3D-Druck wasserdicht

Self watering plant pot with water indicator
Self watering plant pot with water indicator

3D-Druck für wasserdichte Objekte

Um einen 3D-Druck für Pflanztöpfe oder Bootskörper wirklich wasserdicht zu bekommen helfen die folgenden Regeln.

Goldene Regeln für einen wasserdichten 3D-Druck

Konstruktion

·         Plane schon bei der Konstruktion eine Mindestwandstärke von >= 3 Perimetern.

·         Konstruiere die Oberflächen möglichst einfach. Jede Kante ist eine zusätzliche Schwachstelle.

Material – und Slicer

·         Drucke mindestens 3 aufeinanderfolgende Schichten (besser mehr).

·         Erhöhe die Filament Temperatur um 5 Grad Celsius.

·         Reduzieren Sie die Druckgeschwindigkeit um 20 bis 50%.

·         Erhöhe den Durchfluss um mindestens 10%.

·         Beachte das ein Füllmuster Stabilität bringt, aber nicht wasserdicht ist. Setzte ggf. den Füllgrad auf 90-100%.

·         Vermeide Filament mit hohen Fremdstoffanteil (Glitzer- und Metalleffekte).

Kontrolle

·         Überprüfen ob überall die Mindeststärke von 3 Wandstärken im Slicer angezeigt wird.

·         Kontrolliere insbesondere Skalierungen.

 

Man sollte unbedingt darauf achten, das mindesten 3 Wandstärken aufeinander folgen, also im Slicer 3 oder mehr Perimeter eingestellt sind.
Wenn wir überall mindesten dieses 3 Lagen erreichen sollten wir unabhängig vom Füllgrad einen dichten Druck bekommen. Eine einzige Fehlstelle würde aber die Dichtheit ruinieren.

Die Veränderungen bei der Materialmenge, Geschwindigkeit und Temperatur führen zu dichteren Filament Lagen, können aber die Optik verschlechtern.

Insbesondere kleine Radien sind kritisch, da der Slicer Lücken im Material entstehen lässt um die Krümmung zu realisieren.

 

Hier ein Praxisbeispiel:

Ein Blumentopf mit 4 Perimetern wird auf 80% im Slicer verkleinert.

Durch die Verkleinerung passiert folgendes:

1.       Die Mindestwandstärke welche wir vorher hatten wird durch die Skalierung unterschritten.

2.       Aus Radien die vorher 4 Perimeter hatten, entfernt der Slicer die inneren Perimeter. Wir haben statt 4 aufeinander folgenden Wänden nur noch 2.

Der kleinere Topf wird (nur) durch die Skalierung leck werden.

3D-Druck wasserdicht- Blumentopf gross 4 Perimeter
3D-Druck wasserdicht- Blumentopf gross 4 Perimeter
3D-Druck nicht wasserdicht- Blumentopf klein 2 statt 4 Perimeter
3D-Druck nicht wasserdicht- Blumentopf klein 2 statt 4 Perimeter

Mein Modell findet ihr hier auf Thingiverse.

Wie der Innentopf ausgeführt ist völlig egal.

3D-Druck – Wasserdicht drucken

Wasserdicht drucken – Weshalb dünne Wände besser sein können

Manchmal ergibt sich die Notwendigkeit den 3 D-Druck wasserdicht zu machen.
Ich meine an dieser Stelle wasserdicht im wahrsten Sinne des Wortes, um Flüssigkeiten aufzubewahren oder zu transportieren.
Mit Wasserdicht wird in der Regel die Fehlerfreiheit des Modells – es existiert eine geschlossene Oberfläche – gemeint. Diese meine ich hier nicht.

Ein typischer Anwendungsfalls sind zum Beispiel Blumentöpfe. Ein sehr schönes Beispiel ist dieser sich selbst bewässernde Pflanzentopf auf Thingiverse.

Die meisten Druckobjekte sind per se nicht wasserdicht und müssen dies auch nicht sein. Bei Katzennapf, Vogeltränke oder ähnlichem ist jedoch mehr Sorgfalt erforderlich.

