Messung des Filamentdurchmessers

Hinter jedem erfolgreichen 3D-Druck steht ein qualitativ hochwertiges Filament, und der Durchmesser dieses Filaments spielt eine entscheidende Rolle. Vielleicht hast du versucht, den Durchmesser mit einem Messschieber zu bestimmen. Doch hier wirst du erfahren, warum diese Methode zu ungenauen Ergebnissen führt. Ein genauer Filamentdurchmesser sagt nicht nur viel über die Qualität des Filaments aus, sondern auch über die Zuverlässigkeit des Herstellers. Viele glauben, dass das Messen primär zur Optimierung der Druckergebnisse dient, doch in Wahrheit ist es ein Indikator für die Filamentqualität. Lass uns tiefer in die richtigen Messmethoden und die Bedeutung des Filamentdurchmessers eintauchen.

Ein Filament, das nicht den angegebenen Spezifikationen entspricht, kann zu einer Vielzahl von Druckproblemen führen. Wenn der Durchmesser zu klein ist, kann es zu Unterextrusion kommen, bei der nicht genug Material extrudiert wird. Dies kann zu schwachen Drucken mit schlechter Schichtbindung führen. Andererseits kann ein Filament mit einem Durchmesser, der größer als angegeben ist, zu einer Verstopfung der Düse führen und den Druckvorgang unterbrechen. Daher ist es entscheidend, ein Filament zu verwenden, das den Spezifikationen entspricht, um optimale Druckergebnisse zu erzielen. Dabei ist zu beachten, dass der aktuelle Industriestandard bei der Herstellung von Filamenten eine Toleranz von ±0,05 mm vorsieht. Aber viele Hersteller setzen mittlerweile auf engere Toleranzen von ±0,03 mm oder sogar ±0,02 mm und bewerben diese präziseren Toleranzen als Qualitätsmerkmal.

In diesem Artikel beziehen sich alle Angaben speziell auf die DIN-Normen 862 und 863. Sowohl Messschieber nach DIN 862 als auch Bügelmessschrauben nach DIN 863 erfüllen festgelegte Anforderungen und Prüfverfahren. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass die bloße Angabe eines Herstellers, dass ein Messwerkzeug einer dieser Normen entspricht, nicht automatisch ein Qualitätsmerkmal darstellt. Die Hersteller können unterschiedliche Aspekte der Genauigkeit betonen, sei es die Anzeigegenauigkeit oder die tatsächliche Messgenauigkeit. Bei hochwertigen Messwerkzeugen liegt in der Regel ein Prüfzertifikat bei, das die Genauigkeit und Konformität bescheinigt.

• Analoge Messschieber: Verwenden eine Nonius-Skala zur Anzeige. Anzeigegenauigkeit oft 0,05 mm oder 0,02 mm. Messgenauigkeit für hochwertige Modelle nach DIN 862 etwa ±0,03 mm.
• Digitale Messschieber: Haben eine elektronische Anzeige, die oft auf 0,01 mm genau ist. Können in verschiedenen Maßeinheiten umgeschaltet werden. Messgenauigkeit typischerweise ±0,02 mm, abhängig von der Qualität.

• Analog vs. Digital:
  • Analoge Bügelmessschrauben: Verwenden eine Skala und ein Nonius oder Mikrometer-Uhr zur Anzeige.
  • Digitale Bügelmessschrauben: Bieten eine elektronische Anzeige mit höherer Auflösung und der Möglichkeit, Messwerte zu speichern oder zu übertragen.
• Anzeigegenauigkeit: Bei Bügelmessschrauben oft höher als bei Messschiebern, mit Werten von 0,001 mm.
• Messgenauigkeit: Bei hochwertigen Bügelmessschrauben oft bei ±0,002 mm.

• Temperatur: Sowohl bei Messschiebern als auch bei Bügelmessschrauben kann sich das Material bei Temperaturschwankungen ausdehnen oder zusammenziehen, was die Messgenauigkeit beeinflusst.
• Verschleiß und Pflege: Regelmäßige Nutzung und fehlende Wartung können zu Abnutzung führen, insbesondere an den Messflächen. Eine regelmäßige Kalibrierung und Pflege sind essentiell, um die Genauigkeit zu erhalten.
• Benutzerfehler: Ungenaues Ablesen, unsachgemäße Handhabung oder inkonstanter Anpressdruck, speziell bei Bügelmessschrauben, können zu Messfehlern führen.

Der Durchmesser eines Filaments kann durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden, und ein Verständnis dieser Faktoren hilft bei der Beurteilung seiner Qualität und Konsistenz.

