Es ist tatsächlich möglich, die Hitzebeständigkeit deiner 3D-Drucke mit einer Technik namens Ausglühen zu erhöhen. Der Prozess kann ziemlich knifflig sein, aber wenn er richtig gemacht wird, kann er gute Ergebnisse liefern. Dieser Artikel beantwortet, wie man 3D-Drucke hitzebeständiger macht.

Um 3D-Drucke hitzebeständiger zu machen, kann man sie einem Erhitzungsprozess, dem so genannten Annealing, unterziehen. Dabei wird das Modell in einem Ofen oder mit kochendem Wasser eine Zeit lang einer konstanten Hitze ausgesetzt und dann abgekühlt. Dieser Prozess verändert die innere Struktur des Modells, um die Hitzebeständigkeit zu verbessern.

Lesen Sie weiter, um mehr darüber zu erfahren, wie Sie 3D-Drucke hitzebeständiger machen können.

Wie man PLA hitzebeständiger macht - Tempern

Beim Tempern wird einem Material Wärme zugeführt, um seine Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit zu verbessern. PLA-Drucke können getempert werden, indem sie bei Temperaturen zwischen 60 und 110 °C in eine Wärmequelle gelegt werden.

Das PLA durchläuft einen Prozess, der als Kristallisation bezeichnet wird. Die Kristallisationstemperatur bezieht sich auf die Temperatur, bei der die Struktur des Materials beginnt, kristallin zu werden.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein Modell auf PLA-Basis zu tempern, darunter die folgenden:

• Backen im Backofen
• Einlegen in heißes Wasser
• Backen auf dem beheizten Bett des 3D-Druckers

Backen im Backofen

Manche Leute verwenden Toaster oder Elektroöfen, die in der Regel besser sind als Gasöfen, weil sie eine gleichmäßigere Wärmeabgabe um die 3D-Modelle herum ermöglichen.

Es ist auch wichtig, ein Thermometer zu verwenden, um sicherzustellen, dass die Temperatur des Backofens tatsächlich mit der von Ihnen eingestellten Temperatur übereinstimmt.

Sie können die folgenden Schritte anwenden, um sicherzustellen, dass Ihr PLA-Modell getempert wird:

• Heizen Sie Ihren Elektroofen auf etwa 110 °C auf.
• Legen Sie die Drucke für etwa eine Stunde in den Ofen.
• Lassen Sie das Modell etwa eine Stunde lang im Ofen und schalten Sie ihn dann aus.
• Das Modell im Ofen langsam abkühlen lassen

Dieser Prozess der allmählichen Abkühlung trägt dazu bei, die Eigenschaften des Modells neu zu strukturieren und die beim Erhitzen entstandenen inneren Spannungen abzubauen.

Hier finden Sie ein ausführliches Video, das Ihnen zeigt, wie Sie Ihr Modell im Backofen aufwärmen können.

Ein Benutzer, der seine PLA in einem Ofen bei 120°C und dann in einem zweiten bei 90°C gebacken hat, sagte, dass sie sich beide sehr stark verzogen haben.

Ein anderer Benutzer sagte, es sei besser, etwas wie einen billigen Konvektions-Toaster zu verwenden, der an einen PID-Temperaturregler angeschlossen ist.

Auf diese Weise wird ein Großteil der Verformungen verhindert, da die Hitze durch erzwungene Konvektion erzeugt wird und das Modell auf ein isolierendes Material gestellt wird, während die Heizelemente des Ofens geschützt werden, um zu verhindern, dass die Wärmestrahlung auf das Teil einwirkt.

Viele fragen sich, ob es sicher ist, PLA im selben Ofen zu glühen, in dem man auch kocht, und es gibt nicht allzu viele Informationen darüber. Einige Benutzer sagen, dass man besser auf Nummer sicher gehen sollte, da Kunststoffe Giftstoffe abgeben können, bevor sie zu heiß werden.

