Maßhaltigkeit von Bauteilen

International Corner German
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Hallo zusammen,

ich habe meinen Drucker nun etwas mehr als zwei Wochen und bin auch sehr zufrieden, aber es gibt für mich einen Punkt welcher mit doch stört.
Es geht dabei um die Maßhaltigkeit von “technisch gedruckten Bauteilen”.
Ich meine damit, dass es bei Figuren oder ähnlich nicht so wichtig ist, aber da wo es passen muss, gibt es Probleme.

Zu meinen Problem:
Ich habe einen X/Y/Z-Würfel gedruckt und mit einer Messschraube gemessen und dort erhebliche Abweichungen (X x Y x Z) festgestellt:
Soll: 20,00 x 20,00 x 20,00
Ist: 19,87 x 19,84 x 19,99

Ich habe dies mit diversen Filamenten getestet, sowohl von Bambu und auch Fremdhersteller.
Des Weiteren wurde die Filamente auch mit der Kalibrationalgo kalibriert und die Werte wurden übernommen, aber dies bringt keine Besserung.
Hier mal ein Beispiel:
image

Es bringt auch nichts den Fluss manuell zu kalibrieren. Der Würfel und auch andere gedruckte Teile sind meistens zu klein.

Jetzt gibt es in dem Slicer die Möglichkeit, die X/Y-Achse zu kompensieren:
image

Aber hier kommen wir zu einem Problem und gebe hier mal ein “Extrembeispiel”:
Soll: 20,00 x 20,00 x 20,00
Ist: 19,84 x 20,05 x 20,00

Jetzt geh ich ins Profil uns stelle eine Kompensation ein von +0,16, also damit das X-Maß passt. Somit habe ich ein neues Ist von:
20,00 x 20,21 x 20,00

Da diese Achsen beide gleichzeitig Kompensiert werden, kann man dies nie genau anpassen.

Kann man das irgendwie anders lösen?
Ist sowas über ein G-Code als Startbefehl möglich, die einzelnen Achsen nachzustellen?

Dies ist ein Nachteil von so einem geschlossenen System.

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Man kann das meines Wissens nicht lösen, weil das nicht vorgesehen ist. Bei jedem anderen Drucker würden Sie evtl. die Steps der Motoren neu berechnen, die pro Millimeter anfallen. Das geht hier nicht.
Ich bin Anfangs auch darüber gestolpert, habe dann aber festgestellt, dass ich das mit der Riemenspannung lösen kann. Also die Riemen immer wieder mal neu spannen. Nach dem ersten Mal hatte ich schon ziemlich gute Ergebnisse. Um ehrlich zu sein, die absolute X-Y-Abweichung war sogar identisch. Ich verwende aber nur einen Messschieber, hier kommt es evtl. zu Ablesefehlern. Die Abweichung war so gering, dass ich mich nie wieder drum gekümmert habe.
Wenn ich Teile drucke, die ich für einen anderen Drucker entworfen habe, für den ich die Stepper-Schritte einstellen konnte, so kann ich nur sagen, dass die Teile vom X1C genau so gut passend sind. Die Toleranzen, die ich für alte Entwürfe verwendet habe, sind für den X1C eher sogar zu groß.
Aber wie gesagt, wenn ich Teile drucke, die auf meinem anderen Drucker gutn zusammen passten, dann passen die Teile genau so gut zusammen, wenn ich sie auf dem X1C drucke. Ich drucke immer alles, was zusammenpassen soll, auf einem Drucker.

