Die PID-Kalibrierung (Proportional–Integral–Differential) ist ein oft unterschätzter Schritt, um konstante Düsentemperaturen zu gewährleisten. Ohne korrektes PID-Tuning kann es zu starken Temperaturschwankungen kommen, was sich direkt auf die Druckqualität auswirkt – besonders bei schnellen Bewegungen oder beim Einsatz von Materialien wie ABS oder PETG.

In diesem Artikel zeige ich dir, wie du eine PID-Kalibrierung durchführst – mit Pronterface, Klipper und sogar direkt am Druckerdisplay, sofern deine Firmware das unterstützt.

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🔍 Was ist PID eigentlich?

Dein Heizblock wird über einen sogenannten PID-Regler gesteuert. Dieser versucht die eingestellte Temperatur möglichst genau zu halten, ohne ständig zu über- oder unterschießen.

Ein schlecht kalibrierter PID-Regler sorgt für:

• ❌ Temperaturschwankungen
• ❌ schlechte Layerhaftung
• ❌ sichtbare Layerprobleme bei bestimmten Materialien

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🧪 Vorbereitung

Bevor du startest:

• Stelle sicher, dass dein Drucker auf Raumtemperatur abgekühlt ist.
• Druckbett leer, kein Filament im Hotend.
• Lüfter am besten deaktivieren oder auf konstantem Wert halten, da sie die Messung beeinflussen können.

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🛠️ PID-Tuning mit Pronterface (Marlin Firmware)

Schritt 1: Verbinde dich mit dem Drucker

• Starte Pronterface und verbinde dich über USB mit deinem Drucker.

Schritt 2: Starte PID-Kalibrierung

Gib im Terminal ein:

M303 E0 S200 C8

Erklärung:

• E0 = Extruder 0
• S200 = Zieltemperatur 200 °C
• C8 = 8 Heizzyklen

Wenn du das Heizbett kalibrieren willst, ersetze E0 durch E-1.

Schritt 3: Warte auf das Ergebnis

Nach einigen Minuten bekommst du Werte wie:

bias: xx
d: xx
min: xx
max: xx
Ku: xx
Tu: xx
PID Autotune finished! Put the last Kp, Ki and Kd constants into Configuration.h
Kp: 21.45
Ki: 1.32
Kd: 76.55

Schritt 4: Werte speichern

Um die Werte zu übernehmen, gib ein:

M301 P21.45 I1.32 D76.55
M500

• M301 setzt die Werte
• M500 speichert sie im EEPROM

✅ Fertig! Dein Hotend regelt nun sauber.

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🖥️ PID-Tuning direkt am Druckerdisplay (Marlin)

Bei vielen modernen Druckern (z. B. Ender 3 mit Marlin, BTT TFT oder Jyers Firmware) ist die PID-Autotune-Funktion direkt im Menü freigeschaltet:

Vorgehen:

1. Menü → „Konfiguration“ → „Erweiterte Einstellungen“
2. → „PID Autotune“ (meist für Hotend und/oder Bett)
3. Temperatur eingeben (z. B. 200 °C)
4. Starten → Kalibrierung läuft automatisch durch
5. Werte werden direkt übernommen oder müssen manuell gespeichert werden mit:
   • Menü → „Speichern“

⚠️ Hinweis: Nicht jede Firmware-Version erlaubt dies! Falls der Punkt fehlt, ist er eventuell in der Firmware deaktiviert.

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⚙️ PID-Tuning mit Klipper Firmware

Klipper hat eine sehr effiziente Methode zur Kalibrierung. Du brauchst dazu nur ein Terminal (z. B. OctoPrint, Fluidd oder Mainsail).

Schritt 1: PID-Tuning starten

PID_CALIBRATE HEATER=extruder TARGET=200

Für das Heizbett:

PID_CALIBRATE HEATER=heater_bed TARGET=60

Schritt 2: Warten…

Klipper heizt nun automatisch auf und führt den Kalibrierungsprozess durch.

Schritt 3: Werte übernehmen

Nach dem Durchlauf bekommst du eine Ausgabe mit neuen PID-Werten. Um sie dauerhaft zu speichern, gib ein:

SAVE_CONFIG

Klipper schreibt die neuen Werte automatisch in deine printer.cfg.

✅ Auch hier ist die Kalibrierung nun abgeschlossen.

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💡 Wann solltest du eine PID-Kalibrierung durchführen?

