SPARKX i8 QuarTeks™: 4-Farben-3D-Druck erklärt

Farbenfrohe 3D-Druckmodelle auf TikTok oder Instagram sind für viele Menschen einer der Gründe, den ersten 3D-Drucker nach Hause zu holen. Steht der Maker-Drucker – meist ein Gerät mit nur einer Düse – dann auf dem Schreibtisch, zeigt sich jedoch schnell ein entscheidender Nachteil: Mehrfarbdrucke dauern außergewöhnlich lange, und mit jedem Farbwechsel steigt das Fehlerrisiko.

Bei einem typischen Farbwechsel wird das verwendete Filament vollständig aus dem Druckkopf zurückgezogen oder abgeschnitten. Anschließend muss eine neue Farbe geladen, die Hotend-Temperatur stabilisiert, Material gespült, die Düse gereinigt und der Druck fortgesetzt werden. Ein einzelner Wechsel dauert vielleicht nur einige Sekunden. Ein komplexes Modell kann jedoch mehrere Hundert oder sogar Tausende Farbwechsel enthalten. Was einfarbig wenige Stunden benötigt, kann im Mehrfarbdruck mehrere Tage dauern.

Viele Nutzer verzichten deshalb irgendwann auf den automatischen Mehrfarbdruck und drucken getrennte Teile, die sie anschließend zusammensetzen. Die ernüchternde Wahrheit lautet: Ein Mehrfarb-3D-Drucker der bisherigen Generation druckt in der Praxis nicht immer so farbig, wie erwartet.

Wenn Farbwechsel zu langsam oder unzuverlässig sind, werden Modelle häufig in Einzelteilen gedruckt und anschließend montiert. Trotzdem wünschen sich Maker echte Mehrfarbdrucke in einem Durchgang. Häufig bremsen nicht die Farben selbst, sondern fehlende Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Genau dieses Problem bildet den Ausgangspunkt für QuarTeks™ und den SPARKX i8 .

Die verfügbaren Mehrfarb-Lösungen im Vergleich Um zu verstehen, weshalb Creality einen anderen Weg gewählt hat, lohnt sich zunächst ein Blick auf die bisherigen Ansätze.

Der langsame und fehleranfällige Ein-Düsen-Drucker Ein-Düsen-Systeme verlieren nicht nur Zeit beim Spülen. Das wiederholte Zurückziehen und Laden des Filaments schafft zusätzliche Fehlerquellen: lockere Filamentenden können sich verheddern, und häufige Unterbrechungen erhöhen die Wahrscheinlichkeit von sogenannten Spaghetti-Fehldrucken. Bei langen Mehrfarbaufträgen summieren sich die möglichen Fehlerpunkte.

Am Markt gibt es mehrere Alternativen. Jede davon hat jedoch eigene Vor- und Nachteile.

Ansatz A: Wechsel des Druckkopfs IDEX steht für „Independent Dual Extruders“. Dabei bewegen sich zwei getrennte Druckköpfe unabhängig voneinander auf derselben X-Achse und können unterschiedliche Materialien verarbeiten.

Vorteile: Jede Düse besitzt einen eigenen Motor und Schlitten. Duplizier- und Spiegelmodus können die Produktivität erhöhen. Druckt ein Kopf, kann der andere außerhalb des Modells parken. Getrennte Materialwege reduzieren Nachtropfen und Farbvermischung. Nachteile: Das System ist üblicherweise auf zwei Druckköpfe und zwei Bewegungsaufbauten auf der X-Achse begrenzt. Fazit: Für zwei Materialien sinnvoll, aber nicht als umfassendes Mehrfarbsystem konzipiert.

Ansatz B: Wechsel eines Teils des Druckkopfs Tool-Changer tauschen verschiedene Druckmodule. Für einen Farbwechsel parkt das Gerät das aktive Modul in einer Station und nimmt ein anderes auf.

Vorteile: Material- und Farbvermischung wird vermieden; langes Spülen ist nicht erforderlich. Nachteile: Jedes Modul benötigt eigene Extrusions-, Heiz-, Kühl- und Sensorkomponenten. Mehrere Köpfe und Dockingstationen beanspruchen Platz. Verriegelung, Positionierung und Ausgleich müssen über lange Zeit exakt funktionieren. Fazit: Ein technisch gültiger Ansatz, aber teuer und potenziell kalibrierungsintensiv.

Ansatz C: Wechsel des Hotends Diese Tool-Changer reduzieren das austauschbare Element auf das Hotend, während Bewegungssystem, Extruder und Lüfter am Druckkopf gemeinsam genutzt werden.

Vorteile: Das ausgetauschte Bauteil bleibt klein. Getrennte Hotends verhindern Verunreinigungen beim Multimaterialdruck. Nachteile: Jedes Hotend benötigt Heizung, Temperaturerfassung, elektrische Verbindung und eine äußerst genaue Ausrichtung. Für einen vollständigen Farbwechsel muss das Filament trotzdem abgeschnitten und neu geladen werden. Fazit: Eine anspruchsvolle technische Lösung mit breiten Möglichkeiten, aber entsprechendem Aufwand und Preis.

