Oft hat man das Problem, dass nichts im 3D Druck funktioniert , und dies liegt oft an feuchtem Filament (zumindest bei mir war dies öfters der Fall), vor Allem im Sommer ist es bei mir in der Arbeit sehr feucht, sprich es herrschte eine Luftfeuchtigkeit von über 60% und dann ist ein sinnvolles Drucken nicht mehr möglich. Um ein schnelleres Erkennen von feuchtem Filament zu ermöglichen habe ich diesen kleinen Guide zusammengestellt:
Vorweg möchte ich noch anmerken, dass leicht feuchtes Filament bei vielen Modellen und Düsendurchmessern keine großen Probleme verursachen und daher es nicht unbedingt relevant ist, wie trocken das Filament ist, jedoch ist es für Funktionsteile sehr wichtig, dass diese stabil sind und dies ist ausschließlich mit trockenem Filament gewehrleistet. Meiner Erfahrung nach kommt es nur zu Problemen, wenn die Luftfeuchtigkeit über einen längeren Zeitraum über 50% ist! Daher haben Klimaanlagenbesitzer hier einen deutlichen Vorteil.
Bei einer Luftfeuchtigkeit um 30-40% kann PLA und PETg bei Düsendurchmessern über 0,4mm meist problemlos verarbeitet werden, es führt jedoch zu vermehrtem Stringing und für feine Details ist ein starker Bauteillüfter notwendig.
So erkennt man feuchtes Filament
Clogging / Verstopfung:
Feuchtes Filament leitet wärme besser und dies kann dazu führen, dass das Filament oberhalb der Schmelzzone aufweicht und durch langsames Drucken der Coldendlüfter den Bereich wieder abkühlt und dann bleibt das Filament in der Heatbrake kleben. Diese Verstopfung wird als "Clogging" bezeichnet, und dies kann auch passieren, wenn die Colendkühlung nicht ausreichend funktioniert, denn durch den aufsteigenden Wasserdampf wird der Kühlkörper des Coldends deutlich wärmer und benötigt so deutlich mehr Kühlleistung, die von einer unzureichenden Kühlung verhindert werden kann. In den meist Fällen verschiebt sich die Hot-Zone was auch durch eine schlechte Heatbrake zurückzuführen ist, mehr dazu habe ich in diesem Artikel zusammengeschrieben Alles über Heatbrakes.
Ozzen / Tropfendes Filament & Rauch:
Da sich Wasser beim erwärmen ausdehnt drückt der Wasserdampf mehr Filament aus dem Hotend, was als Ozzen bezeichnet wird. Dies ist gut zu beobachten, wenn das Hotend warm ist, aber der Extruder gerade kein Filament fördert, so sieht man wie langsam immer mehr Filament aus der Düse quillt. Dies kann im Druck auch für vermehrtes Stringing verantwortlich sein. (Achtung, hat man zu wenig Retract kann dies auch eine Ursache von Stringing sein, mehr dazu im Artikel FDM Drucker richtig Kalibrieren).
Wenn man nun langsam druckt, oder mit einem kleinen Düsendurchmesser, so kann es auch vorkommen, dass das Filament durch das Wasser im Hotend zähflüssig wird und kein Filament mehr weitergeführt werden kann. Dazu kann man mit einem dünnen Inbusschlüssel, oder metallstab im Durchmesser unter 2mm einfach anstelle des Filaments in das Hotend hineindrücken, um das zähflüssige Filament über die Düse wieder herauszubekommen. Anschließend kann man das Filament trocknen und normal weiterdrucken.
Bauraumtemperatur:
Durch den entweichenden Wasserdampf wird sehr viel Wärme in den Bauraum gebracht (falls man einen geschlossenen Bauram hat), dass vor allem bei geschlossenen Bauräumen zu einer zu hohen Innentemperatur führt und das Coldend nicht mehr richtig gekühlt werden kann, und es zu Clogging kommt, oder dass die Schrittmotoren überhitzen und Schritte verlieren.
Es ist auch zu mehren, dass man höhere Temperaturen benötigt um den selben Filamentflow zu gewährleisten.
Geruch:
Wer mit nassem Filament druckt der kann dies an der deutlich stärkeren Geruchsentwicklung, vor allem bei ABS, HIPS, PC,.. erkennen, denn die meisten Filamentsorten lassen sich trocken mit den richtigen Einstellungen (nicht zu heiß) fast geruchlos verarbeiten.
Optik:
Am Filament selbst kann man nicht erkennen, ob es trocken oder feucht ist, aber wenn man es durch die Düse drückt, so kann man bei sehr feuchtem Filament (vor allem bei PA oder Woodfill) den Wasserdampf aufsteigen sehen und in Extremfällen kommt das Filament sprudelnd heraus und sieht im abgekühlten zustand schwammartig aus.
