Ultimaker filament extrusion problems DE/EN

In letzter Zeit hatte ich massive Extrusionsprobleme mit meinem Ultimaker und habe das anfangs auf den Feeder geschoben weil sich die Rendelschraube zum Transport des Filaments immer häufiger zugesetzt hatte und sich teilweise auch in das Filament gefressen hatte auf dass der Vorschub während des Druckvorgangs komplett abgebrochen ist.

Ich hatte zwischenzeitlich die Nozzle gewechselt und habe die Drucktemperaturen permanent weiter angehoben um wenigstens für einen ungehinderteren Filamentfluss zu sorgen.

Das Eigentliche Problem war aber ein ganz anderes.

Das Filament wird klassischerweise in Spulen geliefert und wird vermutlich noch warm vom Produktionsprozess auf diese Rollen aufgespult. Der Biegeradius der innersten Lagen des Filaments um die Nabe ist aber so klein, dass das Filament mit ziemlicher Spannung im Bowden (Dem Transportschlauch zwischen Feeder und Hot-End) läuft. Gegen diesen Druck muss die Rendelschraube des Feeders permanent arbeiten, setzt sich also schneller zu und rutscht dann irgendwann durch. Dabei frisst sich die Transportschraube in das Filament und die Extrusion stoppt endgültig.

Das Problem trat bei mir vermutlich ab den letzten 20% der 1kg Spule auf und wurde von da an immer schlimmer.

Ich muss mir noch eine ökonomische Lösung für diese Reste einfallen lassen. Mit 200g lässt sich noch einiges anstellen.


(EN) Lately I had massive extrusion problems with my Ultimaker and had the initially thought the feeder would be the problem because my knurled head screw had partially eaten in the filament and finally was slipping.
In the meantime i changed the nozzle and have increased printing temperatures permanently to care for an ungehindert extrusion flow.

The actual problem was quite different.

The filament is traditionally delivered in coils, wound still warm from the production process in these roles. The bending radius of the innermost layers of the filament around the hub is so small that the filament runs with higher tension in the Bowden. Against this pressure the feeders knurled head screw has to work constantly, so clogs more quickly and then slips finally. From here, the transport screw eats in the filament and the extrusion stops definitively.
The problem occurred probably from the last 20% of the 1kg coil and then getting slowly worse.
I have to come up with an economical solution for these 200g of remains.

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Ultimaker original 3D-Drucker

Vor einiger Zeit hatte ich die Möglichkeit bekommen, mich in der Universität etwas mit einem 3D-Drucker zu beschäftigen und war sofort begeistert von der unerwartet hohen Druckqualität der entstandenen Objekte. Leider war der dortige Drucker recht stark frequentiert und auch für die Aufsicht während des Drucks musste gesorgt sein. Was bei einer Druckdauer von mehreren Stunden oder gar Tagen doch recht schwierig war.

Somit lag es nahe sich gleich nach einem eigenen Modell umzusehen.

Knapp drei Fahrstunden entfernt konnten wir uns einen gebrauchten „Ultimaker original“ abholen und hatten dann aber erst einmal etwas Arbeit mit der Reinigung aller Achsen, die auch zum Teil nicht ganz richtig montiert worden waren was das doch eher schlechte Druckbild des Vorbesitzers erklärte.

Frisch gereinigt, geölt und justiert hatten wir nun daheim unseren eigenen 3D-Drucker stehen und haben uns auf Thingiverse erste Testdesigns heruntergeladen und ausgedruckt.

Eine ganz neue Welt eröffnet sich: Ersatzteile, Haushaltsgegenstände, Ordnungshilfen usw.

Ich möchte hier eine Art kleine FAQ zu meinen Erfahrungen und Empfehlungen abgeben wie ich mit dem 3D-Drucker umgehe und welche Hinweise ich euch mit auf den Weg geben möchte. Im Speziellen geht es hierbei natürlich um den Ultimaker original.

Was kostet die Ausrüstung?

Als Bausatz kostet das Gerät selbst ab 1000€ (+30h selbstständige Arbeit). Fertig zusammengebaut ab 1500€. Gebraucht ab ca.800€. Es empfiehlt sich noch Skalpelle zur Säuberung der Kanten und Klebeband (sog. Blue Tape) zur besseren Haftung des Filaments auf dem Drucktisch zu kaufen. Alles andere nach Bedarf.

