Kunststoffspachtel. Bei großflächigen Fehldrucken werden dessen Kanten kreisförmig gelöst. Vor der nächsten Benutzung des Tanks folgt immer eine Reinigung mit Isopropanol und eine mehrminütige Trocknungsphase.

Falls weder auf der Druckplattform noch im Resin-Tank ausgehärtetes Harz zu sehen ist, scheint es ein Problem mit dem Druckdisplay oder dem darunterliegenden UV-LED-Panel zu geben. Mit etwas Glück hat sich nur ein Kabel im Inneren des Druckers gelöst. Falls nicht, hilft nur ein Austausch der defekten Hardware.

Ist ein solcher Hardwaredefekt auszuschließen, scheint etwas mit dem Harz nicht zu stimmen. Härtet es überhaupt nicht aus, kann dies nur an einer völlig verschmutzten Folie, deutlich zu kurzen Belichtungszeiten oder einer Verunreinigung der FEP-Folie liegen. Wer Belichtungszeit und schmutzige Folie ausschließen kann, sollte ein anderes Harz ausprobieren.

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FEP-Folie universal

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Anycubic FEP-Folie

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Anycubic Resin Tank inkl. Folie

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Isopropanol 6 Liter

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Aceton 1 Liter

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Schleifpapier 1000er Körnung

Wenn sich zwar die Supportstruktur, nicht aber das Druckobjekt selbst, auf der Druckplattform hält, spricht dies für zu schwache oder zu wenige Stützen. In diesem Fall hilft eine Anpassung der Support-Einstellungen in der Slicing-Software. Testweise sollte der Durchmesser der Stützen und der Berührungspunkte erhöht werden. Auch eine Erhöhung der Anzahl der Stützen kann helfen.

Schwere Objekte sollten man hohl drucken, um Gewicht und Harz einzusparen. In dem Fall ist es aber wichtig, Drainagelöcher zu setzen. Ohne diese ist die Haftung schlechter, da es zu einem Sogeffekt kommt. Außerdem verbleibt flüssiges Harz im Inneren des Objektes.

Neben mangelnder Haftung kann eine unzureichend befestigte Druckplattform auch zu schiefen Drucken führen. Ist die Plattform ordentlich befestigt, kann auch ein ungleichmäßig befestigter Resin-Tank die Ursache sein. Beide Sicherungsschrauben des Harzbehälters müssen gleichmäßig fest angezogen sein.

Auch bei zu feinen und zu wenigen Stützen kann es zu Verformungen des Druckobjektes kommen.

Wer in der Slicing-Software schlampig arbeitet, bekommt schimmstenfalls Probleme mit dem Maßstab. Uns ist das beim Druck des kleinen Türmchens passiert.

Hier wurde beim Ändern der Größe in der Slicing-Software geschlampt.

Wer trotz der hohen Auflösung von SLA-Druckern Probleme mit sichtbaren Schichten hat, sollte zunächst die Belichtungseinstellungen in der Slicing-Software checken. Eine starke Überbelichtung ist eine mögliche Ursache für sichtbare Qualitätseinbußen; ebenso wie unzureichend gemischtes Resin. Ein weiterer Lösungsansatz ist eine Neuausrichtung des Druckobjektes. Schon das Slicen in einem leicht geänderten Winkel kann zu einem verbesserten Druckergebnis führen.

Die Schichten sind sichtbar. Hier helfen feinere Schichten oder eine Neuausrichtung des Objektes

Sollte flüssiges Harz auf das Druckdisplay gelangen, sollte man dieses manuell belichten und aushärten. Die belichtete Schicht zu Entfernen klappt nach unserer Erfahrung mit einem Schaber für Glaskeramik-Kochfelder. Dieser sollte allerdings nur sehr flach angesetzt werden, um Beschädigungen zu vermeiden. Meist reicht zum Abkratzen auch eine alte Kreditkarte oder der Kunststoffspachtel, welcher zum Lieferumfang der Drucker gehört.

Harz auf dem Druckdisplay muss gehärtet und abgekratzt werden.

Ist die Bodenschicht des Druckerzeugnisses unsauber und löchrig, kann dies an Schmutzpartikeln auf der FEP-Folie liegen. Diese verhindern eine ausreichende Belichtung und führen zu sichtbaren Fehlstellen. Auch kleine Luftbläschen durch das Aufschütteln des flüssigen Harzes führen zu Fehlstellen. Nach dem Einfüllen sollte es zehn bis zwanzig Minuten lang ruhen, bevor der Druckvorgang startet.

Auch kleine Verunreinigungen (wie Staubpartikel) im Harz führen zu fehlerhaften Oberflächen. Abhilfe für dieses Problem schafft das Filtern des Resins. Geeignete Papierfilter gibt es im Hunderter-Paket ab etwa 10 Euro. Umweltfreundlicher sind wiederverwendbare Filter – diese müssen allerdings nach jeder Benutzung ordentlich mit Isopropanol gereinigt werden.

