Z-Offset (Versatz) eines 3D-Druckers

Was ist der Z-Offset?

Die Z-Achse stellt die Höhenachse des 3D-Druckers dar, während der sogenannte Z-Offset (auch Z-Versatz genannt) den Abstand zwischen der Druckdüse (Nozzle) und der Druckplatte definiert.

Wenn der Z-Offset zu groß ist, leidet die Haftung der ersten Schicht. Ist der Z-Versatz hingegen zu klein, hat das verflüssigte Filament keinen Raum, um die Druckdüse zu verlassen, was zu einer Verstopfung führen kann. Wurde zuvor die Düse gewechselt und dieser Wechsel nicht korrekt durchgeführt, kann es bei einem verstopften Hotend dazu kommen, dass das flüssige Filament durch den aufgebauten Druck und eine Leckage aus dem Heizblock austritt. Dies kann dazu führen, dass das Hotend verklebt wird.

Zusammenhanf Z-Offset und Z-Endstopp

Der Z-Offset steht in direktem Zusammenhang mit dem Endstopp der Z-Achse, der bei vielen Geräten als IR-Sensor fungiert. Der Z-Offset bezeichnet genau genommen den Abstand zwischen der Druckdüse und dem Druckbett, in dem Moment, in dem der Höhensensor auslöst. Der Z-Versatz legt dem Drucker die genaue Position der Druckdüse beim Homing-Prozess fest.

Welcher Z-Offset ist optimal?

Die Druckplatte ist nicht vollständig eben und verzieht sich an einigen Stellen, wenn die Bauplatte erwärmt wird. Daher scheint ein Z-Offset von 0,3 mm geeignet, um eventuelle Unebenheiten auszugleichen. Dies ist die gängige Theorie und der aktuelle Konsens im Internet.

Wer einen Creality Ender-5 S1 mit Sonic Pad besitzt, wird die automatische Kalibrierung der Z-Achse besonders schätzen. Dabei bewegt der Drucker den Druckkopf auf und ab, während der BL-Touch-Sensor beim Kontakt mit der Druckplatte auslöst und einen Messwert erfasst. Ein anfänglich angezeigter Wert von 5,32 mm scheint zu hoch, also reduzierst Du ihn schrittweise auf einen Bereich von 0,25 bis 0,3 mm.

Ist der ermittelte Wert negativ, wirst Du gefragt, ob dieser gespeichert werden soll. Bei Zustimmung wird er in der Datei „printer.cfg“ gesichert, woraufhin der Drucker herunterfährt und mit der aktualisierten Konfiguration neu startet. Liegt der Wert hingegen im positiven Bereich, erscheint die Warnung:

Der Kalibrierungswert liegt außerhalb des zulässigen Bereichs. Sind Sie sicher, dass Sie das Kalibrierungsergebnis speichern möchten?
Falls das Speichern dazu führt, dass Klippy nicht neu startet, müssen Sie die Datei printer.cfg manuell anpassen.

Wenn du diese Warnung ignorierst und den von dir eingestellten Z-Offset dennoch speicherst, wirst du ein Problem haben.

Error on ‚z_offset‘: ‚touch‘ must have minimum of 0.0 Once the underlying issue is corrected, use the „RESTART“ command to reload the config and restart the host software. Printer is halted.

Fehler bei „z_offset“: „touch“ muss mindestens 0,0 betragen. Sobald das zugrunde liegende Problem behoben ist, verwenden Sie die Schaltfläche „NEUSTART“, um die Konfiguration neu zu laden und die Host-Software neu zu starten. Der Drucker ist angehalten.

Die Verwirrung rund um die Plus- und Minus-Angaben bei der Einstellung des Z-Offsets wird im Artikel „Z-Achse kalibrieren beim Ender-5 S1“ thematisiert. Dabei stellt sich die Frage: Ist die Druckplatte die Bezugsebene der Vermessung oder ist es der Auslösepunkt des Touch-Sensors?

Zuerst das Bett leveln oder den Z-Offset kalibrieren?

Diese Frage wird häufig und zu Recht gestellt. Oft hat man das Gefühl, dass ständig etwas mit dem Abstand zwischen Druckplatte und Druckdüse nicht stimmt, und die verwendete Software macht es einem auch nicht leichter. Das Creality Sonic Pad (eine Hardwareerweiterung für Klipper) meldet beispielsweise permanent einen viel zu großen Z-Offset, unabhängig davon, ob dieser erst vor wenigen Minuten eingestellt wurde. Beim Leveln des Druckbetts (auch Nivellierung genannt) wird für alle vier Ecken der Abstand zwischen Druckbett und Druckdüse mit einem Blatt Papier und den Stellschrauben eingestellt. Dabei ist der tatsächliche Abstand weniger wichtig als die Tatsache, dass jede Ecke denselben Abstand zwischen Druckbett und Düse hat, sodass die Druckplatte nicht schief eingestellt ist. Wenn die horizontale Ausrichtung der Druckplatte gewährleistet ist, kann die Z-Achse kalibriert werden. Bei der Kalibrierung der Z-Achse spielt eine mögliche Schieflage der Druckplatte, wie sie beim Leveln relevant ist, keine Rolle. Stattdessen geht es um den genauen Abstand zwischen Druckdüse und Druckplatte. Ist dieser Abstand zu groß, schwebt der erste Layer eventuell in der Luft und hat keine Chance, auf dem Bett zu haften. Ist der Abstand zu klein, schabt und schrubbt die Düse auf der Druckplatte herum und kann nur schwer oder gar kein Filament extrudieren. Die Folgen sind ein Druckbild mit tiefen Riefen, Tälern und Furchen. Oft verstopft auch die Druckdüse des Hotends. Wenn zuvor die Düse nicht ordnungsgemäß gewechselt wurde, kann zudem das aufgestaute flüssige Filament aus dem Heizblock austreten und das Hotend verschmutzen.

Methoden der Z-Offset Kalibrierung sind Drucker abhängig

Je nachdem, welcher 3D-Drucker im Einsatz ist, variieren die Vorgehensweisen zur Kalibrierung des Z-Offsets. Ältere Druckermodelle verwenden noch Mikroschalter als Endstop, während in neueren Modellen ein BLTouch-Sensor verbaut ist. Der BLTouch ist ein automatischer Nivelliersensor und mit vielen gängigen 3D-Druckermodellen kompatibel. Der Sensor kann die Neigung der Druckoberfläche präzise messen, wodurch die Druckgenauigkeit des 3D-Druckers erheblich verbessert und somit noch bessere Druckergebnisse erzielt werden können.

Z-Offset einstellen bei einem Creality Ender 5 S1 mit Sonic Pad

Wenn du einen Creality Ender mit einem Sonic-Pad besitzt, gestaltet sich die Kalibrierung der Z-Achse recht unkompliziert.

Z-Offset einstellen bei einem Anycubic Mega

Der bewährte und nach wie vor beliebte Anycubic Mega besitzt weder die Klipper-Software noch einen BL-Touch-Sensor zur halbautomatischen Kalibrierung der Z-Achse. Dennoch kannst du mit einer passenden Anleitung den Z-Offset optimal einstellen.

Z-Offset einstellen generell über Cura?

Wer den Z-Offset mit dem Slicer von Cura einstellen möchte, kann ein entsprechendes Plug-in verwenden. Obwohl es nicht so intuitiv und effizient ist wie die Verfahren bei 3D-Druckern von Bambu oder Creality, erfüllt es dennoch seinen Zweck.