3D-Drucker

Die 7 besten 3D-Drucker im Vergleich

Charakteristika
Hersteller
Typ
Bausatz
Positioniergenauigkeit
Energieverbrauch Betrieb
Druckgeschwindigkeit
SchichtstÀrke
Bauvolumen maximal
Funktionen
Eingabeformate
UnterstĂŒtzte Druckmaterialien
Typ Display
Schnittstellen
USB-Anschluss
SD-Karten-Slot
Wi-Fi-fÀhig
Steuerung per App
Herstellergarantie
Gewicht
Maße

3D-Drucker-Ratgeber: So wÀhlen Sie das richtige Produkt

Das Wichtigste in KĂŒrze
  • 3D-Drucker können Modelle aus verschiedenen Materialien nach einer Anleitung mit hoher PrĂ€zision anfertigen.
  • Die einst sehr teuren 3D-Drucker sind inzwischen auch fĂŒr die breite Masse erschwinglich.
  • Es gibt verschiedene Produktionsverfahren, die sich fĂŒr unterschiedliche Anforderungen empfehlen und unterschiedlich viel kosten.
  • Einige BausĂ€tze enthalten nur einen Teil des Drucker. Benötigte Zusatzkomponenten wie Verbinder stellt der Drucker nach und nach selbst her.

Was ist ein 3D-Drucker?

Lange Zeit galt der 3D-Druck eigentlich nur als Hobby von Nerds mit prall gefĂŒlltem Geldbeutel. Inzwischen ist diese Technik nicht nur in der Industrie und der Medizin nicht mehr wegzudenken, sondern hĂ€lt Einzug in immer mehr deutsche Hobby- und Werkzeugkeller. Anschaffungspreise von teilweise unter 300 Euro machen es möglich.

Ein großes Verwendungsfeld findet sich in der Industrie: Hier wird die 3D-Technik genutzt, um etwa Prototypen eines Gegenstandes herzustellen, der dann ausprobiert, begutachtet und anschließend in Serie hergestellt wird; vielleicht auch ohne das 3D-Druck-Verfahren. In der Medizin spielt die Technik eine wichtige Rolle. So können millimetergenaue Prothesen, etwa von HĂŒftknochen oder dem Kiefer angefertigt werden. Im Hobbybereich setzen Nutzer sie ein, um benötigte Ersatzteile, wie Schrauben oder andere Verbindungsteile anzufertigen oder aber, um den Druck eines bestimmten Gegenstands, wie einer Action-Figur oder einer Blumenvase auszuprobieren.

Ein 3D-Drucker kann nahezu jeden Gegenstand mit einer passenden Bauanleitung detailgetreu nachbauen. Außerdem können Nutzer den Modellnachbau beliebig oft reproduzieren. Die Produktionszeit ist kĂŒrzer und die Einzelanfertigung ist gĂŒnstiger als bei herkömmlichen Verfahren. Alles, was der Nutzer neben dem Drucker und dem Druckermaterial benötigt, ist eine Datei mit der Bauanleitung – egal ob selbst ausgemessen und angefertigt oder beispielsweise aus dem Internet heruntergeladen. Nach diesem Bauplan druckt das GerĂ€t die Modelle dann eins zu eins nach. Die Genauigkeit gĂ€ngiger 3D-Drucker ist sehr hoch: Teilweise weisen die Modelle eine Abweichung von lediglich 0,2 Prozent auf. Daher ist mit solchen 3D-Druckern die maßstabsgetreue Fertigung von Objekten möglich – auch mit beweglichen Teilen und in mehrfarbiger AusfĂŒhrung.

Additive Manufacturing (AM)

Der 3D-Druck, auch als Additive Manufacturing (AM), Additive Fertigung, Generative Fertigung oder Rapid-Technologie bezeichnet, ist ein Sammelbegriff fĂŒr sĂ€mtliche Fertigungsverfahren, bei denen ein flĂŒssiges oder festes Rohmaterial computergesteuert nach konkreten Vorgaben zu einem dreidimensionalen Gegenstand geformt beziehungsweise zusammengesetzt wird. Dabei wird das erhitze und verflĂŒssigte Material ĂŒber eine DĂŒse nach einem konkreten Bauplan in einer Spritzkammer Schicht fĂŒr Schicht zu einem Objekt aufgetragen. Additiv bedeutet, dass Material hinzugegeben und nicht wie bei FrĂ€s- oder Bohrarbeiten abgetragen wird.

