DIY-Tutorial: Das perfekte Finish für Ihren 3D-Druck

Gepostet Von Laura Kapitza am Apr 16, 2018 | Keine Kommentare

Es gibt diverse Anwendungen für den 3D-Druck, doch besonders für das Prototyping wird der 3D-Druck sehr oft genutzt. Die additive Fertigung als schnelles und vielseitiges Verfahren ist die 1. Wahl, um eine Idee oder  ein 3D-Modell zu realisieren. Heute können wir innerhalb weniger Tage oder sogar Stunden mehrere Versionen von einem 3D-Modell nachdrucken – ganz nach Ihren Wünschen. Doch oft gibt es besonders bei dem 3D-Druck-Finish Schwierigkeiten, die das Druckergebnis trüben. Damit Sie genau das Endprodukt erhalten, das Sie sich vorstellen, zeigen wir Ihnen, auf was Sie beim Finish achten müssen.  

Das perfekte Finish: Unsere Testobjekte

Mit dem 3D-Druck können Sie Ihre 3D-Objekte in diversen Formen und Materialien drucken. Die Wahl des Druckmaterials hat Auswirkungen auf die Oberflächenbeschaffung sowie auf eine eventuelle Nachbearbeitung des 3D-Drucks. Um Ihnen dies anschaulich darzustellen, haben wir drei 3D-Testobjekte jeweils in ABS, Nylon PA12 (Kunststoff) und Resin (Harz) gedruckt. Als Form haben wir eine Kartoffelchip-ähnliche Scheibe ausgewählt, da sie einfach zu bearbeiten ist und dank der Krümmung das charakteristische Oberflächen-Muster (Schichtungseffekt, usw.) einfach zu erkennen ist.  

Unsere Beispielform

Die 3D-Druckmaterialien

Um ein perfektes Finish für Ihren 3D-Druck zu erhalten, ist eine glatte, polierte Oberfläche erforderlich. Dazu haben wir für unsere Testobjekte folgende 3D-Druck-Materialien und Schichtdicke gewählt :

• ABS-Kunststoff mit einem professionellen FDM-Drucker, Schichtdicke: 178 μm.
• Nylon PA12 (Kunststoff) mit einem SLS-Industriedrucker, Schichtdicke: 60 μm.
• Weißes Resin (Harz) mit einem professionellen Polyjet-Drucker, Schichtdicke: 28 μm.

Auf den folgenden Bildern können Sie sehen, wie die Oberfläche frisch nach dem 3D-Druck aussieht:

ABS

3D-Druck aus ABS

Nahaufnahme des 3D-Drucks aus ABS

Nylon PA12

3D-Druck aus Nylon PA12

Nahaufnahme des 3D-Drucks aus Nylon PA12

Weißes Resin

3D-Druck aus weißem Resin

Nahaufnahme des 3D-Drucks aus weißem Resin

Oberflächen der 3D-Drucke im Vergleich

Oberflächen der 3D-Drucke im Vergleich

Um das bestmögliche Finish-Ergebnis zu erhalten, benötigen wir folgende Materialien:

• Schleif- bzw Sandpapier, am besten in verschiedenen Körnungen. Sie können beispielsweise dieses Schleifpapier verwenden.
• Grundierungen. Wir haben uns für eine weiße Grundierung entschieden, jedoch hängt die Farbwahl davon ab, in welcher Farbe Sie Ihr 3D-Druck haben möchten. Produkte wie dieses können verwendet werden.
• Sprühfarbe
• Glänzender/matter Lack (optional, aber empfohlen)
• Schutzmaske und Schutzbrille

Zusätzlich haben wir ein professionelles Rauheitsmessgerät verwendet, um  zu 100% die exakt gleiche Oberfläche auf jedem unserer Beispielobjekte zu erzielen.

Materialien für die Oberflächenbehandlung

Die Schritte zu einem perfekten Finish

1. Das Schleifen

Für den 3D-Druck mussten wir für das Resin- und ABS-Objekt Stützstrukturen, sogenannte Supports, hinzufügen (das Nylon-Objekt benötigt keine Supports für den 3D-Druck). Deshalb müssen wir diese Supports zuerst entfernen. Das  hat beim Resin-Objekt fast 30 Minuten und beim ABS-Objekt 1 Stunde gedauert.

Bevor wir mit dem Schleifen der Oberflächen beginnen, messen wir die Rauheit der einzelnen 3D-Drucke. Dazu haben wir von jedem Testobjekt jeweils drei Messungen durchgeführt und einen Durchschnittswert gebildet. Folgende Werte haben wir für unsere Testdrucke erhalten:

Wie sich ein 3D-gedrucktes Objekt anfühlt, hängt von dessen Schichtdicke ab (außer Sie drucken ganz flache Objekte). Wie Sie auf den Bildern sehen, muss die Oberfläche des Resin-Objekts nicht mehr geschliffen werden und ist schon bereit für die Lackierung. Die Oberflächen vom ABS- und Nylon-Druck haben wir so geschliffen, dass sie der Resin-Oberfläche gleichen.

Das ABS-Objekt haben wir mit einem groben Sandpapier (Körnung 800) geschliffen, um die starken Linien zu beseitigen. Bei flachen Winkeln wie bei unseren Testobjekten entspricht die zu entfernende Materialmenge ungefähr der Schichtdicke. Die mathematische Gleichung dazu wäre:  Schichtdicke * cos(Oberflächenwinkel). Das bedeutet, dass sich die Schleifzeit halbiert, wenn die vertikale Auflösung sich verdoppelt!

