Transparentes High-Speed-PLA verbindet zwei Eigenschaften, die nicht immer problemlos zusammenpassen: Das Material soll sich besonders schnell verarbeiten lassen und gleichzeitig möglichst durchsichtig erscheinen. Ob der Druck dadurch tatsächlich erheblich schneller fertig wird, hängt jedoch nicht allein vom Filament ab. Besonders bei kleinen Bauteilen wird die Druckzeit häufig durch andere Faktoren bestimmt.
Was unterscheidet High-Speed-PLA von normalem PLA?
High-Speed-PLA wird so formuliert, dass es in der heißen Düse leichter fließt und nach dem Austritt möglichst schnell wieder erstarrt. Dadurch kann der Drucker innerhalb einer bestimmten Zeit mehr Material fördern. GEEETECH beschreibt sein HS-PLA beispielsweise mit höherer Fließfähigkeit, gleichmäßigerer Extrusion und schnellerer Formstabilität gegenüber gewöhnlichem PLA.
Die Bezeichnung „High Speed“ sagt allein allerdings wenig aus. Entscheidend sind technische Angaben wie:
- empfohlene Düsentemperatur,
- maximale Druckgeschwindigkeit,
- maximaler Volumenstrom,
- erforderliche Kühlung,
- empfohlene Düsen- und Schichthöhe.
Die vom Hersteller genannte Maximalgeschwindigkeit ist dabei kein Wert, den der Drucker während des gesamten Druckauftrags erreicht.
Druckgeschwindigkeit und Volumenstrom
Eine Bewegungsgeschwindigkeit von beispielsweise 300 mm/s ist nur möglich, wenn Hotend und Filament genügend Kunststoff aufschmelzen können. Der dafür erforderliche Volumenstrom ergibt sich vereinfacht aus:
Linienbreite × Schichthöhe × Geschwindigkeit
Bei einer Linienbreite von 0,4 mm und einer Schichthöhe von 0,2 mm benötigen 150 mm/s bereits einen Materialfluss von 12 mm³/s. Für 250 mm/s wären unter gleichen Bedingungen 20 mm³/s erforderlich.
Ein High-Flow-Hotend kann diesen Durchsatz erhöhen. Das funktioniert aber nur, wenn auch das Filament bei dieser Fördermenge sauber schmilzt. Normales PLA kann deshalb trotz High-Flow-Düse zum begrenzenden Faktor werden. Umgekehrt bringt High-Speed-PLA wenig, wenn das Hotend den erforderlichen Volumenstrom nicht erreicht.
Warum kleine Teile selten mit Maximalgeschwindigkeit gedruckt werden
Bei kleinen Schildern, Anhängern, Schriftzügen oder Funktionsteilen bestehen die einzelnen Druckbahnen häufig nur aus wenigen Millimetern langen Abschnitten. Der Druckkopf muss ständig beschleunigen, abbremsen und seine Richtung ändern. Die im Slicer eingestellte Maximalgeschwindigkeit wird auf diesen kurzen Wegen oft gar nicht erreicht.
Ein einfaches Beispiel: Soll der Druckkopf auf einer kurzen Kontur zunächst auf 300 mm/s beschleunigen und wenige Millimeter später bereits wieder abbremsen, reicht die verfügbare Strecke dafür nicht aus. Der Drucker bewegt sich während dieses Abschnitts überwiegend mit deutlich geringerer Geschwindigkeit.
Bei kleinen Bauteilen beeinflussen daher vor allem folgende Punkte die Druckzeit:
- Beschleunigung und Abbremsverhalten,
- Anzahl und Länge der Konturen,
- Zahl der Richtungswechsel,
- Schichthöhe und Anzahl der Schichten,
- Mindestschichtzeit zur Kühlung,
- erste Schicht,
- Farbwechsel bei Mehrfarbendrucken,
- Spülvorgänge eines Materialsystems,
- Fahrwege zwischen getrennten Elementen.
Bei einem kleinen mehrfarbigen Schild können die Farbwechsel länger dauern als das eigentliche Drucken einer Schicht. Ein besonders schnelles Filament verkürzt diese Nebenzeiten nicht.
Die erste Schicht bleibt langsam
Auch High-Speed-PLA sollte in der ersten Schicht nicht mit der beworbenen Höchstgeschwindigkeit verarbeitet werden. Eine gleichmäßige erste Schicht benötigt Zeit, damit das Material sauber auf der Druckplatte haftet und kleine Zwischenräume geschlossen werden.
Eine zu schnelle erste Schicht kann zu Lücken, ungleichmäßig breiten Linien, hochstehenden Ecken oder schlecht erkennbaren feinen Elementen führen. Für kleine Schriften und grafische Konturen ist eine kontrollierte erste Schicht daher wichtiger als eine möglichst hohe Geschwindigkeit.
