3D-Druck Elefantenfuß ➡️ So löst du das Problem

Wenn die erste Schicht des 3D-Drucks breiter wird als vorgesehen, spricht man von einem „Elefantenfuß“. Das Problem tritt beim 3D-Drucken häufig auf und ist ziemlich ärgerlich – nicht nur aus optischen Gründen! In diesem Beitrag erfährst du Schritt für Schritt, wie du den 3D-Druck Elefantenfuß vermeidest und saubere Druckergebnisse erzielst.

Woran erkennt man einen Elefantenfuß im 3D-Druck?

Ein Elefantenfuß ist ganz einfach zu erkennen: Unten an der Basis geht das Druckobjekt in die Breite, als würde das Material nach außen gedrückt. Die Form ist vergleichbar mit einem echten Elefantenfuß oder auch der gleichnamigen Pflanze – der Name kommt nicht von ungefähr!

Die charakteristische Verformung ist nicht nur aus Gründen der Optik ärgerlich. Bei funktionalen Druckobjekten kann sie zur Unbrauchbarkeit führen, weil Teile nicht mehr richtig aufeinander passen.

Wie entstehen Elefantenfüße?

Die Elefantenfuß-Verformungen können unterschiedliche Ursachen haben. Die häufigsten sind:

• Überextrusion der ersten Schichten: Beim Druck der ersten Schicht(en) kommt zu viel Material aus der Düse, das dann zur Seite gedrückt wird.
• Düse befindet sich zu nah am Druckbett: Wenn die Düse auf die erste Schicht des extrudierten Materials drückt, wird dieses zur Seite weggeschoben. Das Phänomen wird auch als Baby Stepping oder Z-Stepping bezeichnet.
• Schlechte Haftung: Das gedruckte Objekt kann auch dann in die Breite laufen, wenn es nicht richtig auf der Druckplattform haftet. Dies kann passieren, wenn das Druckbett nicht richtig kalibriert ist oder wenn die Oberfläche des Druckbetts nicht geeignet ist.
• Hohe Druckbetttemperatur: Eine zu hohe Druckbetttemperatur kann dazu führen, dass das Material zu flüssig wird und sich dadurch die unteren Schichten des Objekts ausbreiten.

Je nachdem, wodurch der Elefantenfuß bei deinem Druck ausgelöst wird, gibt es verschiedene Lösungen für das Problem. Mehr dazu im nächsten Abschnitt.

Problemlösung: So vermeidest du einen Elefantenfuß beim 3D-Druck

Stellst du immer wieder fest, dass deine Druckobjekte an der Basis in die Breite gehen? Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese Elefantenfuß-Verformungen zu vermeiden:

• Druckbett-Kalibrierung
• Software-Einstellungen (Erste Schicht und Drucktemperatur)
• Hilfskonstruktionen (Raft und Fase)

Ich empfehle dir, die folgenden Lösungsansätze Schritt für Schritt anzuwenden. So gehst du sicher, dass du alle möglichen Ursachen mit dem kleinstmöglichen Aufwand ausschließt. Mit etwas Glück kannst du das Problem schon durch die Druckbett-Nivellierung lösen. Im schlimmsten Fall helfen alle Einstellungen nichts und du musst du einer Hilfskonstruktion greifen.

Druckbett kalibrieren

Ein Elefantenfuß kann unter anderem entstehen, weil sich die Düse zu nah am Druckbett befindet. Das austretende Filament hat dann nicht genug Platz und wird zur Seite gequetscht.

Um sicherzustellen, dass die Düse an jeder Position den richtigen Abstand zum Druckbett hat, führe eine Kalibrierung (Nivellierung/Leveling) des Druckbetts durch. Beachte hierbei, dass die genaue Vorgehensweise je nach 3D-Druckermodell unterschiedlich sein kann. Schaue also unbedingt in die Anleitung deines Druckers, um die Kalibrierung richtig durchzuführen.

Grundsätzlich funktioniert die manuelle Kalibrierung folgendermaßen:

1. Starte deinen 3D-Drucker und bringe den Druckkopf in die Ausgangsposition, indem du die Home- oder Nullpunkt-Funktion verwendest.
2. Reinige das Druckbett gründlich, um sicherzustellen, dass es frei von Staub oder Schmutz ist.
3. Wähle eine Ecke des Druckbetts und bewege den Druckkopf manuell, bis er etwa 0,1 mm über der Oberfläche des Betts schwebt.
4. Nimm ein Stück Papier und schiebe es vorsichtig zwischen die Düse und das Druckbett. Das Papier sollte die Düse streifen, aber sich noch gut bewegen lassen.
5. Drehe die entsprechende Einstellschraube oder das Einstellrad für diese Ecke des Druckbetts, um die Höhe des Betts anzupassen. Dadurch wird die Höhe der Druckplatte in Bezug auf die Düse verändert. Durch Drehen im Uhrzeigersinn wird das Bett abgesenkt, während ein Drehen gegen den Uhrzeigersinn das Bett anhebt.
6. Wiederhole die Schritte 3-5 für jede Ecke des Druckbetts, um sicherzustellen, dass alle Ecken gleichmäßig kalibriert sind.
7. Nachdem du alle Ecken kalibriert hast, führe einen Level-Test durch, um die Kalibrierung zu überprüfen. Drucke dazu ein kleines Testobjekt, das mehrere horizontale Schichten hat. Überprüfe das Ergebnis und stelle sicher, dass alle Schichten gleichmäßig haften, ohne dass eine Seite höher oder tiefer als die andere ist.

