3D-Drucke haben viele Vorteile, aber in der Regel sind sie nicht wasserfest. Wenn du dir die Zeit nimmst, deine Drucke wasserfest zu machen, schützt du sie nicht nur gegen Wasser, sondern verlängerst auch ihre Lebensdauer. Außerdem sind dazu nur ein paar einfache Schritte nötig.
Viele Leute haben eine falsche Vorstellung, was „wasserfest“ bedeutet, also sollten wir das zuerst klären. Es gibt einen Unterschied zwischen wasserfest und wasserdicht. Wasserfest bedeutet, dass Wasser dem Teil nicht schadet, wasserdicht dagegen bedeutet, dass kein Wasser in das Teil eindringen oder daraus austreten kann. In der Praxis heißt das, dass du einen wasserfesten Druck brauchst, wenn er Regen oder einem feuchten Klima ausgesetzt sein wird. Ob er Wasser am Eindringen hindert, spielt keine Rolle.
Wenn du also ein Autoteil 3D-druckst (beispielsweise ein Teil für eine Stoßstange), dann muss es nicht wasserdicht sein, aber wasserfest, damit es bei dem Kontakt mit Regenwasser keinen Schaden nimmt. Wenn du dagegen eine Wasserflasche druckst, sollte sie schon besser wasserdicht sein.
In diesem Artikel zeigen wir, wie du deine 3D-Drucke wasserfest machst. Wir zeigen unterschiedliche Methoden, inklusive Auswahl des Materials, Einstellungen für den Slicer und Tests. Los geht’s.
Materialauswahl
Einige Materialien reagieren empfindlicher auf chemische Reaktionen und Verformungen als andere, das kann dazu führen, dass Drucke nicht wasserfest sind. Wenn du einen 3D-Druck aus einem Material druckst, dass auf Wasser reagiert und du diesen Druck in einer feuchten Umgebung lagerst oder er mit Wasser in Berührung kommt, dann verformt er sich wahrscheinlich. Also musst du dir zuerst Gedanken über die Materialauswahl machen.
Aber das ist nicht der einzige Schritt. Einige Materialien sind zwar als wasserfest gekennzeichnet, aber Drucke daraus sind es unter Umständen nicht.
Materialien
Wenn du FDM druckst, kommen vermutlich drei Hauptmaterialien infrage: PLA, ABS und PETG. Aber auch das weniger verbreitete Polypropylen (PP) ist ein aufgrund seiner Wasserfestigkeit eine Überlegung wert. Schauen wir sie uns näher an.
- PLA ist nicht gerade als das wasserfesteste Material bekannt, aber es funktioniert. Solange es mit kaltem und nicht mit heißem Wasser in Berührung kommt, funktioniert es gut.
- ABS ist ein ausgezeichnetes Material für wasserfeste Drucke. Bei Kälte können Teile sich verformen oder reißen, aber die Wasserfestigkeit ist bekannt dafür, lange Zeit durchzuhalten.
- PETG ist ein modifiziertes PET (ja, das von den Wasserflaschen) und ein ausgezeichnetes Material zum Drucken wasserfester Teile. PETG gilt im Allgemeinen als wasserfest und hat noch dazu eine hervorragende Hitzebeständigkeit. Dieses Material ist vermutlich die beste Wahl für den Druck wasserfester Teile, du musst aber noch zusätzliche Techniken anwenden, um eine echte Wasserfestheit zu erreichen.
- PP gehört zu den besten Kandidaten für das wasserfeste Drucken. Es ist von sich aus wasserabweisend, hält Wasser gut und verfügt über große chemische Festigkeit sowie Stoßfestigkeit.
Weitere Kriterien
Bei der Auswahl des passenden Materials ist es wichtig, sich vorher Gedanken darüber zu machen, welchen Bedingungen das Teil möglicherweise ausgesetzt ist (und wie oft).
