Sie kennen das sicher: Ein Druckvorgang dauert mehrere Stunden, sieht super aus und plötzlich tritt ein großes Problem auf, das das ganze Ergebnis ruiniert. Dieses Phänomen nennt man Schichtverschiebung und es ist eines der ärgerlichsten Probleme beim 3D-Druck. Stellen Sie sich vor, Sie bauen einen Turm aus Bauklötzen und jemand verschiebt eine der mittleren Ebenen. Die Schichten verschieben sich in X- oder Y-Richtung, und der Drucker druckt auf diesem neuen, falschen Pfad weiter. Die gute Nachricht: Dieses Problem lässt sich fast immer beheben. Schichtverschiebungen treten nicht zufällig auf; sie sind Anzeichen dafür, dass etwas anderes nicht stimmt. Dieser Leitfaden zeigt Ihnen Schritt für Schritt, wie Sie die Ursache für Schichtverschiebungen beim 3D-Druck finden und dauerhaft beheben. Wir betrachten drei Hauptprobleme: mechanische, elektrische und Softwareprobleme.
Schnelldiagnosetabelle
Diese Tabelle spart Ihnen Zeit und hilft Ihnen, die häufigsten Probleme schnell zu erkennen. Ordnen Sie die beobachteten Probleme den wahrscheinlichen Ursachen zu und finden Sie den passenden Abschnitt mit der Lösung.
| Symptom | Wahrscheinliche Ursache(n) | Schnelllösung / Siehe Abschnitt: |
|---|---|---|
| Gleichmäßige Verschiebungen in die gleiche Richtung (X oder Y) | Lockerer Riemen, lockere Madenschraube an der Riemenscheibe | Prüfen Sie die Riemenspannung und den festen Sitz der Riemenscheiben. (Siehe auch: Mechanische Probleme) |
| Zufällige, unvorhersehbare Verschiebungen | Düsenkollision, Überhitzung des Treibers/Motors, Klemmstangen | Prüfen Sie, ob sich das Papier wellt, und fühlen Sie die Motoren auf Wärmeentwicklung. (Siehe Mechanik & Elektrik) |
| Verschiebungen bei Drucken mit feinen Details oder schnellen Bewegungen | Druckgeschwindigkeit/Beschleunigung/Ruck zu hoch | Reduzieren Sie die Geschwindigkeitseinstellungen Ihrer Schneidemaschine. (Siehe Einstellungen der Schneidemaschine) |
| Verschiebungen auf jeder Druckvorlage in exakt derselben Höhe. | Blockierung der Z-Achse, Ablagerungen an der Gewindespindel/Stange | Reinigen Sie die Z-Achse und prüfen Sie sie auf Leichtgängigkeit. (Siehe Mechanische Probleme) |
Mechanische Probleme mit dem Drucker
Die physischen Bauteile Ihres Druckers bilden die Grundlage jedes Druckvorgangs. Schichtverschiebungen entstehen meist durch einfache mechanische Probleme. Dabei handelt es sich um physikalische Störungen, die die präzise Funktion der beweglichen Teile beeinträchtigen. Gehen wir diese Schritt für Schritt durch.
Lose Gürtel
Die GT2-Zahnriemen an der X- und Y-Achse Ihres Druckers wandeln die Drehung der Schrittmotoren in eine präzise, geradlinige Bewegung des Druckkopfs und des Druckbetts um. Ist ein Riemen zu locker, kann dies zwei Probleme verursachen. Erstens können die Zähne der Riemenscheibe über die Zähne des Riemens rutschen, was zu einer plötzlichen, starken Bewegung führt. Zweitens, und weniger offensichtlich, hat ein lockerer Riemen Spiel. Beim Richtungswechsel der Achse muss dieses Spiel ausgeglichen werden, bevor eine Bewegung erfolgen kann. Dies führt zu Bewegungsverlusten und ungenauen Schichten.
So prüfen und ziehen Sie nach:
Schalten Sie den Drucker aus, bevor Sie Änderungen vornehmen. Suchen Sie den Riemen für die X-Achse (bewegt den Druckkopf nach links und rechts) und den Riemen für die Y-Achse (bewegt das Druckbett nach vorn und hinten). Um die Spannung zu prüfen, verwenden wir den „Schnalztest“, einen praktischen Trick, den jeder Druckerbenutzer kennen sollte. Ein korrekt gespannter Riemen erzeugt beim Zupfen ein tiefes, bassartiges Schnalzen. Er sollte sich nicht wie ein lockeres Gummiband anfühlen. Andererseits sollte er auch nicht so straff sein, dass er sich wie eine Gitarrensaite anfühlt; eine zu hohe Spannung kann die Motoren belasten und andere Probleme verursachen.
