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Best Filament Choice for 3D Printed Lithophanes

27. 10. 2021.

Wenn man schöne Fotos in eindrucksvolle 3D-Objekte oder 3D-Bilder umwandeln möchte, kann man dem Bild dabei eine ganz neue Dimension verleihen. Generell kann man dazu mehrere Methoden einsetzen – eine davon ist die Lithophanie, mit der man ganz bequem jedes Lieblingsfoto in eine 3D-Version verwandeln kann.

Was ist Lithophanie?

Bei 3D-gedruckten Lithophanes, auch Lithophanie genannt, handelt es sich im Grunde um geprägte Fotos, die mithilfe eines 3D-Druckers erstellt werden. Auch wenn das Druckergebnis am Anfang vielleicht nicht viel verrät, wird man bei genauem Hinsehen von den schönen Details des fertigen Bildes überrascht sein. Lithophanes funktionieren im 3D-Druck so, dass das Licht durch die dünnen Bereiche durchscheint, während es vom dickeren Material blockiert wird. Ein Unterschied im Lichteinfall trägt dann zusätzlich dazu bei, dem Bild komplizierte Details zu verleihen.

Laut Definition ist die Lithophanie ein dreidimensionales Bild, das sich je nach Qualität und Intensität des Lichts auf dem Material verändert. Die ersten Lithophanien reichen bis in die Zeit um 1800 zurück und wurden traditionell Wachs hergestellt und dann in Gips geformt. Anschließend wurde das Material dann mithilfe von Porzellan gegossen und gebrannt. Als dann das Konzept der Fotografie aufkam, galt dies als eine einfachere Möglichkeit, einen Moment festzuhalten.

In der heutigen Zeit ermöglicht das Konzept des 3D-Drucks jedoch das Beste aus beiden Welten.

3D-gedruckte Lithophanien sind oft ein schöner Einstieg in den 3D-Druck für Hobbybastler. Im 3D-Druck lassen sich die meisten Lithophan-Produkte problemlos mit jedem SLA Drucker oder einem einfachen FDM 3D-Drucker herstellen. Zudem gibt es auch verschiedene andere Arten von Harzen, die für den Lithophan-Druck angepasst werden können.

Warum Lithophanien 3D-drucken?

  • Lithophanie erweist sich im Vergleich zu anderen Druckprojekten als günstiger. Das liegt daran, dass es weniger 3D-Filamente benötigt und schnell gedruckt werden kann.
  • Mithilfe des 3D-Drucks können wir jedes Foto bis ins kleinste Detail nachbilden. Das ist der Grund, warum 3D-gedruckte Lithophanes in der Branche sehr beliebt geworden sind – vor allem bei Shops für personalisierte Geschenke wie Etsy
  • Lithophanes lassen sich im Vergleich zu anderen 3D-Druckobjekten leichter drucken. Je nach Größe und Komplexität des Projekts können selbst die einfachsten Entwürfe in weniger als zwei Stunden gedruckt werden, während komplexere 3D-Modelle von mittlerer Größe etwa 8-10 Stunden benötigen.
  • Ein Großteil des Entwurfs für den 3D-Druck ist bereits auf dem Foto vorhanden, sodass man nur noch die gewünschte Rahmenstruktur bearbeiten muss. Vor allem eine Kombination von 3D-Druck mit modernen Design- und Schneidfunktionen erleichtert Anfängern das Erstellen von erstklassigen Lithophanien. Außerdem gibt es für Lithophanes eine große Auswahl an Hardware und großartigen Materialien, wie z. B. weißes PLA-Filament.

Unterschied zwischen PLA Weiß, PLA Foggy Weiß und PLA Litho Weiß Filamenten

Für unsere Lithophan-Lampe haben wir uns für das Bild eines Tigers entschieden und haben dieses mit dem Ender 3 V2 gedruckt, was sich als eine gute Wahl erwies. Die Einstellungen waren bei allen 3 Drucktests identisch. Und das haben wir herausgefunden:

 

Das normale weiße PLA-Filament entspricht einer üblichen weißen Overlay-Farbe und ist zu deckend und intensiv für den Lithophanie-Druck, da es nicht genügend Licht durchlässt, um die Umrisse oder Reliefs des Bildes klar zu erkennen. Weißes PLA-Filament ist eine gute Wahl für den Druck verschiedener Produkte wie 3D-Modelle, verschiedene Prototypen, dekorative Produkte und Figurinen. Für die Herstellung von Lithophanien ist es jedoch sehr wichtig, dass die Oberfläche des 3D-Modells sehr glatt und transparent genug ist, was dieses Filament nicht garantieren kann.

