QR-Code 3D drucken: Kontrast, Düse, Wetterfestigkeit

Die Platte kommt vom Druckbett, und der Code sieht tadellos aus: erhabene Module, scharfe Wände, ein Objekt, das man gern in die Hand nimmt. Auf der Werkbank scannt er in einer halben Sekunde, weil die Lampe seitlich steht. Dann kommt er an die Stelle, für die er gedacht war, unter ein LED-Panel, das senkrecht von oben leuchtet, und kein Telefon im Haus liest ihn mehr.

An der Geometrie hat sich nichts geändert. Die Schatten sind verschwunden, und bei einem einfarbigen Druck waren die Schatten der Code.

Entscheiden Sie, woher der Kontrast kommt

Ein gedruckter QR-Code hat keine Farbe. Nichts im Verfahren erzeugt eine dunkle und eine helle Fläche, Kontrast muss also hergestellt werden, und dafür gibt es nur zwei Wege.

Ein Filamentwechsel. Dunkler Kunststoff, wo die dunklen Module hingehören, heller darunter und ringsum. Ein echter Unterschied im Reflexionsgrad, funktioniert also in jedem Licht, in jedem Winkel, mit oder ohne Taschenlampe. Er verhält sich wie ein gedruckter Code, weil er einer ist.

Relief. Erhabene oder vertiefte Module in einer Farbe. Die dunklen Flächen sind Schatten, der Code ist also nur so gut wie das Licht in dem Raum, in dem er lebt.

Kann der Drucker zwei Farben, nehmen Sie zwei Farben. Alles Weitere zum Relief gilt für den Fall, dass er es nicht kann, und es ist der schwierigere. Die Seite zu handgemachten QR-Codes behandelt die weitere Handwerksfamilie.

Farbwechsel: drei Schichten, nicht eine

Der übliche Weg ist eine flache Vertiefung in der Oberseite: in hellem Filament bis zum Boden der Vertiefung drucken, wechseln, dann die Codeschichten in dunkel.

Eine Schicht dunkel reicht nicht. Die meisten Filamente sind bei 0,2 Millimetern leicht durchscheinend, eine einzelne dunkle Schicht über einem hellen Körper kommt also grau heraus, am schlimmsten in hellem Licht, wo die Farbe darunter am stärksten durchschlägt. Geben Sie dem Code zwei oder drei Schichten, mehr, wenn das helle Filament oben liegt, denn helle Farben sind die durchscheinendere Richtung.

Dann der Wechsel. Bei einem manuellen Wechsel führen die ersten Zentimeter Extrusion noch die alte Farbe, spülen Sie also vor der Codeschicht, statt eine Modulkontur im vorherigen Filament zu drucken. Bei einem Mehrmaterialsystem läuft das Spülen automatisch, aber Nachsickern über der Codefläche hinterlässt blasse Streifen in dunklen Modulen, legen Sie den Code also spät in die Schicht.

Ein dritter Weg umgeht das alles: Drucken Sie den Code als eigene dünne Platte und kleben Sie ihn in eine Vertiefung. Zwei Drucke, kein Wechselrisiko, saubere Kanten.

Relief ist der einzige QR-Code, der mit Taschenlampe schlechter scannt

Wenn es einfarbig sein muss, vertiefen Sie die Module statt sie zu erheben, und der Grund lohnt das Verständnis.

Ein vertieftes Modul verschattet sich selbst. Licht wird in den meisten Winkeln von den Wänden blockiert, die dunkle Fläche liegt also innerhalb der eigenen Grundfläche des Moduls, genau dort, wo der Decoder abtastet.

Ein erhabenes Modul wirft seinen Schatten daneben. Die dunkle Fläche ist um einen Betrag verschoben, der wächst, je flacher das Licht einfällt, ein Modul verschattet also seinen Nachbarn, und das ganze Muster der Dunkelheit rutscht seitlich gegen das Raster. Das ist kein Schaden, den die Fehlerkorrektur reparieren kann. Das ist das falsche Bild.

Also gravieren, nicht erheben. Eine Tiefe von der halben Modulbreite genügt, damit die Wände in mittleren Winkeln schatten, und tiefer als eine ganze Modulbreite bringt nichts und druckt schlechter. Halten Sie die Wände senkrecht, keine Fase, keine Rundung, denn eine gerundete Kante weicht die Schattenkante genauso auf wie der Farbzuwachs eine gedruckte.

