So verhindern Sie eine Schichtverschiebung

Ein Schichtversatz ist einer der auffälligsten Fehler beim 3D-Druck, der einen deutlichen Treppenstufeneffekt erzeugt, der ein ansonsten gutes Modell ruiniert. Dieses Problem tritt auf, wenn der Drucker seine genaue Position entlang der X- oder Y-Achse verliert, wodurch alle folgenden Schichten falsch ausgerichtet werden. Es ist eine frustrierende Zeit- und Filamentverschwendung, aber die gute Nachricht ist, dass es fast immer korrigierbar ist. Diese Anleitung wird Sie durch die häufigsten Ursachen führen und einen einfachen Prozess zur Diagnose und dauerhaften Behebung des Problems bieten.

1. Die häufigsten Gründe für Schichtverschiebung

Ein Schichtversatz bedeutet, dass der Druckkopf des Druckers seine Position verloren hat und sich nicht mehr dort befindet, wo die Maschine's Software ihn vermutet. Dies geschieht nicht ohne Grund; das Problem lässt sich fast immer auf ein bestimmtes Problem zurückführen. Das Verständnis der potenziellen Ursachen hilft Ihnen, viel effektiver Fehler zu beheben, als nur wahllos Schrauben anzuziehen.

Die Probleme fallen typischerweise in eine von vier Kategorien:

• Mechanische Probleme: Dies ist mit Abstand der häufigste Grund. Dazu gehört alles, was die Bewegung physisch behindert, wie ein lockerer Riemen, der auf seinem Zahnrad rutscht, oder ein Stück Schmutz, das eine Führungsschiene blockiert.
• Motor- oder elektrische Fehler: Die Schrittmotoren haben möglicherweise nicht genug Leistung, um eine Bewegung auszuführen, oder die Elektronik, die sie steuert, kann überhitzen. In beiden Fällen führt der Motor seine befohlene Bewegung nicht aus, und die Position des Druckers geht verloren.
• Kollisionen mit dem Druck: Die Düse selbst kann mit dem gedruckten Objekt kollidieren. Dies geschieht oft, wenn sich eine Ecke des Drucks nach oben gewölbt hat oder wenn sich ein verirrter Plastikklumpen auf der Oberfläche verhärtet hat. Ein harter Aufprall kann leicht dazu führen, dass eine Achse überspringt.
• Software- oder Datenfehler: Obwohl seltener, kann die G-Code-Datei, die dem Drucker sagt, wie er sich bewegen soll, beschädigt sein. Dies kann durch einen fehlerhaften Slicer oder, häufiger, eine fehlerhafte oder minderwertige SD-Karte verursacht werden.

2. Riemen und Riemenscheiben prüfen und festziehen

Die Riemen und Riemenscheiben sind dafür verantwortlich, die Rotation des Motors in präzise X- und Y-Bewegungen umzuwandeln, daher ist ihr Zustand entscheidend für die Druckgenauigkeit. Da mechanische Probleme die häufigste Ursache für Schichtverschiebungen sind, sollten diese Überprüfungen das Allererste sein, was Sie tun.

Riemenspannung

Ein Riemen muss richtig gespannt sein – nicht so locker, dass er an den Zähnen der Riemenscheibe rutschen kann, aber nicht so fest, dass er den Motor unnötig belastet. Ein zu lockerer Riemen führt zu Bewegungsverlusten, während ein zu straffer Riemen die Motorlager belasten und ebenfalls zu übersprungenen Schritten führen kann. Die richtige Spannung sollte sich fest anfühlen und beim Drücken auf die längste Spannweite des Riemens nur sehr wenig nachgeben. Wenn Ihr 3D-Drucker Spannknöpfe hat, ist dies eine einfache Einstellung. Andernfalls müssen Sie wahrscheinlich die Befestigungshalterung der Umlenkrolle lockern, den Riemen von Hand straff ziehen und dann die Halterung wieder festziehen.

