De echte snelheid van 3D-printen: van minuten tot uren

Een van de eerste vragen die we ons stellen wanneer we in de 3D-printwereld stappen, is: "Hoe snel kan ik XYZ printen?" Het antwoord kan variëren van een paar minuten tot meer dan 24 uur, wat natuurlijk niet het nuttigste antwoord is. Toch kan ik nuttige informatie toevoegen aan deze matige, ontevredenstellende en waarschijnlijk pedantische reactie.

De tijd die een gewone desktop (hobby-)printer nodig heeft om een model af te ronden, hangt voornamelijk af van de extruderbewegingssnelheid, de laaghogte, de lijnbreedte, het vulpercentage en de noodzaak (of niet) voor supports. Het spreekt voor zich dat de meest bepalende factor de ruime inhoud is van het object dat we willen printen.

Als u alleen een helder en specifiek antwoord wilt: de tijd om een 13-gram en 15,5 cm³ Benchy te printen, is ongeveer 60 minuten met gemiddelde printerinstellingen.

De Benchy is de favoriete boot die hobbyisten printen om de printerkwaliteit te benchmarken. Ik maak daaraan geen uitzondering, daarom gebruik ik hem als voorbeeld voor de rest van dit artikel.

Nu u al weet wat u uw vrienden kunt vertellen wanneer ze vragen hoe lang het duurt om een kleine, willekeurige en nutteloze boot te printen, kunnen we technisch gezien stoppen met lezen/schrijven en onze gang gaan! In het waarschijnlijke geval dat u blijft en doorgaat met lezen, zal ik proberen het de moeite waard te maken en u nog een paar dingen te geven om te vertellen. Laten we ervoor zorgen dat u hen spreekloos maakt (of verveeld tot de dood)!

Hoofddeterminanten van 3D-printsnelheid

We bespreken de belangrijkste drijfveren van de printduur in detail. Als u de impact van elk wilt testen, kunt u een slicer downloaden (zoals Ultimaker Cura). Door elke parameter te wijzigen en te slicen, geeft de software een geschatte printduur. U hebt niet eens een 3D-printer nodig.

Laten we een tabel bouwen met verschillende printduur van onze vriendelijke Benchy onder verschillende printsnelheden en laaghogtes! Als uitgangspunt gebruik ik Cura's conceptinstellingen:

Benchy's printduur (in minuten)

Zoals u ziet, spelen instellingen een enorme rol bij de bepaling van de printtijd. In ons eenvoudige voorbeeld kan een Benchy in 37 minuten klaar zijn, of in bijna drie uur. Het is ook de moeite waard om op te merken dat het snelste prints scenario een acceptabel ogende Benchy zou moeten opleveren.

U kunt hetzelfde doen door Benchy van Thingiverse te downloaden.

Extruderbewegingssnelheid

Vanwege duidelijke redenen is de snelheid van de extruderbeweging een van de hoofdfactoren die de algehele tijd bepalen die onze printer nodig heeft om ons gewenste plasticstukje te produceren. Er is een lineaire relatie met de printsnelheid: als we de bewegingssnelheid verdubbelen, halveren we de printtijd ruwweg.

Er is hier echter geen gratis lunch. We kunnen de printsnelheid niet oneindig verhogen en verwachten dat ons bootje even mooi blijft. Afhankelijk van de printer kunnen we goede resultaten verwachten bij 50 mm/s. Sommige high-end FDM-printers kunnen 150 mm/s printen zonder al te grote kwaliteitsverlies.

Als u de perfecte maximumsnelheid van uw printer wilt ontdekken, heeft u al een reden om uw eigen Benchy boten te printen. Start bij 35 mm/s en, als succesvol, verhoog de volgende print met 5 of 10 mm/s tot u het optimale punt vindt.

Als u uw printer dwingt als Usain Bolt te bewegen, zal hij niet exploderen, maar u moet bereid zijn om ghosting/ringing, underextrusie, zwakke laagadhessie en over het algemeen slechte kwaliteit te zien, omdat het verhogen van de snelheid onvermijdelijk nadelen met zich meebrengt.

Laaghogte

Een ander kenmerk met een ruwweg lineaire relatie met de printtijd is de laaghogte. Het verdubbelen van uw laaghogte van 0,1 mm naar 0,2 mm zal de tijd die u naar uw printer staart, met 50% reduceren.

* Niet-echt-pro-tip: in plaats van alleen naar uw print te kijken, kunt u ook naar buiten gaan en naar het gras kijken (dat verandert ook in grootte, maar veel langzamer).

Voor de standaard nozzle van 0,4 mm zou een goed gecalibreerde 3D-printer in staat moeten zijn om te printen met een laaghogte van 0,05 mm. De resultaten kunnen ongelooflijk belonend zijn. Kleine laaghogtes zijn vooral geschikt voor hobbyisten die geïnteresseerd zijn in het printen van kleine, gedetailleerde miniaturen.

Als u de printdetailkwaliteit een stap verder wilt nemen, overweeg dan uw 0,4 mm nozzle te vervangen door een 0,25 mm exemplaar. Deze snelle en goedkope wijziging kan ongelooflijke resultaten opleveren.

Aan de andere kant, als u de geduld van een vijfjarig kind hebt (of van mij), kunt u de laaghogte op 0,32 mm zetten met dezelfde nozzle en uw prints in geen tijd voltooien.

