3D Drucker Wartung: Diese Teile solltest du regelmäßig prüfen


Ein 3D Drucker besteht aus vielen beweglichen Teilen. Und wo beweglichen Teile sind, können Fehler auftreten. Vor allem dann, wenn man diese Teile nicht regelmäßig prüft und bei Bedarf wartet. In diesem Post zeige ich dir, welche Teile des Druckers du einer regelmäßigen Prüfung unterziehen solltest.

  • Spannung der Riemen
  • Schmierung der Linearwellen bzw. Gleitlager
  • Schmierung der Antriebswellen bzw. Spindelmuttern
  • Prüfung der Bewegungsfreiheit aller Achsen
  • Kontrolle der Schraubverbindungen
  • Prüfung auf Beschädigungen der Isolierung von Kabeln
  • Prüfung auf Verschmutzung der Lüfter
  • Prüfung des Extrudergetriebes
  • Kontrolle der Düse
  • Kontrolle der Druckplattform
  • Aktualisieren der Drucker Firmware

Natürlich kannst du auch durch Einhalten dieser Punkte ein spontanes technisches Gebrechen nicht gänzlich ausschließen. Wenn du die in diesem Post beschriebenen Kontrollen aber von Zeit zu Zeit durchführst, bist du zumindest weitestgehend auf der sicheren Seite, dass dein Druck von technischer Seite nicht fehlschlägt.

Kontrolle der Spannung der Riemen

Die Zahnriemen sind für die Bewegung der X- und Y-Achse zuständig. Je nach Druckertype, wird dabei der Druckkopf entlang der X- und Y-Achse bewegt, oder der Druckkopf nur entlang der X-Achse und die Druckplattform entlang der Y-Achse.

Wenn die Spannung der Riemen deines Druckers zu gering ist, schwingt der Druckkopf beim Abbremsen oder Ändern der Richtung leicht über. Darunter leidet die Qualität deines Ausdrucks. Kanten von eckigen Objekten werden dann oftmals nicht als saubere Kante gedruckt. Für Rundungen gilt im Wesentlichen dasselbe. Auch die Rundungen werden nicht sauber gedruckt. Sind die Riemen zu stark gespannt, kann das im schlimmsten Fall dazu führen, dass du Teile des 3D Druckers irreparabel beschädigst. Wenn bei Core X/Y Druckern, wie z.B. der Sparkcube, die Riemen nicht so weit wie möglich identisch gespannt sind, werden die Objekte verzogen gedruckt.

Bei meiner Recherche zu diesem Blog hat sich herausgestellt, dass jeder Hersteller eine etwas andere Herangehensweise zur Prüfung und Korrektur der Riemenspannung empfiehlt. Da ich nicht weiß, welchen 3D Drucker du konkret besitzt, möchte ich dich hier auf das Handbuch bzw. auf die Angaben deines Druckerherstellers verweisen. Damit bist du auf jeden Fall auf der sicheren Seite.

Eine etwas generellere Variante zur Prüfung der Riemenspannung möchte ich dir aber trotzdem nicht vorenthalten. Die Prüfung der Riemenspannung mit Hilfe eines Spannungsprüfers. Prusa bietet für seine Drucker (MK3/S/S+ sowie Mini/Mini+) eine spezielle Druckvorlage, den sogenannten Prusa Belt Tension Meter. Diese Vorlage ist wegen der speziellen Druckeinstellungen jedoch nur als GCode für Prusa 3D Drucker verfügbar. Auf der Plattform thingiverse gibt es jedoch auch einen universellen Spannungsprüfer, den univeral belt tension meter. Dieser kann auch für andere 3D Drucker verwendet werden. Hinweise zur genauen Handhabung findest du auf der jeweiligen Seite.

Schmierung der Linearwellen bzw. Gleitlager

Die Linearwellen sind die glatten Stangen entlang der jeweiligen Achsen. Auf diesen Linearwellen werden mit Hilfe von Gleitlagern der Druckkopf und die Druckplattform bewegt.

