PID-Tuning: Hotend-Temperaturverläufe korrigieren

Falls die Düsenstemperatur Ihres 3D-Druckers während des Drucks um ein bis zwei Grad schwankt oder Sie sogar auf Thermal-Runaway-Fehler stoßen, sind wahrscheinlich Ihre PID-Einstellungen verstellt. PID-Tuning ist der Prozess, bei dem die Regelschleife neu kalibriert wird, die die Hotend- und Druckbettstemperatur mit millisekunden-präziser Genauigkeit stabilisiert. In diesem Artikel erläutern wir Ihnen Schritt für Schritt, was PID ist, warum es sich im Laufe der Zeit verschiebt und wie Sie es mit einem einfachen Befehl korrigieren können.

Was ist PID und warum ist es wichtig?

PID (Proportional-Integral-Derivative) ist ein dreiteiliger Algorithmus, der in industriellen Regelungssystemen verwendet wird, um die Temperatur konstant zu halten. In 3D-Druckern funktionieren Hotend und beheiztes Druckbett mit diesem Algorithmus. Die PID-Koeffizienten (Kp, Ki, Kd) sind optimiert für Ihren aktuellen Hotend, Lüfter, Kühlsystem und die Umgebungstemperatur. Allerdings verlieren diese Koeffizienten ihre Gültigkeit in folgenden Situationen:

• Hotend- oder Heizkartuschen-Wechsel — eine Kartusche mit anderer Leistung erfordert andere PID-Werte.
• Upgrade des Kühlüfters — ein stärkerer Lüfter kühlt den Hotend schneller ab, PID passt sich nicht daran an.
• Änderung der Kabinentemperatur — der Umstieg auf eine geschlossene Kammer oder eine große Differenz der Umgebungstemperatur kann das PID-Gleichgewicht stören.
• Alternative Firmware (Klipper, RepRap) — verschiedene Firmware setzen Standard-PID-Werte zurück.

Wie führt man PID-Tuning durch?

Der Vorgang ist äußerst einfach und dauert in den meisten Firmware-Versionen nur wenige Minuten. Befolgen Sie diese Schritte auf einem Marlin-basierten Drucker:

1. Hotend PID Autotune

Starten Sie den Tuning-Prozess von der Konsole aus (z. B. Pronterface, OctoPrint-Terminal oder direkt über das LCD-Display) mit folgendem Befehl:
M303 E0 S215 C8
Dieser Befehl heizt den Hotend (E0) auf die Zieltemperatur von 215 °C auf und ab – insgesamt 8-mal – um die idealen PID-Werte zu berechnen. Nach Abschluss sehen Sie in der Konsole drei Werte im Format #define DEFAULT_Kp …. Notieren Sie diese Werte.

2. Werte speichern

Um die berechneten Werte vorübergehend anzuwenden:
M301 P[Wert] I[Wert] D[Wert]
Speichern Sie sie anschließend mit M500 im EEPROM. Um die Werte in Marlin dauerhaft zu machen, müssen Sie diese Werte in die entsprechende Zeile in der Datei Configuration.h schreiben und die Firmware neu kompilieren.

3. Druckbett (Bed) PID-Tuning

Der gleiche Prozess kann auch für das beheizte Druckbett durchgeführt werden. Da das Druckbett normalerweise im Bereich von 60–80 °C arbeitet, lautet ein Beispielbefehl: M303 E-1 S70 C8. Der Parameter E-1 bezieht sich auf das Druckbett (Bed). Wenden Sie die resultierenden Werte mit M304 an und speichern Sie diese wieder mit M500.

Überprüfung nach dem PID-Tuning

Nachdem das Tuning abgeschlossen ist, senden Sie mehrmals den Befehl M105, um die Temperaturwerte zu überwachen. Ein ideal eingestellter Hotend sollte die Temperatur bei etwa ±0,5 °C um den Sollwert stabilisieren. Wenn die Schwankungen mehr als 1–2 °C betragen, wiederholen Sie den PID-Tuning-Prozess oder überprüfen Sie die Geschwindigkeit des Kühlüfters. Sie können auch einen Temperaturturm (Temp Tower) drucken, um die Druckqualität bei verschiedenen Temperaturen zu überprüfen und so zu bestätigen, dass das PID korrekt funktioniert.

Mit den richtigen PID-Einstellungen verbessert sich die thermische Stabilität Ihres Druckers, die Schichthaftung wird besser und Sie vermeiden Sicherheitsfehler wie Thermal Runaway. Falls Sie lieber professionelle Drucke in hoher Qualität häufig benötigen, produziert Ucuz3D alle FDM-Drucke mit PID-gesteuerten Druckern, einschließlich technischer Materialien. Sie können die Gramm-Preise verschiedener Materialien sofort berechnen und Ihren Druck mit dem am besten geeigneten Material realisieren.

Wenn Sie PID-Tuning an Ihrem eigenen Drucker ausprobieren möchten, sichern Sie zunächst die aktuellen Einstellungen und führen Sie dann die obigen Schritte der Reihe nach aus. Falls Sie Probleme mit der Temperaturstabilität bei Ihren gedruckten Teilen haben, hilft Ihnen unser Ratgeber zu Düsengrößen und deren Auswirkungen auf den Druck bei der Hotend-Wartung und zur richtigen Düsenauswahl. Wenn Sie Ihr Projekt uns anvertrauen möchten, erhalten Sie innerhalb von Minuten ein Angebot über unsere Online-Bestellseite.