Vulpercentage

Ik raad aan om meestal infill toe te voegen aan onze prints om ze weerstandskrachtiger te maken. Natuurlijk heeft infill percentage, als meeste printinstellingen, potentiële nadelen: het vereist meer filament en duurt langer om te printen. Dit is vooral waar voor modellen met grote interne volume.

In de onderstaande afbeelding toon ik hoe verschillende vulpercentages eruitzien. Naarmate u ervarener wordt in printen en instellen, zult u concluderen dat 12% tot 20% infill voldoende is voor een stevige, weerstandsfähige print zonder te veel printtijd toe te voegen.

U moet binnen het bereik van 0% tot 60% infill blijven. Percentages erboven leveren weinig tot geen sterktetoename op, ten koste van obsceen lange printtijden. Als schatting: 0% tot 20% is geschikt voor niet-functionele onderdelen, 20% tot 40% is waar de meeste lichte tot zware gebruikprints zullen liggen. Er zijn zeldzame uitzonderingen die 60% infill vereisen, dus vermijd deze magnitude tenzij u duidelijk denkt dat het nodig is.

Als u een print wilt zien die duidelijk mislukte door (onder andere) zwak infill, bekijk dan de enorme Benchy van de eerste afbeelding.

Print Supports

Vanwege de werking van Fused Deposition Modeling (FDM), bestaat er een maximale hoek waar een model onder geprint kan worden voordat de print begint te falen. Dit komt omdat elke nieuwe filamentlaag op de vorige wordt gedeponeerd, wat het nodig maakt om iets onder te hebben om op te bouwen. Als vuistregel raad ik aan om geen objecten met hoeken groter dan 45° te printen zonder supports toe te voegen.

Als referentie, hieronder een render van een populaire hoek-benchmark tester:

Naast het tonen van de "overhang test", raad ik ook aan om hem te printen om te bepalen bij welke hoek uw printer begint te falen (hier downloaden). Het is ook de moeite waard om te overwegen dat er altijd ruimte is voor verbetering van een paar graden zonder supports toe te voegen.

Een ervaren printer zal ook de meest efficiënte positionering van een model in de slicingsoftware kunnen instellen. Meestal kunt u zonder supports uitkomen door het model simpelweg te roteren.

Wanddikte van een 3D-print

Tenzij u in Vase-Mode wilt printen (waarbij alleen het buitenste deel in één continue lijn wordt geprint), is het ook belangrijk om de afwegingen van wanddikte te kennen. Onder Wanddikte verstaan ik het aantal aangrenzende filamentdeposities dat de extruder maakt op elk buitendeel van de print om "de muur te bouwen". Deze parameter heeft twee hoofgevolgen:

• Grotere wanddikte betekent een weerstandskrachtigere en mooier ogende print.
• Een print met dikke wanden duurt langer om te printen en verbruikt meer filament.

Veel 3D-printerinstellingen hebben meer dan één naam en wanddikte is zeker geen uitzondering: afhankelijk van de software kunt u het vinden onder shells, perimeters, sides of loops.

De shell-dikte van uw print wordt ook bepaald door uw nozzlegrootte en u moet altijd proberen het in te stellen als een veelvoud van de nozzlediameter (0,4 mm is de meest populaire).

Zowel de minimum- als de aanbevolen instellingen die ik hieronder beschrijf, gelden niet alleen voor PLA-filament, maar ook voor ABS, Nylon, PETG en elk ander filament.

Als uw wanden te dun zijn, is het mogelijk dat de print niet eens afloopt. Omdat FDM-technologie bestaat uit het printen van elke laag op de vorige, is een dunne laag die nog niet is uitgehard, geneigd tot instorten wanneer de volgende laag erbovenop wordt gelegd. Als absolute minimum moet het 0,8 mm dik zijn (twee perimeters). Dit is een goede instelling voor een print die niet de definitieve is, maar slechts een intermediaire test van uw iteratief ontwerpproces.

Overdreven dikte kan ook counterproductief zijn, omdat het meer interne spanning creëert en kan leiden tot warping. Als u duurzaamheid en algehele printkwaliteit voor ogen heeft, overweeg dan een wanddikte van 1,6 mm bestaande uit vier perimeters.

Conclusie

3D-printen is niet snel, het is traag als de hel, maar we kunnen de snelheid waarmee onze printer werkt verhogen door de instellingen een beetje aan te passen.

Er zijn een paar moderne printers die aanzienlijk sneller kunnen printen dan de standaard 50 mm/s, zoals de Voron 2.4 die tot 350 mm/s kan printen (ja, 7 keer sneller) en met fantastische kwaliteit.

Veel makers kiezen ervoor om 's nachts te printen, met name bij prints die ongeveer 20 uur duren, zorg er dan voor dat u de benodigde voorzorgsmaatregelen neemt.

Bekijk onze aanbevolen producten

We hebben een aanbevolen productensectie samengesteld die de gisswerk uit het zoeken naar de juiste printer, filament of upgrades haalt. We weten dat dit een overweldigende taak kan zijn die vaak tot verwarring leidt.

We hebben een selectie 3D-printers geselecteerd die geschikt zijn voor beginners, gevorderden en experts, en de filaments en upgrades zijn door ons getest en met zorg gekozen, zodat u weet dat wat u ook kiest, verwacht werkt.