Was kostet so ein Druck?

Die Rolle Filament (Das Material -in unserem Fall „PLA„) liegt im Schnitt bei ca. 30€ /750g. Ein Druck kostet also entsprechend des Materialgewichts. 1g = 4ct. Wobei die Rechnung mit recht teurem PLA aufgestellt worden ist. Preislich gibt es da noch sehr viel Spielraum. Aktuell drucken wir mit PLA von ColorFabb. Der Strombedarf liegt auf Höhe eines handelsüblichen Notebooks und fällt damit kaum weiter ins Gewicht. Die Materialkosten sind also verschwindend gering im Gegensatz zu dem Aufwand für das Design, die Vorarbeiten am Drucker und die Drucküberwachung sowie die Gerätebelegung (Druckdauer).

ca. 0,16€ Materialkosten

Wie lange dauert ein Druck?

Sehr lange! Möchte man Objekte in einer ordentlichen Qualität drucken dauert z.b. ein kleiner Schlüsselanhänger ca. 45min. Für größere Objekte habe ich auch schon über 12h eingeplant wobei unsere mögliche Druckfäche von 20*20*20cm bei weitem noch nie ausgereizt worden ist und  wir noch keine all zu komplexen Objekte gedruckt haben.

Kann ich das auch?

Ja! Die anfängliche Lernkurve beim 3D-Drucken ist sehr steil. Eine Unterweisung von ca. 30min. reicht aus um ein Minimum an Grundverständnis zu vermitteln mit dem man dann selbst weiter lernen kann. Dabei kann man selbst kleinere Objekte z.B. aus Thingiverse herunterladen, beurteilen und die ersten Einstellungen am Slicing Programm entsprechend seiner Wünsche vornehmen und den Druck anstarten.

Aber Achtung! Der Teufel steckt beim 3D-Druck im Detail. Plug&Play Handling wie bei einem Laserdrucker: Nein! Es benötigt ein gewisses Interesse und Verständnis an der Technik des Druckers, des Druckens und jede Menge Geduld.  3D-Druck verläuft nicht immer reibungslos.

Lohnt sich ein eigener 3D-Drucker für mich?

zu 80% Nein! Überlegt euch vorher ob ihr langfristig einen eigenen 3D-Drucker braucht. Ich gehe davon aus, dass sich ein Großteil der Menschen nicht mehr mit ihren 3D-Druckern beschäftigt sobald sie sich auch den letzten unnützen Gegenstand bei Thingiverse gedruckt haben. Ab jetzt muss man sich überlegen weiterhin auf neue Designs von Einkaufswagenchips anderer Leute zu warten die man dann nachdrucken kann oder selbst als Konstrukteur anfängt und ordentliche Gegenstände seinen individuellen Bedürfnissen entsprechend entwirft.

Wer keine eigenen Projekte verfolgt, wenig Kreativität oder technisches Interesse oder Verständniss an den Tag legt und vor allem keine Geduld hat sich mit der Sache ordentlich zu beschäftigen steigt hier vermutlich schnell aus.

Spare ich mit einem 3D-Drucker Geld? (Nie wieder Ersatzteile kaufen müssen)

Mit etwas Glück handelt es sich um ein gängiges Teil (z.B. Ikea Kleinteile). Dann ist die Chance groß, dass sich schon jemand die Mühe gemacht hat ein Objekt zu konstruieren. Zu 90% wird es aber so verlaufen: Kleinteil im Haushalt kaputt –> Kein Objekt bei Thingiverse –> Ersatzteil doch beim Hersteller kaufen.

Beim ersten Mal macht ihr euch noch die Mühe in stundenlanger, liebevoller Arbeit ein Modell selbst zu konstruieren und mehrere Testdrucke zu machen nur um 10€ für ein Ersatzteil zu sparen. Interessant ist die Eigenkonstruktion nur für Einzelanfertigungen oder sehr rare oder teure Ersatzteile.

Außerdem müsst ihr beachten, dass euer Filament für den Einsatzbereich des Ersatzteils auch geeignet sein muss. Lebensmittelecht?, Temperaturstabil?, Mechanische Belastungen?, UV-Beständigkeit? usw. Es gibt zwar inzwischen Spezialfilamente, die die og. Eigenschaften mitbringen aber letztendlich muss jeder selbt entscheiden ob er die Zeit investieren kann und möchte.

