Hat die Schichthöhe Einfluss auf die Stärke deiner PLA-Prints?
7.9.2020
Sollen deine 3D-Drucke fein aussehen, wählst du eine kleine Schichthöhe. Soll’s schnell gehen, nimmst du eine grosse Schichthöhe. Doch welchen Einfluss hat das auf die Stärke?
Soll’s schnell gehen oder gut aussehen? 1 Stunde und 49 Minuten gegen 3 Stunden und 42 Minuten Druckzeit? Kein Druckparameter wirkt sich wohl so krass auf die Druckzeit aus wie die Schichthöhe. Nachdem ich bereits getestet habe, wie sich die Wanddicke und der Infill auf die Stärke von PLA auswirkt, will ich jetzt herausfinden, wie sich die Schichthöhe darauf auswirkt.
So teste ich
Wenn ich hier von Stärke spreche, meine ich, wie viel Zugkraft ein 3D gedrucktes Teil aushält. Um das zu testen, befestige ich eine Federwaage an meinem Balkongeländer. An den Haken der Waage hänge ich die geschlossene Seite meiner speziell für diesen Test 3D-gedruckten Haken. Auf der anderen Seite bringe ich die Seilwinde an. Diese ziehe ich an und übe dadurch Zugkraft auf meine Teile aus. Da ich nicht gleichzeitig «seilwinden» und aufs Display der Federwaage schauen kann, richte ich meine alte GoPro aufs Display. So kann ich das letztgültige Ergebnis ablesen. Den Test mache ich drei Mal und rechne den Schnitt aus. Das Ganze sieht so aus:
So drucke ich
Alle weiteren Parameter von den letzten zwei Tests bleiben ähnlich: Ich erstelle jeweils drei Drucke der Testhaken mit 0,12, 0,16, 0,2 und 0,28 Millimetern Schichthöhe. Die Haken drucke ich liegend, 15° diagonal zur X-Achse. Ich drucke leicht diagonal, weil ich bei meinem Creality CR-10S Pro festgestellt habe, dass die Modelle so besser auf der Bauplatte haften. Die weiteren Einstellungen in Cura in Englisch:
Drucktemperatur: 208° Celsius (im ersten Test als besten Wert für das Filament eruiert)
Temperatur Druckplatte: 50° Celsius
Druckgeschwindigkeit: 50 mm/s
Wall Thickness: 1,6 Millimeter
Top/Bottom Thickness and Layers: 1,12 Millimeter / 4
Infill und Pattern: 50 Prozent / Cubic
Den Test mache ich mit dem Purefill-Filament, das im ersten Vergleich am besten abgeschnitten hat. Ich hole mir eine neue Spule, um Alterungsprozesse, Feuchtigkeit oder ähnliche Abnutzungserscheinungen auszuschliessen. Dieses Mal bin ich zu Hause auf dem Balkon. Die Temperatur beträgt 19,7° Celsius. Beim Test mit dem Infill bei mir in der Wohnung war es zwischen 25,7° Celsius und 26,1° Celsius warm und beim Test mit der Wanddicke auf dem Balkon 20,8° Celsius.
Das Drucken der einzelnen Modelle dauert zwischen 1:49 Stunden und 3:42 Stunden. Nachdem ich alle Haken gedruckt habe, lasse ich sie 24 Stunden auskühlen und mache mich danach gleich ans Testen.
| Schichthöhe in Millimeter | Druckzeit in Stunden:Minuten | Verwendetes Filament in Gramm |
|---|---|---|
| 0,12 | 3:42 | 20 |
| 0,16 | 2:50 | 20 |
| 0,2 | 2:24 | 20 |
| 0,28 | 1:49 | 20 |
Mein Test genügt wissenschaftlichen Kriterien nicht, weil ich nicht in einem Testlabor arbeite. Faktoren wie die Qualität des Filaments beeinflussen den Test zusätzlich. Ausserdem richtet sich dieser nicht an professionelle 3D-Drucker, sondern an private Maker wie mich.
Die Resultate
Obwohl ich wie beim letzten Mal mit denselben Parametern drucke, erreiche ich bei 0,28 Millimetern Schichthöhe ein schlechteres Resultat. Beim Versuch mit der Wanddicke hat das Filament 31,7 Kilogramm Zugkraft ausgehalten, ein ganzes Kilogramm Unterschied. Ob es an der Temperatur, dem Filament oder schlicht der Testmethode liegt, kann ich abschliessend nicht sagen. Ich denke aber, dass es an meiner Testmethode liegt, die nicht ganz exakte Resultate bringt.
| Schichthöhe in Millimeter | Durchschnittlich gemessene Zugkraft in Kilogramm |
|---|---|
| 0,12 | 32,5 |
| 0,16 | 31,7 |
| 0,2 | 31,2 |
| 0,28 | 30,7 |
Was der Test aber zeigt: Die Schichthöhe hat zwar einen Einfluss auf die ausgehaltene Zugkraft. Dieser ist aber gering. Maximal 1,8 Kilogramm Unterschied bei der Zugkraft von 0,12 auf 0,28 Millimeter Schichthöhe. Das rechtfertigt in meinen Augen aber nicht die viel längere Druckzeit bei kleiner Schichthöhe. Auch der Unterschied von 0,2 auf 0,28 Millimeter mit einem halben Kilogramm mehr Zugkraft rechnet sich nicht wirklich. Der Infill und die Wanddicke haben einen grösseren Einfluss.
Fazit: Die Schichthöhe hat keinen grossen Einfluss
Der Titel dieses Abschnitts sagt es eigentlich schon: Sollen deine 3D-Drucke möglichst viel Zugkraft aushalten und das Aussehen ist dir dabei egal, kannst du getrost mit hoher Schichtdicke drucken. Entscheidend sind die Wanddicke und der Infill.
Bei den drei Tests hat sich die Wanddicke als grösster Faktor auf die Zugkraft herausgestellt. User SnowBall89 hat das mit einem Kommentar beim Artikel zur Wanddicke bereits vorausgenommen:
Sollen meine Drucke viel Zugkraft aushalten, setze ich künftig vor allem auf die Wandstärke und dann auf den Infill. Meistens ist mir bei solchen Drucken das Aussehen der Teile egal, weshalb ich wohl 0,28 Millimeter als Schichthöhe wähle.
Kevin Hofer
Senior Editor
kevin.hofer@digitecgalaxus.chTechnologie und Gesellschaft faszinieren mich. Die beiden zu kombinieren und aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten, ist meine Leidenschaft.