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Wiederverwenddbarer Filter

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Einwegfilter 100 Stück

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Einwegfilter 250 Stück

Miele Reinigungsschaber für Glaskeramik-Kochfelder

Reinigungsschaber

Zum Aushärten tut es auch eine günstige UV-Trockenlampe für Nagellack.

Ist die Oberfläche des fertigen Objektes nach der Behandlung mit UV-Licht immer noch klebrig und weich, ist das Harz nicht vollständig ausgehärtet. Für eine saubere Oberfläche muss zuerst das unbelichtete und überschüssige Resin abgewaschen werden. Bei einfachen Objekten reicht dazu ein mehrminütiges Bad in Isopropanol aus. Bei komplizierteren Oberflächen helfen weiche Zahnbürste, Magnetrührer oder Ultraschallbad weiter. Ein Magnetrührer sorgt für Bewegung und hilft beim Spülen. Beim Ultraschallbad (in Isopropanol) wird das unbelichtete Harz abgeschüttelt. Beim Kauf unbedingt darauf achten, dass die Behälter groß genug sind, um die eigenen Druckobjekte aufzunehmen.

Anschließend muss der fertige Druck lang genug unter UV-Licht. Hier bietet sich neben fertigen Aushärtungsboxen auch ein Selbstbau mit geeigneter UV-LED an. Die Lichtquelle muss nicht nur über genügend Power verfügen, sondern auch die korrekte Lichtwellenlänge für das genutzte Harz haben. Das Aushärten dauert dann, je nach Lampe, Resin und Objektgröße, bis zu einer halben Stunde und länger.

XYZprinting UV Curing Chamber (3UD10XEU01K/3UD10XEU00B)

UV-Aushärtungskammer

Wanhao Boxman UV Light Chamber (BOXMAN-1)

UV-Aushärtungskammer

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UV-LED Streifen

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UV-Lampe 36W

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UV-Lampe 60W

Wenn bei filigranen Strukturen – wie einem Gitter – Details verloren gehen und sich Zwischenräume mit Harz füllen, spricht das für eine zu lange Belichtungszeit, schlecht gemischtes Harz oder eine unzureichende Reinigung nach dem Druckvorgang. Wer viele feine Strukturen mit geringem Abstand druckt, muss diese unbedingt ausreichend von unbelichtetem Harz befreien.

Feine Strukturen, wie bei diesem Eiffelturm, müssen besonders gründlich gereinigt werden.

Das Resin in schmalen Öffnungen übersteht wegen der Oberflächenspannung auch ein einfaches Reinigungsbad. Aus der Erfahrung hilft der Einsatz von Zahnbürste, UV-Bad oder Magnetrührer. Bei extrem feinen Objekten ist das Ultraschallbad die beste Lösung, da Magnetrührer und Bürste zu Beschädigungen des noch weichen Resins führen können.

AEG Electrolux ETC USR5659 Ultraschallreiniger

Ultraschallbad 0,6 Liter

Dema 60944 Ultraschallreiniger

Ultraschallbad 1,4 Liter

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Magnetrührer bis 3 Liter

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Magnetrührer 1 Liter

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Magnetrührstäbchen

CRC Druckluft 67 400ml

Druckluft-Spray

Sind nach dem Aushärten weiße Flecken oder Schlieren auf der Oberfläche zu sehen, spricht das für eine zu geringe Trocknungszeit nach dem Reinigungsbad. Das Isopropanol muss sich vollständig verflüchtigt haben, bevor die Aushärtung unter UV-Licht startet. Soll es schnell gehen, helfen Druckluftspray oder Kompressor bei der Trocknung.

Hier war das Isopropanol bei der Aushärtung noch nicht vollständig verflüchtigt.

SLA-Drucker haben zwar weniger bewegliche Teile als FDM-Drucker, die Fehlerquellen für fehlgeschlagene Drucke sind aber trotzdem vielfältig.

Grundsätzlich empfehlen wir das Resin immer gut zu mischen und nur durch einen Filter hindurch in die Flasche zurückzuschütten. Auch eine ausreichend hohe Raumtemperatur ist wichtig. Die fertigen Druckobjekte müssen gründlich von Harzresten befreit und lang genug ausgehärtet werden.

Der Drucker muss ordentlich kalibriert und der Resin-Tank ausreichend sauber sein. Beschädigte FEP-Folien sollten rechtzeitig ausgetauscht werden. Nach der Benutzung von Isopropanol sollte immer einer mehrminütige Wartezeit eingehalten werden, damit sich die Rückstände verflüchtigen können.

Eine Änderung der Objektausrichung und der Slicing-Einstellungen führt zu ganz unterschiedlichen Ergebnissen. Hier muss man sich im Zweifel spielen und verschiedene Varianten ausprobieren.

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