VorgÀngerverfahren: FrÀsen und Spritzguss

Als ein technischer VorgĂ€nger des 3D-Drucks kann die FrĂ€s- und Drechseltechnik betrachtet werden. Dabei werden sogenannte Urformen, also WerkrohstĂŒcke, durch Materialabtragung in Form gebracht. Es handelt sich also um eine gegensĂ€tzliche Methode zur 3D-Technik. Bei der FrĂ€s- und Drechseltechnik wird ein großer Rohling durch Materialabtragung verkleinert und das Objekt so in die gewĂŒnschte Form gebracht. Sind grĂ¶ĂŸere WerkstĂŒcke das Ziel, mĂŒssen diese aus mehreren kleinen Einzelkomponenten zusammengestellt werden. Um ein anschauliches Beispiel heranzuziehen, Vereinfacht erklĂ€rt könnte man das Verfahren auch mit der Bildhauertechnik vergleichen.

Eine neuere und fortschrittlichere Form ist der Spritzguss, mit dem grĂ¶ĂŸere und komplexere Objekte in einem Arbeitsschritt hergestellt werden. Hierbei wird in der Mehrzahl Kunststoff als Werkmaterial eingesetzt. Es wird erhitzt und anschließend mithilfe eines Negatives in die gewĂŒnschte Form gepresst. Das Paradebeispiel fĂŒr ein auf diese Weise hergestelltes Produkt ist ein Legostein.

Der 3D-Druck Ă€hnelt daher gewissermaßen dem Spritzgussverfahren. Allerdings ist beim 3-D-Druck kein Negativ erforderlich. Vielmehr wird das digitale 3D-Modell in maschinenlesbaren Code ĂŒbersetzt und der Aufbau erfolgt anschließend schichtweise an exakt der gewĂŒnschten Stelle.

Einsatz in der Produktion

In der Industrie wurden frĂŒher Prototypen und Modellproben oftmals manuell durch den Einsatz von Kartonagen, Schaumstoff oder Ton hergestellt. Heutzutage ĂŒbernehmen computergesteuerte 3D-Drucker diese Aufgabe. Auf diese Weise können Unternehmen eine Menge an Zeit und Geld einsparen.

Denkbare andere Einsatzgebiete

Teilweise im Entwicklungsstadium, teilweise bereits in Verwendung sind 3D-Drucker in den folgenden Feldern vertreten:

  • Medizin (Implantate und Prothesen, Zahnersatz, HörgerĂ€te)
  • Wissenschaft
  • Mode & Schmuck (Vorlagen fĂŒr Ringe, Ketten)
  • Autozubehör, Luft- & Raumfahrt (leichte und widerstandsfĂ€hige Teile)
  • Lebensmittel (noch in der Erprobung)

Bausatz oder fertiges Modell?

Auf dem Markt sind sowohl 3D-Drucker-Modelle erhĂ€ltlich, die bereits komplett montiert sind, als auch solche, dessen Bauteile Kunden selbst aufbauen mĂŒssen. Beide Varianten weisen sowohl Vor- als auch Nachteile auf. Von der Wahl fĂŒr oder gegen eine Variante hĂ€ngt ab, inwieweit Anwender den Drucker an ihre persönlichen BedĂŒrfnisse anpassen können.

3D-Drucker-BausÀtze

Zentraler Vorteil der BausĂ€tze ist der vergleichsweise geringe Preis: Bei Modellen ab 300 Euro können Nutzer viel Geld sparen. Modelle, die der Nutzer selbst zusammensetzt und aufbaut, bieten zudem die Möglichkeit, die GerĂ€te um einzelne Komponenten zu erweitern, die den persönlichen BedĂŒrfnissen entsprechen. So ist eine stetige technische Aktualisierung möglich. Die BauplĂ€ne werden in der Regel als Open-Source veröffentlicht. Interessierte haben daher die Möglichkeit, die BauplĂ€ne einzusehen.  Einige Modelle, beispielsweise sogenannte RepRap-Drucker, könne fĂŒr eine Aktualisierung notwendige Bauteile selbst drucken. Nachteil: Um einen Bausatz zu einem funktionsfĂ€higen 3D-Drucker aufbauen zu können, ist ein gewisses Maß an technischen Vorkenntnissen vonnöten.

RepRap

RepRap-GerĂ€te sind spezielle 3D-Drucker, die zur schnellen Herstellung von auf Konstruktionsdaten basierenden Musterbauteilen verwendet werden. Die AbkĂŒrzung steht fĂŒr Replication-Rapid-Prototyper. Die BauplĂ€ne stehen unter der GNU General Public License, einem Vertragswerk, das die kostenlose Weitergabe garantiert. Aufgrund dessen und der Tatsache, dass der Drucker viele seiner Bauteile beliebig oft selbst herstellen kann, sind solche GerĂ€te vergleichsweise gĂŒnstig.