Riemenscheibensicherheit

Die Antriebsriemenscheibe ist das kleine Zahnrad, das direkt an der Motorwelle befestigt ist und normalerweise mit einer oder zwei winzigen Madenschrauben (auch als Stellschrauben bezeichnet) gehalten wird. Wenn diese Schrauben auch nur geringfügig locker sind, kann die Motorwelle ohne vollständigen Halt an der Riemenscheibe durchdrehen, was eine klassische Ursache für Schichtverschiebung ist. Verwenden Sie den richtigen Inbusschlüssel, um sicherzustellen, dass diese fest sitzen. Entscheidend ist, dass eine Schraube gegen die abgeflachte Stelle der Motorwelle festgezogen werden muss, um sicherzustellen, dass sie nicht verrutschen kann. Während Sie dabei sind, schauen Sie den Verlauf des Riemens entlang, um zu bestätigen, dass die Riemenscheibe perfekt ausgerichtet ist, damit der Riemen nicht an ihren Seitenwänden reibt.

3. Bewegungskomponenten inspizieren und schmieren

Nachdem Sie die Riemen und Riemenscheiben überprüft haben, besteht Ihre nächste Aufgabe darin, sicherzustellen, dass sich alle beweglichen Komponenten Ihres Druckers frei bewegen. Jede zusätzliche Reibung im System lässt die Motoren mehr arbeiten, und das führt dazu, dass sie Schritte überspringen und einen Schichtversatz verursachen. Die Inspektion ist unkompliziert.

Reinigen Sie zunächst die glatten Metallstangen und Z-Achsen-Gewindespindeln mit einem fusselfreien Tuch, um altes, schmutziges Fett und Staub zu entfernen. Tragen Sie dann das richtige Schmiermittel erneut auf. Für die glatten Linearstangen genügt ein leichtes Maschinenöl, aber für die Gewindespindeln tragen Sie ein dickeres weißes Lithium- oder PTFE-basiertes Fett auf. Bewegen Sie bei geschmierten Teilen die Achsen von Hand durch ihren gesamten Bewegungsbereich. Es sollte sich frei bewegen, ohne Schleifen oder Blockieren. Wenn Sie Blockieren oder Schleifen feststellen, kann dies ein kritischeres Problem sein, wie ein verschlissenes Lager oder eine verbogene Stange, die ersetzt werden muss.

4. Schrittmotoren und Treiber überprüfen

Wenn Sie die Riemen, Riemenscheiben und Führungsschienen überprüft haben und immer noch Schichtverschiebungen auftreten, muss das Problem elektrischer Natur sein. Entweder sind die Schrittmotoren selbst oder die Treiberchips auf der Hauptplatine, die sie betreiben, fehlerhaft.

Überhitzung von Komponenten

Schrittmotoren werden während des Gebrauchs sicherlich warm, sollten aber nicht so heiß werden, dass Sie sie nicht für ein oder zwei Sekunden anfassen können. Ein wahrscheinlicherer Verdächtiger ist jedoch ein überhitzter Schrittmotortreiber-Chip auf der Hauptplatine des Druckers. Diese Chips haben typischerweise winzige Kühlkörper. Wenn der Lüfter, der das Elektronikgehäuse kühlt, mit Staub verstopft ist oder ausgefallen ist, können die Treiber heiß genug werden, um sich zum Schutz vorübergehend abzuschalten. Dieser vorübergehende Fehler entzieht dem Motor die Leistung, und der Motor überspringt Schritte. Stellen Sie sicher, dass Ihr Elektroniklüfter sauber ist und sich frei dreht.

Einstellung des Motorstroms (Vref)

Bei anhaltenden und unerklärlichen Abweichungen kann der Motorstrom falsch eingestellt sein. Diese Einstellung, auch als Vref bezeichnet, steuert die Leistungsabgabe an die Motoren. Wenn nicht genügend Strom zugeführt wird, werden sie schwach und überspringen Schritte. Zu viel Strom überhitzt sowohl die Motoren als auch die Treiber.