- Suchen Sie den Riemenspanner der Achse, die Sie überprüfen. Dieser befindet sich häufig als Drehknopf oder Schraubensatz am Ende des Aluminiumrahmens.
- Lösen Sie die Schrauben, die den Spanner an seinem Platz halten.
- Stellen Sie den Spanner so ein, dass der Riemen straffer gespannt ist. Wenden Sie gerade so viel Kraft an, dass dieses tiefe „Schnalzen“ zu hören ist.
- Wenn Sie damit zufrieden sind, ziehen Sie die Schrauben erneut fest, um den Spanner in Position zu fixieren.
- Überprüfen Sie sowohl die X- als auch die Y-Achse.
Lose Rollen
Jeder Schrittmotor besitzt ein kleines Zahnrad, die sogenannte Riemenscheibe, die an seiner Welle befestigt ist. Der Riemen läuft um diese Riemenscheibe. Die Riemenscheibe ist mit einer oder zwei winzigen Schrauben, sogenannten Madenschrauben, an der Motorwelle befestigt. Sind diese Schrauben locker, kann sich die Motorwelle kurzzeitig frei in der Riemenscheibe drehen, bevor sie greift. Der Motor erkennt dann, dass sich der Druckkopf bewegt hat, obwohl dieser stillsteht, was zu einer Verschiebung der Druckschichten führt.
So prüfen und ziehen Sie nach:
- Schalten Sie den Drucker aus.
- Suchen Sie die Schrittmotoren für die X- und Y-Achse. Möglicherweise müssen Sie eine Abdeckung entfernen, um sie zu erreichen.
- Schauen Sie sich die Riemenscheibe an der Motorwelle an. Sie werden an ihrer Seite eine oder zwei kleine, kopflose Schrauben sehen.
- Betrachten Sie die Motorwelle selbst. Sie weist mindestens eine abgeflachte Seite auf. Dies ist ein wichtiges Detail.
- Prüfen Sie mit einem passenden Inbusschlüssel, ob die Madenschrauben fest angezogen sind. Falls nicht, drehen Sie die Riemenscheibe so, dass eine Madenschraube zur abgeflachten Seite der Motorwelle zeigt.
- Ziehen Sie die Madenschraube fest gegen den flachen Teil der Welle an. Dadurch wird ein Mitdrehen verhindert. Falls eine zweite Madenschraube vorhanden ist, ziehen Sie diese ebenfalls fest.
Physische Hindernisse
Manchmal ist die Ursache so einfach wie ein physisches Hindernis. Ein Schichtsprung tritt auf, wenn der Motor versucht, den Druckkopf oder das Druckbett zu bewegen, aber etwas ihn blockiert. Der Motor verliert seine Position (überspringt Schritte) und setzt den Druckvorgang von dieser neuen, falschen Position aus fort.
- Blockierende Stangen/Schienen: Dies ist ein häufig auftretendes, aber oft übersehenes Problem. Schalten Sie den Drucker aus und deaktivieren Sie die Motoren. Bewegen Sie dann den Druckkopf und das Druckbett manuell und langsam über ihren gesamten Bewegungsbereich. Achten Sie dabei genau auf das Gefühl. Sie sollten einen gleichmäßigen, leichten Widerstand von den Riemen und Lagern spüren. Wenn Sie an irgendeiner Stelle ein Blockierungsproblem feststellen, ein Ruckeln bemerken oder kratzende Geräusche hören, liegt ein Blockierungsproblem vor. Dieses kann durch falsch ausgerichtete Linearstangen, verbogene Schienen oder in den V-Nut-Rädern verfangene Partikel verursacht werden. Prüfen Sie, ob alle Rahmenschrauben fest angezogen sind und die Stangen parallel verlaufen. Reinigen Sie die Schienen und Räder von Staub und Filamentresten.
- Düsenkollisionen: Beim Drucken können sich die Kanten des Kunststoffs durch Abkühlung manchmal nach oben wölben. Wenn die Düse für die nächste Schicht über den Druck fährt, kann sie mit diesem aufgewölbten Kunststoff kollidieren. Ist die Kollision heftig genug, kann sie die Haltekraft des Motors überwinden und zu einer Verschiebung führen. Dies hängt oft mit einer mangelhaften Haftung auf dem Druckbett oder einer leichten Überextrusion zusammen.