• Nach dem Wechsel des Heizblocks, Hotends, Heizpatrone oder Thermistors
• Bei dauerhaft instabiler Temperatur (> ±2 °C)
• Wenn du auf stark abweichende Materialien umsteigst (z. B. ABS statt PLA)
• Nach Firmware-Updates, bei denen PID-Werte überschrieben wurden

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🧠 Fazit

Die PID-Kalibrierung ist kein Hexenwerk – aber enorm wichtig. Ob mit Pronterface, Klipper, oder direkt über das Display: Wer sich einmal die Mühe macht, profitiert langfristig von konstanter Temperaturregelung, besserer Druckqualität und weniger Problemen.

Die Bedeutung von Düsen im FDM 3D-Druck

Die Düse eines FDM-3D-Druckers ist eines der am meisten unterschätzten, aber gleichzeitig wichtigsten Bauteile des Druckprozesses. Ihre Form, Größe, Materialwahl und Fertigungsqualität beeinflussen maßgeblich die Druckqualität, die Geschwindigkeit und sogar die Kompatibilität mit bestimmten Filamenttypen.

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1. Billige vs. teure Düsen

Preis ist nicht gleich Leistung – während günstige Düsen meist aus weichem Messing bestehen und schnell gefertigt werden können, bieten teurere Modelle spezielle Beschichtungen oder sind aus besonders langlebigen Materialien wie gehärtetem Stahl oder sogar mit Rubin- bzw. Diamantspitze versehen.

Dabei gilt:

• Billige Düsen aus Messing sind ideal für Standardfilamente (PLA, PETG).
• Teure Düsen lohnen sich besonders bei abrasiven Filamenten (Carbon, Glow-in-the-dark, Holz, etc.) – aber nur, wenn man weiß, wie man sie richtig verwendet.
• Beschichtete Düsen können durch unsachgemäßen Einsatz schnell verschleißen.

Fazit: Wähle die richtige Düse passend zum Filament – nicht pauschal nach Preis.

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2. Formen & Bauarten von Düsen

🧵 E3D V6

Der Alte Community-Standard mit großer Auswahl an Varianten.

• Gewinde: M6
• Länge: ca. 12,5 mm
• Typisch bei: Prusa, Anycubic Vyper, E3D-Hotends
• ✅ Vorteil: Hochwertig, vielseitig, große Auswahl
• ⚠️ Achtung: Nicht kompatibel mit Bambu Lab oder K1

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🔩 MK6

Ein älteres Format, v. a. bei den ersten MakerBot-Modellen.

• Gewinde: M6
• Länge: ca. 11 mm
• ❌ Kaum noch relevant, schwer erhältlich

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🔩 MK8

Sehr verbreitet, vor allem bei günstigeren China-Druckern.

• Gewinde: M6
• Länge: ca. 13 mm
• Typisch bei: Ender 3, CR-10, Tronxy
• ✅ Günstig, weit verbreitet
• ⚠️ Weniger präzise als E3D V6, eingeschränkte Kompatibilität bei Spezialdüsen

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🔥 Volcano / SuperVolcano

Erweiterte Düsen mit größerem Schmelzbereich für sehr hohen Materialfluss.

• Länge: Deutlich länger (ca. 21 mm für Volcano)
• Nur mit passenden Heizblöcken kompatibel
• ✅ Für schnellen Druck großer Teile
• ⚠️ Erfordert präzise Temperaturkontrolle

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🧪 Bi-Metall-Düsen

Hochwertige Kombination aus wärmeleitendem Außenmaterial und verschleißfester Spitze.

• Z. B.: Kupferkern + Vanadium-Spitze
• ✅ Ideal für abrasive Materialien bei hoher Druckgeschwindigkeit

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🧯 Bambu Lab Düsen (X1, P1, A1-Serie)

Proprietäres Düsendesign mit Bajonettverschluss.

• Kein Gewinde, stattdessen: Schnellwechsel-System (Toolhead Drop-In)
• Kompatibel mit: X1 Carbon, P1P/P1S, A1
• ✅ Sehr einfacher Wechsel ohne Werkzeug
• ❌ Keine Standard-Düsenform – Drittanbieter-Düsen nur begrenzt verfügbar
• ✅ Heatbreak und Düse sind meist eine Einheit (ähnlich Revo)

🔧 Drittanbieter wie 3D-Apollo und Bondtech bieten mittlerweile gehärtete oder CHT-kompatible Varianten für Bambu Lab.

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⚙️ Creality K1 / K1 Max Düsen

Eigenes, modulares Schnellwechselsystem ähnlich Bambu Lab.

