Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Maschinen, Werkzeuge, Tone etc.
3DToner
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Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von 3DToner »

Hallo,

ich bin neu auf dem Gebiet, daher entschuldigt bitte diese Basisfrage.

Ich habe einen 3D-Drucker für Tonmasse gebaut, der inzwischen gut funktioniert und bis zu einem gewissen Grad kleinere Lufteinschlüsse beim Druckvorgang entfernt. Dennoch kann ich beobachten, dass Lufteinschlüsse vorhanden sind, insbesondere deshalb, weil ich die gedruckte Masse wiederverwende und im Laufe der Zeit die Anzahl der Einschlüsse unweigerlich steigt.

Also Mischung benutze ich feinen Töpferton von Bodmer (G), dem ich 13% bis 15% Wasser zusetze, damit die Viskosität für den Drucker passt.

Ich hatte überlegt, nach dem Mischvorgang bzw. dem Einfüllen des Tons in die Tonkammer des Druckers Lufteinschlüsse mit Hilfe einer Vakuumkammer zu entfernen. Allerdings habe ich Zweifel an dem Ansatz aus verschiedenen Gründen (z.B. weil vermutlich das Wasser im Ton anfängt zu kochen, wenn ich mich im mbar-Bereich bewege).

Hat jemand eine Idee, wie man sich dem Thema Lufteinschlüsse am besten annähern sollte? Ist ein Tonschneider die beste Option (auch bei niedriger Viskosität)?

Gerne poste ich auch ein paar Fotos, damit man sich das einmal vorstellen kann.

Danke schon einmal für Eure Hilfe!
Jens Adam
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von Jens Adam »

Hallo,

interessantes Projekt. Schick ruhig mal Fotos.
Falls ich darf, stelle ich hier den Link zur Dampfdruckkurve von Wasser ein:

https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserdam ... kkurve.svg

Ansonsten könntest Du nach "Dampfdruckkurve.svg" suchen. Der Siedepunkt von Wasser liegt bei 0,1bar noch bei etwa 50°C, solange Du nicht deutlich drunter gehst sollte es kein Problem geben.
Ein Vakuumtonschneider transportiert den Ton mittels zweier Schnecken, wenn der Ton zu weich ist (nicht mehr verdrehbar oder leicht mit einem Finger verstreichbar, das ist jetzt sehr unpräzise :-) ), wird der Ton nicht mehr vorwärts transportiert. Eine weitere Förderschnecke zwischen Vakuumkammer und Ton verhindert das eindringen des Tones in die Vakuumleitung.

Freundlicher Gruß, Jens
3DToner
Beiträge: 8
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von 3DToner »

Hallo, Jens,

erst einmal ein großes Dankeschön für das Antworten! Das hilft schon einmal sehr viel weiter.

Ich habe ein paar Fotos angehängt, damit man sich das einmal vorstellen kann. Auf Instagram (@3ddrucklernen) sieht man dann auch ein bisschen mehr vom Drucker und der Erfolgen & Misserfolgen (beides gehört dazu). Bei Interesse kann ich auch hier Fotos des gesamten Druckers anhängt. Aktuell ist er teilweise für die Reinigung zerlegt, daher konnte ich keine spontanen Bilder machen.

Das Thema mit dem Dampfdruck ist so ein Thema... ich vermute, dass 0,1 bar nicht reichen werden, um einen Auftrieb in den Blasen zu erzeugen. Eine Blase mit 1mm Durchmesser würde so etwas über 2mm erreichen. Außerdem fängt die Verdampfung vermutlich schon an, bevor die 50° C erreichen, so dass die Oberfläche der Masse eventuell antrocknet. Daher funktioniert das wahrscheinlich nur, wenn man das macht, wie Du beschrieben hast (sprich: in Verbindung mit Kneten durch Schnecken).

Glaubst Du, dass es einen Vakuumtonschneider gibt, der Lufteinschlüsse gänzlich entfernt und noch erschwinglich ist? Wie viel würde denn so etwas ungefähr kosten?