Lebensmittelechtheit
Wenn du ein 3D-gedrucktes Teil für etwas verwenden willst, das mit Lebensmitteln in Berührung kommt, musst du ein lebensmittelechtes Material wie PP oder PETG verwend, niemals ABS oder ASA. Vergewissere dich vor dem Druck, dass der Hersteller des Filaments es ausdrücklich als lebensmittelecht angibt.
Hitzeresistenz
Hitzeresistenz hat zwar nichts mit Wasserfestigkeit zu tun, könnte aber, je nach Anwendungsgebiet, wichtig sein. So sind beispielsweise spülmaschinenfeste Teile sowohl hohen Temperaturen als auch viel Wasser ausgesetzt, sodass die Materialauswahl hier besonders wichtig ist. Du musst also sicherstellen, dass das Material sowohl hitzeresistent als auch wasserfest ist, wie z.B. ABS oder PETG.
UV-Beständigkeit
Teile, die über einen langen Zeitraum Sonnenlicht ausgesetzt sind, können ausbleichen und spröde werden. Wenn Wasser ins Spiel kommt, wird dieser Effekt noch beschleunigt. Willst du also Objekte für den Einsatz im Garten oder Zubehör fürs Fahrrad drucken, lohnt es sich, von PLA auf ein widerstandsfähigeres Material wie ASA umzusteigen.
Slicer-Einstellungen
Einer der wichtigsten Faktoren beim 3D-Druck ist die Art des Slicens mit den entsprechenden Einstellungen. Unter anderem bestimmen die Einstellungen, wie dicht, gefüllt und geschützt ein 3D-gedrucktes Teil ist, und das hat wiederum Einfluss auf dessen Wasserfestigkeit.
Aber auch wenn die Slicer-Einstellungen eine wichtige Rolle dabei spielen, einen 3D-Druck wasserfest zu machen, so ist das bei manchen Modellen schwieriger zu erreichen, als bei anderen. Komplexe Modelle mit zahlreichen Details stellen eine größere Herausforderung dar. Halte dein Modell also so einfach wie möglich.
Sobald du dein Modell entsprechend angepasst hast, wird es Zeit, an den Einstellungen zu drehen. Hier kommen die wichtigsten:
Extrusion
Das absichtliche Über-Extrudieren deiner Drucke kann Teile wasserfester machen, da die Gefahr von Lücken in den Drucken geringer ist. Das erreichst du, indem du den Extrusionsmultiplikator, oder auch „Durchflussrate“, im Slicer erhöhst.
Ebenso ist es günstig, wenn die einzelnen Schichten deines Drucks besser aneinander haften. Das erreichst du durch eine Erhöhung der Temperatur. Das Erhöhen der Temperatur hilft auch bei der Über-Extrusion.
Wände und Füllung
Du solltest die Anzahl der Wände bei deinem Druck erhöhen. Durch Anpassung dieser Einstellung verstärkst du die Begrenzungen der gefüllten Bereiche des 3D-Drucks. Drei Wände bieten einen guten Ausgangspunkt. Doch die Anzahl sollte gegebenenfalls erhöht werden – je nach Umgebungsbedingungen und eingesetztem Material.
Wenn z.B. austretendes Wasser Schäden an deinen anderen Sachen anrichten könnte, ist es keine so schlechte Idee, sich für mehr Wände zu entscheiden. Solltest du ein weniger beständiges Material wie PLA einsetzen, ist die Anzahl der Wände von größerer Bedeutung, als wenn du ein widerstandsfähigeres Material wie PP verwendest.
Es ist auch eine gute Idee, den Prozentsatz der Füllung zu erhöhen. Die stärkere Füllung hilft dabei, Form und Struktur des Drucks zu erhalten.
Düsengröße
Obwohl eigentlich keine Slicer-Einstellung, kann eine größere Düse helfen, Drucke wasserfest zu machen. Eine dickere Düse heißt dickere Extruderzeilen, einschließlich der Wände eines Teils. Egal wie viele es davon gibt, dickere Wände verringern das Risiko, dass während des Drucks Löcher oder Lücken entstehen. Unabhängig von der Dicke der Düse tragen mehr Wände natürlich immer zur Wasserfestigkeit eines Drucks bei.