Gut geschmierte Linearwellen sind für eine saubere und reibungslose Bewegung des Druckkopfs und der Druckplattform zuständig. Sind diese Wellen bzw. die Lager schlecht geschmiert, kann das die Leichtgängigkeit der jeweiligen Achse beeinträchtigen. Die Gleitlager können bei einer schlechten Schmierung so weit beschädigt werden, dass die kleinen Kugeln im Lager abgerieben werden und blockieren. Dieses Blockieren kann feine Grate in den Linearwellen verursachen. In extremen Fällen kann die Linearwelle danach irreparabel beschädigt sein und muss getauscht werden.

Bei der Häufigkeit der Schmierung der Linearwellen und dem zu verwendenden Schmiermittel machen die meisten Druckerhersteller unterschiedliche Angaben. Wenn du dir unsicher bist, halte dich hier an die Angaben deines Druckerherstellers.

Ich habe bei all meinen bisherigen 3D Druckern immer auf herkömmliches Nähmaschinenöl zurückgegriffen. Vor dem Schmieren habe ich die Achsen mit einem Papiertuch gereinigt und dann einfach ein oder zwei Tropfen des Öls auf die Wellen getropft. Anschließend habe ich einfach im ausgeschalteten Zustand, den Druckkopf bzw. die Plattform ein paar Mal entlang der Achsen bewegt.

Achte jedoch darauf, dass du kein Öl auf die Druckplattform tropfst, da sonst möglicherweise zu Problemen mit der Haftung des ersten Layers kommen kann.

Geschmiert habe ich die Achsen immer nach Gefühl. Dazu habe ich entweder einfach sporadisch die Linearwellen angegriffen und geprüft, ob diese noch leicht ölig/fettig sind oder generell, wenn ich den Drucker längere Zeit nicht in Verwendung hatte.

Schmierung der Antriebswellen bzw. Spindelmuttern

Die Antriebswellen, also die Gewindestangen, sind bei allen Druckern für das Bewegen der Z-Achse zuständig. Der einzige Unterschied zwischen den Druckern liegt darin, ob bei der Bewegung der Druckkopf oder die Druckplattform entlang der Z-Achse bewegt wird.

Auch hier ist eine gute Schmierung wichtig, damit das an der Spindelmutter befindliche Bauteil leichtgängig entlang der Antriebswelle bewegt werden kann. Eine schlechte Schmierung kann hier im schlechtesten Fall zum Blockieren der Spindelmuttern führen.

Beim verwendeten Schmiermittel gilt im Wesentlichen dasselbe wie bei den Linearwellen. Vor dem Schmieren müssen die Antriebswellen mit einem Papiertuch so gut wie möglich gereinigt werden. Anschließend am besten ein paar Tropfen des Nähmaschinenöls oben auf die Antriebswelle tropfen und entlang der Welle hinunterlaufen lassen. Wenn möglich versuche die Spindelmutter ein wenig entlang der Antriebswelle zu bewegen.

Solltest du einen Drucker mit zwei Antriebswellen für die Z-Achse besitzen, wie z.B. einen Prusa i3 MK3, dann musst du beide Antriebswellen gleichzeitig bewegen, da sonst die X-Achse nicht mehr parallel zur Druckplattform verläuft.

Prüfung der Bewegungsfreiheit aller Achsen

Damit der Druck problemlos durchgeführt werden kann, ist es wichtig, dass sich alle Achsen bzw. alle an den jeweiligen Achsen befindlichen Bauteile frei bewegen können. Also, in dem Maße frei bewegen, wie sie es auch sollen. Weder mit der Druckplattform noch mit dem Druckkopf sollen Bewegungen möglich sein, die nicht vorgesehen sind.

Prüfe daher, ob du den Druckkopf in alle vorgesehenen Richtungen frei bewegt kannst und dieser dabei nicht blockiert wird. Der Grund für ein Blockieren könnte hier z.B. ein defektes Gleitlager sein, dass getauscht werden muss. Auch lockere Schrauben bzw. Muttern oder auch einfach nur Schmutz oder ein Kabelstrang können dazu führen, dass der Druckkopf oder auch die Druckplattform sich nicht in jenem Maße bewegen können, wie es vorgesehen ist.