Versuche, mit Ton zu arbeiten, der kein zusätzliches Wasser verwendet, laufen bei mir noch, aber das bringt andere Einschränkungen mit sich, daher ist dieses Thema nach wie vor wichtig für mich.

Gruß / Helge

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Jens Adam
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von Jens Adam »

Hallo Helge,
die Schnecken sind für das Homogenisieren und den Transport wichtig. Vor der Vakuumkammer ist eine Stahlplatte mit vielen Löchern, der Ton kommt also in "Spaghettiform" ins Vakuum und wird später durch einen verengten Querschnitt wieder verdichtet. Die eingeschlossene Luft dehnt sich aus und die Bläschen an der Oberfläche der "Spaghettis" platzen. Von Auftrieb würde ich hier nicht sprechen.
Im Allgemeinen reicht ein zweimaliges Durchlassen des Tons um ihn luftfrei zu bekommen. (Zum Homogenisieren von aufbereitetem Ton gern noch ein drittes Mal).

Vakuumtonschneider sind teuer.
Wie förderst Du denn den Ton in Deinem Drucker? Welche Trockenschwindung hast Du, ist das bei 3D-Druck mit sehr feuchtem Ton nicht ein Problem wegen Verzug beim Trocknen?
Freundlichen Gruß, Jens
3DToner
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von 3DToner »

Hallo, Jens,

super, danke für die Erklärung. Das ergibt natürlich Sinn so. Ich werde mir mal ein paar Tonschneider ansehen und mir ein Bild verschaffen.

Die Trockenschwindung liegt beim verwendeten Ton bei 8%. Nach Beimischung von 13% Wasser durch mich vermutlich entsprechend höher. Bislang kann ich beim Trocknen keine nennenswerte Rissbildung erkennen, aber das ist natürlich echt ein Risiko.

Der Ton wird in eine Druckkammer gefüllt, die den Ton dann über einen Schlauch zu einem Extruder befördert. Diese transportiert den Ton dann mit Hilfe einer 3-Zonen-Schnecke zur Düse. Die Schnecke transportiert den Ton, verdichtet diesen aber auch, um kleinere Lufteinschlüsse nach oben zu drücken und damit zu eliminieren. Eine Darstellung habe ich angehängt, damit man sich den Extruder einmal vorstellen kann.

Wenn ich Dich richtig verstehe, ist vermutlich ein Vakuum-Tonschneider das einzige Mittel der Wahl, wenn man selbst mischen möchte. Der Ansatz mit der Lochplatte leuchtet mir jedenfalls sehr ein.

Da ich mich da nicht so auskenne, entschuldige die naive Frage: Gibt es eventuell Hersteller, die Dir Masse vormischen? Vielleicht ist das eine zweite Option?

Danke für Deine Geduld, Jens!

Gruß / Helge

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Bertram
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von Bertram »

Ziemlich interessant für einen "nur Töpfer".

Was eine weiche Masse zu beziehen angeht, so ist dies sicherlich möglich. Hatte zu meiner Lehrzeit auch in einer Massemühle Einblick. Für die Technik des "Eindrehens" war besonders weiche Masse erforderlich. Dafür verblieb der Ton einfach nur kürzere Zeit in der Filterpresse, so dass noch mehr Wasser enthalten war.
Eine kleinere Tonaufbereitungsfirma sollte solch Masse also anbieten können. Oder eine Firma, wo im größeren Umfang eingedeht wird.

Damit die Herstellung wirtschaftlich ist, müssten es sicher größere Mengen sein. Wir hatten dafür extra eine eigene Strangpresse. Ist eine ziemliche Sauerei gewesen, solch feuchte Masse zu verarbeiten. Wenn man zwischen zwei verschieden weichen Sorten wechselt, muss halt auch die Strangpresse immer gereinigt werden. Aufwand den man nicht wegen 100kg macht. Zudem ist wahrscheinlich nicht jede Strangpresse dafür geeignet. So weiche Masse fließt auch gern mal ausserhalb der Förderschnecke zurück, wenn irgendwo der Druck zu hoch wird. Zum Beispiel an der Siebplatte vor der Vakuumkammer.
In die Richtung (Eindrehmasse) sollte man suchen. Mir sind aber nur Tonaufbereitungen bekannt, welche "Töpferton" herstellen. Der ist halt um einiges fester.