Das andere Filament, das wir getestet haben, ist das PLA Foggy Weiß Filament. Dies ist eine hellere und weniger überlappende Version des normalen weißen PLA-Filaments mit einem einzigartigen Farbton, da er sich mit einer ganz besonderen milchig-weißen Farbe vermischt. Das ist auch der Grund, warum das Filament »PLA Foggy Weiß« genannt wird, also "nebelig". Wie man auf unserem Bild sehen kann, lässt das PLA Foggy Weiß Filament mehr Licht durch als das reguläre PLA Weiß Filament, aber ganz überzeugt waren wir immer noch nicht.

Hier kommt das weiße PLA Litho Filament ins Spiel. Dieses Filament hat die höchste Lichtdurchlässigkeit, ist aber gleichzeitig nicht transparent und zeigt genau die richtigen Details des Bildes. Außerdem ist es das glatteste der von uns getesteten Filamente, sodass die Schichten des 3D-Drucks überhaupt nicht sichtbar sind. Beim 3D-Druck von Lithophanien ist dies die begehrteste Eigenschaft des Filaments, da jede Falte oder Unregelmäßigkeit beim 3D-Druck unter Licht auf der Oberfläche des 3D-Modells zu sehen ist.

Wenn wir alle drei Drucke vergleichen, ist die beste Lithophanie die mit dem weißem PLA Litho Filament. Die glatte Textur und die große Transparenz haben uns davon überzeugt, dass dieses Filament die beste Option für die Herstellung einer Lithophanie ist

3D-Druck einer Lithophanie

Nachdem wir verschiedene Möglichkeiten zum Drucken von Lithophanien getestet haben, konnten wir die einfachste und erfolgreichste Methode finden. Im Folgenden finden Sie einige Schritte, die Sie befolgen können, um ein hochwertiges Lithophan mit dem besten Filament zu drucken - PLA Litho Weiß.

1. Die Wahl des richtigen Fotos

Dies ist einer der wichtigsten Schritte für den 3D-Druck: Das Foto sollte gut für den 3D-Druck geeignet sein. Auch wenn alle Bilder am Ende gut aussehen können, ist es dennoch wichtig, einige wichtige Faktoren für den Druckprozess zu beachten.

Erstens sollten Sie wissen, dass Ihr Foto am Ende in verschiedenen Grautönen vorliegt. Wenn also ein bestimmtes Detail auf dem Foto in Farbe hervorstechen soll, ist es für ein 3D-gedrucktes Lithophane vermutlich nicht geeignet.

Außerdem ist es wichtig, dass Sie ein Bild mit einem hohen Kontrastverhältnis wählen, während ein Foto mit zu vielen Details nicht so beeindruckend wirkt wie ein einfacheres Bild mit demselben Hintergrund. Wählen Sie daher am besten ein einfaches Bild mit einem einheitlichen Hintergrund. Für unsere Lithophan-Lampe haben wir uns für das Bild eines Löwen entschieden:

2. Die Wahl der richtigen Plattform oder Anwendung

Wenn Sie ein Bild in 3D umwandeln möchten, gibt es verschiedene Programme und Optionen:

  • Application Cura (version: 13.11)
  • Application Lithophanes
  • Application PhotoToMesh
  • Image to STL convert
  • Application 3dp rocks

Von allen Anwendungen ist 3DP Rocks die benutzerfreundlichste und am einfachsten zu bedienen. Wenn Sie also noch nicht viel Erfahrung im 3D-Druck haben, können Sie dieses Tool effektiv nutzen, da man mit diesem Programm Fotos importieren und in 3D-Modelle umwandeln kann. Bei der Auswahl des Programms ist es wichtig, dass das Programm das Bild in eine STL-Datei umwandelt - ein Dokumentformat, das der 3D-Drucker lesen kann.

Der erste Schritt besteht darin, in der App unter der Registerkarte »Images« das Bild zu suchen, das Sie in ein Lithophane konvertieren möchten:

Wählen Sie Ihr Foto aus und ziehen Sie es in die App:

Wenn das Bild heruntergeladen ist, bietet das Programm verschiedene Möglichkeiten, aus denen man die gewünschte Form des 3D-Modells auswählen kann. Wir haben uns für ein nach außen gebogenes Modell entschieden:

Wenn man in der unteren rechten Ecke auf  »Refresh« klickt, sieht man eine Vorschau vom Bild im gebogenen 3D-Modell.