3D-Drucker-BausĂ€tze eignen sich fĂŒr Hobbyheimwerker und TĂŒftler mit einer gewissen technischen Vorerfahrung. Nutzern, die noch nie eine Platine installiert oder ein Bauteil angelötet haben, ist der Kauf nicht anzuraten. Ein Argument fĂŒr GerĂ€te, dessen Bauteile der Nutzer selbst zusammensetzt, ist der preisliche Vorteil. Im Vergleich zu montierten GerĂ€ten können KĂ€ufer bis zu 500 Euro sparen. Hobby-Bastler mĂŒssen mit Preisen zwischen 300 und 2.000 Euro rechnen. Die gĂŒnstigsten Modelle bestehen in der Regel lediglich aus einem Kunststoffrahmen. Aus KostengrĂŒnden verzichten die Hersteller auf ein ansprechendes Design.

Vorteile
  • GĂŒnstiger als Fertigdrucker
  • Reparaturen und Updates der Komponenten möglich
Nachteile
  • Technische Fingerfertigkeit nötig
  • Design weniger ansprechend

3D-Drucker-Fertigmodelle

3D-Drucker-Fertigmodelle sind dem Namen nach bereits komplett zusammengesetzt. Es handelt sich also um ein Endprodukt mit exakt darauf zugeschnittener Software. Diese ist in den meisten FĂ€llen auch benutzerfreundlicher, da sie sich im Gegensatz zu den Programmen bei Bausatz-GerĂ€ten intuitiv bedienen lĂ€sst. Die vormontierten Komponenten und das Design machen ein Hardware-Upgrade, um das GerĂ€t auf den technisch neuesten Stand zu bringen, ungleich schwerer. Das sorgt dafĂŒr, dass die GerĂ€te vergleichsweise schnell veralten. Ersatzteile sind in der Regel nur beim Hersteller zu bekommen und dementsprechend kostspielig. Das gleiche gilt fĂŒr Reparaturen, die nur in FachwerkstĂ€tten durchgefĂŒhrt werden.

Es handelt sich um ein Produkt, das auch von Nutzern ohne handwerkliche Kenntnisse in Betrieb genommen werden kann: Einfaches Auspacken genĂŒgt zum Losdrucken. Je nach AusfĂŒhrung liegen die Preise zwischen 300 und 8.000 Euro.

Vorteile
  • Vergleichsweise komplizierter Zusammenbau entfĂ€llt
  • Stimmiger Gesamtdesign durch festen Rahmen
Nachteile
  • Kostspieliger als BausĂ€tze
  • Technisches AufrĂŒsten in den meisten FĂ€llen nicht möglich

Kaufkriterien - abhÀngig vom Einsatzzweck

Je nach Modell und Preisrahmen unterscheiden sich die Art der Anfertigung sowie die QualitÀt des fertigen 3D-Modells. Wir gehen auf die Details ein.

Druckschichthöhe: Feinheitsgrad des ausgegebenen Materials
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Die Dicke des Materials aus dem Druckkopf betrĂ€gt zwischen 0,02 und 0,2 Millimetern. Soll das Modell einen sehr hohen Detailgrad aufweisen, muss die DĂŒse eine möglichst kleine Druckschichthöhe aufweisen. Je geringer diese ausfĂ€llt, desto weniger auffĂ€llig sind die einzelnen gedruckten Schichten im Druckergebnis. Die Druckschichthöhe beeinflusst letztendlich auch den GerĂ€tepreis: Je filigraner die Schichten ausfallen sollen, desto höher fĂ€llt der GerĂ€tepreis aus.

DruckdĂŒse: MaterialerwĂ€rmung und Auslassteuerung
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Der sogenannte Extruder und die AuslassdĂŒse (Hot-End) erwĂ€rmen das Material (bei festen Druckmateriealien). Das GerĂ€t gibt ĂŒber die DĂŒse das Material schichtweise aus. Die meisten GerĂ€te verfĂŒgen lediglich ĂŒber einen Extruder. FĂŒr den professionellen Einsatz empfehlen sich Drucker mit zwei Extruder, denn mit ihnen lassen sich unterschiedliche Materialien gleichzeitig einsetzen. Das ist etwa fĂŒr den Druck von StĂŒtzstrukturen empfehlenswert. So kann ĂŒber den zweiten Extruder beispielsweise ein wasserlösliches StĂŒtzmaterial ausgegeben werden, das Nutzer nach Abschluss des Druckes leicht entfernen.

Bauraum: entscheidend fĂŒr das maximale Bauvolumen der Modelle
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Die GrĂ¶ĂŸe des Bauraumes in Höhe, Breite und Tiefe entscheidet ĂŒber das Bauvolumen die maximale GrĂ¶ĂŸe der Objekte. Man bezeichnet die Dimensionen auch als x-, y- und z-Achse. Moderne Modelle haben einen Bauraum zwischen 10 mal 10 mal 10 und 25 mal 25 mal 25 Zentimetern. DarĂŒber hinausgehende DruckraumgrĂ¶ĂŸen sind fĂŒr Privatpersonen noch unerschwinglich.