Alternativ würde ich daher versuchen, selber den Ton weicher machen. Wenn man Wasser ist eine Tontüte zu einem Tonhubel gibt und die Tüte täglich ein Viertel dreht, ist die Masse nach 8 Tagen sicherlich Creme. Auch abhängig von der Wassermenge, Schamottierung und der Ausgangshärte.
Auch die Hubelform ist wohl wichtig. Da sind die "Blöcke" von Jäger oder G&S erst mal weniger geeignet. Höchstens man teilt sie zuvor. Aber runde Tonstränge bis 12cm Durchmesser sollten prima geeignet sein. Ich würde da einen Liter Wasser in die Tüte hinein geben und es probieren.
Freilich muss man evl. danach den Ton mit schlagen oder kneten, homogen bekommen. Und da wären wir wieder bei der Luft... Versuch macht klug.
polaX
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von polaX »

Die Firma WASP in Italien bietet neben 3D Druckern für Keramik auch Massen an, speziell für das Drucken mittels Kartusche. Durch den Anschluss von Druckluft wird die Masse unter hohem Druck in der Kartusche verdichtet und dann ausgedruckt.
Die Massen sind ziemlich teuer, ich würde mich mal bei deutschen Firmen erkundigen, die neben plastischen Massen auch Massen für die Keramikindustrie anbieten.
Neben dem Problem des Lufteinschlusses ist ein weiterer Punkt die Verbindung der gedruckten Schichten miteinander. Hier gibt es Zusatzstoffe, die einerseits die Verzahnung unterstützen, aber auch die Masse druckfähiger, sprich weicher machen, ohne das zuviel Wasser zugesetzt werden muß, sprich Verflüssiger.
Ich würde mich an Deiner Stelle mal an Keramiktechniker oder Keramikingenieure wenden, es gibt da schon umfangreiche Forschungen.
edelweiß
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von edelweiß »

Hej!
Vielleicht kannst du mit Tonmehl oder pulvriger Gießmasse eine passende Konsistenz ohne große Lufteinschlüsse erreichen...

Reste werden beim Gießen übrigens erst getrocknet, dann kann man die Krümmel auswiegen und mit dem gewünschten Anteil Wasser wieder verflüssigen (mindestens über Nacht einsumpfen lassen, rühren erst nach dem Einsumpfen!). Das Ganze wird dann anteilig -meist 10%- wieder der frischen Maße zugesetzt.

Viel Erfolg!
3DToner
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von 3DToner »

Hallo, @Bertram, @polaX, @edelweiß,

erst noch einmal ein riesiges Dankeschön, dass Ihr Euch die Zeit nehmt. Eure Beiträge sind super und extrem wertvoll. Ich werde mich jetzt vermutlich erst einmal mit einem/einer Keramiktechniker/in unterhalten und Eure Möglichkeiten besprechen.

@Bertram:

Diesen Ansatz werde ich mal verfolgen (selber mischen, Hersteller fragen). Leider ist Ton mit niedriger Viskosität wirklich eine riesige Sauerei, wenn man nicht penibel vorgeht. Mir ist bei Versuchen auch schon einmal eine Tonkammer geplatzt, man kann sich vorstellen, wie meine Arbeitsfläche danach aussah. Ich versuche nächste Woche allerdings auch, mit Ton aus der Verpackung zu drucken, dazu baue ich den Drucker bzw. die Druckkammer gerade um.

@polaX:

Wasp kenne ich inzwischen ganz gut, die Drucker sind klasse. Ich verfolge technisch einen etwas anderen Ansatz, weil mein Drucker "fließbandfähig" sein soll. Daher kommt ein Delta-Drucker wie aus dem Hause Wasp oder 3D-Potter nicht in Frage. Außerdem macht das Projekt so furchtbar viel Spaß!