• Extrusionsgeschwindigkeit: Die Geschwindigkeit, mit der das Filament während der Herstellung extrudiert wird, kann den Durchmesser beeinflussen. Zu schnelle oder zu langsame Extrusion kann zu Inkonsistenzen führen.
• Kühlungsrate: Nach der Extrusion wird das Filament abgekühlt. Eine ungleichmäßige oder zu schnelle Abkühlung kann zu Schwankungen im Durchmesser führen.

• Feuchtigkeit: Filamente, insbesondere hygroskopische Materialien wie PETG, TPE, Nylon und PVA, können Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen. Dies kann dazu führen, dass das Filament anschwillt und seinen Durchmesser verändert.
• Temperatur: Extreme Temperaturen, sei es Kälte oder Hitze, können den Filamentdurchmesser beeinflussen, indem sie das Material schrumpfen lassen oder ausdehnen.

• Zeit: Mit der Zeit können einige Filamente ihre Eigenschaften verändern, was sich auch auf den Durchmesser auswirken kann. Dies ist besonders bei Filamenten der Fall, die lange gelagert wurden oder Umwelteinflüssen ausgesetzt waren.

• Additive und Füllstoffe: Einige Filamente enthalten Additive oder Füllstoffe, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern, z. B. erhöhte Festigkeit oder verbesserte Druckbarkeit. Diese Zusätze können jedoch auch den Durchmesser des Filaments beeinflussen.
• Mischungen: Filamente, die aus einer Mischung verschiedener Materialien bestehen, können unterschiedliche Schrumpfungs- oder Ausdehnungseigenschaften aufweisen, die den Durchmesser beeinflussen.

Bevor wir den eigentlichen Messvorgang durchführen, möchte ich betonen, warum der Messschieber für diese Aufgabe nicht ideal ist. Als Beispiel dient ein Filament mit einem Nennwert von 1,75 mm. Ein digitaler Messschieber mit einer Messgenauigkeit von ±0,02 mm könnte theoretisch Werte zwischen 1,73 mm und 1,77 mm anzeigen, selbst wenn das Filament tatsächlich genau 1,75 mm misst. Ein solches Messergebnis hat dann natürlich keine zuverlässige Aussagekraft bezüglich der tatsächlichen Qualität und Konsistenz des Filaments. Daher empfehle ich für die Messung des Filament-Durchmessers eine digitale Bügelmessschraube.

• Vorbereitung: Stelle sicher, dass die Bügelmessschraube sauber und kalibriert ist. Jeglicher Schmutz oder Verschleiß kann das Ergebnis verfälschen.
• Nullstellung: Drehe die Messschraube so, dass die beiden Messflächen in Kontakt sind. Die Anzeige sollte jetzt „0“ anzeigen. Wenn dies nicht der Fall ist, muss das Instrument justiert werden.
• Messung: Nimm das Filament und lege es zwischen die Messflächen der Bügelmessschraube. Drehe die Schraube vorsichtig zu, bis das Filament fest, aber ohne Druck, eingespannt ist.
• Ablesen: Notiere den angezeigten Wert.
• Mehrfache Messung: Um eine genaue Einschätzung des Durchmessers zu erhalten, wiederhole die Messung über eine bestimmte Länge des Filaments mehrmals und berechne den Durchschnittswert. Dies gibt dir ein besseres Gesamtbild von der Konsistenz des Filamentdurchmessers.
• Auswertung: Vergleiche die gemessenen Werte mit den Angaben des Herstellers. Ein qualitativ hochwertiges Filament sollte sehr nahe am angegebenen Wert liegen und über seine Länge hinweg konsistent sein.

Wenn du feststellst, dass dein Filament nicht den Spezifikationen des Herstellers entspricht, gibt es einige Schritte, die du unternehmen kannst:

• Kontaktiere den Hersteller: Viele Hersteller schätzen das Feedback ihrer Kunden und können dir möglicherweise einen Ersatz oder eine Rückerstattung anbieten.
• Anpassungen im Slicer:
  • Bei kleinerem Durchmesser: Wenn du feststellst, dass der Durchmesser des Filaments kleiner ist als angegeben, kannst du den tatsächlichen Filamentdurchmesser in den meisten Slicer unter „Filament-Durchmesser“ angeben, um die Extrusionsmenge anzupassen und Unterextrusion zu vermeiden.
  • Bei größerem Durchmesser: Ein größerer Durchmesser kann zu einer Überextrusion führen oder sogar die Düse verstopfen. In diesem Fall ist es ratsam, das Filament nicht zu verwenden oder den Hersteller nach einer Lösung zu fragen.
• Überprüfe die Lagerbedingungen: Wenn das Filament Feuchtigkeit aufgenommen hat oder unter extremen Temperaturen gelagert wurde, kann dies den Durchmesser beeinflussen. Es ist immer eine gute Idee, dein Filament trocken und bei Raumtemperatur zu lagern.

