Aktualisiert: 24. April 2022
Bislang funktionierte das 3D Drucken mit dem DLP Verfahren sehr gut. Dennoch hatte ich häufig den Effekt das sich flache Bauteile mit der Zeit verzogen, manchmal mehr, manchmal weniger. Besonders häufig trat dies bei den relativ dünnen Seitenwänden der offenen Güterwagen auf, je größer diese waren, desto "bauchiger" wurden sie mit der Zeit.
Da die Drucke aus dem Drucker fehlerfrei waren, vermute ich den Fehler in meinem Post-Prozessen, dem Waschen und Nachhärten unter UV-Licht.
Auf der Seite www.wevolver.com fand ich einen Hinweis auf ein Nachhärten mit UV-Licht und mit Temperatur.
Klar, chemische Prozesse laufen bei höheren Temperaturen besser und schneller ab als bei geringeren. Diese Erkenntnis hat ja schon Bau der Temperaturboxen für die Drucker geführt, bei FDM und DLP. Aber die auch die Drucke mit Temperatur nachbehandeln? Macht Sinn wenn der Aushärteprozeß in der Tiefe nicht abgeschlossen ist, dort kommt man auch mit längerem Nachhärten unter UV-Licht nicht hin. Im Gegenteil, zu viel UV an der Oberfläche könnte zu Verspannungen im Material führen. Aber wieviel Temperatur braucht man dafür, und wie lange sollte der Druck aufgeheizt werden?
Die Antwort fand ich auf der Seite eines Harzanbieters, der diese Temperaturen und Verweildauern für seine Harze angegeben hat. Diese Daten habe ich mir aufgeschrieben, den Link dazu nicht. Aber es waren immer um die 70°C und zwischen 20 Minuten und 3 Stunden.
Für einen ersten Versuch wird nun noch eine isolierte Einhausung für die Drucke benötigt, eine Wärmequelle, ein Umluftgebläse und eine Temperaturregelung.
Es gilt also folgendes zu besorgen:
Eine passende Holztransportbox fand sich noch in der Werkstatt. Hier müßte nur der dünne Boden isoliert werden, die Grifflöcher verschlossen und ein Deckel angefertigt werden.
Einen passenden Temperaturregler mit zwei Messfühlern habe ich bei www.amazon.com für 20,-€ gefunden, mal keine Bastellösung, aufbauen und fertig, mit einem passenden Gehäuse für 5,-€.
Die Heizung habe ich in Form einer Keramikheizung mit angebautem Lüfter ebenfalls bei www.amazon.com für 37,-€. Dies habe ich dann mal bestellt.
Die Bauteile waren innerhalb von 2 Tagen hier, der Bau konnte beginnen.
Aber zuerst einmal die Holz-Box herrichten.
Die Heizung soll später in die linke Seite der Box eingebaut werden. Dafür müssen zuerst die Grifflöcher verschlossen werden.
Dafür wird ein Holzstreifen geschnitten, die Ecken passend verrundet und auf eine kleines Brett geklebt.
Passt auch ohne Leim streng in das Griffloch.
Von außen kaum zu sehen.
Der Deckel wird ebenfalls aus zwei verleimten Sperrholzplatten hergestellt.
Auch der Deckel sitzt stramm auf der Box.
Unten erhält der Deckel zwei Scharniere, diese habe ich gezeichnet und 3D gedruckt, da sich keine passenden in der Werkstatt finden ließen. Hier würde es auch jedes andere Scharnier oder Klavierband tun.
Oben erhält der Deckel einen Schapp-Verschluß, auch dieser ist selbst gezeichnet und gedruckt. Hier kann aber auch ein Schnappverschuß aus dem Baumarkt verwendet werden.
Damit der Deckel beim Öffnen nicht unkontrolliert durchpendelt habe ich ein Fangeisen an der Kiste und am Deckel befestigt. Dieser fand sich noch in der Werkstatt.
Die Rückseite wird mit einem Zuschnitt einer dünnen Styropor-Platte isoliert, der Boden ist mit 3mm sehr dünn.
Anschließend wird die Rückseite zusätzlich mit einem Zuschnitt aus 4mm Sperrholz verschlossen.
Die Heizung ist ein fertig aufgebautes, kompaktes Modul.
Die Unterseite der Heizung bildet ein Lüfter, er saugt die Luft an und führt sie dem Keramik-Heizelement auf dessen Oberseite zu.
Das Keramik-Heizelement an der Oberseite ist durch ein Gitter vor direkter Berührung geschützt. Leider fand sich in der Beschreibung keine Angabe über die hier zu erwartenden Temperaturen. Aber eine "glühende" Keramik, oder Heizwendel lassen da recht hohe Temperaturen erwarten, zumal im meinem Anwendungsfall bereits zuvor erwärmte Luft angesaugt wird. Der Kunststoffkörper und Kabel sind laut Hersteller bis 200°C geschützt.
Um die hohen Temperaturen des Heizelements nicht direkt in die Holzkiste zu blasen habe ich einen sich nach oben stark öffnendem Schacht angebracht, die Luft strömt an dessen Ende um 90° umgelenkt in die eigentliche Trockenkammer daneben. Die damit verbundene Verwirbelung soll eine halbwegs gleichmäßige Verteilung der Wärme in der Kammer sicherstellen. Im Bild ist das der untere Teil....