Ich habe etwas experimentiert und folgende Einflüsse ausfindig gemacht:

  • Die Wandstärke im Modell.
  • Die eingestellte Wand-/Bodenstärke (Perimeter) im Slicer.
  • Die Flussrate.
  • Das Material.

Die Bedeutung der Wandstärke im Modell

Wenn wir ein fertige stl-Datei nutzen haben wir leider keinen Einfluss auf die Wandstärke, sondern können nur mit dem Slicer arbeiten.
Bei eigenen Modellen sollten wir aber auch die Wandstärke mit Bedacht wählen. Je nach Modell kann es sogar besser sein eine geringere Wandstärke zu wählen. Das mag auf den ersten Blick wie ein Widerspruch aussehen. Eigentlich sollten dickere Wände auch dichter sein. Das es genau umgekehrt sein kann liegt an dem Zusammenspiel zwischen CAD Datei und Slicer. Hier ein Beispiel:

Warum dünnere Wände dichter sein können

Im  folgenden Beispiel slicen wir einen Zylinder in Cura.
Die Wandstärke ist auf 1,2 mm eingestellt (3 Perimeter bei 0,4mm Düse).
Der Zylinder hat in der stl. Datei 0,7 bzw 0,8 mm Wandstärke.
Im letzteren Fall erzeugt Cura eine Lücke zwischen beiden Perimetern, welche auch kaum von der Fülldichte (hier 20%) abhängt.
Beide Wandschichten berühren sich nicht. Die Seitenwand besteht aus 2 isolierten Schichten und ist damit alles andere als dicht.

 

 Wandstärke  0,7mm  0,8 mm
 Cura Vorschau

Cura 0,7mm Zylinder
Cura 0,7mm Zylinder

Cura 0,8mm Zylinder
Cura 0,8mm Zylinder

Unbedingt das Ergebnis im Slicer begutachten. Die Perimeter müssen unmittelbar aneinander grenzen. Wenn möglich die CAD Datei anpassen.

Die Perimeter im Slicer

Mit 2 Perimetern Wandstärke, die auch direkt nebeneinander liegen ist eine Wand fast dicht. Es bilden sich geringe Lecks an den Stellen wo der Vorschub der z-Achse erfolgt.
Absolute Dichtheit ist ab 3 unmittelbar nebeneinander liegenden Perimetern erreichbar. Die Flussrate sollte allerdings korrekt eingestellt sein.

Anbei ein Test mit PLA Zylindern 20×60 cm.

Wie wasserdicht ist der 3D Druck ?
Wie wasserdicht ist der 3D Druck ?
  • Links:             2 durch Slicer getrennte Perimeter. Das Wasser fließt fast heraus.
  • 2. von Links: 2 nebeneinander liegende Perimeter, geringe Lecks.
  • 3. von Links: 3 nebeneinander liegende Perimeter, dicht.
  • 4. von Links: 3 nebeneinander liegende Perimeter, mit 120% Fluss, dicht. Vermehrt optische Fehler.

Um wasserdicht zu Drucken bedarf es mindesten 3 Perimetern.

Die Flussrate

Generell sollte der Drucker bzw. Slicer  so eingestellt werden, das bei 100% Fluss eine dichte Oberfläche erzeugt wird. Sollte bei drei direkt aufeinander folgenden Perimetern die Wand nicht nicht dicht sein, kann man versuchsweise den Fluss erhöhen. Bei korrekt eingestelltem Fluss bring eine Erhöhung nichts. Höchstens mehr Fehler im Druck.

Das Material

Die Eigenschaften des Filaments ändern sich schon bei einem Farbwechsel innerhalb eines Herstellers. Es lohnt sich bei Problemen mal ein anderes Filament zu testen.

Alternativen
Es auch möglich die Oberflächen mit Lack oder Leim zu versiegeln. Insbesondere dann der letzte Ausweg wenn am Modell keine Änderungen möglich sind.