Filament trocknen, oder Filament nicht trocknen?

26. August 2021Dr. Andrei Neboian

4 von 10 Projekten im FFF-3D-Druck scheitern. Aber es gibt noch Hoffnung.

Sind Sie mit Herausforderungen wie Stringing, ungleichmäßige Oberflächen oder verstopften Düsen konfrontiert? Oft haben diese Unannehmlichkeiten vermeidbare Ursachen. Wie zum Beispiel „nasses“ Filament.

Aber was ist ein “nasses” Filament?

Die kurze Antwort lautet: Thermoplastisches Filament ist hygroskopisch – es nimmt Feuchtigkeit aus der Atmosphäre auf. Eine längere Antwort berücksichtigt die Art Ihres Filaments, wie die Spule verpackt ist und, was noch wichtiger ist, wie Sie Ihr Filament lagern.

In diesem Beitrag lernen Sie über folgende Themen:

  • Die Auswirkungen von “nassem” Filament für den 3D-Druck
  • Filament-Trocknungsprozesse und ihre besonderen Eigenschaften
  • Die richtige Lagerung von Filament für 3D-Drucke in Industriequalität – sogar bei Ihnen zu Hause

Nasses Filament und die damit verbundenen Herausforderungen beim 3D-Druck

Eine schnelle Google-Suche nach nassem Filament bringt diverse Links, darunter einen beliebten Reddit-Beitrag, der die Folgen von feuchten Spulen als Mythos beschreibt. Ignorieren Sie diesen und scrollen Sie weiter nach unten. Sie werden Berichte aus erster Hand finden, in denen hervorgehoben wird, dass Ihr nasses Filament höchstwahrscheinlich für die folgenden Druckfehler verantwortlich ist:

  • Fadenbildung (Stringing): Die haarigen Fäden auf Ihren fertigen 3D-Druckteilen, die keine noch so aufwendige Nachbearbeitung korrigieren kann. Sie können diese Fadenbildung auch nicht durch Änderung der Druckparameter verbessern.
  • Ungleichmäßige Oberflächentextur: Ihr FFF-3D-Drucker extrudiert geschmolzenes Filament in Schichten. Nasses Filament beeinträchtigt die Gleichmäßigkeit der Extrusion. Mangelnde Gleichmäßigkeit führt zu den ungleichmäßigen Oberflächen, mit denen Sie sicher schon zu kämpfen hatten.
  • Verstopfte Extrusionsdüse: Eine Düse, die kein Filament extrudiert bedeutet, dass sie verstopft oder schlecht eingestellt ist. Wenn Sie die Düse gereinigt haben und sie bei der richtigen Temperatur immer noch kein Filament extrudiert, ist der wahrscheinlichste Übeltäter das feuchte Filament.
  • Knisternde oder poppende Geräusche: Wenn knisternde Geräusche in der Düse zu hören sind, gefolgt von wenig oder unterbrochener Extrusion, ist dies ein zuverlässiges Zeichen den Druckvorgang abzubrechen. Das Geräusch wird wahrscheinlich durch nasses Filament verursacht.

Filament trocknen oder nicht trocknen

Also eins steht fest: zuverlässiger 3D Druck erfordert trockenes Filament.

Aber bevor wir uns mit den verschiedenen Trocknungsprozessen beschäftigen, wollen wir uns zuerst folgende Frage stellen: Wie können wir nasses Filament erkennen?

Glücklicherweise gibt es einige Anzeichen, die Ihnen helfen können, den Zustand Ihrer Spulen zu erkennen.

Außer Sie finden Feuchtigkeitsperlen auf der Oberfläche Ihrer Spulenpackung, können Sie nicht feststellen, ob Ihr Filament Feuchtigkeit aufgenommen hat, ohne ein Stück davon zu extrudieren. Extrudieren Sie daher etwas Filament, um Anzeichen für feuchtes Filament zu erkennen. Diese Anzeichen können knisternde und zischende Geräusche sein, Luftblasen im extrudierten Filament oder auch Dampf, der aus der Düse kommt.

Jedes dieser Anzeichen ist ein Hinweis auf nasses Filament. Entscheiden Sie sich zu diesem Zeitpunkt trotzdem den 3D-Druck fortzusetzen, erhöhen Sie die Ausfallrate ihres Druckes von 40 % auf etwa 60 %.

Daher ist das Trocknen – und auch das Trockenhalten – von Filament eine eindeutige Empfehlung für mehr Erfolg beim 3D-Druck.

Welche Methoden gibt es also zum Trocknen von Filamenten?