- Mangelhaftes Kabelmanagement: Die Kabel zum Druckkopf oder Heizbett müssen ausreichend Spielraum haben, um sich frei bewegen zu können. Ist ein Kabelbündel zu kurz, schlecht verlegt oder verhakt es sich am Druckergehäuse, kann dies die Achsenbewegung blockieren und zu einer Verschiebung führen. Achten Sie daher auf ein ordentliches Kabelmanagement, damit sich die Kabel während des Druckvorgangs nirgends verhaken können.
Fehler im elektrischen System
Wenn Sie alle mechanischen Teile gründlich geprüft haben und das Problem weiterhin besteht, könnte die Ursache elektrischer Natur sein. Diese Probleme hängen mit der Stromversorgung und den Steuersignalen zusammen, die von der Hauptplatine an die Schrittmotoren gesendet werden.
Überhitzung von Motortreibern
Die Schrittmotortreiber sind kleine Chips auf der Hauptplatine Ihres Druckers, die die Motoren steuern und mit Strom versorgen. Man kann sie sich wie individuelle Prozessoren für jeden Motor vorstellen. Im Betrieb, insbesondere bei langen oder schnellen Druckvorgängen, erzeugen diese Treiber erhebliche Wärme. Sie sind üblicherweise mit kleinen Kühlkörpern versehen. Wenn ein Treiber zu heiß wird, schaltet er sich zum Schutz in einen thermischen Abschaltmodus. Dadurch wird die Stromzufuhr zum Motor kurzzeitig unterbrochen, wodurch dieser seine Position verliert und es zu einer Verschiebung der Schicht kommt.
Diagnose und Lösungen:
Das wichtigste Diagnosemittel ist die Berührung, aber Vorsicht! Wenn das Mainboard während des Druckvorgangs sicher zugänglich ist, können Sie die Oberseite der Kühlkörper der Schrittmotortreiber vorsichtig berühren. Sie werden warm sein, aber wenn einer so heiß ist, dass Sie Ihren Finger nicht länger als eine Sekunde darauf halten können, ist er wahrscheinlich überhitzt.
- Verbessern Sie die Luftzirkulation: Stellen Sie sicher, dass der Lüfter, der das Mainboard kühlt, einwandfrei funktioniert und nicht mit Staub verstopft ist. Ein größerer oder leistungsstärkerer Lüfter kann eine einfache und effektive Verbesserung darstellen.
- Größere Kühlkörper: Durch den Austausch der kleinen Standard-Kühlkörper gegen etwas größere kann die Wärmeabfuhr verbessert werden.
Falscher Motorstrom
Die Stromstärke, die den Schrittmotoren zugeführt wird, ist eine konfigurierbare Einstellung, die als Vref (Referenzspannung) bezeichnet wird. Man kann sie sich wie einen Leistungsregler für den Motor vorstellen. Die korrekte Einstellung dieses Wertes erfordert Fingerspitzengefühl. Es gibt zwei Fehlerszenarien:
- Zu niedrige Referenzspannung (Vref): Der Motor erhält nicht genügend Strom. Er wird dadurch schwächer und kann den normalen Widerstand des Bewegungssystems nicht überwinden, insbesondere bei schnellen Richtungswechseln oder starken Beschleunigungen. Diese Schwäche führt dazu, dass er unter Last Schritte überspringt.
- Zu hohe Referenzspannung: Der Motor erhält zu viel Strom. Dadurch überhitzen sowohl der Motor als auch der zugehörige Treiberchip auf der Hauptplatine. Dies führt direkt zu dem im vorherigen Abschnitt beschriebenen Problem der thermischen Abschaltung. Ein Motor, der sich nicht mehr anfassen lässt, ist ein typisches Anzeichen für zu hohen Strom.
Die Einstellung der Referenzspannung (Vref) ist ein komplexer Vorgang, bei dem ein Multimeter an der Hauptplatine des Druckers im eingeschalteten Zustand verwendet wird. Eine fehlerhafte Durchführung kann die Elektronik dauerhaft beschädigen. Aufgrund des Risikos und der Unterschiede zwischen den Druckermodellen verzichten wir hier auf eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung. Sollten Sie nach Ausschluss aller anderen Ursachen vermuten, dass die Referenzspannung (Vref) die Ursache ist, suchen Sie bitte nach einer ausführlichen Anleitung speziell für Ihr Druckermodell.
Einstellungen der Slicer-Software
Oft ist der Drucker mechanisch einwandfrei, aber wir überfordern ihn einfach zu sehr in zu kurzer Zeit. Ihre Slicer-Software übersetzt Ihr 3D-Modell in einen Satz von Anweisungen (G-Code) für den Drucker. Die hier gewählten Einstellungen haben direkten Einfluss auf die physikalischen Kräfte, die auf den Rahmen Ihres Druckers wirken.