Ansatz D: Mehrere Düsen in einem Druckkopf Bei diesem Konzept befinden sich mehrere Düsen in einem gemeinsamen Druckkopf.

Vorteile: Die Düsen wechseln innerhalb des Druckkopfs, während die Filamentkanäle vollständig getrennt bleiben. Nachteile: Eine zuverlässige Serienfertigung erwies sich als besonders schwierig; der Ansatz blieb lange ein Konzept. Fazit: Ein zurückgestellter Ansatz, der bisher kommerziell nur schwer umsetzbar war.

Wer verstehen möchte, wie Creality dieses Prinzip mit wechselbaren Düsen und Werkzeugwegen weiterverfolgt, findet im Artikel über Creality K3 und KliTek™ die ergänzende technische Perspektive. KliTek trennt Materialien über wechselnde Düsen; QuarTeks™ verfolgt dagegen das Ziel schneller Vierfarbwechsel innerhalb eines einzelnen Hotends.

Welcher Weg ist für QuarTeks™ entscheidend? Die beschriebenen Systeme tauschen den vollständigen Druckkopf oder einzelne Komponenten davon aus und verkleinern das Wechselelement schrittweise. Technisch ermöglichen sie eine klare Materialtrennung: flexible und starre Materialien lassen sich kombinieren, ein separates Stützmaterial kann verwendet werden, Hochtemperaturfilamente sind möglich und sogar verschiedene Düsendurchmesser können zusammenarbeiten.

Solche Lösungen sind kommerziell jedoch häufig teuer oder schwer zugänglich. Anwender, die hauptsächlich mehrfarbige PLA- und PETG-Modelle drucken, benötigen etwas Einfacheres: schnellere Farbwechsel, weniger wartungsintensive Komponenten, höhere Zuverlässigkeit und einen erreichbaren Preis.

Die Entwicklungsfrage lautete deshalb: Kann ein System einen einzelnen Druckkopf, ein Hotend und eine Düse behalten und trotzdem vier Farben verarbeiten? Dadurch entfallen Kalibrierungsprobleme, die durch wiederholte Werkzeugwechsel entstehen können. Vier Farben bieten eine sichtbare gestalterische Vielfalt, ohne das System unnötig komplex zu machen. Dafür mussten alle vier Filamentwege in den Druckkopf integriert werden.

Vom Vierfarbkugelschreiber zu QuarTeks™ Die Inspiration stammt vom Vierfarbkugelschreiber, der seine Farben mit einem einfachen mechanischen Prinzip auswählt. Der Wechsel findet innerhalb des Gehäuses statt, ohne dass das gesamte Schreibwerkzeug ausgetauscht werden muss.

QuarTeks™ überträgt diese Idee auf den 3D-Druck: Vier Filamentkanäle verlaufen bis in das Hotend. Ein interner Mechanismus im Druckkopf wählt den benötigten Kanal aus und wechselt damit die Farbe. Bewegungssystem, Extrusion und Hotend werden gemeinsam genutzt und verbleiben in einem einzigen Druckkopf.

Beim QuarTeks™-Hotend führen vier Filamentkanäle bis in den Druckkopf und werden intern ausgewählt. Wie wechselt QuarTeks™ die Farbe? Ein Farbwechsel besteht aus vier Schritten:

Die aktuelle Farbe beendet ihren Druckabschnitt. Der interne Mechanismus wechselt zum gewünschten Filamentkanal. Das gewählte Filament wird über einen ultrakurzen gemeinsamen Weg von weniger als 1 mm zugeführt. Das System prüft, ob die aktuelle Farbe korrekt extrudiert wird, und setzt den Druck fort. Der gesamte Vorgang findet innerhalb des Druckkopfs statt. Lange Rückzugs- und Ladewege sowie erneute Düsen- oder Druckkopfkalibrierungen entfallen. Laut Creality wird der Kanal- beziehungsweise Farbwechsel in weniger als einer Sekunde abgeschlossen.

Mehrfarbdruck laut Creality über 500 % schneller Da alle vier Filamente bis in das Hotend geführt werden, stehen sie für den Farbwechsel bereit. Die Kanäle teilen sich nur einen weniger als 1 mm langen Abschnitt an der Düsenspitze. Dadurch werden Spülen und erneutes Befüllen stark reduziert.

Der SPARKX i8 wechselt laut Creality in weniger als einer Sekunde zwischen den Farben. Der Hersteller gibt an, dass Mehrfarbdrucke dadurch mehr als 500 % schneller sein können. Diese Angabe stammt aus Creality-Labortests und bezieht sich auf den Vergleich mit dem Creality Hi Combo der vorherigen Generation.

Kein regulärer Spülabfall und kein Prime Tower QuarTeks™ verkürzt den gemeinsam genutzten Filamentweg auf weniger als 1 mm. Dadurch ist bei normalen Farbwechseln nahezu kein Spülen erforderlich. Die geringe Übergangsmenge kann in die Füllstruktur des Modells geleitet werden.