Die Prüfung kannst du durchführen, indem du im eingeschalteten Zustand per Display oder Kontrollsoftware auf dem PC die Achsen in beide Richtungen bis zum Maximum bewegst. Je nach Drucker wird die Achse entweder durch einen Endkontakt oder durch ein Limit in der Firmware begrenzt.

Bleibt der Druckkopf oder die Druckplattform irgendwo dazwischen hängen oder ruckelt leicht, kontrolliere was die Bewegung blockiert. Wenn du hier nichts Offensichtliches erkennen kannst, was die Bewegung blockiert, versuche das entsprechende Bauteil im ausgeschalteten Zustand zu bewegen. Wende dabei aber nicht zu viel Kraft an, da du sonst vielleicht noch mehr beschädigen könntest. Wenn auch das nicht funktioniert, kann es sein, dass ein technischer Defekt vorliegt und du ein Teil ersetzen musst.

Kontrolle der Schraubverbindungen

Der feste Sitz aller Schraubverbindungen ist ebenfalls ein wichtiger Punkt. Sind vereinzelte Schrauben locker, kann das dazu führen, dass im besten Fall lediglich der Druck fehlschlägt. Im Worst Case wiederum könnten sich während des Drucks Teile komplett lösen und zu schlimmeren Beschädigungen führen.

Ziehe aber nicht alle Schrauben einfach beliebig fest an. Kontrolliere mit einem Sechskantschlüssel, ob sich Schrauben, die festsitzen sollten, bewegen lassen. Es gibt jedoch auch Schrauben, die bewusst lockerer sitzen. So z.B. die Schrauben die den Anpressdruck des Extrudergetriebes regeln. Diese solltest du auf keinen vollständig festziehen. Wirf zur Sicherheit einen Blick in das Handbuch deines Herstellers und kontrolliere welche Schrauben zum Einstellen von Anpressdruck oder Spannung der Riemen dienen. Diese lässt du dann in diesem Schritt besser aus.

Ich habe im letzten Absatz auf einen Sechskantschlüssel verwiesen, da die meisten Druckerhersteller Sechskantschrauben verwenden. Die Größe ist dabei manchmal, je nach Einsatzzweck unterschiedlich. Im Regelfall liefern die Druckerhersteller ein bisschen Werkzeug mit und du solltest daher im Optimalfall über die entsprechenden Sechskantschlüssel verfügen. Wenn nicht, wirf einfach einen Blick auf meine empfohlenen Produkte. Dort solltest du alles an Werkzeug finden, was du benötigst.

Prüfung auf Beschädigungen der Isolierung von Kabeln

Dein Drucker besteht aus vielen elektronischen Komponenten, wie z.B. Sensoren, Motoren, etc. All diese Komponenten sind mit Kabeln miteinander verbunden. Je nachdem wo sich diese Komponenten befinden, werden die zugehörigen Kabeln während eines Druckvorganges laufend gebogen und wieder gestreckt.

Bei extremer Beanspruchung kann es vorkommen, dass die Isolierung eines Kabels einer bestimmten Komponente an jener Stelle, wo das Kabel in einen Stecker übergeht, defekt wird. Du kennst dieses Phänomen eventuell von den Ladekabeln deines Smartphones oder anderen, vorwiegend eher billigen, USB-Kabeln.

Aber nicht nur der Übergang von Kabel auf Stecker ist hier zu beachten. Vor allem wenn du einen selbstgebauten 3D Drucker verwendest, bei dem du eventuell an einigen Stellen selbst löten musstest, solltest du die Isolierung an den gelöteten Stellen regelmäßig prüfen.

Egal ob gekaufter oder selbst gebauter Drucker, wenn du nicht explizit auf Beschädigungen der Isolierung achtest, kann es sein, dass du lange Zeit gar nicht bemerkst, dass eine der Isolierungen defekt ist. Aber von einem Druckvorgang zum Nächsten oder möglicherweise auch während eines Druckvorgangs fällt plötzlich und völlig unerwartet z.B. ein Sensor oder die Heizpatrone deines Druckkopfs aus. Das Resultat ist klar, du musst den Druckvorgang abbrechen, das entsprechende Kabel tauschen und den Druckvorgang neu starten. Das ist vor allem bei längeren Druckjobs sehr ärgerlich.