• Düsensystem mit Bajonett- oder Steckverbindung, teilweise als Kombi mit Heatbreak
• Standardmäßig: 0,4 mm Messing
• ✅ Sehr schnelles Wechseln
• ❌ Proprietär – nur kompatibel mit K1-System (nicht V6, MK8 etc.)
• ✅ Drittanbieter-Alternativen für gehärtete oder beschichtete Varianten verfügbar

🔧 Tipp: Achte bei K1-Düsen darauf, ob du das komplette Nozzle-Modul oder nur die Spitze wechselst – es gibt beides!

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3. Düsendurchmesser

Durchmesser	Eigenschaften	Einsatzgebiet
0,2 mm	Sehr fein, sehr langsam	Miniaturen, filigrane Teile
0,4 mm	Standardgröße, gute Balance	Allround-Einsatz
0,6–1,0 mm+	Grober Druck, schnell	Große Teile, funktionale Prototypen

Wichtig: Die optimale Schichthöhe liegt bei ca. 40 % des Düsendurchmessers.

Maximale Schichthöhe = 0,75 * Düsendurchmesser

Minimale Schichthöhe = 0,25 * Düsendurchmesser

Zu hohe Schichthöhen verschlechtern die Haftung zwischen den Schichten und führen zu schwächeren Bauteilen.

Große Düsen verbessern Überhänge und Brücken – das Filament kühlt langsamer aus und verbindet sich besser.

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4. Materialien von Düsen / Nozzles

Material	Preis	Temperatur	Abriebfestigkeit	Besonderheiten
Messing	sehr günstig	< 300 °C	✗	Standard für PLA, PETG, TPU
Plated Copper (vernickelt)	günstig	< 500 °C	✗/bedingt	Beste Wärmeleitung, korrosionsbeständig
Edelstahl	mittel	< 400 °C	✓	Lebensmittelecht, leicht zu reinigen
Gehärteter Stahl	mittel-hoch	< 500 °C	✓✓	Für abrasive Filamente geeignet
Rubinspitze	teuer	< 500 °C	✓✓✓	Ideal bei Carbon, aber schlechte Wärmeleitung
Vanadiumstahl	teuer	< 500 °C	✓✓✓	Langlebig, ideal für Dauerbetrieb
Carbide-Düse (Wolframkarbid)	teuer	< 550 °C	✓✓✓	Hohe Härte + bessere Wärmeleitung als Stahl
Diamantspitze	sehr teuer	< 500 °C	✓✓✓✓	Höchste Abriebfestigkeit, noch selten

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5. Spezialdüsen & Technologien

• Entwickelt von Bondtech (CHT) bzw. 3D Solex (Matchless)
• Unterschied zu Standard-Düsen: Statt einer zentralen Bohrung gibt es 3 kleine Kanäle, wodurch das Filament von innen schneller erhitzt wird.

Vorteil: Deutlich höherer Durchfluss – ideal für schnelle Drucke mit Volcano-Heizblöcken.
Nachteil: Höherer Preis, aber sehr langlebig.

6. Einfluss des Düsendurchmessers auf die Druckzeit

Der Düsendurchmesser hat nicht nur Einfluss auf die Druckqualität und Detailtiefe, sondern ganz erheblich auch auf die Druckdauer. Viele unterschätzen, wie stark sich der Zeitaufwand bei verschiedenen Durchmessern verändert.

Düsendurchmesser	Detailtreue	Druckzeit (grobes Verhältnis)	Anwendungsbereich
0,2 mm	sehr hoch	ca. 3–5× länger	Miniaturen, feine Geometrien
0,4 mm	Standard	Referenzwert	Allround, funktional & dekorativ
0,6 mm	geringer	ca. 30–50 % kürzer	Große Teile, Prototypen, Gehäuse

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Beispiel zur Verdeutlichung

Ein Objekt mit 10 cm Höhe und mittlerem Infill braucht ungefähr:

• mit 0,2 mm Düse: 12–15 Stunden
• mit 0,4 mm Düse: 4–5 Stunden
• mit 0,6 mm Düse: 2,5–3,5 Stunden

Natürlich hängt die exakte Zeit vom Modell, Infill, Geschwindigkeit und Schichthöhe ab – aber die Richtung ist immer gleich: Je größer die Düse, desto schneller der Druck (bei entsprechender Schichthöhe und Wandstärke).

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Faustregeln:

• Je größer die Düse, desto dicker können Schichten und Linien aufgetragen werden → mehr Volumen pro Zeit.
• Kleine Düsen erfordern oft mehr Infill-Linien und feinere Bewegungen → längere Druckzeit.
• Die Schichthöhe sollte sinnvoll gewählt werden (max. ~40 % des Düsendurchmessers), um sowohl Stabilität als auch gute Optik zu gewährleisten.