Die Vref-Einstellung ist eine fortgeschrittenere Fehlerbehebungstechnik, die die Verwendung eines Multimeters an der Hauptplatine erfordert, während diese eingeschaltet ist. Dies ist ein heikles Verfahren mit einem sehr realen Risiko eines Kurzschlusses und der irreparablen Beschädigung der Hauptplatine Ihres Druckers, wenn Sie es nicht präzise korrekt durchführen. Sie müssen eine Schritt-für-Schritt-Anleitung oder das offizielle Handbuch Ihres Druckermodells finden und lesen, bevor Sie dies versuchen. Für die Mehrheit der Benutzer sollte dies als letztes Mittel reserviert sein.

5. Druckbett und Rahmen sichern

Die Stabilität eines Druckers ist sein Fundament. Bei schnellen Druckbewegungen kann selbst ein kleines Wackeln im Rahmen oder Bett winzige Fehler verursachen, die sich schließlich zu einer signifikanten Schichtverschiebung summieren. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn Sie bereits ein grenzwertiges mechanisches Problem haben, wie einen leicht lockeren Riemen, da die Vibrationen durch das Wackeln den Riemen leichter rutschen lassen können.

Rahmensteifigkeit

Gehen Sie Ihren gesamten Drucker durch und überprüfen Sie, ob alle Strukturschrauben, die den Rahmen zusammenhalten, fest angezogen sind. Dies ist besonders wichtig für Drucker, die Sie aus einem Bausatz zusammengebaut haben, da sich Schrauben mit der Zeit lockern können. Ein steifer Rahmen widersteht Vibrationen und stellt sicher, dass die Geometrie des Bewegungssystems perfekt ausgerichtet bleibt, was für die Genauigkeit unerlässlich ist.

Bettstabilität

Überprüfen Sie als Nächstes das Druckbett selbst. Versuchen Sie, das Bett vorsichtig mit der Hand zu bewegen; es sollte absolut kein Wackeln oder Spiel vorhanden sein. Viele Drucker verwenden ein Schlittensystem mit Rädern, die in Aluminiumprofilkanälen laufen. Diese Systeme haben fast immer eine "Exzentermutter" an einem der Räder. Dies ist eine Sechskantmutter mit einem außermittigen Loch. Durch Drehen dieser Mutter mit einem Schraubenschlüssel bewegt sich ihr Rad näher an den oder weiter vom Rahmen weg, sodass Sie den Schlitten festziehen und jegliches Wackeln eliminieren können.

6. Kollisionen mit dem Druck vermeiden

Selbst mit perfekt abgestimmter Hardware können Schichtverschiebungen immer noch auftreten, wenn die Düse mit dem Druck selbst kollidiert. Dies geschieht, wenn Teile des Modells der Düse bei ihren Hochgeschwindigkeits-Verfahrbewegungen über freie Flächen in die Quere kommen.

Die Ursache: Verzug und Druckartefakte

Dafür gibt es zwei häufige Ursachen. Erstens können sich die Ränder eines Drucks abkühlen, zusammenziehen und von der Bauplatte lösen – ein Problem, das als Verzug bekannt ist. Zweitens können sich kleine Klumpen oder Fäden aus Kunststoff auf der Oberfläche des Modells bilden, oft aufgrund unvollkommener Rückzug- oder Temperatureinstellungen. Wenn die Düse, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, auf eines dieser festen Hindernisse trifft, kann der Aufprall leicht ausreichen, um einen Motor von seinem Weg abzubringen.

Die Lösung: Z-Hop und bessere Abstimmung

Die direkteste Lösung hierfür ist eine Einstellung in Ihrer Slicer-Software (wie Cura oder PrusaSlicer) namens Z-Hop. Diese Funktion hebt die Düse einfach um einen kleinen Betrag an, bevor sie sich bewegt, wodurch sie kleine Unebenheiten oder gewölbte Kanten sicher überwinden kann.