Nun die Einschränkung. Licht, das entlang der Kameraachse einfällt, und genau das gibt eine Telefonleuchte, erreicht den flachen Boden der Vertiefung und wird dort genauso reflektiert wie von der Oberseite. Der Kontrast bricht zusammen. Ein Reliefcode ist die einzige Art, die ohne Blitz besser liest, was ihn zur schlechten Wahl macht für alles, was Fremde in einem dunklen Raum scannen.

Der Ausweg ist Farbe. Fluten Sie die gravierten Module mit dunklem Acryl und wischen Sie die Oberseite sauber, bevor es abbindet. Jetzt ist es ein mechanisch maskierter Farbcode: echter Kontrast, kein Wechsel, eine Oberfläche, die Handhabung übersteht.

Die Modulgröße legt die Düse fest, nicht die Schichthöhe

Die Schichthöhe ist eine Z-Abmessung, und das Modulraster lebt in X und Y, das Muster wird also von der Extrusionsbreite begrenzt. Bei einer Düse von 0,4 Millimetern sind das rund 0,42, und Strukturen werden aus ganzen Extrusionen gebaut.

Ein Modul von zwei Extrusionen Breite druckt als klares Quadrat. Eines von einer Extrusion kommt gerundet und übergroß heraus, denn eine einzelne Kunststoffbahn hat keine geraden Seiten. Darunter verwirft der Slicer die Struktur oder verschmiert sie als dünne Wand hinein, und ein verworfenes Modul ist ein gekipptes Bit.

Behandeln Sie also drei Extrusionen als Untergrenze: 1,2 Millimeter pro Modul bei einer 0,4er Düse. Eine kurze Weiterleitungs-URL landet nahe einem Symbol mit 29 Modulen, dazu vier Module Ruhezone je Seite ergibt 37 Module Breite, und bei 1,2 Millimetern ist das eine Platte von etwa 45 Millimetern im Quadrat. Eine 0,2er Düse kauft Ihnen kleiner, langsam.

Alles, was den Inhalt kürzt, verbreitert die Module, denn eine niedrigere Version bedeutet weniger Module über dieselbe Platte. Die Fehlerkorrektur ist die andere Hälfte: Die Stufen stellen bei L, M, Q und H rund 7, 15, 25 und 30 Prozent der Codewörter eines Symbols wieder her, und der Generator hier rendert jeden Code auf H, ohne Möglichkeit, tiefer zu gehen, wie der Stufenvergleich erklärt. Nützlich bei einem Reliefcode, wo die Beleuchtung Flecken herausnimmt. Nutzlos gegen ein Modul, das der Slicer nie gedruckt hat.

Mattes Filament, und Bügeln abschalten

Die Oberseite eines Drucks ist ein Satz paralleler Linien, und parallele Linien reflektieren gerichtet: Drehen Sie das Teil unter derselben Lampe um neunzig Grad, und das Glanzlicht wandert. Auf glänzendem Filament werfen diese Linien einen Streifen über den Code, derselbe Fehler wie Glanzlaminat auf Papier, und Silk-PLA ist der schlimmste Fall, weil Glanz sein ganzer Zweck ist.

Mattes PLA oder PETG streuen stattdessen, und sie sind die richtige Wahl für alles, was gescannt wird. Zwei Slicer-Einstellungen folgen daraus. Schalten Sie das Bügeln über dem Code ab, denn eine glattere Oberseite ist eine glänzendere. Und stellen Sie die Füllrichtung der Deckschicht schräg zum Modulraster, damit das Linienmuster nicht mit den Modulkanten zusammenfällt.

Den Code nach unten auf das Druckbett zu legen gibt eine flachere Oberfläche als jede Deckschicht, und die Bettstruktur kommt mit: glattes PEI oder Glas drucken nahezu spiegelnd, strukturiertes PEI matt.

Erste Schicht und die Regel flach

Das Bett bringt eine zweite Folge mit, und die heißt Anpressdruck. Eine zu stark gequetschte erste Schicht drückt jede Extrusion seitlich breit, dunkle Strukturen werden also breiter, und eine helle Lücke von einem Modul zwischen zwei dunklen Modulen kann zulaufen. Sobald das passiert, lesen die zwei als eines und das Raster ist falsch. Stellen Sie den Elefantenfuß-Ausgleich richtig ein, oder legen Sie den Code auf die Oberseite.