3D-Druck kann viel aber noch lange nicht alles.

Noch ein paar Jahre warten bis die 3D-Drucker besser werden?

Plug&Play Drucker wird es meiner Meinung nach auch in 5 Jahren noch nicht geben. Ein wachsames Auge wird man vermutlich immer auf den Druck haben müssen. Vorarbeiten, Justage, Wartung usw. werden auch in näherer Zukunft nicht anders verlaufen als jetzt. Was sich vermutlich verändern wird sind die Preise für die Geräte. Aber auch dann wird es den 3D-Drucker für 300€ und das Gerät für mehrere tausend Euro geben. So wie jetzt auch. Auch wenn es gerne so publiziert wird, dass in Zukunft jeder seinen eigenen 3D-Drucker im Haushalt haben wird glaube ich nicht daran. Modellbauer, Bastler und Technikbegeisterte werden damit auf jeden Fall etwas anfangen können aber nicht der Durchschnittsbürger.

Wie verläuft der Prozess von der Idee bis zum fertigen Objekt?

Das schöne am 3D-Drucken ist, dass jeder mit etwas Mühe und liebe zum Detail den Prozess von der Idee bis zum fertigen Objekt alleine durchziehen kann. Mit Konstruktionstools wie z.b. Inventor lassen sich die Gegenstände entwerfen. Im Anschluss werden die Objekte mit einem sog. Slicing Programm in Maschienencode (gcode) übersetzt. Hierbei kann mit sehr vielen Parametern Einfluss auf das Druckergebnis genommen werden (schneller Druck, hochwertiger Druck, Filamenttemperatur, Wandstärken, Objektfüllung usw.) Die .gcode Datei wird im Anschluss auf den Drucker übertragen. Bei Bedarf müssen am Ende noch z.B. Stützstrukturen aus dem Objekt entfernt werden. Hier noch eine Videoempfehlung dazu: Link

Von der Idee bis zum Produkt (Design in Inventor, Slicing in Cura, Druck, Fertiges Produkt in der Anwendung

Daheim drucken? Was beachten?

Der Drucker sollte in keinem Raum stehen in dem man sich während der Druckdauer permanent aufhält. Das Gerät emittiert eine gewisse Geräuschkulisse der man sich sicherlich nicht auf die Dauer aussetzen möchte. Vergleichen würde ich die Lautstärke mit einem durchschnittlichen Tintendrucker im Betrieb.

Gleichzeitig sollte während der Druckdauer nicht zu viel Temperaturänderung stattfinden um für eine möglichst gleichmäßige Abkühlung des PLA zu gewährleisten. Ansonsten kann sich das Objekt je nach Beschaffenheit verziehen. Lüften beim Drucken: lieber nicht.

Gleichzeitig sollte man beachten, dass manche Filamente wie z.B. ABS keine sonderlich gesundheitsförderlichen Dämpfe emittiert. PLA ist hier glücklicherweise etwas weniger bedenklich.

Eine Überwachung während des Druckens halte ich persönlich für notwendig. Bei ca. 1/10 aller Drucke sind bei mir bis jetzt Komplikationen aufgetreten. Als Problemquelle war hierfür meistens die Filamentrolle verantwortlich die nicht ordentlich aufgewickelt war und sich verhakt hatte. Zwar passierte hierbei nicht mehr als dass der Drucker im leeren Raum gedruckt hatte aber bei sehr langen Druckdauern ist es äußerst ärgerlich wenn man das Problem erst nach mehreren Stunden feststellt um den Druck neu starten zu können. Hierfür verwende ich ein altes Smartphone als Webcam (IP Webcam im Android Strore). Somit kann ich den Druck auch von unterwegs verfolgen und notfalls früher eingreifen.

IP Webcam

IP Webcam

Was ich noch mit den Drucker anstellen werde wird sich noch herausstellen. Es stehen einige Projekte für Gehäuse zur Heimautomation, zur Ordnungshaltung und Ersatzteilproduktion an. Verfolgt mich auf Thingiverse und natürlich auch hier im Blog werden sich bald einige Objekte wiederfinden.

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