Anschließend können Sie in den Einstellungen die Option »Image Settings« wählen:

Bei den angezeigten Einstellungen muss nicht viel geändert werden, doch eine wichtige Einstellung ist »positive image«:

Damit Sie sich besser vorstellen können, wie das Bild gerade aussieht, können Sie erneut auf »Refresh« klicken. Einer der wichtigsten Tipps ist, das 3D-Bild immer vertikal zu drucken oder zu platzieren. Und da wir das Bild nun in ein 3D-Modell umgewandelt haben, können wir es über die Schaltfläche »Download« auf der rechten Seite speichern

3. Die richtigen Schneideinstellungen

Sobald das 3D-Bild als STL-Datei verfügbar ist, können wir mit dem 3D-Druck der Lithophanie beginnen. Für den 3D-Druck haben wir den Creality-Drucker Ender 3 V2 mit dem Programm PrusaSlicer verwendet.

3.1. Einstellungen – Layers and Parameters:

An dieser Stelle möchten wir darauf hinweisen, dass wir eine Schichthöhe (»Layer height«) von 0,16 mm gewählt haben, da sie eine sehr gute Qualität für den 3D-Druck ermöglicht. Wie bereits erwähnt ist die Qualität des 3D-Drucks und die Nichtsichtbarkeit der Schichten eine sehr wichtige Eigenschaft bei der Herstellung von Lithophanien.

3.2. Einstellungen – Infill

Hier haben wir bei der Fülldichte (»Fill density«) 10 % gewählt, weil wir mehr Licht durchlassen wollten. Auch bei einem höheren Prozentsatz wird der Druck gut gelingen, aber es wird etwas weniger Licht durchgelassen, so dass manche Details vielleicht nicht so deutlich zu sehen sind.

3.3. Einstellungen – Speed

Je langsamer wir drucken, desto genauer wird der 3D-Druck. Bei der Erstellung von Lithophanien sollte man eine etwas langsamere Geschwindigkeit einstellen, wobei sie auch nicht zu langsam sein sollte, um Probleme beim Drucken zu vermeiden. Wir empfehlen eine Geschwindigkeit im Bereich von 40-60 mm/s.

 

3.4. Einstellungen - Cooling

Beim Kühlen wird empfohlen, eine Kühlrate (»Cooling rate«) von 100 % zu wählen. Lassen Sie den 3D-Drucker während des gesamten Druckvorgangs abkühlen.

3.5. Einstellungen - Filament

Bei der Wahl der Farbe können Sie sich für ein ganz normales weißes PLA entscheiden, da es die Qualität des 3D-Drucks nicht beeinträchtigt. Wichtig ist die richtige Düse und Temperatur.

Sobald alles eingerichtet ist, können Sie mit dem Druck beginnen. Im Idealfall dauert der Druck eines Lithophans in Standardgröße bei den richtigen Einstellungen etwa 6 Stunden.

Beim Drucken ist es wichtig, dass das Druckbett des 3D-Druckers gut vorbereitet ist, um ein Verziehen zu vermeiden und für eine ebene Oberfläche zu sorgen. Vergessen Sie nicht, den Untergrund mit Dimafix spray zu besprühen, damit das 3D-Modell besser auf der Oberfläche haftet. Wenn Sie Probleme haben, den Tisch zu justieren, empfehlen wir Ihnen BL-touch, einen Sensor für die automatische Nivellierung des 3D-Druckbetts. Außerdem ist es wichtig, dass der Drucker gut kalibriert ist. Vor allem Faktoren wie Extrusionsmultiplikator, Flussrate und E-Steps sind zu beachten. Auch die Drucktemperatur für das Filament sollte korrekt sein, um ein Auslaufen zu vermeiden.

Sobald der Druckvorgang abgeschlossen ist, können Sie das Lithophan beleuchten, um den Druck in seiner vollen Pracht zu sehen. Der Unterschied zwischen beleuchtetem und unbeleuchtetem Lithophan ist wirklich gut zu sehen. In den meisten Fällen wirkt es sogar bei Tageslicht im Vergleich zur Taschenlampe beeindruckend. Bei diffusem Licht hingegen wirkt es einfach perfekt.

Und so sieht das Endergebnis aus:

Fazit:

Ganz unabhängig von den Fähigkeiten und der Erfahrung kann man mit dieser 3D-Drucktechnik und weißem PLA-Filament ein erfolgreiches Lithophane erstellen. Neben dem einfachen Verfahren ist die Lithophanie etwas Einzigartiges und Besonderes für den 3D-Druck, denn man kann nicht nur Familienbilder drucken, sondern auch personalisierte Lampen, verschiedene Geschenke wie eine Schachtel mit verschiedenen 3D-Bildern, eine mondförmige Lampe usw. Nachfolgend finden Sie noch weitere Bilder von 3D-gedruckten Lithophanien, die mit weißem PLA Litho Filament gedruckt wurden.

 

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