Die Aufgenommene Feuchtigkeit wirkt sich auf den Durchmesser und das Gewicht des Filaments aus, sprich es wird dicker und schwerer, durch schlechte Lagerung ist es meist ungleichmäßig feucht und daher variiert der Durchmesser stark.
Druckteil:
Beim Drucken wird das Filament nur schlecht auf der Druckplatte haften, vor allem bei ABS ist dieser Effekt sehr stark, wenn es feucht ist. Wenn man ganz langsam druckt oder div. Haftsprays verwendet kann es funktionieren, jedoch bleibt der Kunststoff sehr lange warm und Ecken stellen sich auf, wodurch überhänge fast nicht druckbar sind und bei ABS, PA, PC, HIPS kann es zu Warping (die Ecken stellen sich auf) kommen. Bei einem feuchten Filament wird das Wasser im Inneren des Filaments erhitzt und im Druckteil eingeschlossen, wodurch das Werkstück nur sehr langsam abkühlt, da das Wasser die Wärme speichert und so das Druckteil sehr lange gummiartig elastisch bleibt.
Mechanisch:
Gedruckte Teile aus feuchtem Filament weisen eine deutlich geringere Belastbarkeit auf, daher empfehle ich jedem der Funktionsteile herstellt vor allem bei ABS, PETg, PC und Pa darauf zu achten, dass das Filament trocken verarbeitet wird.
So trocknet man feuchtes Filament am besten und lagert es, damit es trocken bleibt.
Silicagel:
Silicagel sollte für jeden FDM 3D Drucker ein Begriff sein, denn es sind die kleinen Päckchen, die mit jeder Rolle Filament kommen. Diese haben die Eigenschaft Luftfeuchtigkeit aufzunehmen, oder Feuchtigkeit abzugeben, je nach Feuchtigkeit der Luft. Daher eignen sich diese Pellets ideal um Filament zu trocknen. Um das Filament bestmöglich zu trocknen kann man das Silicagel bei bis zu 150°C (empfohlen sind ~100°C) im Backofen, oder in der Microwelle auf der geringsten Stufe für etwa 5 Minuten zu erwärmen. Lässt man die Pellets nur im Backrohr / Microwelle ohne die Beutel zu wenden, so ist der Trocknungseffekt nicht so stark, bzw. dauert es deutlich länger, speziell wenn man viel gleichzeitig trocknen möchte, denn hier gilt, weniger ist mehr, sprich nicht zu viele Pellets, oder Päckchen übereinander stapeln, denn es trocknen nur die äußeren. Mehr dazu wie ich es genau nutze unter Backofen Update 2.
Bei den Silicagelbeutel ist unbedingt darauf zu achten keine Farbindikatoren zu verwenden, da diese 1. zu spät anzeigen, wenn diese feucht sind um wirklich trockenes Filament zu haben und 2. gesundheitlich eher bedenklich sind und wir atmen eh schon genug ungesunde Dämpfe beim Drucken ein. (mehr dazu im Post Gesund bleiben beim Drucken (noch in Arbeit))
Backofen + Silicagel:
Ja, man kann das Filament auch direkt im Backofen trocknen, jedoch rate ich davon stark ab, wenn man ein zu billiges, bzw. älteres Backrohr hat, da dieses die Temperatur nicht genau halten kann, kurz gesagt, die Temperaturregelung hat starke Schwankungen und so kann es zu deutlich höheren Temperaturen kommen als eingestellt. Auch wen dies nur kurz ist, reicht es oft aus (speziell wenn das Filament sehr feucht ist) um das Filament zu verschmelzen. So ist mir schon öfters eine ganze Rollen Filament angeschmolzen und wurde dadurch unbrauchbar.
Update:
Kürzlich musste ich ein Geschenk fertig bekommen und hatte jedoch feuchtes Filament, und so trocknete ich dieses schlussendlich im Backrohr, da ich nur wenig Zeit hatte und so gelang es ohne Probleme:
Das Backrohr muss vorgeheizt sein und mit einem Thermometer wird die reale Temperatur im Backrohr gemessen. Erst wenn sich die Temperatur im Backrohr stabilisiert hat sollte man das Filament hineingeben. Ich lies es ca. für 15 Minuten im Rohr und konnte anschließend einige Meter Filament ohne Probleme drucken. Ich wiederholte dies mehrmals hintereinander und lies einmal das Filament deutlich länger im Backrohr, jedoch konnte ich kaum mehr Filament verarbeiten, also sieht meine Schlussfolgerung so aus:
Wer sehr feuchtes Filament hat, kann das Filament im Rohr trocknen, aber sollte dies lieber nur kurz trocknen um die Äußeren Schichten Filament zu trockenen und anschließend zu verarbeiten. Dieser Vorgang muss dann öfters wiederholt werden, da ja immer nur die Äußersten Filamentschichten trocknen was für längere Drucks leider keine Lösung ist.