Druckbett: elementar wichtig fĂŒr das Druckergebnis
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Das Druckbett bezeichnet die OberflĂ€che, auf der das Modell schichtweise aufgebaut wird. AbhĂ€ngig vom Druckverfahren kann die Platte fest sein oder sich in horizontaler beziehungsweiser vertikaler Richtung bewegen. Wichtig ist zudem sowohl eine gute Haftung des Objektes wĂ€hrend des Druckvorgangs als auch ein komfortables Ablösen nach Fertigstellung und AbkĂŒhlzeit. Vor allem bei den selbst zusammengebauten Druckern ist die NachrĂŒstung eines höherwertigen Druckbettes unkompliziert. Selbst beheizbare Betten sind heutzutage erhĂ€ltlich. Diese erleichtern das Ablösen des WerkstĂŒckes nach Abschluss des Druckes enorm.

Druckgeschwindigkeit: fĂŒr den Hausgebrauch meist unerheblich
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Die Druckgeschwindigkeit (in Millimeter pro Sekunde) gibt an, wie viel Material in welcher Zeit ausgegeben werden kann. Hochwertige Modelle erreichen 300 Millimeter pro Sekunde, sind aber fĂŒr den Privatanwender nicht erschwinglich. GerĂ€te fĂŒr Hobby-Anwender kommen oftmals lediglich auf 50 bis 100 Millimeter in der Sekunde. Da der Durchsatz im Heimgebrauch auch nicht allzu groß ist, ist es in der Regel kein Problem, wenn Anwender einmal zwei bis drei Stunden auf das Ergebnis warten mĂŒssen. Neben der reinen Druckgeschwindigkeit spielt auch eine Rolle, wie viel Zeit das Material zum AushĂ€rten benötigt.

Dateiformate: Viele Wege fĂŒhren zum Ziel
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3D-Drucker können Dateien verarbeiten, die Nutzer entweder in einem CAD-Programm selbst erstellt oder aus dem Internet heruntergeladen haben. Dreidimensionale Dateien können jedoch nicht verarbeitet werden. Nutzer mĂŒssen diese Dateien in ein Dateiformat konvertieren, das das dreidimensionale Modell in zweidimensionale Schichten zerschneidet. Diese Schichten können dann von den verschiedenen Drucker-Modellen in Einzelschritten zum gewĂŒnschten Modell zusammengesetzt werden. Verbreitete Dateiformate sind: STP, IGES, STL, X3D, COLLADA, VRML (WRL), OBJ, PLY, AMF.

Verschiedene Druckverfahren - Mit geschmolzenem oder flĂŒssigem Material sowie Pulver

Es gibt verschiedene Druckverfahren, die jeweils ihre eigenen VorzĂŒge und Nachteile mitbringen. Man unterschiedet grob gefasst zwischen der Fertigung mit drei verschiedenen MaterialzustĂ€nden:

  • 3D-Druck mit geschmolzenem Material
  • 3D-Druck mit flĂŒssigem Material
  • 3D-Druck mit Pulver

Egal, welche dieser Techniken zur Anwendung kommen soll: Wie ein gewöhnlicher Papierdrucker benötigt auch das 3D-Modell eine Datei, die Informationen zum Druck enthĂ€lt. Basierend auf den Druckdaten bewegt das GerĂ€t den Druckkopf und trĂ€gt das Material auf. Das virtuelle dreidimensionale Modell, das in der Regel in einer CAD-Datei enthalten ist, wird in zweidimensionale Scheiben, sogenannte Layer, zerlegt. Dieses Prozedere wird auch Slicing genannt. Nach der Umwandlung erhalten Anwender eine Datei im STL- oder AMF-Format. Mithilfe einer solchen Datei baut der 3D-Drucker das Modell dann Schicht fĂŒr Schicht auf.

Einige der verschiedenen Verfahren unterscheiden sich nur in kleinen Details. Die einzelnen Verfahren sind oftmals durch Patente geschĂŒtzt. Wir stellen im Folgenden einige Verfahren vor.

3D-Druck mittels geschmolzener Materialien

Das gĂ€ngigste und gleichzeitig gĂŒnstigste Verfahren beim dreidimensionalen Druck ist die Verwendung von festen Materialien, etwa Kunststoffen wie ABS oder PLA, die zum Schmelzen gebracht und anschließend in verflĂŒssigter Form schichtweise aufgetragen werden (Freiraumverfahren).

