Bowden vs. Direktantrieb: Vor- und Nachteile, welche Sie wählen sollten

Ein FDM-3D-Drucker läuft entweder mit einem Direktantrieb oder einem Bowden-Extrusionssystem. Und als Nutzer eines FDM-3D-Druckers steht man früher oder später vor der Frage, ob man sich für einen Direktantriebsextruder oder einen Bowden-Extruder entscheiden soll. Beginnen wir nun mit den Grundlagen der 3D-Druck-Extrusion, lernen die Vor- und Nachteile von Direktantriebs- und Bowden-Extrudern kennen und lernen, zu entscheiden, welchen Sie für Ihre spezifischen 3D-Druckaufträge wählen sollten.

Was ist Extrusion im 3D-Druck?

Beim Extrudieren im 3D-Druck wird ein Material in die Schmelzzone gedrückt, erhitzt und verformt, damit es aus einer Düse fließt. Es ist allgemein bekannt als Fused Deposition Modeling (FDM) oder Fused Filament Fabrication (FFF).

Was ist ein Direktantriebsextruder?

Bei einem Direktantriebssystem ist der Extruder knapp über der Oberseite des Hotends montiert. Das bedeutet, dass der Extruder das Filament ohne zusätzliche Komponenten dazwischen direkt in das Hotend drückt.

Vor- und Nachteile eines Direktantriebsextruders

Natürlich bringt uns die Art und Weise, wie ein Extruder mit Direktantrieb montiert ist und funktioniert, wirklich viele hilfreiche Funktionen. Mittlerweile sehen wir aber auch einige Nachteile.

Vorteile:

1. Bessere und zuverlässigere Extrusion

Da ein direkt angetriebener Extruder direkt über dem Hotend montiert ist, kann der Motor das Filament direkt in die Schmelzzone und dann durch die Düse drücken. Ein Extruder mit Direktantrieb sorgt für eine bessere und zuverlässigere Extrusion.

2. Einfacheres und schnelleres Zurückziehen

Aufgrund des kürzeren Abstands zwischen Extruder und Düse zieht ein Extruder mit Direktantrieb das Filament viel einfacher und schneller zurück.

Extruder mit Direktantrieb auf dem Kingroon KP3S 3D-Drucker

3. Ein kleinerer Motor funktioniert auch

Weniger Weg zum Eindrücken des Filaments, ein Extruder mit Direktantrieb benötigt weniger Leistung zum Arbeiten. Daher funktioniert auch ein kleinerer Motor mit weniger Drehmoment bei einem Extruder mit Direktantrieb.

4. Geeignet für ein breiteres Filamentspektrum

Ein Extruder mit Direktantrieb ist besser mit verschiedenen Filamentmaterialien kompatibel. Es funktioniert nicht nur gut mit häufig verwendetem PLA, sondern auch mit flexiblen Filamenten wie TPU, TEPG und abrasiven Filamenten wie Nylon.

Nachteile:

1. Mehr Vibration

Ein Direktantriebsextruder, der direkt auf dem Hotbed montiert ist, erhöht offensichtlich das Gewicht des Druckkopfs erheblich. Daher bewegt sich der Druckkopf möglicherweise mit stärkeren Vibrationen und Geschwindigkeitseinschränkungen. Wackeln tritt häufiger auf und führt zu einem gewissen Verlust der Genauigkeit der X- und Y-Achse.

2. Schwierig zu pflegen

Da der Direktantriebsextruder oben montiert ist, haben wir weniger Zugang zu den unteren Komponenten und die Wartung des Hotends wird schwieriger. Um beispielsweise die Düse zu reinigen, müssen wir viel komplexere Verfahren durchführen.

Was ist ein Bowden-Extruder?

Im Gegensatz zu einem Extruder mit Direktantrieb ist ein Bowden-Extruder immer am Rahmen des Druckers montiert und bewegt sich entlang der Z-Achsen-Leitspindel. Die Verbindung zum Hotend erfolgt über einen Bowdenschlauch (auch bekannt als Teflonschlauch oder PTFE-Schlauch).

Vor- und Nachteile des Bowden-Extruders

Die Konstruktion eines Bowden-Extruders bedeutet einen längeren Abstand zwischen Extruder und Hotend, aber weniger Gewicht auf dem Druckkopf. Daher sehen wir auch Vor- und Nachteile eines Bowden-Extruders.

Vorteile:

1. Weniger Gewicht auf dem Druckkopf

Man kann leicht auf die Idee kommen, dass sich ein leichterer Druckkopf eines Bowden-3D-Druckers entlang der X-Achse mit weniger Vibrationen, saubereren Bewegungen und höherer Geschwindigkeit bewegt als bei einem 3D-Drucker mit Direktantrieb. Dadurch erhalten wir eine höhere Druckgeschwindigkeit und eine bessere Genauigkeit auf der X- und Y-Achse.

2. Mögliches größeres Bauvolumen

Eine geringere Größe des Druckkopfs bei einem Bowden-3D-Drucker bedeutet oft ein möglicherweise größeres Bauvolumen im Vergleich zu einem 3D-Drucker mit Direktantrieb und fast derselben Rahmengröße und demselben Design. Das liegt einfach daran, dass der kleinere Druckkopf mehr Platz zum Auf- und Abbewegen hat.

Nachteile:

1. Erfordert einen stärkeren Motor

Für einen Bowden-Extruder ist ein leistungsstärkerer Motor mit hohem Drehmoment erforderlich, um das Filament durch den langen PTFE-Schlauch in das Hotend zu drücken.

2. Viel längere Reaktionszeit

Der lange PTFE-Schlauch erhöht zudem die Reibung beim Hineinschieben des Filaments. Es führt zu einer spürbaren Verzögerung der Reaktionszeit, was bedeutet, dass ein längeres, aber schnelleres Zurückziehen erforderlich ist, um Spannungen zu vermeiden.

3. Weniger Filamentkompatibilität

Der längere Weg innerhalb des PTFE-Schlauchs eines Bowden-Extruders führt zu einer möglichen Filamentspirale oder sogar zu einer Verstopfung, insbesondere bei flexiblen oder abrasiven Filamenten wie TPU, TEPG, Nylon usw. Daher ergeben sich beim Drucken auf einem Bowden Extruder Filamenteinschränkungen 3D Drucker. Wenn Sie darauf bestehen, bestimmte Arten von Filamenten auf einem Bowden-3D-Drucker zu drucken, müssen Sie viele Schwierigkeiten und Probleme überwinden, um erfolgreich zu sein.

Abschluss

Nachdem wir alle oben genannten Inhalte, einschließlich der Funktionen sowie Vor- und Nachteile des Direktantriebsextruders und des Bowden-Extruders, durchgegangen sind, kommen wir schließlich zum Ende.

Es ist nicht schwer, die größten Unterschiede zwischen einem Extruder mit Direktantrieb und einem Bowden-Extruder auf zwei Elemente zurückzuführen: die Distanzen, die das Filament zurücklegen muss, und das Gewicht ihrer Druckköpfe.

Da das Filament innerhalb eines Extrusionssystems mit Direktantrieb weniger zurücklegen muss, bietet ein 3D-Drucker mit Direktantrieb eine viel größere Filamentkompatibilität und wird eher für den Druck flexibler Materialien wie TPU empfohlen.

Mit weniger Gewicht und mehr Stabilität am Druckkopf wird ein Bowden-3D-Drucker eher für eine höhere Druckgeschwindigkeit und relativ etwas höhere Genauigkeit auf der X- und Y-Achse bevorzugt, wenn Sie kein flexibles Filament drucken.