Prüfe daher von Zeit zu Zeit an den Steckern der beweglichen Teile die Kabeln auf Beschädigungen der Isolierung. Dasselbe solltest du am besten auch an den Lötstellen deines selbstgebauten Druckers machen. Wenn du ein Kabel mit defekter Isolierung findest, solltest du es natürlich so rasch wie möglich ersetzen. Wenn der nächste Druckjob nicht warten kann und du das passende Ersatzteil nicht zur Hand hast, solltest du zumindest versuchen die entsprechende Stelle so gut es geht zu isolieren. Sei dir aber im Klaren darüber, dass du im Worst Case deinen Drucker damit beschädigen kannst.

Bei der Reparatur der Isolierung eines DIY 3D Druckers muss ich dir glaube ich nicht allzu viel sagen. Du weißt ohnehin was zu tun ist. Heize am besten einfach schon mal den Lötkolben vor ;-).

Prüfung auf Verschmutzung der Lüfter

Manche Bauteile, wie z.B. der Kühlkörper deines Druckkopfs, benötigen eine konstante Kühlung. Andernfalls schmilzt das Filament zu früh und deine Düse verstopft. So mancher Drucker hat aber auch an anderen Stellen noch Lüfter eingebaut, um z.B. die Elektronik, also das Motherboard, oder die Schrittmotoren zu kühlen. 3D Drucker mit Gehäuse haben oft auch Lüfter, um die Temperatur im Inneren des Gehäuses besser regulieren zu können.

Sind diese Lüfter verschmutzt oder gar blockiert, kann das zum Überhitzen des jeweiligen Bauteils führen. Wenn es lediglich der Gehäuselüfter ist, ist aller Voraussicht nach das Schlimmste das passieren kann, dass es im Gehäuse zu warm wird und die Qualität des Druckmodells darunter leidet. Die Elektronikkomponenten selbst nehmen dabei in der Regel keinen Schaden. Fällt jedoch der Lüfter des Kühlkörpers oder des Motherboards aus, kann dies schon schlimmere Auswirkungen haben. Im schlimmsten Fall kann das entsprechende Bauteil komplett irreparabel beschädigt sein und muss ersetzen werden.

Prüfe deine Lüfter und Lüftungsschlitze daher regelmäßig auf Verschmutzung oder auf mögliche blockierende Teile. Die Lüfter und Lüftungsschlitze lassen sich hervorragend mit einem Staubsauger reinigen.

Prüfung des Extrudergetriebes

Der wichtigste Bestandteil bei der Filamentzufuhr zum Druckkopf ist ohne Zweifel das Extrudergetriebe. Bei der Filamentzufuhr graben sich die Zähle des Zahnrads leicht in das Filament und fördern es weiter in Richtung Druckkopf. Ist das Extrudergetriebe sauber und die Spannschraube korrekt eingestellt, steht einem erfolgreichen Ausdruck zumindest von dieser Seite nichts im Weg.

Sowohl bei Bowden Extrudern als auch bei Direct Drive Extrudern kann es vorkommen, dass sich durch häufiges Drucken Filamentreste bzw. Filamentspähne im Bereich des Extrudergetriebes ablagern. Mit der Zeit verhindern diese Ablagerungen, dass genügend Filament zum Druckkopf gefördert werden kann. Das Resultat ist eine Unterextrusion.

Prüfe daher, ob sich Filamentreste oder anderer Schmutz in deiner Filamentzufuhr gesammelt haben und versuche diese zu beseitigen. Am besten nimmst du dazu eine kleine Messingbürste, Druckluft oder eventuell auch einen Staubsauger.

Sollte die Filamentzufuhr trotz sauberen Extrudergetriebes nicht richtig funktionieren, prüfe das Handbuch deines Druckerherstellers, ob es bei deinem Extruder einen Spannschraube gibt, mit welcher du einstellen kannst, wie fest sich die Zähne des Zahnrads in das Filaments graben. Ist diese Schraube zu locker, kann es sein, dass nicht ausreichend Filament gefördert wird.