Schichthöhe
Eine geringere Schichthöhe kann die Wasserfestigkeit eines Drucks verbessern, weil dadurch kompaktere Schichten entstehen, die das Wasser besser abhalten. Geringere Schichthöhen können auch zu einer verbesserten Schichthaftung führen. Auch wenn dies etwas mehr Druckzeit benötigt, erhaltest du am Ende ein Objekt, das weniger anfällig für Risse und Undichtigkeiten ist.
Nachbearbeitung
Die Nachbearbeitung ist eine der besten Methoden, ein 3D-gedrucktes Teil wasserfest zu machen. Das Schichtenglätten eignet sich besonders gut zur Erhöhung der Wasserfestigkeit. Es verbindet die Schichten, beseitigt so Schichtlücken und bildet eine dichtere Versiegelung um das Teil.
Das Schichtenglätten kann auf verschiedene Arten erfolgen, aber die wichtigste Technik besteht im Auftragen eines Lösungsmittels auf einen löslichen Druck. Einige Materialien sind mit bestimmten Chemikalien löslich. ABS löst sich beispielsweise bei Berührung mit Aceton.
- Aceton: Das wahrscheinlich am meisten verbreitete Lösungsmittel für die Nachbearbeitung. Aceton-Schichtenglättung funktioniert bei ABS, ASA, HIPS, PMMA und Polycarbonat-Filamenten.
- Epoxy: Eine weitere methode der Nachbearbeitung besteht darin, einen Druck mit Epoxidharz zu überziehen. Das Epoxidharz glättet schnell Schichtlinien auf 3D-Drucken und macht die Teile weniger anfällig für Wasser.
- Wachs: Weitaus weniger verbreitet, ist Wachs durchaus eine gute Möglichkeit, Drucke wasserfest zu machen. Es verbindet zwar keine Schichte wie Aceton, statt dessen füllt es aber alle Lücken zwischen den Schichten aus.
Testen
Du hast jetzt also einen wasserfesten Druck erstellt? Dann solltest du ihn unbedingt auch testen. Selbst wenn du den oben aufgeführten Empfehlungen gefolgt bist, kannst du nicht immer davon ausgehen, dass dein hergestelltes Teil auch tatsächlich wasserfest ist.
Das Testen kann sich als eine etwas knifflige Angelegenheit entpuppen und ist möglicherweise auch von der geometrischen Gestalt deines Designs abhängig. Wenn in dein Teil die Wassermenge von ca. einer Tasse passt (egal ob das Teil dafür gedacht ist oder nicht), fülle es mit Wasser und markiere den exakten Wasserstand. Stelle sicher, dass sich das Teil in einer kühlen, abgedunkelten Umgebung befindet. Beobachte es bis zum nächsten Tag, um zu sehen, ob der Wasserstand deutlich unter die markierte Linie gesunken ist. Sollte dies der Fall sein, ist dein Teil undicht.
Kann dein Teil nicht mit Wasser befüllt werden, lege es auf eine Waage und notiere das Gewicht im trockenen Zustand. Tauche das Teil dann für einen Tag in ein mit Wasser gefüllten Behälter ein. Trockne anschließend die Oberfläche des Teils sorgfältig ab und wiege es erneut. Wenn das Teil deutlich schwerer ist als vorher, kann man davon ausgehen, dass es Wasser aufgesogen hat.
Sollte sich dein Teil als nicht wasserfest erweisen, führe dir am besten noch einmal die oben aufgeführten Empfehlungen zu Gemüte: Anpassen der Slicer-Einstellungen, Auftragen einer gleichmäßigen Epoxidharz-Versiegelung oder Einsatz einer anderen Nachbearbeitungsmethode – oder gänzlicher Austausch des eingesetzten Materials.
Es könnte aber auch ein Druckproblem dahinterstecken. Um sicherzugehen, solltest du deshalb alle Systeme deines 3D-Druckers auf korrekte Funktion überprüfen. Tipps dazu findest du in unserem Artikel zur Fehlerbehebung bei Problemen mit dem 3D-Druck.
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