Druckqualität:
Um die Druckqualität es Creality CR-10 SE zu bewerten, haben wir verschiedene Testdrucke durchgeführt. Denn die große Frage ist ja, wie die Geschwindigkeit die Qualität beeinflusst. Als Filament haben wir hierzu weißes und blaues Hyper-PLA sowie blau-transluzentes CR-PETG von Creality genutzt. Wie bei unseren letzten FDM-Drucker-Tests haben wir auch Filamente von SUNLU getestet. Hier kamen PLA, PLA+, PET-G, TPU und Woodfill-Filament zum Einsatz. Weitere Informationen zu den Filamenten finden sich bei SUNLU.
Beim FDM-3D-Druck im Allgemeinen gibt es einige Unsauberkeiten und Fehler, die die Druckqualität schmälern können. Über einige wichtige wollen wir einen kurzen Überblick geben:
- Deutliche Freiräume zwischen den Filamentbahnen bei der unteren Schicht:
Kann durch einen zu großen Abstand der z-Achse entstehen (Z-Offset nachstellen) oder wenn zu wenig Material extrudiert wird. - Deutlich sichtbare Filamentbahnen in der Seitenansicht der Objekte:
Ungenaue Positionierung, Vibrationen, ungleichmäßige Extrusion sind nur ein paar der möglichen Ursachen. - Ghosting – sich wiederholende Schatten von Konturen
Ringing – Wellen auf der Oberfläche:
Wird in der Regel von hohen Druckgeschwindigkeiten ausgelöst und hängt mit der Trägheit des Druckkopfes zusammen. Schnelle Richtungswechsel führen so zu Vibrationen, die zu einem sich wiederholenden Muster in der Oberfläche führen.
Ghosting kann auch dadurch verursacht werden, dass die inneren Stützstrukturen nach außen durchscheinen. Hier liegt die Ursache oft in zu hohen Geschwindigkeiten, zu dünnen Wandstärken oder zu großen Überlappungen. - Stringing – Filamentfäden:
Entsteht durch nachlaufendes Filament bei Positionswechseln. Zur Vermeidung muss das Filament zurückgezogen werden. Der erforderliche Rückzug ist nicht für alle Materialien gleich. - „Pickel“ an der Oberfläche des Objektes:
Eine Ursache kann eine zu hohe Drucktemperatur sein, dann wird das Filament zu flüssig und kann unkontrolliert austreten. Aber auch eine zu hoch eingestellte Extrusionsmenge kann zu solch unkontrollierten Austritten führen. Darüber hinaus kann es sich auch einfach um die Punkte handeln, an denen der Layerübergang stattfindet, der Druckkopf also auf das nächste Layer angehoben wird. - Elefantenfuß:
Die untere Schicht des Objektes drückt sich zu den Seiten hervor. Ursächlich ist hier in der Regel eine zu tief stehende Ausrichtung der z-Achse.
Good old Benchy:
Was wäre eine 3D-Drucker-Inbetriebnahme ohne das gute, alte Benchy. Wer schon etwas länger mit dem Thema zu tun hat, wird deswegen wahrscheinlich auch eine halbe Armada sein Eigen nennen können. Das Benchy ist ein Modell eines kleinen Bootes, das einige schwere Stellen, wie Überhänge, Brücken, feine runde Konturen und noch einiges mehr bietet. Hier lassen sich so einige Druckfehler erkennen und man kann die Parameter optimieren. Besonders bei den aktuell neuen Druckergenerationen und den höheren Druckgeschwindigkeiten wird viel mit den Druckzeiten eines Benchys geworben. Allerdings sollte man hierbei immer auf das Kleingedruckte achten, denn neben der reinen Druckgeschwindigkeit beeinflusst natürlich auch die Anzahl der Wandlinien, die Füllung und die Schichtdicke die Druckzeit. Am Ende ist ein Benchy immer noch ein recht einfaches, kleines Objekt und eine hohe Druckgeschwindigkeit hierbei, ist nicht immer auf alle anderen Objekte übertragbar.