Die Schichtstabilität kann in der Tat ein Thema sein, das kennt man auch aus dem 3D-Druck mit anderen Materialien wie Kunststoff. Das behalte ich im Hinterkopf, super Gedanke.

@edelweiß:

An Tonmehl bzw. pulvrige Gießmasse hatte ich tatsächlich auch schon gedacht, aber bislang konnte ich das noch nicht testen. Das das gehe ich aber noch einmal separat an, da hast Du recht. Und danke für den Tipp mit der Wiederverwertung!

Wenn es Euch interessiert, halte ich Euch einmal auf dem Laufenden. Auch wenn ich wirklich niemand vom Fach bin, macht mir das ziemlich viel Spaß, weil ich täglich etwas Neues dazulerne. Als ich mit dem Projekt begann, dachte ich mir, dass die Technik die große Herausforderung sein würde und nicht die eigentliche Zubereitung und Verarbeitung des Tons. Jetzt weiß ich, dass es genau andersherum ist... :D

Gruß / Helge
Maria Ortiz Gil
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von Maria Ortiz Gil »

Hallo 3D-Toner,

deinen letzten Satz finde ich sehr interessant, weil er genau beschreibt worauf es beim machen von Keramik tatsächlich ankommt, egal welche Herangehensweise man wählt. Darüber kann man eine Weile nachdenken.

Als olle Töpferin, hinterlassen mich die Ergebnisse aus 3D-Druckern die ich bisher gesehen habe ziemlich kalt und mit dem Gefühl, dass sich der Aufwand für solch banale Produkte nicht lohnt, weil man sie meist in alt hergebrachter Handarbeit leichter, schneller und glatter hinbekommen könnte.
Aber wer weiß, was sich daraus noch entwickeln mag...
Ich meine, wenn schon der große technische Aufwand, dann sollte die Form wenigstens anspruchsvoll sein, damit man einen Sinn in der Auswahl der Mittel erkennen kann.

Nix für Ungut und recht schönen Gruß
Maria
3DToner
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Registriert: Donnerstag 26. November 2020, 10:09

Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von 3DToner »

Hallo, Maria,

ja, was das Design anbetrifft, da hast Du recht. Man muss die spezifischen Design-Elemente eines 3D-Druckers nutzen, um damit zu überzeugen. Es gibt durchaus eine Daseinsberechtigung, wenn man diese Elemente gezielt einsetzt und damit spielt. Ansonsten ergibt das im Grunde wirklich keinen Sinn.

Ein zweiter Punkt ist der, dass bei kommerziellen Produkten, die in größerer Stückzahl produziert werden müssen, der Vorlauf von Entwicklung des Produkts bis zum eigentlich Verkauf ein langer Zeitraum liegen kann und das Ganze mit hohen Kosten verbunden ist. Beim Druck braucht man keine Formen und kann direkt vom Design z.B. per CAD zur Produktion übergehen, wenn man weiß, was man tut. Der Entwicklungszyklus eines Produkts kann also deutlich verkürzt werden.

Aber das ergibt wirklich alles nur Sinn, wenn die Produkte auch toll aussehen. Das muss sich noch zeigen. Ich habe allerdings schon Keramiken aus dem 3D-Drucker gesehen, die mich von der Optik her wirklich überzeugt haben. Das liegt aber immer im Auge des Betrachters...

Danke für Deinen Beitrag!

Gruß / Helge
Maria Ortiz Gil
Beiträge: 1012
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von Maria Ortiz Gil »

Hallo Helge,

falls es um die Produktion von Gefäßen geht, kann ich mir kaum vorstellen, dass das Drucken gegenüber dem Gießen eine Zeitersparnis ist. Falls du schon mal gesehen hast wie Keramikserien in Manufakturen und in der Industrie gegossen werden, dann wird dir das sicher einleuchten.