Update 2:
Wenn man sein Filament mit Silikagel lagert, so, wie ich es empfehle kann das Silikagel im Rohr trocknen (~ 90°C) und anschließend das feuchte Filament (50°C PLA und ähnliche - 70°C ABS, ASA, PC, PETg, PC PA,...) , so wird die Feuchtigkeit vom Filament schneller entzogen, da das Silikagel die Luft wiederum trocknet und so die Trocknung im Rohr deutlich besser Funktioniert. Ideal ist es so viel Silikagel wie möglich zu nutzen und immer nur eine Rolle Filament dazugeben. Bei mehreren Durchgängen einfach das Silikagel dazwischen wieder auf 90°C aufheizen und trocknen. So dauert der gesamte Prozess etwas länger, aber man kann sich sicher sein, dass das Filament auch wirklich trocken wird.
Mein Top Tipp ist es nun das Warme Silikagel und Filament direkt aus dem Rohr in einen verschließbaren Beutel zu geben und das Ganze in eine große luftdichte Box (siehe Lagerung) zu geben und es auskühlen zu lassen. Durch das abkühlen entsteht ein Unterdruck im Behälter und wir nutzen nun Wärme, Unterdruck und Silikagel um die restliche Feuchtigkeit aus dem Filament zu bekommen und verhindern dass neue feuchte Luft zum Filament kommt. Ich denke dies ist die beste Methode um im Hobbybereich das Filament zu trocknen und trocken zu halten.
Fruitdryer
Diese sind eigentlich dazu gedacht um Essen (Früchte, Fleisch) zu trocknen, funktioniert aber auch bei Filament. Das Gerät besteht jedoch aus einer Heizspule und einem Ventilator, also technisch nichts besonderes und auch nichts anderes als ein Backrohr mit Umluft, also ist es das gleiche wie ein Backrohr, nur dass oben die heiße Luft mit dem Wasserdampf raus kann und das gerät meist nur 200-500W hat, also deutlich schwächer als ein Backrohr. Leider haben auch die Meisten eine relativ schlechte Temperaturregelung und man muss sehr viel Arbeit investieren, damit man das Gerät auch während des Druckens seine Rollen trocknen kann, daher kann ich diese Geräte nicht empfehlen. eine Bessere Version ist der Filadry
Filardy
Hierbei handelt es sich technisch um die selben Komponenten wie in einem Fruit Dehydrier, aber ist deutlich hochwertiger und schon ideal vorbereitet um mit 2x 1Kg Filament Rollen, oder 1x 3Kg Filamentrollen zu fassen. Die Temperatur kann in 10°C schritten von 35°C-75°C einstellen, was für alle Filamente bestens geeignet ist. Meiner Erfahrung nach gab es nie Probleme, dass der Innenraum zu heiß wurde und das Filament lässt sich einfach trocknen, auch während des Druckens.
Vakuumtrocknung + Silicagel:
Wer in Physik aufgepasst hat, der erinnert sich, dass mit sinken des Drucks auch der Siedepunkt von Wasser sinkt und diesen Effekt kann man zum Vakuumtrocknen nutzen. Ich selbst habe keine solche Pumpe und kann dazu nicht mehr sagen, aber wer eine starke Pumpe hat, kann dies gerne verwenden, jedoch extra eine teure Vakuumpumpe zu kaufen zahlt sich meines Erachtens nicht aus, jedoch finde ich es eine gute Idee das Filament in einem Behälter mit Silicagel unter Vakuum zu lagern, denn so bleibt es auf jeden Fall länger trocken.
Update: Weitere Recherchen haben ergeben, dass Nylon Carbonfilamente, PEEK und ähnlichen Hochtemperatur Filamente unter Vakuum und Erwärmen getrocknet werden, denn nur so kann man den Kunststoff komplett trocken zu bekommen.
