Nozzle grootte en de impact bij afdrukken

Nozzle diameter is een veelbesproken probleem op 3D FDM-printers.

De meeste 3D-printers worden standaard geleverd met een 0,4mm nozzle. Dit betekent dat de uitlaat van de bedrukte plastic strip een diameter van 0,4 mm heeft.

De minimale laaghoogte die we voor onze printer kunnen definiëren, wordt NOOIT bepaald door de diameter van het mondstuk, maar door de vloeibaarheid van het filament, of de minimale beweging van onze Z-as van onze printer.

In de volksmond wordt dit ‘het magische getal’ van een 3D printer genoemd.

Als we kijken naar de meeste verkochte FDM-printers, gebruiken ze allemaal een stappenmotor en schroefas om de Z-as te definiëren.

De minimale beweging van de Z-as wordt dan ook bepaald door het aantal stappen dat de motor binnen 1 rotatie kan zetten en de stap van de schroef (schroefspit).

De meest gebruikte stappenmotoren voor de Z-asaandrijving hebben een stap van 1,8 °, wat betekent dat de minimale inschakelactie 1 commando voor de stappenmotor 1,8 graden is, of dat de motor 200 stappen nodig heeft om 1 volledige rotatie uit te voeren.

Kijkend naar de schroefdraadstang die op de Z-as wordt gebruikt, is dit meestal (op de meest voorkomende printers zoals Creality) een 8 mm pitch-schroef. Dit betekent dat wanneer we een moer op die schroef zouden zetten en de schroef een volle rotatie zouden draaien, de moer 8 mm langs de draadschroef zou zijn bewogen.

De minimale beweging van onze printer Z-as is dus 8 mm / rotatie gedeeld door 200 stappen / rotatie = 0,04 mm / stap

De maximale laaghoogte daarentegen wordt wel degelijk bepaald door de diameter van ons mondstuk:

Als we laaghoogtes boven 70% van de nozzle diameter zouden definiëren, zouden de lagen niet meer zo veel hechten, vanwege de afronding op het geprinte filament.

Zoals we in het vorige hoofdstuk hebben gezien, zal de diameter van het mondstuk de maximale laaghoogte bepalen die kan worden gekozen om nog steeds een goede laagbevestiging te hebben.

Omdat de laaghoogte direct kan worden gerelateerd aan de snelheid waarmee een afdruk wordt afgewerkt (hoe dikker de lagen, hoe minder lagen er voor hetzelfde item moeten worden afgedrukt), zal de diameter van het mondstuk zelfs een grotere impact hebben, omdat de wanddikte ook zal veranderen met de diameter van de nozzle:
Voor dezelfde wanddikte (laten we uitgaan van 2,4 mm wanden) zou het aantal wanden voor verschillende nozzle diameters zijn:

Nozzle diameter	Wand dikte	Aantal wanden
0,2 mm	2,4 mm	12
0,4 mm	2,4 mm	6
0,6 mm	2,4 mm	4
0,8 mm	2,4 mm	3

Zoals we in de bovenstaande tabel kunnen zien, hoe dikker de diameter van het mondstuk, hoe minder wanden we nodig hebben om dezelfde wanddikte te bereiken en dus die items veel sneller te printen.

Voorbeelden van slicen met verschillende nozzle diameters en laaghoogtes:
In de onderstaande tabel doen we een oefening waarbij we hetzelfde deel slicen, met dezelfde basisinstellingen met betrekking tot printsnelheid, invulpercentage en wanddikte in mm. Boven- en onderkant worden altijd bedrukt met 4 lagen (zal ook in dikte variëren vanwege laaghoogte)

We zullen alleen de diameter van het mondstuk en de laaghoogte wijzigen en kijken welke impact t zijn heeft op de totale afdruktijd.

ONTHOUD: dikkere nozzle diameter zal ook een impact hebben op de geprinte infill, omdat de infill-lijnen de breedte van de nozzle diameter hebben en dus dikker zijn bij gebruik van een grotere nozzle diameter.

De laaghoogte zal altijd een vermenigvuldiging van 0,04 zijn (het magische getal voor Z)

Voorbeeld tabel van een print aan 50mm/s:

Nozzle diameter	Max  Layer Height  (0,7 * Nozzle diameter)	Layer Height	Wall thickness (mm)	Number of wall lines	Print duration
0,2	0,14	0,12	2,4	12	5 h 30 min
0,4	0,28	0,12	2,4	6	3 h 05 min
0,4	0,28	0,12	2,4	6	2 h 02 min
0,4	0,28	0,28	2,4	6	1 h 36 min
0,6	0,42	0,2	2,4	4	1 h 33 min
0,6	0,42	0,28	2,4	4	1 h 13 min
0,6	0,42	0,4	2,4	4	0 h 58 min
0,8	0,56	,02	2,4	3	1 h 18 min
0,8	0,56	0,28	2,4	3	1h 01 min
0,8	0,56	0,4	2,4	3	0 h 48 min
0,8	0,56	0,56	2,4	3	0 h 39 min

Bij gebruik van dezelfde laagdikte, maar veranderende nozzle breedte, zal de printtijd veranderen omdat we minder wanden nodig hebben naarmate de nozzle diameter dikker wordt.

BELANGRIJK GEGEVEN : Elke laaghechting is een verzwakking van je stuk, dus meer printlagen is ook een stik dat iets makkelijk zal breken in de horizontale richting