Nichtplanares Drucken zur Verbesserung der Oberfläche beim 3D Druck

Forscher der Universität Hamburg haben eine neuartige Methode zum Slicen von 3D-Druckobjekten vorgeschlagen, um glattere Ergebnisse zu erzielen. Durch das 3D-Drucken nichtebener Schichten in der Nähe der Horizontalen wird der für FDM-Oberflächen typische Treppenstufeneffekt aufgehoben. Zusätzlich zu den ästhetischen Vorteilen haben sich Objekte, die auf diese Weise in 3D gedruckt wurden, als nachweislich stärker als ihre herkömmlichen Gegenstücke erwiesen.

Aufgrund der diskretisierten Schichtstruktur weisen 3D-Druckobjekte häufig Approximationsfehler vom Originalmodell auf, wie z. B. Treppenstufen. Diese Artefakte treten insbesondere auf Flächen mit horizontaler Neigung auf. Bei jedem schichtweisen 3D-Druck kann die Oberflächenqualität von Objekten durch dieses Phänomen beeinträchtigt werden

Die Intensität der Treppenstufenartefakte kann durch Verringern der Schichtdicke verringert werden. Dies kann entweder auf allen Ebenen gleichmäßig oder adaptiv auf Ebenen erfolgen, wo dies erforderlich ist.

Da FDM-Drucker relativ dicke Schichten aufweisen, wird das Treppensteigen durch diese Korrektur nicht vollständig beseitigt. Außerdem ist eine manuelle Nachbearbeitung erforderlich, um die Schichten zu glätten. Gängige Techniken umfassen Chemikalien oder ein CNC-Fräsen. Beispielsweise verwendet das Zortrax-Gerät Apoller Smart Vapor Smoothing (SVS) Aceton- und MEK-Lösungsmittel, um FDM-Modelle nachzubearbeiten.

Das Nonplanar Slicing wurde 2018 mit einer Masterarbeit gestartet. Die allgemeine Idee besteht darin, den Treppenstufeneffekt auf Oberflächen zu entfernen, die in der Nähe der Horizontalen liegen, indem diese Bereiche mit nicht ebenen Schichten gedruckt werden. Bei diesem Ansatz werden die bedruckbaren Bereiche automatisch erkannt und beim Drucken auf mögliche Kollisionen überprüft. Der Bereich unter den nichtplanaren Flächen wird mit einer regelmäßigen planaren Struktur gedruckt. Das modifizierte Slic3r generiert dann einen nichtplanaren Werkzeugweg über den regulären Ebenen. Diese Technik führt aufgrund des fehlenden Treppenstufeneffekts zu viel glatteren Oberflächen.

Alle Implementierungen erfolgen in Slic3r und sind unter einer GPLv3-Lizenz auf Github verfügbar.