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Das stimmt. Das Problem läßt sich am Drucker nicht lösen und im Slicer sollte man das auch nicht machen. Das Problem muss schon vorher im CAD-System über die Skalierung des Modells gelöst werden.
Bei jedem Kunststoffteil, egal ob es im Spritzguss, durch Blasen oder durch 3D-Drucken hergestellt wird, muss eine Schrumpfung (Schwundmaß) beachtet werden. Dieses Maß ist material- und prozessabhängig. ABS schrunpft z.B. viel stärker als PLA, ist dadurch auch viel anfälliger für Warping.
Beim 3D-Drucken hat man das Problem, dass eine Schrumpfung in Z eigentlich nicht vorkommt, da der Drucker dies durch die definierte Z-Zustellung immer wieder bei jeder Schicht ausgleicht. Die vorhergehende Schicht ist ja bereits erkaltet und geschrumpft. Auswirkungen gibt es nur X und Y!
Aus diesem Grund wird das Modell vor dem Export der STL-Datei in X und Y künstlich aufgeblasen (skaliert). Ich verwende in meinem System für PLA z.B. folgende Skalierungsfaktoren:
X 1,003
Y 1,003
Z 1,000

In Z wird also nicht skaliert, X und Y werden so vergrößert, das die Teile nach dem Erkalten das Sollmaß haben. Schwieriger ist es, wenn man das Teil nicht selbst konstruiert hat. Dann muss man dies im Slicer machen:

Skalierung
Skalierung558×582 48.2 KB

Wichtig: Das Häkchen bei einheitliche Skala muss raus!

Beim Messen des gedruckten Teiles unbedingt die Z-Naht am Druckteil beachten und nicht mitmessen, eventuell vorher “entgraten”.

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Das ist ein intuitiver Ansatz, den ich schon lange nicht mehr verfolge. Die Skalierung hat Auswirkungen auf die Gitterstruktur des Modells. Ich kann mich erinnern, dass ich irgendwann einmal Fehler im Modell suchte und herausfand, dass es mit der Skalierung des CAD-Models zu tun hat. Deshalb, wenn skalieren, dann allenfalls im Slicer minimal.

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Aber nur, wenn Du mit STL arbeitest. Wenn Du mit STEP-Dateien arbeitest (wie von Bambu Lab empfohlen), hast Du dieses Problem nicht.

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Genau das meinte ich mit dem letzten Satz, dass es ein Nachteil von einem geschlossenen System ist…

Schon mehrfach gemacht, aber ändert nichts am Ergebnis.

Mal kurz zur Erklärung worauf ich hinaus möchte.
Auch ein Motor hat gewisse Fertigungstoleranzen und um diese zu abzufangen sollte man die Steps einstellen können.
An anderer Stelle steht der Drucker evtl. in einem besonders kalten oder warmen Raum und somit sind die voreingestellten Werte hinfällig.

Hier geht es nicht um die Schwindung vom Material selbst, deswegen habe ich das Extrembeispiel genannt.

Sollte ein Antrieb aus verschiedenen Gründen ein anderes Maß herstellen wie die restlichen, dann muss man entgegenwirken können.

Und dies mache ich nicht mit dem “CAM-Tool”, sondern direkt an der Maschine.
Mit dem CAM-Tool kann ich noch etwas gegensteuern, aber die Maße müssen im Grunde erstmal stehen.

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Bei einem CoreXY System geht das aber halt nur für X und Y zusammen, da auch eine Bewegung nur in X Richtung von beiden Motoren vorgenommen wird. Man kann hier nicht eine Achse separat beeinflussen. Oder?

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Doch, die Steps werden wie bei einem Bettschubser berechnet und anschließend korrigiert.
Der Aufbau spielt keine Rolle

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Ich glaube nicht, dass das der richtige Ansatz ist. Ich arbeite schon über 30 Jahre im Formen- und Werkzeugbau - das richtige Einberechnung der Schwindung ist bei uns essentiell! Und auch das Problem mit den Motor-Steps ist meist überbewertet und ein möglicher Schrittverlust kann in den Druckereinstellungen direkt am Drucker ausgeglichen werden.

