3D-Druck – Slicer Test mit LEGO

Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr im Verbund
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr im Verbund

3D-Druck – Slicer Test mit LEGO

Am Beispiel eines einfachen LEGO Bausteines wollte ich herausfinden ob es signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Slicer Programmen gibt. Ich hatte beim ersten Probedruck meines LEGO Bausteines (mit Cura) doch erhebliche Schwierigkeiten diesen maßhaltig zu drucken. Um diesen Problem zu lösen habe ich neben Cura mit zwei weiteren Slicern gearbeitet.
Wer das Ergebnis gleich sehen möchte scrollt bitte in dem Artikel ganz nach unten.

Der Baustein ist recht einfach konstruiert. Er muss aber um seine Funktion zu erfüllen sehr passgenau sein.  Den Baustein habe ich frei parametrierbar in Autodesk Fusion 360 nach Originalmaßen konstruiert. Man findet ihn hier in Thingiverse inklusive Autodesk Fusion 360 Datei. Die Stege habe ich für den Druck etwas angepasst.

Als Drucker kam ein Prusa i3 Hephestos mit Marlin 1.4 zum Einsatz, der seit 2 Jahren fleißig vor sich hin druckt. Ein Ultimaker wäre als Hardwarereferenz natürlich besser gewesen. Aber bis auf die Eigenschaft das mein Prusa die Ecken leicht abrundet, druckt er ordentlich.
Als Filament kam preisgünstiges Markenfilament zum Einsatz.

Folgende Einschränkungen zum Slicertest hatte ich aus Zeitgründen getroffen:

  • Nur eine Firmwareversion (Marlin 1.4).
  • Keine Brücken, Überhänge und Öffnungen.
  • Nur geringe Abmessungen des Objektes.
  • Nur eine Filamentsorte (PLA, transparent)

Die geringen Abmessungen und die Notwendigkeit ineinander einrasten zu müssen sollten schnell Abweichungen von den Sollmaßen zeigen.

Folgende Slicer kamen zum Einsatz:

  • Cura
  • Slic3r
  • Simplify3d

Es wurden Cura und Slic3r innerhalb von Repetier Host verwendet.

Einheitliche Slicerparameter

Soweit wie möglich wurden die Slicer auf einheitliche Parameter eingestellt. Bei Simlify3d wurde die Extrusionsbreite auf Auto belassen. Simlify3d berechnete dafür 0,48mmm. Diese erzeugten gegenüber manuell eingestellten 0,4mm ein wesentlich besseres Ergebnis.

Die Geschwindigkeiten sind recht niedrig gewählt um Einflüsse der Hardware gegenüber dem Slicer gering zu halten.

 

Druck Druckgeschwindigkeit 40 mm/s
Reisegeschwindigkeit 80 mm/s
Erster Layer 30 mm/s
Äußere Umrandung 30 mm/s
Innere Umrandung 40 mm/s
Füllung 50 mm/s
Äußere Füllung 30 mm/s
Schichtdicke 0,2 mm
Struktur Hüllendicke 3 Perimeter
Boden/Deckendicke 3 Perimeter
Füllmuster Raster
Fülldichte 15%
Extrusion Retraktionsgeschwindigkeit 40 mm/s
Retraktionsdistanz 1 mm
Z-Sprung 0,2 mm
Filament Durchmesser 1,75
Fluss 100 %
Temperatur Filament 210 °C
Heizbett (Druck auf Tape) 20 °C
Kühlung Ab: Layer 2
Leistung Max. 100%
Erster Layer Geschwindigkeit, keine Änderungen die die anderen Schichten 30 mm/s

Slicervorschau

Um die unterschiedliche Berechnungsweise zu erkennen wurden 3 Schichten herausgegriffen.

Layer1

Da 3 Perimeter angegeben sind erzeugt Cura in der Grafik auch erwartungsgemäß 3 Perimeter Wandstärke an. Slic3r zeigt 6 an. In den Layern darüber die erwarteten 3. Die kleinen Stege hat Slic3r einfach weggerechnet.
Simlify3d verwendet nur 2 Perimeter, obwohl bei 1,2 mm Wandstärke und 0,4mm Düse 3 Perimeter genau passen würden. Das sieht auf den ersten Blick wie ein Fehler aus, bringt aber später beim Druck das beste Resultat.
Der Boden des Cura Bausteinen passt gar nicht in einen Original LEGO Baustein. Wanddicke und Außenmaße sind zu groß. Slic3r passt gut und Simplify3d perfekt.

cura layer 1
cura layer 1

slic3r layer 1
slic3r layer 1

simplify3d layer 1
simplify3d layer 1

 

Deckschicht
In der Schicht auf der die Noppen folgen, erzeugt Slic3r eine homogene Oberfläche. Das sollte mechanisch eine gute Verbindung schaffen. Die andere beiden Slicer sparen hier Material.