Dieses Verfahren nennt sich FDM (Fused Desposion Modelling; deutsch: Aufgeschmolzenes zu einem Modell zusammenfĂŒgen) beziehungsweise FFF (Fused Filament Fabrication; deutsch: Herstellung aus geschmolzenem Filament). Ersteres Verfahren wurde in den USA entwickelt und 1989 patentiert. Die Drucker kosteten teilweise ĂŒber 10.000 Euro. Als das Patent im Jahre 2009 auslief, machten sich Hobbybastler daran, die Technik nachzubauen. Da der Name nach wie vor geschĂŒtzt war, nannten sie ihre Nachbauten FFF. Diese oftmals auch als RepRap-GerĂ€te bezeichneten Nachbauten kommen hĂ€ufig ohne eigenes GehĂ€use aus; dann sind nur das notwendige GestĂ€nge und eine oder mehrere DruckdĂŒsen vorhanden. Mehrere DĂŒsen werden benötigt, wenn gleichzeitig mehrere Filaments in verschiedenen Farben zum Einsatz kommen sollen.

Man kann sich das Ganze im Prinzip Ă€hnlich vorstellen wie die Verwendung einer Heißklebepistole: Ein Material wird erhitzt und in flĂŒssigem Zustand aus einer DĂŒse ausgegeben. Anschließend muss das Material auskĂŒhlen, damit ein dauerhaftes Ergebnis erzielt wird. Durch computergesteuerte horizontale und vertikale Bewegungen wird das Filament an den gewĂŒnschten Stellen aufgebracht. Erst wenn eine Schicht ausgekĂŒhlt ist, kann die darĂŒberliegende Ebene aufgebracht werden. Aufgrund der vielseitigen Materialien und Modellformen kann keine generelle Aussage darĂŒber getroffen werden, wie lange ein solcher Druckvorgang dauert. Einige wenige GerĂ€te verfĂŒgen ĂŒber ein Display und zeigen die errechnete Restdauer an. Solche Anzeigen findet man vereinzelt an FertiggerĂ€ten.

Druck auch mit anderen Materialien als Kunststoff möglich

Neben der Verwendung von Kunststoff ist es ebenso möglich, andere Filaments zu schmelzen und in Schichten zu einem Modell aufzubauen. So ist die Nutzung von Gips, Glas oder Holz ebenfalls möglich. Mit entsprechenden Filamenten lassen sich medizinische Produkte wie Armschienen, aber auch dekorative GegenstĂ€nde herstellen. Sogar mit Lebensmitteln wie Schokolade oder KartoffelpĂŒree wird bereits experimentiert. FĂŒr eine Massenanfertigung ist der 3D-Druck in der jetzigen Form aber noch zu langsam und zu teuer. Zu den bekanntesten Herstellern gehören Makerbot, Ultimaker, Flashforge, German RepRap, Prusa und Geeetech.

3D-Druck mittels flĂŒssigem Material

Ein anderes Druckverfahren verwendet UV-empfindliche FlĂŒssigkunststoffe, sogenannte Photopolymere. Das FlĂŒssigmaterialverfahren hat vier Varianten.

Stereolithografie (SLA oder STL)

Die Stereolithografie ist gewissermaßen der VorgĂ€nger sĂ€mtlicher 3D-Druckverfahren. Sie wurde bereits 1984 vom US-Amerikaner Chuck Hull zum Patent angemeldet. Dieses Verfahren ist recht kompliziert und auch teuer, dafĂŒr aber technisch ausgereift. Hierbei wird ein spezieller flĂŒssiger Kunststoff, sogenannter Photopolymer, mittels UV-Licht gehĂ€rtet. Das Objekt wird in einem BehĂ€ltnis hergestellt, das mit dem flĂŒssigen Material gefĂŒllt ist. DafĂŒr wird eine Arbeitsplatte mit der Oberseite bis minimal unterhalb des FlĂŒssigkeitspegels abgesenkt. Dort bestrahlt ein Laser die erste Schicht der auszuhĂ€rtenden FlĂ€che. Ist dieser Schritt abgeschlossen, kann die nĂ€chste Schicht produziert werden.

Dazu fĂ€hrt die ArbeitsbĂŒhne exakt um die Dicke einer Schicht weiter nach unten in das Bad. An der OberflĂ€che wird nun durch Lasereinsatz die nĂ€chste Schicht gehĂ€rtet. Das geschieht viele Male und es dauert Stunden, bis die millimeterdicken Schichten zu dem gewĂŒnschten Resultat zusammengesetzt werden. In vielen FĂ€llen mĂŒssen beim Druck nadelartige StĂŒtzkonstruktionen genutzt werden, die anschließend mechanisch herausgebrochen werden. Sie bestehen aus dem gleichen Werkstoff wie das Endprodukt. Inzwischen ist auch die Verwendung von Mischmaterialien, etwa aus Photopolymer und Keramik, möglich. Nach dem erfolgreichen Druck wird das Objekt gebrannt. So erhalten die keramischen Komponenten eine dauerhafte Verbindung und die Kunststoffbestandteile werden entfernt.

Digital Light Processing (DLP)

Dieses Verfahren funktioniert im Prinzip genau wie die Stereolithografie. Allerdings wird als Lichtquelle statt eines Lasers ein DLP-Projektor genutzt. Auch hat es bereits erfolgreiche Produktionen mit normalen Beamern gegeben.

