Was ist bei einem 3D-Drucker die Nozzle?
In einem 3D-Drucker wird Druckmaterial (Filament) von einer Rolle in das Hotend geschoben. Im Hotend wird das Filament geschmolzen und in exakten dosierten Mengen durch eine Düse (Nozzle) auf das Druckbett (Heatbed) gedrückt, wie mit einer Schmelzklebepistole.
Obwohl die Düse eines 3D-Druckers ein sehr kleines Teil ist, kann sie einen großen Einfluss auf die Druckgeschwindigkeit und -qualität haben.
Wofür wird die Nozzle verwendet?
Die “Nozzle” ist die Düse eines FDM 3D Druckers, die sich am Hotend befindet. Durch ihr wird das erhitzte Filament auf die Druckbett gedruckt. Diese Düse kann ausgetauscht, gewechselt werden.
Unterschiedliche Nozzle-Größen für verschiedene Druckanforderungen
Es gibt verschiedene Druckdüsen, die sich in Durchmesser und Material unterscheiden. Nozzles (Düsen) für FDM 3D Drucker sind in Düsendurchmessern von 0,1 bis 2,0 mm erhältlich. Durch den Durchmesser einer Düse wird auch die mögliche Schichthöhe und damit indirekt die Druckgeschwindigkeit bestimmt.
Generell sollte die maximale Schichthöhe 80 % des Düsendurchmessers nicht überschreiten. Beispielsweise beträgt die empfohlene maximale Schichthöhe für eine 0,4-mm-Düse 0,32 mm. Möchtest Du die maximale und minimale Schichthöhe wissen möchten, die eine Düse drucken kann, verwende die folgenden Faustregeln:
- Maximale Schichthöhe = 0,75 * Düsendurchmesser
- Mindestschichthöhe = 0,25 * Düsendurchmesser
Die 0,4 mm Standard-Düse
Bei den meisten3D FDM Druckern haben sich die 0,4 mm Düse als Standard durchgesetzt. Sie ist meist ab Werk verbaut und stellt eine gute Balance zwischen Auflösung, Präzision und Druckgeschwindigkeit dar.
Kleine Nozzles (<0,4 mm)
Kleine Düsen sind am effektivsten zum Erstellen von Objekten mit winzigen, spezifischen Details und kaum wahrnehmbaren Schichtunterschieden.
Da der Düsendurchmesser so klein ist, sind die Druckzeiten größer als bei einer 0,4 mm Düse.
Kleine Düsen haben auch andere Nachteile, so können zum Beispiel Filamente mit Partikeln nicht mit kleinen Düsen verarbeitet werden. Das Risiko, die Düse zu verstopfen, ist ebenfalls höher als bei größeren Druckdüsen.
Große Nozzles (> 0,4 mm)
Große Druckerdüsen ermöglichen einen höheren Materialfluss, dickere Schichthöhen. Dadurch verringern sie die Druckzeit bei gleicher Druckgeschwindigkeit erheblich. Die größere Extrusion und höhere Schichten erhöhen die Stabilität gedruckter Modelle.
Breitere Düsen verstopfen im Gegensatz zu kleinen oder Standard-Düsen selten. Sie eignen sich deshalb für spezielle Materialien wie Holz-, Kohlefaser- oder Glow-in-the-Dark-Filamente.
Nozzle-Materialien
Nozzles für 3D FDM Drucker bestehen aus verschiedenen Metallen. Messing ist dabei das häufigste Material bei Nozzles.
Messing-Düsen (Brass Nozzles) bis 300°C
Messing hat eine außergewöhnlich hohe Wärmeübertragungsrate bei relativ niedrigen Herstellungskosten. Bei der Verarbeitung von abrasiven Materialien mit speziellen Filamenten aus Holz, Carbon oder Metall verschleißt eine Messingdüse jedoch schnell und wird ungenau.
Der Nachteil von preiswerten Messing-Nozzles ist eine geringe Verschleißfestigkeit und die Nichteignung für stark abrasive Materialien.
Beschichtete Düsen (Coated Nozzles) bis 500°C
Um das empfindliche Messing der Düse vor übermäßigem Abrieb zu schützen und die Reibung zwischen Filament und Düse zu verringern, kann eine Messingdüse mit Nickel oder Chrom beschichtet werden. Neben der Verbesserung der Kratzfestigkeit erhöht die Beschichtung die Temperaturbeständigkeit der Düse deutlich.
Beschichtete Druckdüsen sind ein Alleskönner, doch für eine dauerhafte Verwendung mit abrasiven Filamenten sind sie ebenso wenig wie Standard-Düsen aus unbeschichteten Messing geeignet.
Stahl-Düsen (Stainless Steel Nozzles) bis 500°C
Stahl bietet eine bessere Verschleißfestigkeit als Düsen aus Messing. Stahldüsen ermöglichen eine größere Auswahl an Filamenten, werden jedoch nicht empfohlen, wenn regelmäßig abrasive Filamente verwendet werden.
Gehärtete Stahl-Düsen (Hardened Steel Nozzles) bis 500°C
Druckerdüsen aus gehärtetem Stahl sind für die häufige Verwendung von abrasiven Materialien geeignet. Gehärtete Stahl-Druckdüsen sind 10-mal verschleißfester als Messingdüsen und überstehen einen jahrelangen Einsatz.
Eine Düse aus gehärtetem Stahl hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ist in der Anschaffung teurer. Die Innenoberfläche der gehärteten Stahl-Düse ist weniger glatt als die der bisherigen Düsen, was zu geringeren Druckqualität führt.
Rubin-Düsen (Brass Ruby Nozzles) bis 550°C
Die Königsklasse der 3D FDM-Drucker belegen Rubin-Druckdüsen. Typischerweise werden Rubindüsen aus Messing (mit oder ohne Beschichtung) mit einem Rubin an der Spitze hergestellt. Da die Bohrung im Rubin mit großer Präzision gefertigt wird, ergeben sich nur geringe Durchmessertoleranzen und die Qualität der 3D-Drucke bleibt konstant.
Rubin-Nozzles vereinen die Vorteile einer „weichen“ Messing-Düse mit der Verschleißfestigkeit von Edelsteinen.
Tipps zum Thema „Nozzle / Druckdüse“
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Letzte Änderung am 1. Januar 2024