Eine Regel ist nicht verhandelbar: flach drucken. Ein Code, der um einen Zylinder gewickelt ist, hat ein Modulraster, das kein Decoder abbilden kann, und das ist Geometrie und kein Schaden, die Fehlerkorrektur berührt es also nie. Drucken Sie eine flache Platte und montieren Sie sie auf die Krümmung, aus den Gründen in Codes auf gekrümmten Flächen.

Was der Kunststoff hier aushalten muss

Ein gedruckter Code ist ein Bauteil, und Bauteile scheitern am Einsatzort. Vier Lagen aus dem hiesigen Alltag entscheiden über das Material, bevor die Modulgröße überhaupt zur Debatte steht.

Draußen. Ein Schild an der Gartenpforte, am Vereinsheim, am Bienenstand oder an einem Wanderwegweiser erlebt Frost, Tauwechsel, Dauerregen und im Sommer volle Sonne. PLA verliert unter UV die Kantenschärfe und wird spröde, und ein Relief lebt ausschließlich von Kanten. PETG und ASA stehen das besser durch. Noch wichtiger als das Filament ist die Einbaulage, denn Wasser, das in Schichtfugen steht und gefriert, hebt die Oberfläche an. Stellen Sie die Codefläche so, dass Wasser abläuft, und legen Sie sie nicht waagerecht nach oben.

Im Auto. Ein Schild hinter der Windschutzscheibe, etwa mit einer Nummer für die Zufahrt oder einen Stellplatz, erreicht im Sommer Temperaturen, bei denen PLA weich wird und sich verzieht. Ein verzogenes Raster ist nicht zu retten, weil die Suchmuster ihre Geometrie verlieren. Für diesen Platz nehmen Sie ein temperaturfesteres Material oder gleich ein Etikett auf Folie.

Am Gerät. In Werkstätten ersetzen Drucke inzwischen regelmäßig verlorene Typenschilder, und dabei wird ein Punkt gern übersehen: Kennzeichnungen wie das CE-Zeichen, Typbezeichnung, Seriennummer und Herstellerangabe müssen lesbar und dauerhaft am Produkt bleiben. Ein selbst gedrucktes Schild darf den Code hinzufügen, es darf die Pflichtangaben aber nicht verdecken oder ersetzen. Setzen Sie den Code daneben, nicht darüber.

Und Lebensmittel. Für Brotdosen, Becher, Backformen oder Schneidbretter ist ein gedruckter Code die falsche Idee. Materialien mit Lebensmittelkontakt unterliegen dem Lebensmittelrecht, und die Schichtfugen eines Drucks sind Fugen, in denen Reste bleiben; ein Reliefcode vergrößert diese Fläche absichtlich. Drucken Sie das Schild und kleben Sie es außen an.

Wer ohne eigenen Drucker arbeitet, findet in fast jeder größeren Stadt ein FabLab oder einen Makerspace, meist als Verein organisiert, mit Geräten zur Mitnutzung und mit Leuten, die die Materialfrage schon durchhatten. Das ist der kürzeste Weg zu einer Testplatte, und eine Testplatte ist ohnehin der einzige Weg, der Auskunft gibt.

Drucken Sie zuerst eine Testplatte

1. Modellieren Sie eine Platte, die denselben Code mit Modulen von 1,0, 1,2 und 1,6 Millimetern trägt, im Filament und in der Oberfläche, die Sie einsetzen wollen.
2. Scannen Sie jeden in dem Raum, in dem das Teil leben wird, in der Höhe und im Winkel, in dem es sitzen wird.
3. Scannen Sie mit und ohne Taschenlampe. Ein Reliefcode, der nur ohne Licht durchkommt, hat Ihnen etwas gesagt.
4. Nehmen Sie zwei Telefone verschiedener Hersteller.
5. Nehmen Sie die kleinste Größe, die jedes Mal beim ersten Versuch liest, und gehen Sie dann eine Stufe höher.

Exportieren Sie das Muster als SVG und holen Sie den Vektor direkt ins CAD, statt ein PNG nachzubauen. Stellen Sie die Ruhezone vor dem Download ein: Der Regler hier reicht von null bis acht Modulen und steht auf zwei, die Norm verlangt vier, und warum, erklärt die Ruhezone. Gestalten und Stylen kosten nichts, der Download verlangt ein kostenloses Konto, und weil jeder Code hier dynamisch ist, liegen das Bearbeiten des Ziels und die Scan-Zahlen im bezahlten Tarif. Für ein gedrucktes Objekt ist genau das die nützliche Hälfte: Der Kunststoff bleibt, der Link darf sich ändern.