cura deckschicht
cura deckschicht

slic3r deckschicht
slic3r deckschicht

simplify3d deckschicht
simplify3d deckschicht

Letzter Layer
Alle Slicer bilden die Noppen aus 3 Perimetern.
Das wären insgesamt 2,4mm für die 6 Perimeter. Es verbleiben nochmal 2,4 mm für die Füllung.
Mathematisch gesehen wäre die Darstellung in Cura korrekt. Slic3r und Simplify3d geben der Füllung weniger Raum. Die Noppen passen bei allen 3 Slicern in einen Original LEGO Baustein. Taktil erzeugt Simplify3d die beste SnapIn Verbindung, gefolgt von Slic3r.

cura letzter layer
cura letzter layer

slic3r letzter layer
slic3r letzter layer

simplify3d letzter layer
simplify3d letzter layer

Druckerergebnis

Sollmaß Cura
(Repetier Host)
Slic3r
(Repetier Host)
Simlify3d
Version 15.01 1.2.9 3.0.0
Druckzeit 7:24 Min 9:57 Min. 14 Min
Filamentlänge (mm) 565 529 460
Maße X (mm) 15,8 16,30 bis 16,36 15,97 bis 16,03 15,98 bis 16,03
Maße Y (mm) 15,8 16,32 bis 16,38 16,00 bis 16,06 15,91 bis 15,96
Maße Z (mm) 9,6 (11,4) 9,62 11,49 9,63 (11,42) 9,66 11,46
Noppen Durchmesser 4,8 4,85 bis 4,98 4,79 bis 4,88 4,78 bis 4,87
Wandstärke (mm) 1,2 1,66 bis 1,72 1,31 bis 1,50 1,15 bis 1,34
Bewertung optisch Ecken leicht abgerundet Ecken leicht abgerundet, leichter Elefantenfuß Ecken leicht abgerundet, bestes Druckbild, konturenscharf
Bewertung Praxistest Noppen passen, Boden passt nicht, Baustein passt nicht zwischen 2 LEGO Steine Noppen passen, Boden passt, leichter Überstand, Baustein passt zwischen 2 LEGO Steine Boden und Noppen passen perfekt, Baustein passt zwischen 2 LEGO Steine
Slicer Stege wurden weg gerechnet Wand mit nur 2 Perimetern berechnet.

Messungen und Test

Da sich ein kleiner Elefantenfuß am 1..2 Layer kaum vermeiden lässt, wurde die Messungen darüber ausgeführt. Selbst bei Steckverbindungen stört es kaum wenn die erste Lage geringfügig breiter ausfällt. Messung und Test erfolgten final mit einem Tag Anstand zum Druck. Die Steckbarkeit wurde mit Original LEGO getestet.

Besonderheiten

Slic3r positionierte die Düse generell zu hoch, ob wohl kein Offset eingestellt war. Die anderen Slicer konnten an der identischen Stelle problemlos Drucken. Erst ein negativer Offset von 0,2mm brauchte den Kontakt zum Druckbett.

Ergebnis

Das beste Druckergebnis erzielte Simlify3d, gefolgt von Slic3r. Mein geliebtes Cura machte die Wandstärke zu dick.
Insgesamt das ist das Ergebnis ausfolgenden Gründen recht gut:
• Die CAD Datei wurde mit Original LEGO Maßen erstellt. Sie wurde von den Abmessungen nicht für den Druck optimiert. Einzig die Verstärkungsrippen habe ich anders konstruiert.
• Die Slicer sind auf einheitliche Parameter gesetzt. Da ist bei jedem Programm noch Potential.
• Sowohl die Wandstärken in der CAD Datei als auch im Slicer wären für Cura anpassbar. Mit 2 Perimeter Wandstärke oder einem Filament-Fluss von 95% dürften die Außenmaße schrumpfen. Des Weiteren ist von Cura eine neuere Version verfügbar. Diese unterstützt aber keine Delta Drucker.
• Mein Prusa erzeugt im Vergleich zum Ultimaker leicht abgerundete Ecken. Mit Ultimaker und Co. dürfte man mit alle 3 Programmen noch bessere Ergebnisse erzielen.

Fazit

Wer die 150€ ausgeben kann, macht mit Simplify3d nichts falsch.
Insbesondere wenn es bei Cura mit Delta Druckern nicht weitergeht, ist die Anschaffung eine Überlegung wert.
Die Einstellmöglichkeiten und die vorhandenen Hardwareprofile sind umfangreich. Ob es sich allerdings bei geringem Druckvolumen und Druckerpreis rentiert in eine 150€ Software zu investieren mag bezweifelt werden. Leider gibt es von Simlify3d keine Demoversion.
Slic3r druckt ordentlich. Von der Bedienbarkeit mag ich allerdings Cura mehr. Für den Alltagsdruck sind beide geeignet.

Drei Slicer im optischen Vergleich

Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Unterseite2
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Unterseite2
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Unterseite
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Unterseite
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Seite2
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Seite2
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Seite
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Seite
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Front
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Front
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Draufsicht
Vergleich Cura Slic3r Slimplify3d vlnr Draufsicht

 

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