Ein optimierter Algorithmus sorgt dafür, dass Farbübergänge vollständig in einem definierten „Purity Zone“-Bereich stattfinden, bevor die Außenwände gedruckt werden. Viele Modelle können daher ohne Prime Tower beziehungsweise Wipe Tower hergestellt werden.

Die Aussage „0 Filament Waste“ bedeutet laut Hersteller: Während des Drucks ist kein reguläres Spülen erforderlich. Beim Start wird weiterhin eine kleine Filamentmenge ausgegeben.

Ein technisch anspruchsvoller Durchbruch Vier Filamentkanäle in einem Hotend bringen eigene Herausforderungen mit sich. Bleibt ein Filament lange in einer heißen Umgebung ungenutzt, kann es sich verändern. Auch Kühlung und Wärmeführung benötigen besondere Aufmerksamkeit. Der SPARKX i8 begegnet diesen Punkten mit mehreren Hardwarefunktionen:

Verstopfungsarme Extrusion: Ein eigener Lüfter kühlt Extrusionsmotoren und angrenzende Komponenten. Eine offene Druckkopfarchitektur soll Wärme effizient ableiten und vorzeitiges Erweichen des Filaments vermeiden. Verbesserte Kühlung: Laut Creality wurde der Luftstrom zur Hotend-Kühlung gegenüber dem SPARKX i7 um 50 % erhöht; die Kühlkörperoberfläche ist 100 % größer. 70-W-Hochdurchsatz-Hotend: Das Schnellwechsel-Hotend erreicht mit Hyper PLA einen angegebenen Volumenstrom von 25 mm³/s. Intelligente automatische Reinigung: Das System überwacht die Kanäle. Länger ungenutztes Filament wird in sehr kleinen Mengen in die Füllstruktur gespült, damit es druckbereit bleibt. Heatbreak aus Titanlegierung: Die Wärmebarriere reduziert Heat Creep aus der Schmelzzone und soll vorzeitiges Erweichen sowie Verstopfungen verhindern. Einfach und kompakt aufgebaut QuarTeks™ integriert die Mechanik für Farb- und Filamentwechsel vollständig in den Druckkopf.

13 intelligente Sensoren: Sie überwachen Filament und Kanalstatus, unter anderem auf Filamentende, Drucken ohne Material und Verstopfung. Keine Wiederholgenauigkeitsprobleme durch Werkzeugwechsel: Da kein Werkzeug getauscht wird, entfallen daraus entstehende XYZ-Ausrichtungsfehler. Schnellwechsel-Hotend: Das Hotend lässt sich für Austausch oder Wartung innerhalb kurzer Zeit entnehmen. Kompakter Vierfarbdruck: Der SPARKX i8 druckt bereits als Standardgerät mit vier Farben und benötigt dafür kein zusätzliches Multifarbenmodul. Mit CFS Lite kommen RFID-Filamenterkennung, automatisches Laden und Entladen sowie eine geschlossene Aufbewahrung hinzu. Neuer Filamentschneider: In Verbindung mit CFS Lite schneidet eine überarbeitete Klinge beim Entladen alle vier Filamente gleichzeitig. Wie verhindert QuarTeks™ Farbvermischung? Je länger der gemeinsam genutzte Filamentweg ist, desto höher ist das Risiko, dass sich Farben beim Wechsel vermischen. QuarTeks™ kombiniert einen gemeinsamen Weg von weniger als 1 mm mit einem eigenen Hotend-Design und einem optimierten Reinigungsalgorithmus.

Dadurch soll Farbkontamination laut Creality nahezu vollständig vermieden werden. Selbst bei kontrastreichen Übergängen, etwa von Weiß zu Schwarz, bleiben die Farbkanten klar.

Ein kontrastreiches Mehrfarbmodell zeigt, wie kurze gemeinsame Filamentwege die Farbübergänge begrenzen. SPARKX i8 mit QuarTeks™ im Überblick Mehr als 500 % schnellerer Mehrfarbdruck* Kein regulärer Filamentabfall während des Drucks* Farbwechsel in weniger als 1 Sekunde Gemeinsamer Filamentweg kürzer als 1 mm Vierfarbdruck ohne separates Multifarben-Zubehör Statt ein 3D-Modell aufzuteilen und die Teile später zu montieren oder von Hand zu bemalen, ist mit QuarTeks™ ein durchgängiger Vierfarbdruck direkt im SPARKX i8 vorgesehen.

Weitere aktuelle Systeme und Bauformen lassen sich in der Übersicht der Creality 3D-Drucker vergleichen.

* „500 %+ schneller“: Vergleich mit dem Creality Hi Combo der vorherigen Generation; Daten aus dem Creality Lab. * „0 Filament Waste“: Während des Drucks ist kein Spülen erforderlich. Beim Start wird eine kleine Filamentmenge ausgegeben.

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