Multi-Jet-Modelling (MJM)

Das Multi-Jet-Modelling, auch Polyjet-Verfahren genannt, stellt eine Mischung aus Stereolithografie und der anfangs vorgestellten FDM-Technik dar. Hierbei wird ein flĂŒssiger und lichtempfindlicher Kunststoff ĂŒber einen Druckkopf auf die Arbeitsplattform aufgebracht, dabei aber durch eine Lichtquelle in der AuslassdĂŒse sofort verhĂ€rtet.

Film Transfer Imaging (FTI)

Eine Ă€hnliche Technik macht sich das Film-Transfer-Imaging-Verfahren zunutze: Auch hier wird das Material mit einem Beamer ausgehĂ€rtet. Allerdings kommt bei diesem Verfahren eine Transportfolie zur Anwendung. Auf diese Folie wird ein Film des verwendeten Materials aufgetragen und anschließend durch den Lichteinfall ausgehĂ€rtet. Diese ausgehĂ€rtete Schicht wird im nĂ€chsten Schritt von der Folie angehoben und mit dem restlichen WerkstĂŒck verbunden. Bis dieses komplett ist, werden weitere einzelne Schichten auf der Folie aufgebracht und der Vorgang wird wiederholt.

3D-Druck mit Pulver

Bei der Verwendung von Pulver, auch Pulverbettverfahren genannt, gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten: Einerseits das „Einbrennen“ einer Figur in Pulver, andererseits das Verkleben des Pulvers mittels eines Bindemittels. In beiden FĂ€llen wird das Objekt in einem Pulverbett hergestellt. Wir stellen die beiden Verfahren im Folgenden vor.

Selektives Lasersintern (SLS)

Unter dem Begriff selektives Lasersintern (oder Laserschmelzen) wird ein Verfahren verstanden, bei dem durch das Schmelzen von pulverartigen Materialien, beispielsweise Gips, dreidimensionale Objekte entstehen. FĂŒr jede zu druckende Einzelschicht des Modells bringt das GerĂ€t eine dĂŒnne Schicht des Pulvers auf. Nachdem ein Layer verfestigt wurde, sorgt eine Rolle dafĂŒr, dass oberhalb des WerkstĂŒckes neues Pulver aufgebracht wird, das anschließend entsprechend der 2D-Datei eine neue Schicht „einbrennt“. Die einzelnen Schichten werden durch den Laser verbunden und der Vorgang so oft wiederholt, bis das Modell fertig ist. ÜberschĂŒssiges Pulver entfernt der Nutzer mit einem Pinsel oder einem Sauger und verwendet es beim nĂ€chsten Mal wieder. Weitere verwendbare Materialien sind Nylon, Elastomere, Alumide oder Polyamide. Diese Methode ist die vergleichsweise teuerste. Bei einigen Werkstoffen ist noch eine Nachbearbeitung zur Reinigung oder Stabilisierung vonnöten, beispielsweise mit Sekundenkleber.

3DP-Verfahren: Klebstoff zur Bindung

Im 3DP-Verfahren kommt auch Pulver zum Einsatz, dieses wird aber nicht gebrannt, sondern mit einem flĂŒssigen Klebstoff verfestigt. Dieser wird computergesteuert ĂŒber eine DruckdĂŒse an zuvor festgelegten Stellen ausgebracht, Ă€hnlich wie Tinte bei einem Tintenstrahldrucker. Aus der Gesamtheit der zusammengeklebten Pulverschichten (Layer) entsteht dann das zusammengesetzte Modell. Auch hier fĂ€hrt die Arbeitsplatte vor der Aufbringung jeder neuen Pulverschicht ein StĂŒck nach unten. Möglich sind hierbei Gips- und Kunststoffpulver, Keramik, Glas und andere pulverartige Materialien. Wie auch die SLS-Variante ist dieses Verfahren Ă€ußerst ressourcenschonend, da der Nutzer nicht verklebtes Material absaugen und wiederverwenden kann.

Druckmaterialien - Filament & Pellets, Pulver, Resin & Wachs

Je nachdem, welcher der vorgestellten Verfahren zum Druck zur Anwendung kommt, benötigen die GerÀte ein anderes Verbrauchsmaterial, etwa Filament zum Einschmelzen.

Druck mit geschmolzenem Material: Filament oder Pellets

Das Extrusionsverfahren ist ein Oberbegriff fĂŒr alle Methoden, bei denen dickflĂŒssige Massen durch eine DĂŒse gepresst werden. Beim 3D-Druck werden dafĂŒr Kunststofffilament oder Kunststoffpellets eingeschmolzen, ĂŒber eine DĂŒse zu einer Figur geformt. Anschließend wird das Modell gehĂ€rtet. Das am hĂ€ufigsten verwendete Material im Privatgebrauch ist Polyactide (PLA). Es handelt sich um einen Kunststoff auf MilchsĂ€urebasis, der aufgrund seiner gesundheitlichen Unbedenklichkeit sowohl fĂŒr den Lebensmittelbereich als auch in der Textilindustrie zugelassen ist. Dass das Material schnell weich wird, ist beim Druck von Vorteil.