Ich kann mir das Drucken eigentlich nur bei komplizierten, mehrwandigen Objekten als Vorteil vorstellen, vergleichbar einem dopelten Gitter mit Verbindungen zwischen den Körpern. Wobei ja immer noch die für mich unsäglich hässliche Kackwürstchenstruktur bleibt. Auch diese müsste man auf "geniale" Weise als Gestaltungselement ein zu beziehen wissen. Das ist sicher nicht einfach, aber ich will nicht behaupten dass es unmöglich ist, irgendwelche Merkmale einer Technik so zu nutzen, dass sie einen positiven Effekt ergeben.

Dabei fällt mir gerade noch ein: "form follows function".
Bei aller Experimentierfreudigkeit, die ich ja auch empfinde, ist es schon ganz praktisch, wenn Gebrauchsgefäße wenigstens innen glatt sind.

Schönen Gruß
Maria
3DToner
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von 3DToner »

Hallo, Maria,

ja, einen industriellen Prozess kann das nicht ersetzen, das sehe ich auch so. Auch in Zusammenhang mit anderen Materialien wie Metalle und Kunststoffe ist das nie Realität geworden. 3D-Druck ergibt immer nur bei kleinen Serien Sinn, wenn sich das Produkt häufig ändert. Dann kann man die Vorteile nutzen, wenn man entsprechende Design-Elemente hinnehmen möchte.

Die "Wurststruktur" kann man natürlich weniger offensichtlich gestalten, denn die Schichthöhen lassen sich anpassen. Aber eliminieren kann man diese nicht zu 100%, das ist richtig.

Mal sehen, was sich daraus ergibt. Ich experimentiere mit dem Prozess und werde hoffentlich bald einmal damit eine Kleinserie von Gefäßen o.Ä. für Freunde produzieren. Nicht, weil ich denke, dass das besonders ökononisch ist, sondern weil es einfach Spaß macht, sich mit dem Medium auseinanderzusetzen. Echtes Tonhandwerk wird dadurch nie ersetzt werden, Ton-Drucker können aber sicherlich eine Niche besetzen oder ergänzen. Und sei es nur im Privatbereich für 3D-Enthusiasten wie mich. :D

Ich halte Dich/Euch auf dem Laufenden, wie es läuft.

Schönes Wochenende noch!

Helge
Migla
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Registriert: Montag 26. Dezember 2011, 21:27
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Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von Migla »

Hallo. Könnte vielleicht eine Vakuumglocke hilfreich sein, wie sie beim Formenbau zur Entlüftung des flüssigen Gipses eingesetzt wird ?
VG migla
L.K.
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Registriert: Freitag 5. März 2021, 09:58

Re: Frage: Entfernen von Lufteinschlüssen (für 3D-Drucker)

Beitrag von L.K. »

Ich bin seit ca. 9 Monaten am Tondruckthema dran und ich mache es so mit meinem Ton:

Ich knete ihn durch, gebe Wasser hinzu, bis er die richtige Viskosität hat. Dann breite ich den Ton auf einer Platte aus und ziehe ihn mit einem breiten Spachtel schichtweise ab. Dabei gehen die Luftblasen raus und der Ton kommt in die Kartusche, das klingt zwar erstmal aufändig, aber 3D Tondruck hat viele handwerkliche Komponenten. Sonst bekommt man den Druck nur blasenfrei mit einer großen Förderschnecke im Druckkopf, so wie beim großen Wasp-Extruder oder eben mit einer Vakuumstrangpresse (Pugmill).
Ich drucke mit einem Deltadrucker + einem Stoneflower Pro system, das mittlerweile ganz gut läuft. Ich finde das sehr spannend, dass sich hier so viele Leute auf dieser tollen Plattform dafür interessieren und daran mittüfteln. Für alle Neugierigen, die ihr Wissen teilen und erweitern wollen, gibt es auch ein Forum, in dem es seit knapp 10 Jahren um 3D Tondruck geht.
https://wikifactory.com/+Ceramic3DPrint ... egoryId=Mw
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