Lagerung des Filaments + Silikagel
Luftdichte Säcke
Eine einfache und preiswerte Art das Filament zu lagern ist in Vakuumbeuteln, die zwar gedacht sind um Gewand platzsparend aufzubewahren, aber diese Beutel sind auch gut für Filamente gedacht. n (aufpassen auf scharfe Kanten!!!!) und so lagern (idealerweise natürlich mit einem Beutel Silikagel)
Luftdichte Behälter + Silikagel:
Bei ABS, PA, PC und vor allem PVA ist es sehr wichtig das Filament trocken zu lagern, am besten mit Silicagel zusammen in einem Luftdichten Behälter geben, ideal sind die für Lebensmittel Frischhaltedose, die Luftdicht abschließt, siehe folgende Amazon Affiliatelinks:
für die Aufbewahrung von mindestens 2 Rollen
Für einzelne Rollen: https://amzn.to/3nb6WMu
Filament Boxen
Mittlerweile ist FDM 3D Druck schon eine großes Geschäftszweig entstanden und viele Firmen versuchen ein Stück davon für sich zu sichern und so gibt es massenweise Filament Boxen, die zum trocknen des Filaments während des Druckens geeignet sind. Bei den meisten Produkten wird lediglich der Boden geheizt und so wird das Filament nicht gleichmäßig getrocknet, aber ich habe von Freunden, die sich solch ein Gerät zugelegt haben erfahren, dass sie nun deutlich weniger Probleme mit feuchtem Filament haben. Also kann ich diese Boxen allen Empfehlen, die definitiv Probleme mit feuchtem Filament haben und diejenigen, bei denen es auch ohne Box funktioniert werden vermutlich nur einen geringen Unterschied feststellen, falls überhaupt.
Alternativen
Wer keine Luftdichte Dosen hat kann auf mehrere möglichst dichte Behälter und Plastiksäcke zurückgreifen. Je mehr Dosen man ineinander einschließt, desto länger dauert es, bis die Feuchtigkeit zum Filament vordringt.
Wer keines der oben genannten Behältnisse hat, kann auf das Backrohr zurückgreifen, dass auch sehr dicht ist und auch sehr trocken, wenn man nach dem Backen die Restwärme nutzt, um das Filament zu trocknen.
Luftfeuchtigkeit messen
Um die Luftfeuchtigkeit zu messen kann man ein Hygrometer verwenden, ich würde es jedoch nutzen um die Luftfeuchtigkeit des Raumes zu messen, denn die meisten Hygrometer zeigen unter 10% Luftfeuchtigkeit noch nichts an und ab diesem Wert wäre es gut das Filament bereits wieder zu trocknen (bzw. die Silicagelbeutel), wenn man maximale Resultate erhalten möchte.:
Mini Digital LCD Indoor Thermometer Hygrometer - BLACK only $2.49
Fazit:
Filament immer von Feuchtigkeit und Sonnenstrahlen (da nicht UV beständig) schützen. Ideal gelagert wird das Filament in einer Luftdichten Box gefüllt mit Silikagel. Gut getrocknetes Silikagel kann so sehr feuchtes Filament über mehrere Tage trocknen, aber um es wirklich trocken zu bekommen müsste man das Silikagel regelmäßig stark trocknen, was in einer Mikrowelle durchaus möglich wäre. Wenn man nun das Filament schneller trocknen möchte, ist es am einfachsten dieses in einem Rohr zu erwärmen. Dazu das Rohr einschalten und unbedingt trockenes Silikagel damit das Filament schnell trocknet und ein zusätzliches Temperaturmessgerät damit das Filament erst dazu gegeben wird, wenn sich die Temperatur im Backrohr auf die Ideale Temperatur für das Filament eingependelt hat. Das Rohr auf Umluft stellen und regelmäßig nachschauen, und prüfen ob das Rohr nicht zu warm wird. Nach 1-2 Stunden das Warme Silikagel mit Filament in eine Luftdichte Box geben. Beim abkühlen wird das gesamte verdampfende Wasser im Silikagel gespeichert und durch das Abkühlen entsteht ein leichter Unterdruck der den Prozess etwas beschleunigt. Alles über Nacht abkühlen lassen und am nächsten Tag das Silikagel wieder trocknen, bzw. das Filament verwenden und anschließend das getrocknete Silikagel wieder mit dem Filament in die Box zum Lagern verstauen.
Wer schnell feuchtes Filament trocknen und verarbeiten möchte kann dies mit einem Food Dryer bewerkstelligen, der das Filament direkt in den Drucker spießt, aber dazu sollte das Filament nicht zu feucht sein. Dies ist auch eine gute Möglichkeit bei stark wasserziehenden Filamenten wie Nylon (Polyamid) oder PVA sicherzustellen, dass diese bei längeren Drucken nicht feucht werden.
In diesem Video werden meine Beobachtungen bestätigt und ich finde die Umsetzung des Videos gut gelungen!
Interessante Foreneinträge:
http://forum.raise3d.com/viewtopic.php?f=7&t=9757
Update:
7.11.2021 Verlinkung neuer Artikel + kleine Überarbeitung aller Abshhnitte
30.10.2021 Hinzufügen Erfahrung Vakuumbeutel + Trocknungsysteme für 3D Drucker
26.11.2020 Hinzufügen der Vakuumbeutel
14.07.2020 Fazit hinzugefügt.
13.07.2020 Weiter Erkenntnisse angefügt.
Dann finde HIER heraus, wie du dieses Projekt unterstützen kannst!
Durch deine Unterstützung kann dieses Projekt erhalten und weiter ausgebaut werden.
Author:
Stefan J. Trucker