Druckdauer 3D Druck: Wie lange dauert ein Ausdruck und warum?


Sehr oft sind Leute überrascht, wenn man ihnen sagt, wie lange der Druck eines überschaubar großen Modells dauert. Dabei spielen jedoch sehr viele Faktoren mit, die die Druckdauer beeinflussen.

Wie lange dauert ein 3D Druck? Die Druckdauer eines Kalibrierungswürfels mit den Maßen 20x20x20 mm liegt je nach Material bei einem FDM 3D Drucker mit 0,4 mm Düse, 0,2 mm Schichthöhe und einem Füllgrad von 20% bei ca. 30 Minuten. Je nach Objektgröße und den gewählten Einstellungen kann sich die Druckzeit entsprechend verkürzen oder verlängern.

Die tatsächliche Druckdauer kann durch Ändern diverser Einstellungen in deiner Slicer Software sowie durch kleine Änderungen an der Hardware beeinflusst werden.

Wie lange dauert ein 3D Druck?

Wie bereits zuvor erwähnt und im nächsten Abschnitt ausführlicher beschrieben, gibt es mehrere Faktoren, die die Dauer eines Ausdrucks unterschiedlich stark beeinflussen. Die folgende Tabelle soll eine Übersicht über die ungefähre Druckdauer eines Würfels mit den Maßen 20x20x20 mm mit verschiedenen Einstellungen bieten.

Zur Berechnung der unterschiedlichen Druckdauer werden dabei die am häufigsten geänderten Einstellungen herangezogen:

MaterialDM Düse
(mm)
Schicht-
höhe
(mm)
Füllgrad
20%
Füllgrad
50%
Füllgrad
75%
Füllgrad
90%
PLA
ABS
ASA
PET-G
0,250,052h45 – 3h4h15 – 4h305h30 – 5h45~6h30
0,250,11h15 – 1h30~2h~2h30~2h50
0,250,15~1h~1h30~1h45~2h
PLA
ABS
ASA
PET-G
0,40,052h – 2h25~2h45~3h45~4h20
0,40,155m – 1h101h10 – 1h25~1h45~2h
0,40,1535m – 50m45m – 55m~1h10~1h25
0,40,2~30m~40m~55m~1h5
0,40,25~25m25m – 30m~30m~35m
TPU0,40,05~2~2h45~3h45~4h20
0,40,1~1h~1h20~1h50~2h5
0,40,15~45m~1h5~1h25~1h35
0,40,2~40m~1h5~1h20~1h30
0,40,25~45m~1h10~1h25~1h40
PLA
ABS
ASA
PET-G
0,60,15~40m~45m~50m~55m
0,60,2~30m~35m~40m~45m
0,60,3~20m20m – 25m~25m~30m
0,60,3515m – 20m~20m20m – 25m~25m
0,60,4~15m15m-20m~20m~22m
TPU0,60,15~50m~1h5~1h20~1h30
0,60,2~50m~1h5~1h20~1h30
0,60,3~50m~1h5~1h20~1h30
0,60,35~50m~1h5~1h20~1h30
0,60,4~50m~1h5~1h20~1h30

Auch wenn der Eindruck entstehen könnte, dass es sich bei den Angaben zu TPU mit einem Düsendurchmesser von 0,6 mm um einen Copy-Paste Fehler handelt, ist dem nicht so. Trotz mehrmaliger Prüfung gab die Berechnung der Druckdauer für alle Schichthöhen- und Füllgradkombinationen dieselben kalkulierten Werte aus. Hier ist natürlich ein Fehler in der Slicersoftware nicht gänzlich auszuschließen.

Die oben angegebenen Werte wurden mit dem Prusa Slicer und den für den Prusa Mini optimierten Druckprofilen berechnet. Sie sind daher lediglich als Referenzwerte zu verstehen und können je nach Drucker und Slicer, sowie den gewählten Einstellungen entsprechend abweichend.

Generell ist auch zu beachten, dass die in den verschiedenen Slicern berechneten Werte oftmals nicht sehr genau sind. Je nach Slicer kann die berechnete Zeit um bis 30% länger dauern. Etwas weiter unten in diesem Blogpost gehe ich detaillierter auf die dahinterliegenden Gründe dafür ein.

Warum dauert ein 3D Druck so lange?

Die Druckzeit eines Ausdrucks von einem FDM 3D Drucker hängt von mehreren verschiedenen Faktoren ab. Jeder dieser Faktoren hat einen unterschiedlich starken Einfluss auf die Druckzeit. Hinzu kommt, dass nicht jeder Faktor bei jedem Druckjob denselben Einfluss auf die Gesamtdruckzeit hat. In den meisten Fällen ist es die Kombination verschiedener Faktoren, die den Einfluss jedes einzelnen Faktors bestimmt.