Auf dem USB-Stick findet sich eine Demo-Datei für ein Benchy mit einer Druckzeit von etwa 20 Minuten. Dieses Benchy läuft mit Hyer PLA gut durch, ist jedoch nicht perfekt. Wir haben für unsere Tests einen eigenen Gcode in Creality Print erstellt. Mit einer Schichtdicke von 0,2 mm dauert der Druck mit Hyper PLA etwa 40 Minuten. Gedruckt haben wir unsere Benchys mit Hyper PLA, Ender PLA und CR-PETG von Creality und auch mit Filamenten von SUNLU.
Auswertung des Benchys:
Unsere Testbenchys zeigen eine wirklich gute Druckqualität. Die Oberfläche ist insgesamt sehr gleichmäßig und besonders die Überhänge an den Ankerklüsen, Fenstern und Türen sind sauber ausgeführt. Die Grundfläche ist homogen, die enthaltene Schrift dennoch sauber lesbar. Nicht lesbar, aber zu erahnen, ist die Schrift am Heck des Benchys. Was jedoch besonders sauber ausgeführt wurde, ist der Überhang am Bug des Benchys. Eine Folge der effizienten Kühlung des Drucks. An den kritischen Stellen, wie den Ankerklüsen, zeigen sich keine Ringing- und Ghosting-Effekte. Beim Druck mit PET-G hatten wir ein leichtes Stringing (typisch für PET-G).
Testobjekt Überhänge, Brücken und weiteres:
Ein weiterer beliebter Benchmark-Druck ist eine Platte, auf der sich Schriften, Überhänge, Brücken, schmale Zylinder und weitere Geometrien finden. Hier kann man in einem Durchgang herausfinden, ab welchem Überhangswinkel man zum Beispiel eine Stütze benötigt oder welche Spannweiten bei Brücken problemlos möglich sind (zur Datei bei Thingiverse).
Bei den Überhängen beweist der Creality CR-10 SE eine sehr effiziente Druckkühlung, diese sind besonders beim Hyper PLA fehlerfrei. Ansonsten zeigen sich nur im Bereich der großen Winkel ganz minimale Fehler. Auch die Brückentests zeigen sich nahezu fehlerfrei, selbst bei der 25 mm langen Brücke ist kein Durchhängen zu erkennen, höchstens einzelne Filamentfäden hängen hier daneben. Die Lochtests weisen einen etwas geringeren Innendurchmesser auf, wie angegeben, was allerdings nicht unüblich ist. Benötigt man genaue Löcher in einem Objekt, bietet sich ein Aufbohren oder Anpassen der Bemaßungstoleranzen an. Die Teststellen zur Genauigkeit von Längen weisen nur geringe Abweichungen < 1 % auf.
Zwei Testkörper:
Als weiteren Benchmark haben wir einen Würfel gedruckt, dessen Seiten eine Kantenlänge von 40 mm aufweisen, diesen haben wir als Volumenkörper mit Infill gedruckt. Als zweites Testobjekt haben wir einen Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser von 40 mm und einem Innendurchmesser von 20 mm sowie einer Höhe von 40 mm gedruckt.
Der Volumenkörper fällt um etwa 0,25 % kleiner aus, als die ursprüngliche Datei bemaßt wurde. Die Ecken sind hierbei maßgenauer als die Mitten der Seiten. An den meisten Stellen ist der Unterschied somit zu vernachlässigen. Die Seitenflächen sind sehr gleichmäßig und es sind so gut wie keine Ghosting-Effekte an den Seitenflächen zu erkennen. Da ein 3D-Drucker an spitzen Ecken immer leichte Radien aufweist, sind diese natürlich leicht abgerundet. Der Zylinder zeigt eine ähnliche Abweichung, so ist auch hier der Außendurchmesser etwa um 0,1 mm bzw. 0,25 % kleiner. Beim Innenradius liegt die Abweichung auch etwa bei 0,1 mm, hier sind das allerdings 0,5 %. Die Abweichungen hängen mit dem Schmelz und Abkühlverhalten des Materials, sowie Toleranzen in der Bewegung des Druckers zusammen. Sie sind jedoch so gering, dass sie nur für sehr präzise Teile relevant werden können. Man kann sie aber problemlos in den Maßtoleranzen berücksichtigen.