Um sicherzustellen, dass deine Messungen des Filamentdurchmessers so genau wie möglich sind, sind hier einige Tipps und Hinweise, die du beachten solltest:

• Umgebungstemperatur beachten: Die DIN-Normen für Messschieber (DIN 862) und Bügelmessschrauben (DIN 863) beziehen sich in der Regel auf Messungen bei einer Standard-Umgebungstemperatur von 20°C. Abweichungen von dieser Temperatur können die Genauigkeit der Messungen beeinflussen, insbesondere bei metallischen Messwerkzeugen, die sich bei Temperaturschwankungen ausdehnen oder zusammenziehen können. Auch die Körperwärme des Anwenders kann das Messergebnis beeinflussen, insbesondere wenn das Messwerkzeug längere Zeit in der Hand gehalten wird. Es ist daher ratsam, das Messwerkzeug vor der Messung kurz abzulegen und es sich an die Umgebungstemperatur anpassen zu lassen.
• Reinigung des Messwerkzeugs: Vor jeder Messung solltest du sicherstellen, dass dein Messwerkzeug sauber ist. Schmutz, Staub oder andere Partikel können die Messflächen beeinflussen und zu ungenauen Messungen führen. Ein weiches Tuch und gegebenenfalls ein spezielles Reinigungsmittel für Messwerkzeuge sind hier hilfreich.
• Vorsichtige Handhabung des Filaments: Wenn du das Filament misst, stelle sicher, dass du es nicht verformst oder beschädigst. Ein zu starker Druck oder das Biegen des Filaments kann den Durchmesser verändern und die Messung verfälschen.
• Regelmäßige Kalibrierung: Selbst das beste Messwerkzeug kann mit der Zeit ungenau werden. Es ist wichtig, dein Werkzeug regelmäßig zu kalibrieren und zu überprüfen, um sicherzustellen, dass es korrekte Messungen liefert. Einige hochwertige Messwerkzeuge werden mit Kalibrierzertifikaten geliefert, die ihre Genauigkeit bestätigen.
• Mehrere Messungen durchführen: Ein einzelner Messwert kann irreführend sein. Es ist immer eine gute Idee, mehrere Messungen entlang des Filaments durchzuführen und einen Durchschnittswert zu berechnen, um ein genaues Bild vom tatsächlichen Durchmesser zu erhalten.

Die Überprüfung des Filamentdurchmessers gibt dir eine gute Grundlage, um die Qualität eines Filaments und die Vertrauenswürdigkeit eines Herstellers einzuschätzen. Aber bedenke: Für die Feinabstimmung deiner Druckergebnisse musst du nicht ständig den Filamentdurchmesser messen. Es gibt so viele Variablen, die dein Messergebnis beeinflussen können. Anstatt dich nur darauf zu konzentrieren, solltest du auch andere Ansätze in Betracht ziehen, wie zum Beispiel das Kalibrieren des Extrusionsfaktors. Mit dem richtigen Werkzeug und einem Verständnis für alle Faktoren, die ins Spiel kommen, kannst du fundierte Entscheidungen treffen und deine Druckergebnisse weiter verbessern.

• Anzeigegenauigkeit: Bezieht sich auf die kleinste Skalenteilung oder den kleinsten Wert, den ein Messinstrument anzeigen kann. Es gibt an, wie genau das Instrument eine Messung anzeigen kann, aber nicht unbedingt, wie genau es tatsächlich misst.
• Messgenauigkeit: Bezieht sich auf den tatsächlichen Fehler, der beim Messen mit einem Instrument auftreten kann. Es gibt an, wie nahe die Messung am tatsächlichen Wert liegt.
• Nonius: Ein Hilfsmessmittel, das oft bei analogen Messinstrumenten wie Messschiebern zu finden ist. Es hilft dabei, Messungen genauer abzulesen, indem es die Skala in kleinere Abschnitte unterteilt.
• Kalibrierung: Der Prozess, bei dem die Genauigkeit eines Messinstruments überprüft und gegebenenfalls angepasst wird, um sicherzustellen, dass es korrekte Messungen liefert.
• DIN-Norm: Ein Satz von Standards und Spezifikationen, die in Deutschland entwickelt wurden, um die Qualität und Konsistenz von Produkten und Dienstleistungen zu gewährleisten.