Kontrolle der Düse

Wie alle anderen bisher genannten Punkte ist auch der Zustand der Düse entscheidend für einen erfolgreichen Druck. Ich würde sogar sagen, dass die Düse einer der wichtigsten Teile ist. Bei der Prüfung der Düse kannst du sowohl den äußeren als auch den inneren Zustand kontrollieren.

Die äußere Prüfung ist dabei mehr oder weniger lediglich eine Sichtprüfung durch. Prüfe dabei, ob Filamentreste auf deiner Düse kleben. Wenn dem so ist, dann heize die Düse auf und entferne die Reste vorsichtig mit einer Pinzette, einer Spitzzange oder einer kleinen Messingbürste. Aber Achtung, verbrenne dir dabei nicht die Finger.

Ein weiterer Punkt der äußeren Prüfung ist, dass du versuchst Beschädigungen an der Düse selbst zu erkennen. Wenn du das Gefühl hast, dass die Düse verschlissen wirkt, dann solltest du sie besser wechseln oder zumindest einer genaueren Kontrolle unterziehen.

Bei der inneren Prüfung prüft du, ob der Materialfluss gleichmäßig ist. Wenn der Materialfluss nicht gleichmäßig ist, kann das darauf hindeuten, dass die Düse schon leicht verschlissen ist. In diesem Fall würde der tatsächliche Durchmesser bereits stark vom eigentlichen Durchmesser abweichen.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass sich im Bereich des Druckkopfes bereits Filamentreste oder Schmutz abgelagert hat und sich eine Verstopfung der Düse anbahnt. In diesem Fall könntest du entweder mit Reinigungsfilament oder einem sogenannten Cold Pull die Düse reinigen. Details zur Reinigung findest du in diesem Artikel.

In den empfohlenen Produkten findest du eine detaillierte Übersicht über die verschiedenen Düsen.

Kontrolle der Druckplattform

Auch der Zustand der Druckplattform ist ausschlaggebend für einen erfolgreichen Druckvorgang. Mit dem Zustand der Druckplattform ist einerseits gemeint, ob die Druckplattform Beschädigungen aufweist und andererseits, ob diese verschmutzt ist. Beides kann den Druckvorgang negativ beeinflussen.

Bei Dauerdruckplatten können je nach Beschichtung bereits Fingerabdrücke genügen, dass der Druck nicht mehr richtig auf der Oberfläche haftet. Daher ist es notwendig, die Oberfläche regelmäßig zu reinigen. Achte dabei je nach Hersteller und Beschichtung der Druckoberfläche auf die korrekte Art der Reinigung. Eine falsche Reinigung kann wiederum zur Beschädigung der Druckoberfläche führen. Im absolut schlimmsten Fall aber auch dazu, dass sich fertige Drucke nicht mehr ohne Beschädigung der Druckoberfläche von dieser lösen lassen.

Weist deine Druckoberfläche, egal ob Klebeband, Glas, Dauerdruckplatte, etc. offensichtliche Beschädigungen auf, solltest du die Druckoberfläche erneuern.

Aktualisieren der Drucker Firmware

Die Firmware ist für die Steuerung deines Druckers und die Interpretation sowie Ausführung der GCode Befehle deines Druckjobs zuständig. Da Software – Firmware ist ja im Grunde genommen nichts anderes – grundsätzlich nie 100% fehlerfrei ist, lohnt es sich, im Zuge einer kleinen Wartung zu prüfen, ob dein Druckerhersteller eine neue Software für deinen Drucker veröffentlich hat. Einerseits können damit Fehler behoben werden, andererseits könnte dein Drucker damit um neue Funktionen oder Optionen erweitert worden sein.

Besuche am besten die Herstellerwebseite deines Druckers und prüfe, ob es eine neue Firmware gibt. Oftmals prüft der Slicer des Druckerherstellers automatisch, ob eine neue Firmware verfügbar ist und macht dich darauf aufmerksam. Ob du dieses Update dann sofort installierst oder erst zu einem späteren Zeitpunkt, bleibt dir überlassen. Du kannst solche Zeitpunkte andererseits aber auch dazu nutzen, deinen Drucker wieder einmal einer kurzen Wartung zu unterziehen.

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