....hier nun richtig herum. Unten das Gebläse, das die Luft unten ansaugt und nach oben in das Keramik-Heizelement bläst. Auch die Kabel befinden sich im "kühlen" Ansaugbereich der Luft.
Die Heizung in der Box. Unten der Lufteinlass (grüner Pfeil), oben der Austritt der erhitzten Luft (roter Pfeil).
Blick in den unteren Lufteinlass.
Der meiste Raum in der Box bleibt links neben der Heizung, hier werden die Drucke während des Aufheizens gelagert.
Die Heizung wird mit zwei Schrauben seitlich an der Box befestigt, so bleibt alles gut zugänglich.
Für die Regelung der Heizung verwende ich ein fertiges, elektronisches Modul mit einer Schaltleistung von 1000W bei 220V, das ist deutlich mehr als das 300W Heizmodul benötigt. Dieses Modul habe ich in ein passendes Gehäuse eingebaut, das auf der Rückseite einen Eingang für 220V hat und einen 220V Ausgang, der von der Regelung ein- und ausgeschaltet wird.
Für dieses Modul habe ich ein passendes Gehäuse bestellt.
Die Anschlüsse der Regelung befinden sich alle auf der Rückseite des Gerätes, sie werden dann auch auf der Rückseite herausgeführt.
Die Beschaltung ist auf der Oberseite des Gehäuses der Regelung aufgedruckt. Sehr praktisch und einfach zugleich. Von links nach rechts:
Die Regelung und Beschaltung muss in das Gehäuse passen, dafür ist der Platz ausreichend, aber nicht gerade im Überfluß vorhanden.
Das Ausschneiden der benötigten Öffnungen in den beiden Stirnplatten geht relativ einfach und schnell.
Die eingebaute Regelung im Gehäuse. Hinten sind bereits die montierten Sensoren der Regelkreise 1 und 2 zu sehen.
Von der Beschaltung der Regelung habe ich blöderweise kein Bild gemacht. Aber es ist auch schnell so erklärt. Die beiden Regelkreise sind "UND" verschaltet, also nur wenn Regelkreis "1" UND Regelkreis "2" geschlossen sind laufen die parallel geschalteten Verbraucher "Heizung" und "Lüfter" an.
Der Regelkreis "2" (rot) überwacht die Innentemperatur der Kammer mit den Bauteilen. Er schaltet bei einer Temperatur von unter 64°C ein und über 70°C ab.
Der Regelkreis "1" (blau) überwacht die Auslasstemperatur direkt nach der Keramikheizung. Er schaltet bei einer Temperatur von unter 100°C ein und über 118°C ab.
So befinden die Drucke in der Kammer immer in einer Umgebungstemperatur von ~70°C, die nach einer gewissen Aufheizzeit kaum noch schwank. In der Aufheizphase wird die Auslasstemperatur von 118°C schneller erreicht als die 70°C in der Kammer. Später, wenn sich alles in der Box aufgeheizt hat steuert die Heizung mehr der Regelkreis "2". Hier sieht man den Beginn des Aufheizens. Die Temperatur entspricht der Raumtemperatur von 14,2C. Die Heizung ist noch kalt, die Auslasstemperatur beträgt mit 15,8°C gerade mal 2° wärmer.
In der Kammer herrschen 48,6°C als der Regelkreis "1" (blau), aufgrund der eingestellten maximalen Temperatur von 118°C, abschaltet. Angezeigt wird dies durch die erloschene, blaue LED über der Anzeige.
In der Kammer herrschen 64,2°C, der Regelkreis "2" schaltet ab 64°C ein, er hat bei 70°C abgeschaltet, der Regelkreis "1" (blau) ist noch geschlossen, er schaltet erst bei der eingestellten maximalen Temperatur von 118°C ab. Fällt die Temperatur der Kammer auf 64°C läuft die Heizung wieder an.
Innen ist die geräumige Box mit 2 Gittern und einigen Holzklötzen versehen. So stehen die Drucke nicht auf dem "kalten" Boden der Box, sondern werden von allen Seiten von warmer Luft umströmt.
Auf die eigentlich geplante Beleuchtung, wie auch einen weißen Innenanstrich habe ich bis jetzt verzichtet, die große Frontklappe läßt genug Licht von außen einfallen.
In Verbindung mit der SOVOL UV-Nachhärtekammer ist das Nachhärten mit UV-Licht auf 3 Minuten begrenzt. Eine anschließende Lagerung bei 70°C für ~3 Stunden ergibt an den Außenflächen trockene Drucke. Ein schlecht gespülter Druck hingegen bleibt auch nach der Temperaturlagerung leicht klebrig. Ein Versuch ungehärtetes Harz ohne UV-Licht Einwirkung nur mit 70°C auszuhärten misslang.
Als nächstes werde ich einen Versuch starten bei dem identische Modelle gedruckt und nachbehandelt werden um die unterschiedlichen Einflüsse auf den Verzug besser bewerten zu können:
Für diese 8 Muster werde ich mir einen schnell zu druckenden Testkörper konstruieren, das wird noch etwas dauern.