Ich sehe vielmehr bei Deinem Testteil noch ein anderes Problem: Das Teil ist relativ klein und Du druckst nur ein einziges Teil gleichzeitig. Hintergrund: Die Abkühlung der gerade gedruckten Schicht durch den Bauteilkühler ist nicht optimal und aufgrund der geringen Teilegröße ist die heiße Düse sehr schnell wieder an der gerade eben gedruckten und noch nicht ganz ausgehärteten Stelle wieder zurück. Ich würde Dir empfehlen zwei Teile in einem Abstand von ca. 100 mm gleichzeitig zu drucken. Dann hat die gedruckte Schicht genügend Zeit optimal auszuhärten.
Den AUX-Fan solltest Du auschalten. Und auch die Drucktemperatur hat einen großen Einfluss auf die Maßhaltigkeit der Teile. Umso niedriger die Drucktemperatur desto besser das Maß, aber umso schlechter die Layerhaftung untereinander und umgekehrt. Hier braucht es immer einen Kompromiss.

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Das ist so nicht korrekt.
Du planst quasi jeden Maschinenwechsel eine Ungenauigkeit mit ein?
Maschine X fräst 0,25 mm zu klein und Maschine Y fräst 0,12 mm zu groß.
Jetzt hast du dein Programm fertig und die Maschine X steht aus irgendwelchen Gründen und nun musst du alles neu durchlaufen lassen, da du auf Maschine Y und alles 0,37 mm kleiner machen musst.
Nein, genau so wird nicht gearbeitet.
Genau für solche Sachen werden Maschinen Laservermessen und anschließend in der PLC kompensiert.

Ja, es wird eine Schwindung mit einberechnet, aber dies geschieht schon im Modell und wird anschließend auf der Zeichnung vermerkt. Sprich das Modell wird direkt um X,XX% größer konstruiert.

Du selbst programmierst erstaml auf Modell Null oder Mitte Toleranz. Sollten jetzt noch Abweichungen entstehen, dann kann in der Maschinensteuerung nachgestellt werden.

Ich habe eine feste Umgebung und demnach möchte ich meine Maschine, in diesem Fall den Drucker, einstellen und das ist hier schlicht nicht möglich.

Ich besitze mehrere Core XY Drucker und bei allen stimmen die Maße, nachdem ich diese eingestellt habe.
Wenn ich da einen Würfel mit 20x20x20 drucke, dann passt das.

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Natürlich nicht! Die Formen werden so skaliert, dass die Kunststoffteile, die damit gemacht werden, nach dem Abkühlen das richtige Maß haben. Beim 3D-Drucken gibt es aber keine Form, d.h. Du musst das Teil so groß konstruieren, dass es nach dem Abkühlen Dein gewünschtes Maß hat.
Wahrscheinlich reden wir aneinander vorbei.

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STL wird erst beim Export erzeugt, nach der Bearbeitung.

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Das ist korrekt.
Aber ich erstelle hier fertige Bauteile.

Das die Schwindung mal komplett weg. Sagen wir, ich drucke zu 100% PLA - kein PETG, kein ABS, etc.
Jetzt rechne ich ca. 0,1-0,2% Schwindung ein und skaliere meine Modelle hoch bzw. verändere diese im Slicer. Okay, soweit richtig.

Aber in meinem Fall habe ich eine Abweichung von ca. 0,8% und das ist nicht korrekt.
Jetzt gehen wir noch zusätzlich von meinem Extrembeispiel aus und die Maße in X und Y sind unterschiedlich und das bei einem Würfel mit gleicher Kantenlänge.
Das hat nichts mit Schwindung zu tun.
Das ist schlicht die Maschine und das sollte man nicht kompensieren, sondern einstellen.
Und dies ist bei Bambu nicht möglich - zumindest aktuell.

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Ich würde empfehlen, die Maschine zurückzugeben, wenn sie nicht Ihre Anforderungen erfüllt. Ich kenne auch nur Drucker, wo die Schritte pro Motor einstellbar sind. Wenn bei diesem Drucker diese Besonderheit nicht ausgewiesen ist, dass es nicht eingestellt werden kann, sondern Sie eine eventuelle Ungenauigkeit hinnehmen müssen, dann sollte angegeben werden, welche Abweichungen beim neuen Gerät auftreten können (+/-).

