Was versteht man im 3D-Druck unter Auflösung? Teil 3

Teil 3: Z-Auflösung verstehen

Lesen Sie <a href=/blog/resolution-meaning-3d-printing/>Teil 1 , um mehr zu Auflösung im Vergleich zur minimaler Strukturgröße zu lernen.
Lesen Sie <a href=/blog/horizontal-resolution-meaning-3d-printing/>Teil 2 zum Verständnis der XY-Auflösung.

In Datenblättern von 3D-Druckern erscheint ein Wert häufiger als jeder andere: die Z-Auflösung. Die Z-Auflösung, die auch als Schichthöhe bezeichnet wird, war die erste Spezifikation, mit der man 3D-Drucker anfänglich qualitativ voneinander unterscheiden konnte. Für die ersten Modelle stellte eine Schichthöhe von 1 mm noch eine große Herausforderung dar. Dagegen gibt es heute FDM-Drucker, die Schichthöhen unter 0,1 mm erreichen, während SLA-Geräte sogar noch präziser sind.

Der SLA-3D-Drucker Form 2 unterstützt heute bei allen Kunstharzen Schichthöhen von 100 und 50 µm. Mit dem transparenten, grauen und gussfähigen Kunstharz lassen sich sogar Z-Auflösungen bis zu 25 µm realisieren. Diese Auswahl an Schichthöhen ermöglicht ein ideales Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Auflösung. Die wichtigste Frage, die sich hierbei stellt, ist: Welche Schichthöhe ist für Ihre Druckanwendung die beste?

Sind dünnere Schichten immer besser?

Eine hohe Auflösung kann auch gewisse Nachteile mit sich bringen. Für dünnere Schichten muss der Drucker die Druckvorgänge häufiger wiederholen, was wiederum mehr Zeit in Anspruch nimmt: Wird mit 25 µm anstelle von 100 µm gedruckt, erhöht sich die Druckdauer um das Vierfache. Häufigere Wiederholungen können auch mit zusätzlichen Fehlerrisiken verbunden sein. So wird beispielsweise selbst bei einer Erfolgsquote von 99,99 % pro Schicht durch Vervierfachung der Auflösung die Wahrscheinlichkeit des Druckerfolgs von 90 % auf 67 % reduziert, wenn man davon ausgeht, dass eine fehlgeschlagene Schicht das Fehlschlagen des gesamten Drucks nach sich zieht.

Dünnere Schichten gehen mit mehr Zeitaufwand, Artefakten und Fehlern einher

Gewährleisten dünnere Schichten bessere Druckergebnisse? Nicht unbedingt. Es hängt vom jeweiligen Druckmodell und der XY-Auflösung des Druckers ab. Dünnere Schichten gehen im Allgemeinen mit mehr Zeitaufwand, Artefakten und Fehlern einher. In einigen Fällen lassen sich mit niedrigeren Auflösungen (d. h. dickeren Schichten) sogar bessere Druckergebnisse erzielen.

Wann ist von dünneren Schichten abzuraten?

Dünnere Schichten sind zumeist mit glatteren Übergängen in der Diagonalen verbunden. Das verleitet viele Anwender zur Verallgemeinerung, sodass sie zu hohe Erwartungen in die Z-Auflösung setzen. Aber wie sieht es bei Modellen aus, die in erster Linie aus vertikalen und horizontalen Kanten mit 90-Grad-Winkeln und wenigen Diagonalen bestehen? In diesen Fällen wird die Modellqualität nicht durch zusätzliche Schichten verbessert.

Layer Height Improvement

Das Problem wird verstärkt, wenn der jeweilige Drucker keine perfekte XY-Auflösung bietet und bei der Erzeugung der äußeren Kanten „über den Rand hinweg malt“. Hier gehen zusätzliche Schichten mit mehr Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche einher. Die Z-Auflösung ist zwar höher, aber die Modellqualität leidet in diesem Fall erheblich.

Layer Height SLA FDM Comparison

Wann sollte man eine höhere Z-Auflösung wählen?

Trotz alledem gibt es Situationen, in denen eine höhere Z-Auflösung empfehlenswert ist. Bei einem Drucker mit guter XY-Auflösung und einem Modell mit sehr feinen Details und vielen diagonalen Kanten kann durch Verringerung der Schichthöhe ein weitaus besseres Ergebnis erzielt werden. Außerdem kann bei einem niedrigen Modell (maximal 200 Schichten) durch höhere Z-Achsen-Auflösung die Qualität wirklich verbessert werden.

Gewissen Designs kommt eine höhere Z-Auflösung zugute: z. B. organische Formen, Rundbögen, kleine Prägungen und filigrane Gravuren.

Ein kleines, kompliziertes Modell mit abgerundeten Bögen erfordert eine höhere Z-Auflösung. Diese Kathedrale wurde auf der Form 2 in 25 Mikron gedruckt.
Ein kleines, kompliziertes Modell mit abgerundeten Bögen erfordert eine höhere Z-Auflösung. Diese Kathedrale wurde auf der Form 2 in 25 Mikron gedruckt.

Gewissen Designs kommt eine höhere Z-Auflösung zugute: z. B. organische Formen, Rundbögen, kleine Prägungen und filigrane Gravuren.

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