Traditionelle Filament-Trocknungsmethoden

Trocknen im Backofen

Heimwerker und professionelle 3D-Drucker verwenden immer noch haushaltübliche Backöfen, um die Feuchtigkeit aus Filamenten wie ABS und PLA zu entfernen. Legen Sie einfach Ihre Filamentspule in einen Ofen und stellen Sie ihn auf die richtige Temperatur ein:

  • 40 – 45 °C für PLA
  • 80 °C für ABS
  • 80 °C für PA/Nylon

Achten Sie darauf, dass der Ofen diese Temperaturen sehr genau halten kann. Es kann Ihnen sonst passieren, dass das Kunststofffilament oder die Spule schmelzen.

Die richtige Temperatur zu halten kann bei manchen Backöfen sehr schwierig sein. Oft ist das eingebaute Ofenthermometer nicht präzise genug, um Temperaturschwankungen zu vermeiden. Solche Temperaturschwankungen können schädlich für Ihr Filament oder die Spule selbst sein. Der Trocknungsprozess im Backofen erfordert daher viel Aufmerksamkeit mit einem zusätzlichen Thermometer, um sicherzustellen, dass Sie Ihr Filament nicht ruinieren.

Dörrautomat

Dörrautomaten konservieren Ihre Lebensmittel durch trocknen mit einem Luftstrom bei konstanter Temperatur. Denken Sie an Dörrpflaumen oder getrocknete Apfelspalten. Der geringe Feuchtegehalt verringert die Oxidation im Lebensmittel und macht es länger haltbar.

Der konstant warme Luftstrom eines Dörrautomaten kann auch für das Trocknen von 3D-Druckfilamenten angewendet werden. Im Gegensatz zum durchschnittlichen Backofen können Dörrautomaten die eingestellte Temperatur besser halten. Die einstellbaren Temperaturen sind aber niedriger. Dazu kommt, dass ein Dörrautomat die ganze Zeit in Betrieb sein muss, um Ihr Filament trocken zu halten.

Dedizierte Filamenttrockner

Bevor Sie Plastik in Ihren Ofen legen oder Dörrautomaten in ein Filamenttrocknungsgerät umwandeln, haben Sie auch die Möglichkeit, einen dedizierten Filamenttrockner zu verwenden.

Ein Filamenttrockner ist ein einfach zu bedienendes Gerät. Sie legen das nasse Filament in den Trockner, wählen bestimmte Einstellungen und warten ein paar Stunden. Schon haben Sie ein trockenes Filament. Filamenttrockner wurden gebaut, um Feuchtigkeit aus Thermoplasten zu entfernen und sind daher unsere klare Empfehlung.

Moderne Filamenttrockner haben neben einer Heizung auch eine Sorptionseinheit eingebaut. Diese Einheiten absorbieren Feuchtigkeit, wodurch die Luft im Inneren des Trockners sehr trocken wird. Denken Sie an eine Wüste – im Inneren eines Filamenttrockners herrschen die gleichen Bedingungen: trocken und heiß. Vergleichen Sie das mit einem tropischen Regenwald: Die Luft ist immer noch heiß, aber nicht trocken. Trotz ähnlicher Lufttemperaturen trocken Dinge in der Wüste viel schneller als im Regenwald.

Wenn Sie also Trockner mit einer Sorptionseinheit verwenden, können Sie Filamente schnell und effektiv trocknen. In der Liste an Möglichkeiten Ihr Filament zu trocknen (siehe unten), hat nur der dedizierte Filamenttrockner diese Möglichkeit.

Warten Sie nicht zu lange mit dem Trocknen

Es mag also so aussehen, als ob das Trocknen Ihres Filaments keine große Sache ist. Legen Sie eine Spule in einen Ofen und das Filament ist in ein paar Stunden so gut wie neu. Aber leider macht es uns die Polymerchemie nicht so einfach.

Da Polymere Feuchtigkeit absorbieren, dringen Wassermoleküle langsam in den Raum zwischen den molekularen Polymerketten Ihres Filaments ein. Während dies geschieht, bricht das Wasser diese langen Ketten in kleinere Ketten auf. Dieser Effekt wird Hydrolyse genannt. Da die Polymerketten kürzer werden, werden sie schwächer und untergraben die mechanische Festigkeit des Materials. Leider werden Sie diesen Effekt mit bloßem Auge nicht bemerken: Das beschädigte Filament wird gleich aussehen und sich gleich anfühlen. Aber die Teile, die mit einem hydrolysierten Material 3D-gedruckt werden, werden schwach und spröde.

So können sich manche Filamente wie Nylon (PA) so sehr mit Feuchtigkeit vollsaugen, dass kein Trockner sie retten kann. Die Hydrolyse wird sich unabhängig von der Trocknungsmethode durchsetzen. Sie können eine übermäßige Hydrolyse erkennen, wenn Sie versuchen, das Filament nach dem Trocknen zu brechen: Es wird extrem spröde. Für diese Materialien ist der einzige Weg der in Ihre Mülltonne.

Um unnötigen Materialabfall und misslungene Drucke zu vermeiden, lagern Sie Ihre Filamente stets in einer trockenen Umgebung.