Welchen Einfluss hat das Material auf die Druckdauer?

Die vielen Fällen spielt Materialen keine so große Rolle in Bezug auf die Druckzeit, da sie sich meistens gleichschnell drucken lassen. Die Ausnahmen sind hier spezielle Materialen wie z.B. TPU, also flexibles Filament. Dieses muss vor allem bei Bowden-Extrudern langsamer gedruckt werden, da das Material, wenn es mit zu viel Druck in den Druckkopf geschoben wird und nicht schnell genug geschmolzen werden kann, die Düse verstopft. Bei den sogenannte direct-drive Extrudern, kann ein zu schnelles einziehen des Filaments dafür sorgen, dass sich das Filament im Extruder verheddert.

Welchen Einfluss hat die Größe des Druckobjekts auf die Druckdauer?

Die Größe des Druckobjekts spielt natürlich eine große Rolle in Bezug auf die Druckdauer. Je größer das Objekt, desto länger die Druckzeit. Das heißt aber nicht, dass die Druckzeit immer nur kleiner wird, je kleiner das Druckobjekt wird. Ab einem bestimmten Punkt, wo die Mindestdruckdauer einer einzelnen Schicht unterschritten werden würde, sorgt der Slicer dafür, dass diese Mindestdruckdauer zwecks entsprechender Kühlung des Druckobjekts nicht unterschritten wird. Ab besagtem Zeitpunkt bleibt die Druckzeit weitestgehend konstant. Würde die Mindestdauer unterschritten werden, wären Verformungen des Druckmaterials die Folge.

Wie beeinflusst der Durchmesser der Düse die Druckdauer?

Je größer der Durchmesser der Düse, desto mehr Material kann auf einmal aufgetragen werden, desto mehr Fläche kann ich mit einem Mal drucken. Die logische Konsequenz, der Drucker benötigt weniger Zeit, um das Druckobjekt zu drucken.

Im folgenden YouTube-Video zeigt der Hersteller Prusa im Detail, wie sich der Durchmesser der Düse auf die Druckdauer auswirkt, aber auch, welche Nachteile das haben kann.

Wenn es das Druckobjekt zulässt (höhere Schichthöhe möglich, wenig kleine Details), dann ist es durchaus naheliegend, den Druck mit der größtmöglichen Düse durchzuführen. Hast du jedoch ein Druckobjekt mit vielen kleinen Details und benötigst eine feine Schichthöhe, dann solltest du versuchen mit einem kleineren Durchmesser zu drucken.

In den empfohlenen Produkten habe ich eine Übersicht über die verschiedenen Arten von Düsen erstellt und mit Informationen versehen, mit welchen Materialien du diese am besten verwenden solltest.

Druckst du mit einer zu großen Düse, kann das einerseits zur Folge haben, dass feine Details auf deinem Ausdruck nicht gedruckt werden, andererseits das auch zu Löchern zwischen dünnen Wänden in deinem Druckobjekt führen.

Wie beeinflusst die Schichthöhe die Dauer eine 3D Drucks?

Die Rechnung ist hier ganz einfach. Drucke ich den oben im Beispiel erwähnten 20x20x20 mm Kalibrierungswürfel mit 0,1 mm Schichthöhe, so besteht der Würfel aus 199 Schichten. 199 deswegen, weil die erste Schicht etwas dicker gedruckt wird, um die Haftung am Druckbett zu gewährleisten.

Wird der Würfel mit 0,2 mm gedruckt, halbiert sich die Anzahl der Schichten. Der Drucker muss also nur die Hälfte der Strecke fahren, um dasselbe Objekt zu erstellen. Die Druckzeit verkürzt sich daher in etwa um die Hälfte. Siehe dazu die obige Tabelle mit 0,4 mm Düsendurchmesser und Schichthöhe 0,1 bzw. 0,2 mm.

Welchen Einfluss hat der Füllgrad auf die Druckdauer?

Je höher der Füllgrad, desto länger benötigt der Drucker zu Drucken einer Schicht. Vize versa gilt natürlich auch, dass die Druckzeit pro Schicht kürzer wird, je niedriger der Füllgrad wird. Auch hier ist aber zu berücksichtigen, dass dies nur gilt, solange die minimale Druckdauer pro Schicht nicht unterschritten wird.

Bei der Wahl des Füllgrades sollte jedoch vor allem auch bedacht werden, dass das fertige Objekt die nötige Stabilität aufweist, die es haben sollte. Bei zu wenig Füllgrad können auch Löcher in Übergängen sowie Löcher in der obersten Schicht entstehen.

Wie beeinflusst die Druckgeschwindigkeit die Druckdauer?