Zusätzlich können Sie die Ursachen angehen, um die Entstehung der Hindernisse von vornherein zu verhindern.

• Um Verzug zu verhindern: Stellen Sie sicher, dass Sie eine ausgezeichnete Betthaftung haben, indem Sie die Baufläche gründlich reinigen oder Ihrem Druck einen Rand oder ein Raft hinzufügen.
• Um Klumpen und Fäden zu verhindern: Optimieren Sie Ihre Rückzugs-, Temperatur- und Extrusionseinstellungen. Dies führt zu einer saubereren Druckoberfläche mit weniger Hindernissen, auf die die Düse treffen kann.

7. Druckgeschwindigkeit und Beschleunigung reduzieren

Obwohl keine Grundursache, kann hohe Geschwindigkeit andere Schwachstellen in Ihrem System aufdecken. Das Betreiben eines Druckers mit sehr hohen Geschwindigkeiten und aggressiver Beschleunigung belastet die mechanischen Teile stark. Wenn Sie einen leicht lockeren Riemen oder geringe Reibung im System haben, ist dies bei langsamen Geschwindigkeiten möglicherweise kein Problem, kann aber schnell zu übersprungenen Schritten führen, wenn der Drucker schnelle Richtungsänderungen vornehmen muss.

Wenn Sie vermuten, dass dies ein Faktor ist, versuchen Sie einfach, die Gesamt-Druckgeschwindigkeit in Ihrem Slicer um 20-25% für Ihren nächsten Druck zu reduzieren. Wenn das die Verschiebung behebt, wissen Sie, dass das Problem mit mechanischer Belastung zusammenhängt. Für eine gezieltere Lösung können Sie die Werte für "Beschleunigung" und "Jerk" in Ihrem Slicer oder der Drucker-Firmware senken. Dies gibt den Motoren mehr Zeit, ihre Bewegungen präzise auszuführen.

8. Kalibrierungsdrucke zum Testen verwenden

Nachdem Sie eine Anpassung vorgenommen haben, verschwenden Sie keine Stunden mit einem großen Druck, nur um zu sehen, ob Ihre Korrektur funktioniert hat. Verwenden Sie stattdessen ein kleines, schnelles Testmodell. Der klassische XYZ-Kalibrierungswürfel ist perfekt dafür; er druckt schnell, und seine scharfen Ecken und flachen Seiten machen jede Schichtverschiebung unmöglich zu übersehen.

Diese Methode ermöglicht Ihnen ein systematisches Vorgehen. Wenn Sie eine Verschiebung in einem Testdruck sehen, wenden Sie eine potenzielle Korrektur nach der anderen an – zum Beispiel das Festziehen eines Riemens oder das Einstellen einer Exzentermutter. Drucken Sie dann einen weiteren Würfel.

• Wenn die Verschiebung verschwunden ist, haben Sie die Lösung bestätigt.
• Wenn die Verschiebung bestehen bleibt, können Sie Ihre Änderung rückgängig machen und zur nächsten wahrscheinlichen Ursache übergehen.

Dieser iterative Prozess ist der effizienteste Weg, das genaue Problem zu lokalisieren, ohne viel Zeit oder 3D-Druckerfilament zu verschwenden.

Eine Routine für zuverlässige 3D-Drucke etablieren!

Die Behebung von Schichtverschiebungen erfordert proaktives Handeln. Durch das regelmäßige Überprüfen der Riemen und des Bewegungssystems Ihres Druckers, das Sauberhalten und Schmieren der Komponenten sowie die Verwendung angemessener Druckeinstellungen, können Sie die meisten Probleme beheben, bevor sie zu einem Druckfehler führen. Behandeln Sie Ihren Drucker wie jedes andere Werkzeug, das gelegentliche Wartung erfordert. Dieser einfache, routinemäßige Ansatz ist der beste Weg, um sicherzustellen, dass Ihre Maschine zuverlässig arbeitet und die Qualität der Drucke liefert, die Sie erwarten.