Sie möchten nicht, dass sich die Rückstände dieser Gase im Inneren des Ofens befinden, in dem Sie das Essen zubereiten. Wenn Sie sich für diese Methode entscheiden, sollten Sie sich lieber einen speziellen Toaster oder etwas Ähnliches besorgen, um Ihre PLA zu glühen.

Einige Benutzer geben an, dass sie das Modell im Ofen glühen lassen, es aber in Folie einwickeln, um das Risiko einer Exposition zu verringern.

Einlegen in heißes Wasser

Sie können Ihr PLA-Modell auch in heißem Wasser ausglühen, indem Sie die folgenden Schritte ausführen:

• Wasser in einer relativ großen Schüssel bis zum Siedepunkt erhitzen
• Legen Sie das gedruckte Modell in eine Plastiktüte und legen Sie es in das heiße Wasser.
• 2-5 Minuten stehen lassen
• Nehmen Sie das Modell aus dem heißen Wasser und stellen Sie es in eine Schüssel mit kaltem Wasser.
• Mit Trockenmittel oder Papiertüchern abtrocknen

Es gibt verschiedene Methoden des Glühens mit kochendem Wasser, aber diese Methode scheint recht gut zu funktionieren.

Hier ist ein Video, das diesen Prozess verdeutlicht und einen Vergleich zwischen dem Backen und dem Kochen von PLA-Teilen zeigt.

Einige Leute haben empfohlen, Glycerin anstelle von Wasser zu verwenden, da es noch besser funktioniert, weil es hygroskopisch ist und nicht trocknen muss.

Im obigen Video vergleicht er das Glühen durch Backen mit dem Kochen und stellt fest, dass das Teil beim Kochen maßhaltiger bleibt. Eine weitere coole Sache ist, dass es einfacher ist, unregelmäßig geformte Teile durch Kochen zu glühen als im Ofen.

Ein Benutzer hat einige Motorhalterungen für RC-Flugzeuge erfolgreich in kochendem Wasser geglüht, aber sie sind etwas geschrumpft. In dem Teil waren Schraubenlöcher, aber sie waren immer noch verwendbar, indem sie mit Gewalt eingepasst wurden.

Backen auf dem beheizten Bett des 3D-Druckers

Ähnlich wie beim Ausglühen von 3D-Drucken im Backofen empfehlen manche, dies auf dem beheizten Bett des 3D-Druckers zu tun: Man heizt die Temperatur auf etwa 80-110 °C auf, legt einen Karton über das Modell und lässt es etwa 30-60 Minuten lang backen.

Ein Anwender setzte sogar G-Code ein, um den Prozess zu verbessern, indem er mit einem 80 °C warmen Bett begann, es 30 Minuten lang backen ließ, dann allmählich abkühlte und kürzer backte.

Hier ist der G-Code, den sie verwendet haben:

M84 ;Stepper aus

M117 Aufwärmen

M190 R80

M0 S1800 Backen @ 80C 30min

M117 Kühlung 80 -> 75

M190 R75

M0 S600 Backen @ 75C 10min

M117 Kühlung 75 -> 70

M190 R70

M0 S600 Backen @ 70C 10min

M117 Kühlung 70 -> 65

M190 R65

M0 S300 Backen @ 65C 5min

M117 Kühlung 65 -> 60

M190 R60

M0 S300 Backen @ 60C 5min

M117 Kühlung 60 -> 55

M190 R55

M0 S300 Backen @ 55C 5min

M140 S0 ; Bett aus

M117 Erledigt

Beste PLA-Aushärtungstemperatur (Ofen)

Die besten Temperaturen zum erfolgreichen Tempern von PLA-Modellen in einem Ofen liegen zwischen 60 und 170 °C, wobei ein guter Wert in der Regel bei 90 bis 120 °C liegt, also oberhalb der Glasübergangstemperatur und unterhalb der Schmelztemperatur von PLA.

Die Struktur von PLA-Materialien gilt als amorph, d. h. die Molekularstruktur des Materials ist ungeordnet. Um das Material einigermaßen zu ordnen (kristallin zu machen), müsste man es über die Glasübergangstemperatur hinaus erhitzen.