Trocknen und Lagern von Spulen in Filamentschränken

Wir haben bereits festgestellt, dass nasses Filament gleichbedeutend mit fehlgeschlagenen 3D-Druckprojekten ist. Offen ist, dass das Trocknen – und damit das Wiederherstellen Ihres Filaments – in ungeeigneten Lagerräumen zu einer weiteren Trocknungssitzung führt. Filamentschränke sind sowohl professionelle Trocknungsgeräte als auch komfortable Aufbewahrungsorte für Ihre Spulen.

Filamentschränke in Industriequalität können mehr als nur trocknen und lagern. Sie bieten auch Funktionen wie eine Filamentdurchführung, Aufnahmen für PTFE-Schläuche und verschiedene Trocknungseinstellungen. Ein Beispiel ist die DryBox EZ, die Ihrem FFF 3D Drucker kontinuierlich trocken gelagertes Material zuführen kann.

Filamentschränke wie die DryBox EZ sind für Heimwerker, Hobbyisten und Profis gemacht, die daran interessiert sind, Feuchtigkeit zu beseitigen und Filament richtig zu lagern. Damit können Sie hochpräzise 3D-Modelle drucken. Wenn Sie große Mengen an Spulen für wiederkehrende Projekte lagern möchten, dann ist ein Filamentschrank die Option, die Ihnen bessere 3D-Druck-Erfolge garantiert. Die folgende Tabelle vergleicht verschiedene Trocknungsverfahren und fasst für Sie die damit verbundenen Vor- und Nachteile noch einmal zusammen.

OrtTechnikVorteileNachteile
Trocknen
im Ofen
Legen Sie das Filament in einen vorgeheizten Ofen und warten Sie, bis es getrocknet ist.Trocknet Filament schnell und kostengünstig und ist daher für jeden mit einer Küche zugänglich.Erfordert Überwachung. Übermäßige Hitze kann schädliche, flüchtige organische Verbindungen freisetzen. Vor allem Gasöfen sind mit Sicherheitsvorschriften und -problemen verbunden.
Dörr-
automaten
Legen Sie das Filament in den Dörrautomaten und warten Sie geduldig, bis es getrocknet ist.Erschwinglich als Haushaltsgerät und leicht zugänglich für diejenigen, die auch Früchte trocknen.Der langsame Trocknungsprozess. Das Filament wird dort gelagert, wo eigentlich Ihr Essen hingehört. Einige Anbieter bieten jedoch wiederverwendete Dörröfen als Filament-Trockner an.
Filament-
Behälter
Legen Sie das Filament während des Druckens in eine spulengroße Box.Ein erschwingliches Gerät, das ausschließlich dazu dient, die Exposition des Filaments gegenüber der Umgebungsluft zu reduzieren.Keine Trocknungsoption. Außerdem ist der Platz in der Regel auf eine Spule beschränkt. Daher werden diese Geräte meist für die Spule verwendet, mit der Sie gerade drucken, aber nicht, um alle Ihre anderen offenen Spulen zu lagern.
Filament-TrockenschränkeLegen Sie Filament in den Trockner und stellen Sie die empfohlenen Trocknungsparameter ein.Ausgestattet mit Einstellungen zum Trocknen verschiedener Filamenttypen und genügen Platz, um sicherzustellen, dass Ihr Filament ständig trocken ist. Einige Filamenttrockner sind mit Sorptionseinheiten ausgestattet, die die Trocknungseffizienz erhöhen.Relativ teurer, sorgt aber für Sicherheit, Effizienz und richtige Lagerung Ihrer Filamente.

Xioneer DryBox EZ

Die Xioneer DryBox EZ ist ein Filamentschrank, der alle Vorteile, die mit der ordnungsgemäßen Lagerung von thermoplastischen Spulen verbunden sind, in einem einfach zu bedienenden Produkt vereint. Die Xioneer DryBox EZ ist ein Beispiel für einen schlüsselfertigen Schrank mit einstellbaren Trocknungsparametern, einer Filamentdurchführung und einer Aufnahme für PTFE Schläuche. Sie ist geeignet für alle Filamenttypen. Die Xioneer DryBox EZ bietet 3D-Druck-Enthusiasten und Profis außerdem die Möglichkeit, bis zu 5 kg Filament zu lagern und Ihrem Drucker zuzuführen.

Xioneer DryBox EZ Filament-Lagerungsschrank

Fazit

Die Entscheidung, Ihr nasses Filament zu trocknen, verbessert den gesamten 3D-Druckprozess, indem die üblichen Probleme, die mit Feuchtigkeit verbunden sind, beseitigt werden. Die Verwendung eines Filamentschranks reduziert die Feuchtigkeit im Filament und hält Ihre Spulen jederzeit in einwandfreiem Zustand für Ihre Projekte.

Autor:Dr. Andrei Neboian

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