Das Bewegungs-Einstellungen-Dreieck
Nicht nur die Geschwindigkeit verursacht Schichtverschiebungen, sondern vor allem das Zusammenspiel von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck. Das Verständnis dieser drei Parameter ist der Schlüssel zu zuverlässigem und schnellem Drucken.
- Druckgeschwindigkeit: Dies ist die Höchstgeschwindigkeit, mit der sich der Druckkopf auf gerader Strecke bewegt. Stellen Sie sich das wie die Höchstgeschwindigkeit Ihres Autos auf der Autobahn vor.
- Beschleunigung: So schnell erreicht der Druckkopf seine Höchstgeschwindigkeit. Es entspricht der Stärke des Gaspedals. Hohe Beschleunigung erzeugt immense G-Kräfte am Druckkopf.
- Ruck: Dies ist der anfängliche „Schub“ einer Bewegung aus dem Stillstand. Er beschreibt, wie abrupt die Beschleunigung einsetzt. Hohe Ruckwerte verursachen ein heftiges „Schnappen“ zu Beginn einer Bewegung.
Das Grundprinzip ist, dass die physische Konstruktion Ihres Druckers nur eine bestimmte Kraft aushalten kann. Laut Physik (F=ma) ist Kraft das Produkt aus Masse und Beschleunigung. Eine hohe Druckgeschwindigkeit ist unproblematisch, solange die Beschleunigung sanft ist. Eine zu starke Beschleunigung hingegen schleudert den Druckkopf heftig herum und erzeugt Vibrationen und Kräfte, die leicht dazu führen können, dass der Motor Schritte überspringt.
| Druckgeschwindigkeit | Beschleunigung | Ruck | Risiko einer Schichtverschiebung | Analogie |
|---|---|---|---|---|
| Hoch | Niedrig | Niedrig | Niedrig | Ein Luxuswagen, der mühelos auf 160 km/h beschleunigt. |
| Hoch | Hoch | Hoch | Sehr hoch | Ein Dragster startet von der Startlinie. |
| Niedrig | Hoch | Hoch | Medium | Sinnlos das Gaspedal durchdrücken, um 32 km/h zu fahren. |
Umsetzbare Slicer-Optimierungen
Falls Sie vermuten, dass Ihre Slicer-Einstellungen zu aggressiv sind, finden Sie hier die genauen Parameter, die Sie anpassen müssen.
- Druckgeschwindigkeit: Dies ist die am einfachsten zu testende Variable. Nehmen Sie eine zuvor fehlgeschlagene Datei und slicen Sie sie erneut, reduzieren Sie dabei aber die Druckgeschwindigkeit um 50 %. Wenn der Druckvorgang erfolgreich ist, haben Sie bestätigt, dass das Problem mit der Bewegung zusammenhängt. Anschließend können Sie die Geschwindigkeit schrittweise erhöhen, bis Sie die zuverlässige Grenze Ihres Geräts gefunden haben.
- Fahrgeschwindigkeit: Schichtverschiebungen treten häufig bei Fahrbewegungen außerhalb des Druckvorgangs auf, da diese in der Regel deutlich schneller eingestellt sind als Druckbewegungen. Sollten Sie nach einer langen, geraden Fahrbewegung Verschiebungen feststellen, versuchen Sie, die Einstellung „Fahrgeschwindigkeit“ in Ihrem Slicer gezielt zu reduzieren.
- Beschleunigungs- und Ruckkontrolle: Diese Einstellungen sind oft in den „Erweitert“- oder „Geschwindigkeits“-Einstellungen Ihres Slicers versteckt. Sie sind häufiger die eigentliche Ursache für Probleme als die reine Druckgeschwindigkeit. Ermitteln Sie zunächst die Standardwerte für Beschleunigung (z. B. 3000 mm/s²) und Ruck (z. B. 20 mm/s) Ihres Druckers und reduzieren Sie diese um 20–30 %. Dies hat einen deutlich größeren Einfluss auf die Reduzierung von starken Kräften als eine bloße Verringerung der Druckgeschwindigkeit.