Erhitzt man das Material bis nahe an die Schmelztemperatur oder darüber hinaus, bricht die Struktur des Materials zusammen und kann auch nach dem Abkühlen nicht mehr in ihre ursprüngliche Struktur zurückkehren.

Daher sollten Sie sich nicht zu weit von der Glasübergangstemperatur entfernen, um eine optimale Glühung zu erreichen.

Die besten Temperaturen für das Tempern von PLA hängen davon ab, wie Ihr PLA hergestellt wurde und welche Arten von Füllstoffen es enthält. Ein Benutzer sagte, dass Sie normalerweise nur Temperaturen von etwa 85-90°C erreichen müssen, während billigere PLAs möglicherweise höhere Temperaturen für längere Zeit benötigen.

Ein gutes PLA+-Filament sollte nur ein paar Minuten bei 90 °C benötigen, um zu kristallisieren. Er sagte, er habe es sogar schon mit dem beheizten Bett seines 3D-Druckers geschafft, indem er einen Kasten über das Teil stülpte, um die Wärme zu halten.

Wie man PLA ohne Verformung aushärtet

Um PLA auszuhärten, ohne dass es sich verzieht, empfehlen viele Anwender, das Modell fest in eine Schüssel mit Sand zu packen, bevor man es zum Backen in den Ofen stellt. Außerdem sollte man das Modell abkühlen lassen, während es im Sand liegt. Man kann auch die Kochmethode anwenden, bei der das Modell in eine Plastiktüte gesteckt und anschließend in kaltem Wasser abgeschreckt wird.

Sie sollten darauf achten, dass sich auch am Boden des Modells Sand befindet, möglichst in einer Höhe von etwa 2 Zoll.

Hier ist ein großartiges Video von MatterHackers, das Ihnen zeigt, wie Sie diesen Prozess durchführen. Sie können auch Salz anstelle von Sand verwenden, da es sich leicht in Wasser auflöst und leichter zugänglich ist.

Ein Benutzer, der diese Methode angewandt hat, sagte, dass sie für das Aushärten seines PLA hervorragend funktioniert hat, ohne dass es zu Verformungen kam, selbst bei einer Temperatur von 100 °C. Er stellte den Ofen auf eine Stunde ein und ließ den Druck dort abkühlen, und das Ergebnis war großartig.

Ein anderer Nutzer, der PLA bei 80 °C getempert hat, sagte, er könne Objekte auf etwa 73 °C erhitzen, ohne dass sie biegsam würden. Die PLA-Modelle veränderten ihre Textur nicht und hatten eine ähnliche Festigkeit zwischen den Schichten.

Ein Teilnehmer beschrieb seine Erfahrung mit der Verwendung von feinem Salz anstelle von Sand. Er legte eine Schicht davon in seine Pyrex-Schale, stellte seinen 3D-Druck zusammen mit einem Bluetooth-Thermometer hinein und fügte mehr Salz hinzu, bis die Schale voll war.

Dann schob er es bei 76°C (170°F) in den Ofen und wartete, bis das Thermometer 71°C (160°F) anzeigte. Dann schaltete er den Ofen aus und ließ es über Nacht abkühlen, wobei das Teil noch im Salz verpackt war.

Das Ergebnis war die Beseitigung der Delaminierung (Schichtaufspaltung), fast kein Verzug und eine gleichmäßige Schrumpfungsrate über die X-, Y- und Z-Achse von nur 0,5 %.

Wie hoch ist die Hitzebeständigkeit von PETG?

PETG hat eine Wärmebeständigkeit von etwa 70 °C, während PLA eine Wärmebeständigkeit von 60 °C aufweist. Diese Temperaturen werden als Glasübergangstemperatur bezeichnet. ABS und ASA haben eine Wärmebeständigkeit von etwa 95 °C.

Hier ist ein Video, das einen Hitzetest von PETG inmitten anderer Filamenttypen zeigt.