Drucker-Einstellungen für die ersten Schichten anpassen

Viele Slicer haben separate Einstellungen für die ersten Schichten. Je nachdem, ob du Cura, Simplify 3D oder eine andere Software verwendest, findest du diese Einstellungen unter unterschiedlichen Bezeichnungen.

• Schichthöhe der ersten Schicht (first/initial layer height)

Die Schichthöhe der ersten Schicht ist in der Regel größer als die der anderen Schichten. Es wird also mehr Filament ausgegeben. Der Grund ist, dass so die Haftung erhöht werden soll, weil das Material mit mehr Kraft auf das Bett gedrückt wird. Ist es aber zu viel Material, entsteht leicht ein Elefantenfuß.

• Linienbreite der ersten Schicht (first/initial layer width)

Normalerweise ist die Linienbreite der ersten Schicht genauso groß wie beim Rest des Druckobjekts. Allerdings kann die Haftung verbessert werden, indem sie etwas höher eingestellt wird (z. B. 120 % im Vergleich zu den restlichen Schichten). Aber so kann es auch leicht zur unschönen Elefantenfuß-Optik kommen.

• Flussrate der ersten Schicht (first/initial layer flow rate)

Die Flussrate beim 3D-Druck bezieht sich auf die Menge an Filament, die pro Zeiteinheit durch den Extruder des 3D-Druckers fließt. Ist sie zu hoch eingestellt, kann eine zu große Menge an Filament austreten, die dann zur Seite gedrückt wird.

• Horizontale Erweiterung der ersten Schicht (first/initial horizontal expansion)

In einigen Slicern kannst du für die erste Schicht außerdem die horizontale Erweiterung festlegen – diese beschreibt die gesamte Dimension des Objekts auf der XY-Achse. Je größer der Wert, desto breiter wird die erste Schicht. Im Umkehrschluss kannst du die erste Schicht verkleinern, wenn du einen negativen Wert (z. B. -0.1) festlegst. Das kann einer Überextrusion und damit dem Elefantenfuß vorbeugen.

Um die Gefahr einer Elefantenfuß-Bildung zu reduzieren, kannst du die Einstellung für die erste Schicht anpassen:

• Erhöhe die Schichthöhe.
• Verringere die Linienbreite.
• Verringere die Flussrate.
• Verringere die horizontale Erweiterung.

Gehe dabei unbedingt in kleinen Schritten (z. B. 5 %) vor und mache zwischendurch Testdrucke, bis du das gewünschte Ergebnis erhältst.

Drucktemperatur anpassen

Eine zu hohe Temperatur kann zu einem weicheren Material führen, das sich seitlich ausbreitet. Überprüfe also die empfohlene Druckbetttemperatur für das verwendete Filament. Ist die Temperatur im Slicer zu hoch eingestellt, reduziere sie auf die Temperatur, die für das Filament empfohlen wird.

Raft verwenden

Ein Raft (= zusätzliche Schicht unter dem Objekt als Hilfskonstruktion) sorgt dafür, dass das eigentliche Druckobjekt nicht vom Elefantenfuß betroffen ist, sondern eben nur die untere Raft-Schicht, die später entfernt wird. Beachte jedoch, dass die Druckzeit und der Filamentverbrauch steigen können. Außerdem setzt diese Lösung nicht an den Ursachen des Elefantenfußes an und ist eher als Notlösung zu betrachten.

Um ein Raft zu verwenden, aktiviere die Raft-Funktion in der Druckersoftware und passe die Einstellungen (Schichtdicke, Druckgeschwindigkeit, Abstände, Offset) an.

Fase konstruieren

Druckst du dein eigenes Design, kannst du eine umlaufende Fase an der unteren Seite deines Modells integrieren. Durch diese 2-3 Schichten hohe Kante erhält das Material bei den nächsten Schichten mehr Platz.

Die Fase sollte je nach Modell zwischen 0,3 – 1 mm dick sein und einen Winkel von maximal 45° aufweisen.

Wie beim Raft ist auch die Fase zwar ein effektives Mittel gegen das Elefantenfußproblem, setzt aber nicht „an der Wurzel“ an. Deshalb solltest du zuerst probieren, das Problem durch Anpassen der Druckeinstellungen zu lösen, und erst mit Raft oder Fase zu arbeiten, wenn nichts anderes mehr hilft.

Elefantenfuß entfernen

Natürlich hast du auch die Möglichkeit, die Bildung eines Elefantenfußes hinzunehmen und diesen im Nachhinein in der Nachbearbeitung zu entfernen. Das funktioniert am besten mit einem sogenannten Entgrater (Deburring Tool), mit dem das überschüssige Material abgeschabt wird.