Transparent bedeutet nicht automatisch glasklar
Transparentes PLA ist auf der Rolle oft nahezu durchsichtig. Das fertige Druckteil erscheint dagegen meistens nur durchscheinend oder milchig. Ursache sind die vielen Grenzflächen zwischen den einzelnen Druckbahnen und Schichten. An kleinen Lufteinschlüssen, unvollständig verbundenen Linien und rauen Oberflächen wird das Licht gestreut.
Die optische Wirkung wird unter anderem beeinflusst durch:
- Schichthöhe und Linienbreite,
- Drucktemperatur,
- Flusskalibrierung,
- Druckrichtung,
- Anzahl der Außenwände,
- Füllmuster und Fülldichte,
- Oberflächenstruktur der Druckplatte,
- Feuchtigkeit im Filament.
Eine strukturierte Druckplatte erzeugt auf der Unterseite eine matte Oberfläche. Eine glatte Druckplatte kann eine deutlich klarere Sichtfläche ergeben. Auch ein massives Bauteil wird durch seine vielen Schichten jedoch nicht automatisch glasklar.
Kann sehr hohes Tempo die Transparenz verschlechtern?
Hohe Geschwindigkeit kann die optische Gleichmäßigkeit beeinträchtigen. Wird das Material nicht vollständig aufgeschmolzen, verbinden sich benachbarte Bahnen schlechter. Dadurch entstehen zusätzliche Grenzflächen, die das Licht streuen. Das Ergebnis kann unruhig, wolkig oder unterschiedlich transparent wirken.
Für transparente Sichtteile ist deshalb ein gleichmäßiger Materialfluss häufig wichtiger als die kürzeste Druckzeit. Eine etwas höhere Düsentemperatur kann die Verbindung der Bahnen verbessern, darf aber nicht zu Fäden, übermäßigem Glanz oder verformten Details führen.
Bei transparenten Schildern, Abdeckungen oder Leuchtelementen kann ein kontrollierter Druck mit geringerer Geschwindigkeit das optisch bessere Ergebnis liefern. Soll das Bauteil dagegen lediglich Licht durchlassen, ist eine vollkommen klare Oberfläche meist nicht erforderlich.
Wann lohnt sich transparentes High-Speed-PLA?
High-Speed-PLA bietet den größten Vorteil bei größeren Modellen mit langen geraden Bahnen, großen Füllflächen und wenigen Unterbrechungen. Hier kann der Drucker eine hohe Geschwindigkeit tatsächlich erreichen und über längere Zeit halten.
Weniger deutlich fällt der Vorteil aus bei:
- kleinen Schildern und Anhängern,
- filigranen Schriftzügen,
- zahlreichen kurzen Konturen,
- vielen Farbwechseln,
- sehr dünnen Bauteilen,
- besonders hoher Anforderung an die Transparenz.
Bei solchen Objekten kann gutes transparentes Standard-PLA fast dieselbe Gesamtdruckzeit erreichen. Der Unterschied liegt dann möglicherweise nur bei wenigen Minuten.
Filament zunächst kalibrieren
Herstellerangaben sollten als möglicher Arbeitsbereich verstanden werden. Für ein neues transparentes High-Speed-PLA empfiehlt sich zunächst ein kleiner Test mit Temperaturturm, Flusskalibrierung und einer Prüfung des maximalen Volumenstroms.
Dabei sollte nicht nur auf Unterextrusion geachtet werden. Ebenso wichtig sind:
- saubere Außenkanten,
- geschlossene Deckflächen,
- gleichmäßige Transparenz,
- lesbare kleine Schriften,
- stabile Verbindung der Schichten,
- Fäden zwischen getrennten Elementen.
Feuchtes Filament kann Bläschen, Fäden und eine milchige Oberfläche verursachen. Eine ältere oder längere Zeit geöffnete Rolle sollte deshalb vor einem aussagekräftigen Geschwindigkeitsvergleich getrocknet werden.
Fazit
Transparentes High-Speed-PLA kann die Druckzeit verkürzen, wenn Drucker, Hotend, Modell und Slicer-Einstellungen hohe Materialflüsse zulassen. Die beworbene Maximalgeschwindigkeit allein ist jedoch kein zuverlässiger Maßstab.
Bei kleinen Teilen sind die Fahrwege häufig zu kurz, um die Höchstgeschwindigkeit überhaupt zu erreichen. Beschleunigungen, Richtungswechsel, Kühlzeiten und Farbwechsel bestimmen die Gesamtdauer oft stärker als das Filament. Gleichzeitig kann ein zu hohes Tempo die optische Gleichmäßigkeit transparenter Drucke verschlechtern.
Für große, einfach aufgebaute Modelle kann transparentes High-Speed-PLA sinnvoll sein. Bei kleinen Schildern, Schriften und Anhängern sind dagegen ein sauber abgestimmter Materialfluss, eine zuverlässige erste Schicht und kontrollierte Konturen meistens wichtiger als die höchste theoretische Geschwindigkeit.