Allerdings sind auch die ausgehĂ€rteten Modelle weiterhin hitzeempfindlich. Wird das Material etwa zur Produktion von Trinkbechern eingesetzt sind warme GetrĂ€nke tabu. Modelle aus dem 3D-Drucker dĂŒrfen keinen hohen Raumtemperaturen, ausgelöst durch Heizungsluft oder direkte Sonneneinstrahlung, ausgesetzt werden.

Ein weniger hitzeempfindliches Material ist Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS). Dieses verbrennt dafĂŒr schneller und kann daher beim Druck zu unangenehmen GerĂŒchen fĂŒhren.

 Welches Material zum Einsatz kommt, hĂ€ngt vor allem vom Druckermodell ab: So gibt es 3D-Drucker, die nur einen Werkstoff verarbeiten können. Sollte der Drucker die Verarbeitung beider Werkstoffe beherrschen, ist generell PLA zu bevorzugen: Es ist umweltvertrĂ€glicher und fĂŒr Einsatzzwecke bis 50 Grad geeignet. MĂŒssen Temperaturen von bis zu 85 oder 100 Grad unbeschadet ĂŒberstanden werden, kommt nur ABS in Frage. Eine Sonderform stellt Color PLA (CPLA) dar. Dieses Material kann Tintentropfen absorbieren. Dadurch werden mehrfarbige Drucke möglich.

Druck mit flĂŒssigen Materialien: Polyjet, Resin, Wachs

Beim Polyjet-Verfahren werden Ă€ußerst kleine Tropfen eines Photopolymers auf die Arbeitsplattform aufgetragen und mit Hilfe von UV-Licht ausgehĂ€rtet. Statt des Photopolymeres können auch Kunstharze wie Resin oder spezielle Wachse verwendet werden. Die Modelle werden nach Ende der Fertigung kopfĂŒber aus dem Bad mit der FlĂŒssigkeit gezogen.

Druck mit Pulvern

Der 3D-Druck mit Pulvern ist noch vergleichsweise teuer. Das liegt an den Anschaffungskosten der pulverförmigen Verbrauchsmaterialien. Diese werden entweder per Laser an zuvor definierten Punkten zu einem Objekt zusammengeschmolzen oder ĂŒber DĂŒsen mittels spezieller Klebstoffe zusammengefĂŒgt. Sobald die Produktion des Modells abgeschlossen ist, entfernen Anwender die ĂŒberschĂŒssigen Pulverreste mit einem Pinsel oder einem Sauger. Diese sind anschließend wiederverwertbar.

Nach dem Kauf

Die Entscheidung fĂŒr einen bestimmten 3D-Drucker ist gefallen, doch was sind die nĂ€chsten Schritte? Nutzer sollten einige Tipps bezĂŒglich des Aufstellortes berĂŒcksichtigen. Zudem geben wir Tipps fĂŒr die Erstellung des Modells am Computer, zum Druckvorgang und zur Reinigung.

Aufstellort: großer Einflussfaktor fĂŒr das Druckergebnis

Die Wahl des Aufstellortes hat direkten Einfluss auf das Druckergebnis: So macht es einen Unterschied, ob Nutzer den Drucker etwa auf den Boden oder auf einen Tisch beziehungsweise auf eine Arbeitsplatte stellen. Am Boden ist die Staubdichte am höchsten. Wenn Personen durch den Raum gehen, wirbeln sie Staub auf. Dieser kann sich – vor allem bei selbst zusammengebauten Druckern ohne GehĂ€use – auf dem Druckbett ablagern und so das Anhaften des Modells behindern. Das kann direkten Einfluss auf die DruckqualitĂ€t haben, da das Modell in der Arbeitsphase verrutschen kann. Staub auf den Werkstoffen, etwa auf dem zu schmelzenden Filament fĂŒhrt ebenso zu QualitĂ€tsproblemen oder zu Verstopfung der DĂŒsen.

Gute BelĂŒftung notwendig

Zudem sollten Nutzer auf eine gute BelĂŒftung achten, da Kunststoffe wie ABS und PLA beim Schmelzen ausdĂŒnsten. Um GesundheitsschĂ€den vorzubeugen, ist eine Abluftabsaugung oder zumindest eine ausreichende Frischluftzufuhr anzuraten. Den 3D-Drucker vor der HaustĂŒr zu betreiben, ist aber auch keine gute Idee: Bei zu windigen WetterverhĂ€ltnissen besteht auch das Problem der fehlenden Anhaftung. Da Motor und Mechanik Recht laut sein können, empfiehlt sich die Positionierung abseits von Wohn- und SchlafrĂ€umen.