Andererseits hängt die Genauigkeit von der Konstruktion ab und kann theoretisch berechnet werden. Denn immerhin arbeitet das Gerät über Schrittmotoren und Zahnriemen. Wenn eine Abweichung auftritt, die weit außerhalb der theoretischen Berechnungen liegt, könnte es sein, dass es Bauteile gibt die nicht den Anforderungen des Herstellers der Maschine entsprechen und getauscht werden müssten. Vielleicht sollten Sie dann ein Support-Ticket aufmachen.

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Um die Abweichung pro Motor (für evtl. Steps/mm Kompensation) bei Core XY festzustellen brauchst du deinen 2x2x2 Würfel auf der XY Plane nur um 45° drehen. Dann ist bei den Geraden immer nur ein Motor im Einsatz.

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Ich mache mich dann jetzt mal unbeliebt:

Beim FDM 3D-Druck eine beliebig oft repruduzierbare Genauigkeit besser 0,05mm zu erwarten halte ich, bei vertretbarem Aufwand, für gewagt.

Dafür sind die Maschinchen nicht gebaut und das Verfahren nicht gedacht.

Schon die Abweichungen im Rohmaterial bei der Herstellung und später im Gebrauch (Feuchtigkeitsaufnahme) stellen einem da ein Bein. Da hilft auch die automatische Flow-Kallibrierung nur bedingt.

Ich erwarte vom 3D-Druck nicht durchgängig die gleiche Qualität wie vom Maschinenbau.

Wobei die vom TE genannten Abweichungen schon grenzwertig sind.

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Es ist ein Testwürfel 20mmx20mmx20mm. Ich würde ein Testobjekt mit der 10fachen Größe drucken, nur nicht zu massiv, wegen dem Materialverzug. Oder wenigstens ein Objekt mit 10cmx10cm Grundfläche (so habe ich das gemacht, wegen der Zeit) und an diesem Modell nachmessen. Dabei die Wandanzahl gering halte (max 2 Wände) und sehr wenig Füllung, nur so viel, dass sie ausreicht, die Wände etwas zu stützen. Vielleicht die Füllung auch weglassen. Oder im Vasenmodus drucken. Je nach Wandanzahl macht sich eine Extrusionsabweichung mehr oder weniger bemerkbar. Die ausgewählte Linienbreite und damit Wandstärke (zumindest in Bambu Studio, weil nur dort habe ich es probiert) spielt auch eine Rolle. Wird die Abweichung vom Idealmaß bei größeren Objekten kleiner, dann liegt es vermutlich an den Druckeinstellungen / Extrusionseinstellungen, vielleicht aber auch am Filament. Sonst würde der Fehler mit dem Objekt proportional größer.

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Mir ist das auch aufgefallen. Hier meine Infos;

Wollte was mit 182,75 x 182,75 mm drucken.
Es kam 181,65 x 181,65 mm raus.

Mit verschiedenen Proben usw. bin ich am Ende des Tages auf eine Abweichung von 0,4-0,6 % gekommen.

Also muss ich bei X und Y jetzt 100,5 x 100,5 % Einstellen.

Irgendwie schade, dass es nicht zu kalibieren oder geht. Also dauerhaft einzustellen (beim X1C).
Hab mit ABS von GEEETECH gedruckt.

Probiere weiter mit anderen Filamenten und was mir noch so einfällt.

Aktuell eine etwas komische Lösung um an meine “fast genauen” Modelle zu kommen.

Mein Artillery X1 für knapp 300€ hat jedes Material auf den Punkt gebracht. Das ist bei den Bambu jetzt neu für mich.

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Objekte, die nicht maßhaltig sind und es unbedingt sein sollten, drucke ich weiterhin mit dem Artillery X2 oder noch besser mit dem Ender3. Die sind absolut maßhaltig.
Gut, dass man nicht gleich alles verschrottet, wenn es einen (vermeintlichen) Wunderdrucker gibt ! :laughing:

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Ich bin mir ziemlich sicher, dass der Drucker das ohne Probleme hinbekommt.
Es fehlt einfach die Einstellmöglichkeit und damit meine ich nicht einfach mal eine Kompensation einzugeben, denn diese Einstellung ist nicht richtig.

Ich hab auch noch weitere Drucker und die werden auch noch benutzt.