Druckqualität:
Um die Druckqualität des Creality K1 Max zu bewerten, haben wir verschiedene Testdrucke durchgeführt. Denn die große Frage ist ja, wie die Geschwindigkeit die Qualität beeinflusst. Hierzu haben wir mehrere Filamente von Creality erprobt: weißes und blaues Hyper-PLA, silbernes Ender-PLA, blau-transluzentes CR-PETG und schwarzes Hyper-ABS.
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.
Alle Testdateien für die Benchys haben wir mit dem 0,2-mm-Profil in Creality Print in Kombination mit den jeweiligen Materialprofilen erstellt.
Auf dem USB-Stick findet sich eine Demo-Datei für ein Benchy mit einer Druckzeit von unter 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 37 Minuten. Gedruckt haben wir unsere Benchys mit Hyper PLA, Ender PLA, CR-PETG und Hyper ABS von Creality.
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). Der Druck mit ABS ist kaum von den PLA-Drucken zu unterscheiden.
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 und auch den Pins beweist der Creality K1 Max eine sehr effiziente Druckkühlung und saubere Extrusion. Bei den großen Winkeln sind nur minimalste Fehler zu erkennen. Auch die Brückentests zeigen sich nahezu fehlerfrei, selbst bei der 25 mm langen Brücke ist kein Durchhängen zu erkennen, nichtmal 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. Zudem sind die dünnen Pinne extrem sauber gedruckt und haben einen nahezu komplett gleichmäßigen Durchmesser.
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 0,5 % 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 0,5 % kleiner. Beim Innenradius liegt die Abweichung auch bei 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. Eine weitere Anpassungsmöglichkeit wäre gegebenenfalls in der Anpassung der Step-Vorgaben für die einzelnen Achsen möglich.
Ein Koordinatensystem:
Um mögliche Intoleranzen des Creality K1 Max 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. Da es sich hier um einen Core-xy-Drucker handelt haben wir natürlich besonders hohe Erwartungen an der Winkelgenauigkeit des Druckers. An das Test-Objekt haben wir nun einen Haarwinkel angelegt, um die Rechtwinkligkeit zu überprüfen. Hierbei zeigen alle drei Koordinatenachsen eine (nahezu) perfekte Ausrichtung, sodass hier keine relevanten Abweichungen bestehen.
Weitere Testdrucke:
Zu weiteren Testzwecken haben wir noch einige weitere Objekte gedruckt. Zum einen XL-Benchy mit einer Länge von 300 mm. Um besonders eine Herausforderung mit vielen Retracts zu schaffen, haben wir einen schädelförmigen Stiftehalter in Gitterstruktur (zur Datei bei Thingiverse) gedruckt, sowie einen Becher mit Wabenstruktur (zur Datei bei Thingiverse). Weitere Dateien waren ein T-Rex-Schädel mit Stiftehalter (zur Datei bei Thingiverse), ein Flexi-Drachen (zur Datei bei Thingiverse) und ein Modell des Eifelturms (zur Datei bei Printables).
Bei der starken Vergrößerung des Benchys werden besonders die Überhänge an den Türen und Fenstern kritischer, da hier immer weiter „in die Luft“ gedruckt werden muss. Nicht weiter wundernswert zeigen sich hier ein paar Fehler. Allerdings würde man an solchen Stellen sonst auch eine Stützstruktur setzen. Die Seitenflächen sind sehr gleichmäßig geworden, natürlich sieht man aber immer noch den Layerübergang (zum Teil farbbedingt).
Der Schädel und der Honeycomb-Becher sind wirklich sehr gut geworden. Die Retract-Einstellungen für das Hyper PLA erweisen sich als sehr gut, denn die Gitterstrukturen sind sehr sauber geworden und es gibt so gut wie kein Stringing.
Den T-Rex-Stiftehalter haben wir mit klassischer Stützstruktur gedruckt. Bedingt durch die Geometrie des Körpers war es gar nicht so leicht diese zu entfernen. Mit einer feinen Zange ging es jedoch nahezu rückstandslos und sie löste sich sehr gut von der eigentlichen Geometrie.
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. Alle Elemente ließen sich direkt frei bewegen.
Auch der Eifelturm ließ sich sehr gut drucken. Einzige Schwachstellen waren hier die deutlichen Überhänge, wie an den seitlichen Bögen und den wenigen geschlossenen Flächen. Hier kann man mit einer Baum-Stützstruktur aber leicht Abhilfe schaffen. Auch die feine Struktur zeigte sich hier wieder fehlerfrei und unbeeindruckt von den ganzen Retract-Bewegungen.
Bei dem Druck des neuen Creality-Logos zeigt sich einzig die Nahtstelle des Layerübergangs als leichte Fehlstelle. Allerdings bietet die Geometrie des Objektes hier auch wenig Möglichkeiten für den Slicer, um diesen unauffällig zu platzieren.
Folgerungen zur Druckqualität:
Resümiert man noch einmal die in den letzten Abschnitten beschriebenen Erfahrungen, stellt man fest, dass der Creality K1 Max wirklich eine hervorragende Druckqualität liefert. Die Schichtung erfolgt gleichmäßig und dem Drucker gelingt es vibrationsbedingte Druckfehler in der Regel nahezu vollständig zu vermeiden. Layerübergänge werden in der Regel ordentlich ausgeführt, nur bei besonders glatten Objekten fallen dies etwas auf. Die Objektkühlung ist sehr performant und gleichmäßig, sodass Überhänge auch mit starken Winkeln kein Problem sind. Zudem wird das Filament sehr präzise gefördert, was an der Qualität der dünnen Pinne der Testplatte ersichtlich ist.
Materialperformance:
Im Rahmen unserer Drucktests haben wir verschiedene Filamentsorten von Creality getestet. Wir konnten das Ender PLA, Hyper PLA, CR PET-G und Hyper ABS ohne Probleme mit den vorgefertigten Profilen verarbeiten.