Jetzt geht es ans Drucken

Ist der richtige Ort gefunden und das GerĂ€t betriebsbereit, benötigt der Drucker eine computerauslesbare Datei. Diese erstellen Nutzer entweder mit passender Software selbst oder sie testen den 3D-Drucker indem sie ein geeignetes Modell aus dem Internet herunterladen. Letztere Variante ist vor allem fĂŒr Neulinge interessant, da sie sich mit dem Entwerfen eigener Modelle in der Regel nicht so gut auskennen. Die Datei speichern Nutzer wahlweise auf einer SD-Karte oder einem USB-Stick und liefern dem 3D-Drucker ĂŒber diesen Weg die notwendigen Arbeitsanweisungen. Eine direkte Verbindung zwischen Computer und Drucker ist nicht so weit verbreitet, funktioniert nur bei einigen Modellen und ist fĂŒr AnfĂ€nger nicht ohne Weiteres einzurichten. Nach dem Aufheizen beginnt der eigentliche Druck. Haftet das Modell mit den ersten Schichten nicht auf dem Druckbett, ist es in der Regel verloren.

Nachbereitung & Reinigung

Je nach Druckertyp sind nach einem vollstĂ€ndigen Druck verschiedene weitere Arbeitsschritte notwendig. Entweder muss das Modell vollstĂ€ndig abkĂŒhlen und aushĂ€rten, oder der Nutzer muss das ĂŒberflĂŒssige Pulver wegpinseln beziehungsweise absaugen. Einige Werkstoffe erfordern eine weitere Behandlung, etwa mit Sekundenkleber zur Stabilisierung. Gegebenenfalls muss der Nutzer auch eine StĂŒtzkonstruktion entfernen, entweder per Hand, mit Schmirgelpapier oder mit einer entsprechenden FlĂŒssigkeit, die die StĂŒtzen auflöst (in einigen FĂ€llen ist dies eine alkoholhaltige Lösung).

Eine verstopfte DĂŒse können Nutzer durch manuelles DrĂŒcken von Filament in das Heizelement reinigen. FĂŒhrt das nicht zum gewĂŒnschten Erfolg, können sie versuchen, die Verstopfung mit einer Akupunkturnadel zu beheben. In ExtremfĂ€llen muss der Anwender den Druckkopf demontieren und in seine Einzelteile zerlegen, um ihn vollstĂ€ndig zu reinigen. Einige Hersteller haben spezielles Reinigungsfilament im Portfolio, das dafĂŒr sorgen soll, dass die DĂŒse von RĂŒckstĂ€nden gereinigt wird.

FĂŒr die Reinigung der Druckbetten sollten Anwender zu speziellen Reinigungsmitteln greifen, um die empfindliche Haftbeschichtung nicht anzugreifen.

WeiterfĂŒhrende Testberichte

Achtung: Hierbei handelt es sich um einen Vergleich. Wir haben die 3D-Drucker nicht selbst getestet.

Wer mehr ĂŒber die derzeit besten 3D-Drucker erfahren möchte und nach verlĂ€sslichen Vergleichstests sucht, wird auf diversen Testportalen fĂŒndig.

Es fĂ€llt auf, dass die gemeinnĂŒtzige deutsche Verbraucherorganisation Stiftung Warentest noch keinen 3D-Drucker-Test durchgefĂŒhrt hat. Sie bietet zwar eine allgemeine Vorstellung der Drucker-Technik aus dem Jahr 2013, jedoch keinen Test verschiedener Druckermodelle.

Wer nach einem Test in dieser Produktkategorie sucht, wird an anderer Stelle fĂŒndig: ALL3DP. Es handelt sich hierbei um ein fĂŒhrendes deutsches Onlinemagazin zum Thema 3D-Druck. Es veröffentlicht auf seiner Website hauptsĂ€chlich englische Artikel. Interessante Veröffentlichungen – und dazu gehört auch der 3D-Drucker-Test aus dem Januar 2019 – werden zusĂ€tzlich in deutscher Sprache publiziert. Das Magazin kĂŒrt dabei Sieger in verschiedenen Kategorien, beispielsweise Drucker in einem bestimmten Preisrahmen, Drucker-BausĂ€tze oder Großformatdrucker.

Das Computermagazin Chip.de hat ebenfalls verschiedene 3D-Drucker Modelle im Rahmen eines Vergleichstests unter die Lupe genommen und die Ergebnisse auf seiner Website veröffentlicht. Wann genau der Test verfasst wurde, ist leider nicht bekannt. Allerdings gibt das Magazin das jeweils letzte Aktualisierungsdatum an. In unserem Fall war das Ranking tagesaktuell.