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Tipp:

Wenn du viele große Objekte druckst oder Funktionsteile brauchst, lohnt sich eine 0,6 mm oder sogar 0,8 mm Düse enorm – oft sparst du damit mehrere Stunden pro Druck, ohne dass die Funktion oder Optik leidet.

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Fazit

Die Wahl der Düse beeinflusst mehr als nur den Materialfluss – sie entscheidet über Qualität, Geschwindigkeit und Lebensdauer deines Druckers.
Wenn du häufig wechselnde Materialien verwendest oder viel druckst, lohnt sich die Investition in hochwertige oder spezialisierte Düsen definitiv. Für Gelegenheitseinsätze mit Standardfilament reicht meist schon eine günstige Messingdüse aus.

• Die Einstellung der Stromstärke der Motortreiber ist ein wesentlicher Bestandteil der Kalibrierung eines 3D-Druckers. Ein falsch eingestellter Motortreiber kann zu Defekten der Schrittmotoren oder des Treibers führen.

  Stromstärke zu hoch => Defekt der Schrittmotoren oder des Treibers durch Überhitzung

  Stromstärke zu niedrig => Schrittverluste

  Gängige Motortreiber und ihre Eigenschaften

  A4988

  • Einsatzbereich: Einer der am häufigsten verwendeten Treiber in 3D-Druckern, insbesondere in preisgünstigen Modellen.
  • Strombegrenzung: Einstellbar über ein Potentiometer.
  • Mikroschritt-Modus: Unterstützt bis zu 1/16 Mikroschritte, was zu einer relativ ruhigen und präzisen Bewegung führt.
  • Vor- und Nachteile: Günstig, aber etwas lauter als modernere Treiber. Die Kühlung muss besonders beachtet werden, da er leicht überhitzt.

  DRV8825

  • Einsatzbereich: Ein Upgrade gegenüber dem A4988, wird oft in leistungsfähigeren 3D-Druckern verwendet.
  • Strombegrenzung: Ebenfalls über ein Potentiometer einstellbar.
  • Mikroschritt-Modus: Unterstützt bis zu 1/32 Mikroschritte, was zu einer noch präziseren und leiseren Bewegung führt.
  • Vor- und Nachteile: Höhere Auflösung als der A4988 und verbesserte thermische Leistung, aber auch dieser Treiber kann ohne Kühlung überhitzen.

  TMC2208

  • Einsatzbereich: Ein leiser und moderner Motortreiber, der in vielen hochwertigen 3D-Druckern eingesetzt wird.
  • Strombegrenzung: Kann über UART oder manuell eingestellt werden.
  • Mikroschritt-Modus: Unterstützt bis zu 1/256 Mikroschritte, was zu extrem leisen Bewegungen führt.
  • Vor- und Nachteile: Sehr leise und effizient. Ideal für Drucker, bei denen Lautstärke ein wichtiger Faktor ist. Allerdings sind sie etwas teurer und komplexer in der Einrichtung als A4988 und DRV8825.

  TMC2130

  • Einsatzbereich: Hochentwickelter Motortreiber mit vielen Funktionen, der sowohl für leise als auch präzise Bewegungen optimiert ist.
  • Strombegrenzung: Über SPI-Schnittstelle oder manuell einstellbar.
  • Mikroschritt-Modus: Unterstützt ebenfalls bis zu 1/256 Mikroschritte.
  • Besonderheiten: Der TMC2130 kann den Motorstrom intelligent anpassen und verfügt über eine Funktion zur Erkennung von Schrittverlusten (Sensorless Homing), was das Drucken ohne Endschalter ermöglicht.
  • Vor- und Nachteile: Sehr leise und leistungsfähig, allerdings erfordert er eine etwas komplexere Konfiguration, besonders die SPI-Kommunikation.

  Werkzeuge für die Justierung der A4988+DRV8825 -Motortreiber:

  • kleiner Kreuzschlitzschraubendreher (optimalerweise aus Keramik, um Kurzschlüsse zu vermeiden)
  • Multimeter (zur Spannungsmessung)
  • Der Widerstandswert des Schrittmotortreibers (etwas knifflig wegen der SMD-Bauweise), standardmäßig meist 0,05 Ohm

  Messvorgang:

  1. 3D-Drucker starten und die Motoren in der Software deaktivieren oder vor dem Einschalten das Motorkabel vom Mainboard abziehen (Verkabelung merken).
  2. Den Minuspol des Multimeters mit einem Massepunkt (-) verbinden.
  3. Mit dem Pluspol des Multimeters die Spannung am Potentiometer messen = Referenzspannung.

Jetzt zur Berechnung hier weiterlesen