Natürlich ist die Druckgeschwindigkeit ein Faktor, der die Druckdauer beeinflusst. Übersehen wird hier jedoch oft, dass bei der Druckgeschwindigkeit auch die Beschleunigungs- und Bremswerte eine Rolle spielen. Bei vielen, vor allem kleinen Objekten, erreicht der Drucker oftmals gar nicht die maximale Druckgeschwindigkeit, da der der Druckkopf bereits beginnt zu bremsen, bevor er überhaupt die maximale Geschwindigkeit erreicht hat.

Ein weiterer Punkt ist, dass die Druckgeschwindigkeit sehr eng mit der Drucktemperatur zusammenhängt. Druckst du zu schnell für die eingestellte Temperatur, ist das Resultat sehr schnell eine Unterextrusion. Umgekehrt, also wenn du zu langsam für die verwendete Temperatur druckst, erhältst du sehr leicht eine Überextrusion.

Welchen Einfluss haben die untersten und obersten Schichten auf die Druckdauer?

Die obersten und die untersten Schichten habe vor allem bei großflächigen Objekten einen großen Einfluss auf die Druckzeit, da dieses Schichten vollflächig und langsamer gedruckt werden. Bereits eine Schicht mehr oder weniger, kann hier eine Veränderung der Druckzeit um mehrere Minuten bedeuten.

Es muss jedoch abgewogen werden, ob dies die Oberflächenbeschaffenheit des Druckobjekts zulässt. Zu wenige obere Schichten können u.a. zu einer löchrigen obersten Schicht führen.

Wie beeinflusst Stützmaterial die Druckdauer?

Die Verwendung von Stützstrukturen beeinflusst die Druckdauer massiv. Hier kommt noch hinzu, ob die Stützstruktur mit demselben Material oder einem anderen Material gedruckt wird. Bei Stützmaterial aus einem Material (nur mit Dual-Extruder möglich) muss zusätzlich immer noch der jeweilige Extruder vorbereitet werden, was den Druckprozess noch weiter verzögert.

Daher gilt, wo immer möglich, schon zur Designphase das Objekt möglichst so zu entwerfen, dass möglichst kein Stützmaterial benötigt wird.

Wie kann ich die Druckdauer eines 3D Drucks optimieren?

Die Druckzeit deines FDM 3D Drucks lässt sich durch verschiedene Maßnahmen beeinflussen. Nicht alle im Folgenden genannten Optimierungsmöglichkeiten sind immer für alle Druckjobs gleich relevant bzw. gleich ausschlaggebend.

Stelle am besten einfach folgende Überlegungen an und wäge ab, ob und wenn ja welcher Punkt für deinen Fall zutreffen könnte:

  • Kann ich das Druckobjekt auch mit einer größeren Düse drucken?
  • Kann ich eine größere Schichthöhe für diese Objekt verwenden?
  • Kann ich das Objekt mit einem geringeren Füllgrad drucken?
  • Kann ich es auch in etwas geringerer Qualität drucken (z.B. Prototyping)?
  • Kann ich bei den untersten und obersten Schichten eine Schicht weniger drucken (betrifft vor allem Großfläche Ausdrucke)?
  • Kann ich das Objekt anders platzieren damit Material und Druckzeit für Stützmaterial sparen?
  • Kann ich das Design meines Druckobjekts optimieren, um Druckzeit einzusparen?

Eine detaillierte Beschreibung zu den verschiedenen Optimierungsmöglichkeiten findest du in diesem Artikel.

Warum stimmt die berechnete Druckdauer nicht mit der tatsächlichen Druckerdauer überein?

Die in den verschiedenen Slicern berechneten Angaben zur Druckdauer sind oftmals nicht sehr genau. Manchmal weichen diese sogar sehr stark voneinander ab. Je nach Slicer kann die berechnete Zeit um bis 30% länger dauern.

Diese teils signifikante Abweichung liegt daran, dass vor allem jene Slicer, die nicht vom Druckerhersteller selbst mitgeliefert werden, meist keine Information über die Beschleunigungswerte des jeweiligen Druckers haben. Es wird zur Berechnung ein gängiger plausibler Wert herangezogen. Je nachdem wie stark dieser Wert vom tatsächlichen Wert in der Firmware des Druckers abweicht, so stark weicht letztendlich auch die berechnete Druckdauer von der tatsächlichen Dauer ab.

Diese Abweichungen mögen bei kleineren Objekten nicht so schlimm sein. Hier sind es meist nur wenige Minuten. Bei größeren Druckobjekten mit einer Druckdauer von mehreren Stunden kann die Abweichung dann aber schon einmal 1,5h oder mehr sein. Das ist natürlich sehr ärgerlich. Vor allem dann, wenn die Druckdauer für die Preiskalkulation des Druckobjekts herangezogen wurde.

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