Nachdem die groben Linien entfernt wurden, haben wir ein mittelkörnigen Sandpapier verwendet, um die Oberfläche für die Grundierung vorzubereiten. Der Grund ist, dass die Weiterbearbeitung mit groben Sandpapier die Oberfläche eher beschädigt als  glättet. Der gesamte Schleif-Prozess dauerte beim ABS-Objekt ca. 31 Minuten. Beim SLS-Druck waren wir schon nach ca. 16 Minuten fertig.

Danach haben wir wieder eine Messung der Rauheit vorgenommen mit folgenden Ergebnissen:

Wichtiger Hinweis: Bitte tragen Sie immer beim Schleifen und Malen eine hochwertige Atemschutzmaske und Schutzbrille. Ihre Lunge und Augen werden Ihnen ganz bestimmt dankbar sein!

2. Grundieren

Wie vom Hersteller für Grundierungen empfohlen, haben wir 3-5 dünne Schichten auf die Testobjekte aufgetragen, wobei wir vor jeder Grundierung 10-15 Minuten gewartet haben, damit die jeweilige Schicht trocknen konnte. Dies hat zwei Vorteile: Dünne Schichten trocknen schneller als dicke Schichten und Sie vermeiden Farbverläufe, deren Entfernung noch mehr Zeit beansprucht.

Beim Grundieren empfehlen wir, die Grundierung in vertikaler oder horizontaler Linien aufzutragen und einen konstanten Abstand zwischen Spray und Objekt einzuhalten, damit Sie eine perfekte Grundierung erzielen. Ein paar Stunden nach dem letzten Anstrich haben wir mit einem groben Sandpapier (Körnung 800) die Oberflächen nochmals geglättet und jegliche Unebenheit beseitigt, die während der Grundierung aufgetreten ist.

Nach der Grundierung haben die Oberflächen der drei Testobjekte gleich ausgesehen und sich sogar identisch angefühlt, sodass sie nicht mehr zu unterscheiden waren. Da wir nur eine Seite grundiert haben, konnten wir durch das Umdrehen der Testobjekte erkennen, aus 3D-Druckmaterial sie sind.

Testobjekte nach dem Grundieren.

3. Färben & Lackieren

Nach der Grundierung haben wir mehrere dünne Schichten einer Metall-Optik Effektfarbe aufgetragen. Nach 10 Minuten haben wir dann einen glänzenden Lack auf die Objekte aufgetragen. Um ein perfektes Ergebnis – besonders bei großen 3D-Drucke – zu erzielen, empfehlen wir Ihnen beim Auftragen der Farbe den ganzen Arm zu bewegen statt nur das Handgelenk. Versuchen Sie außerdem, die Farbauftragung nicht direkt auf, sondern neben dem 3D-Objekt zu beginnen, damit keine Farbkleckse auf Ihrem 3D-Druck entstehen. Wenn doch Farbflecke auf Ihrem Objekt aufgetreten sind, warten Sie, bis die Farbschicht getrocknet ist, um dann den Bereich zu schleifen und die Farbe nochmals aufzutragen.

Das Finish-Ergebnis

Bei unseren drei 3D-Drucke haben wir ein metallischen Grau erzielt, das einer Autolackierung ähnelt. Bei genauer Betrachtung sind noch einzelne leichte Unregelmäßigkeiten auf den Oberflächen zu erkennen, jedoch stören sie nicht das Gesamtbild. Nach dem Polieren, Grundieren und Lackieren war es auch nicht mehr möglich, die Testobjekte zu unterscheiden.

ABS

3D-Druck aus ABS mit Finish

Nylon PA12

3D-Druck aus Nylon PA12 mit Finish

Weißes Resin

3D-Druck aus weißem Resin mit Finish

Die drei 3D-Objekte im Vergleich

Testobjekte mit Finish im Vergleich

Wie Sie sehen, können auch bei verschiedenen 3D-Druckmaterialien ein gleiches Oberflächen-Finish erzielt werden. Einzig Nachbearbeitungszeit variiert zwischen ABS, Nylon PA12 und Resin. Das Grundieren und Lackieren hat bei allen drei Testobjekten die gleiche Zeit beansprucht, jedoch gibt es beim Polieren erhebliche Zeitunterschiede. Beim Resin-Objekt entfällt der Schleifprozess komplett, wohingegen eine Polierung des ABS- und Nylon-Drucks nötig ist, um am Ende ein gleiches Finish zu erhalten. Beim ABS-Objekt dauerte das Schleifen am längsten, jedoch ist der 3D-Druck mit diesem Material am günstigsten. Im Gegensatz dazu ist das Resin das teuerste 3D-Druckmaterial, jedoch entfällt der Polierprozess komplett. Das Nylon-Objekt bewegt sich im mittleren Preis-Leistungs-Verhältnis.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie Nachbearbeitungen an Ihrem 3D-Druck vermeiden können, wenn Sie sich beim 3D-Druck für das teure Resin entscheiden. Oder Sie sparen Geld beim 3D-Druck, indem Sie sich für eine günstigeres Material entscheiden, jedoch benötigt Ihr 3D-Druck dann etwas Nachbearbeitung, um ein perfektes Finish zu erhalten.

Nahaufnahme des 3D-Drucks aus ABS mit Finish

Auf jeden Fall hoffen wir, dass unser Finish-Vergleich Ihnen dabei helfen wird, das beste Preis-Leistungs-Verhältnis für Ihren 3D-Druck zu wählen, um unnötige Kosten und Nachbearbeitungen zu vermeiden.

Gerne können Sie selbst die Oberflächen Ihrer 3D-Drucke selbst bearbeiten und das Ergebnis mit uns teilen!
Folgen Sie unserem Blog, wenn Sie weitere Tipps und Tricks rund um den 3D-Druck erfahren möchten. Beispielsweise können Sie hier nachlesen, was Sie beim Polieren und Färben von 3D-Drucke in Nylon PA12 beachten sollten und worauf es beim Multi-Color-Druck ankommt!