Ein Koordinatensystem:
Um mögliche Intoleranzen des Creality CR-10 SE in der Achsausrichtung zu erkennen, haben wir ein einfaches Balkenmodell eines kartesischen Koordinatensystems gedruckt. Dieses besteht aus kleinen Balken in die drei Richtungen des dreidimensionalen Koordinatensystems. An dieses Objekt haben wir nun einen Haarwinkel angelegt, um die Rechtwinkligkeit zu überprüfen. Hierbei zeigten alle drei Koordinatenachsen eine nahezu perfekte Ausrichtung, sodass hier keine relevanten Abweichungen bestehen.
Weitere Testdrucke:
Zu weiteren Testzwecken haben wir noch andere Objekte gedruckt. Hier haben wir uns für einen Flexi-Drachen (zur Datei bei Thingiverse) und den Schiefen Turm von Pisa entschieden (zur Datei bei Thingiverse).
Der Drachen ist durch die Print-in-Place-Bauweise durchaus eine Herausforderung für die Präzision eines Druckers, denn hier kommt es schnell zu Verschmelzungen der einzelnen Glieder. Darüber hinaus hat jedes Element eine eigene Auflagefläche auf dem Druckbett, wodurch eine saubere Kalibrierung und gute Haftung unabdingbar sind. Gedruckt haben wir mit Hyper PLA im entsprechenden Profil bei einer Schichtdicke von 0,1 mm. Unser Druck wurde hier sauber und ohne Fehler abgeschlossen.
Die Vorlage für den Schiefen Turm von Pisa haben wir bei der Vorbereitung dieses Artikels gefunden. Durch die Struktur mit den vielen einzelnen Säulen ergeben sich auf den Layern viele Retracts. In Verbindung mit dem extrem geringen Durchmesser der Säulen stellt dies durchaus eine Herausforderung für den Drucker dar. Im Bereich der Säulen konnten wir hier keine Fehler feststellen, einzig die extremen Überhänge der einzelnen Deckenränder konnte zu losen Fäden führen. Sehr überrascht waren wir darüber, wie sauber selbst die horiziontalen Teile des Geländers umgesetzt wurden. Für einen High-Speed-Druck mit einem sich bewegenden Druckbett ein super Ergebnis für ein schmales, hohes Objekt.
Folgerungen zur Druckqualität:
Resümiert man noch einmal die in den letzten Abschnitten beschriebenen Erfahrungen, stellt man fest, dass der Creality CR-10 SE wirklich eine hervorragende Druckqualität liefert. Die Schichtung erfolgt gleichmäßig und dem Drucker gelingt es vibrationsbedingte Druckfehler in der Regel nahezu vollständig zu vermeiden. Auch die Layerübergänge werden ordentlich ausgeführt. Die Objektkühlung ist sehr performant und gleichmäßig, sodass Überhänge auch mit starken Winkeln kein Problem sind. Zudem wird das Filament sehr präzise geförder, was an der Qualität der dünnen Pinne ersichtlich ist.
Materialperformance:
Im Rahmen unserer Drucktests haben wir verschiedene Filamentsorten getestet. Neben dem Ender PLA, Hyper PLA und CR-PET-G von Creality haben wir auf PLA, PLA+, PET-G, TPU und Woodfill-Filament von SUNLU zurückgegriffen. Alle Filamente konnten wir problemlos verarbeiten und auf Anhieb gute Ergebnisse erzielen. Einzig beim PET-G und TPU mussten wir noch etwas an der Temperaturschraube drehen, ansonsten hatten wir hier mit den vorgefertigten Profilen keine Probleme.