- Z-Hop/Z-Lift: Diese Einstellung ist die beste Lösung für Verschiebungen durch Düsenkollisionen. Ist sie aktiviert, hebt sich die Düse vor der eigentlichen Bewegung minimal (z. B. 0,2 mm) an und senkt sich anschließend wieder ab. Dadurch kann sie über gekrümmte Kanten des Drucks gleiten, anstatt mit ihnen zu kollidieren. Diese Funktion ist besonders für komplexe Modelle oder Materialien mit Verformungsneigung empfehlenswert. Einziger kleiner Nachteil: Es kann gelegentlich zu vermehrtem Fadenziehen kommen.
Ein systematischer Reparaturrahmen
Bei all diesen Informationen kann man leicht den Überblick verlieren. Der Schlüssel liegt in einem logischen, schrittweisen Vorgehen. Befolgen Sie diesen Aktionsplan, um das Problem effizient zu diagnostizieren.
- Schritt 1: Die Sichtprüfung. Bevor Sie irgendetwas berühren, schauen Sie einfach nach. Könnten sich irgendwo Kabel verhaken? Hängt ein Riemen offensichtlich durch wie eine Wäscheleine? Löst sich der Druck selbst vom Druckbett und bildet ein Hindernis?
- Schritt 2: Manueller Bewegungstest. Schalten Sie den Drucker aus. Bewegen Sie, wie bereits beschrieben, den Druckkopf (X-Achse) und das Druckbett (Y-Achse) vorsichtig von Hand von einem Ende ihres Verfahrwegs zum anderen. Achten Sie dabei auf eventuelle Ruckler, Unebenheiten oder schwergängige Stellen. Die Bewegung muss gleichmäßig und flüssig sein.
- Schritt 3: Testdruck mit halber Geschwindigkeit. Verwenden Sie die fehlerhafte G-Code-Datei. Slicen Sie die Datei nicht neu. Reduzieren Sie stattdessen über das LCD-Display Ihres Druckers die Druckgeschwindigkeit (oft auch „Vorschubgeschwindigkeit“ genannt) auf 50 %. Starten Sie den Druck und beobachten Sie das Ergebnis. Verschwindet die Schichtverschiebung, liegt das Problem höchstwahrscheinlich an den Slicer-Einstellungen. Die Beschleunigung oder der Ruck ist für Ihre Hardware zu hoch. Überprüfen Sie in diesem Abschnitt Ihr Profil. Besteht die Schichtverschiebung auch bei dieser niedrigen Geschwindigkeit weiterhin, ist das Problem höchstwahrscheinlich mechanischer oder elektrischer Natur. Fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort.
- Schritt 4: Die mechanische Fehlersuche. Schalten Sie den Drucker aus und legen Sie Ihre Inbusschlüssel bereit. Arbeiten Sie systematisch die Checkliste aus dem Abschnitt „Mechanische Fehlerquellen“ ab. Überprüfen Sie die Riemenspannung der X- und Y-Achse mithilfe des „Klangtests“. Stellen Sie sicher, dass die Madenschrauben an den Motorriemenscheiben fest am abgeflachten Teil der Motorwelle anliegen. Prüfen Sie, ob die Z-Achsen-Gewindespindel sauber ist und sich das Portal leichtgängig bewegt.
- Schritt 5: Überprüfung der elektrischen Wärmeentwicklung. Fühlen Sie während eines längeren Druckvorgangs vorsichtig die Schrittmotoren. Sie werden warm, aber wenn einer deutlich heißer ist als die anderen oder so heiß, dass Sie ihn nicht länger als ein paar Sekunden berühren können, liegt wahrscheinlich ein elektrisches Problem vor, z. B. eine falsche Referenzspannung (Vref), die zu Überhitzung führt. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Elektrische Probleme“.
Zukünftige Verschiebungen verhindern
Schichtverschiebungen sind ein lösbares Problem. Wie Sie in diesem Leitfaden gesehen haben, sind die Ursachen für Schichtverschiebungen beim 3D-Druck fast immer auf einen Fehler in einem der folgenden drei Bereiche zurückzuführen: mechanisches Spiel, elektrische Spannungen durch Hitze oder Strom oder zu hohe Slicer-Einstellungen. Die häufigsten Ursachen sind einfache mechanische Probleme wie lockere Riemen und Madenschrauben, die sich leicht mit Standardwerkzeug beheben lassen. Regelmäßige Wartung – Überprüfung der Riemenspannung und Reinigung der Führungsschienen – ist die beste Vorbeugung. Mit einem systematischen Vorgehen, das mit den einfachsten Prüfungen beginnt, können Sie dieses Problem schnell diagnostizieren und beheben. Mit diesem Wissen sind Sie nicht mehr nur ein Druckerbediener, sondern ein versierter Problemlöser. Viel Erfolg beim Drucken!