3D Drucker Test und Kaufberatung

3D-Drucker auf dem Vormarsch

Die 3D-Drucker befinden sich derzeit definitiv auf dem Vormarsch. Allerdings handelt es sich um keine neue Erfindung. Chuck Hull aus den USA entdeckte die sogenannte Stereolithografie im Jahr 1983. Unternehmen setzen die Technologie schon lange ein, um Prototypen zu fertigen. Dasselbe gilt für die Produktion von Werkstücken, deren Bedarf sich auf wenige Stückteile begrenzt.

Zuletzt erkannte das produzierende Gewerbe die Vorteile des 3-D-Druckens. Die Geräte benötigen keine materiellen Formen. Bei einem Produktions-Wechsel verlangt der 3-D-Drucker keinen Wechsel der eingesetzten Form. Daher nimmt der Einsatz des Verfahrens in der Serienproduktion zu.

Gleichzeitig etablieren sich die 3-D-Drucker im Privatkunden-Geschäft. Sie ermöglichen Ihnen als Anwender die Produktion von kleineren Gegenständen. Dazu zählen beispielsweise Dekorations-Objekte, Schmuck oder Spielzeug. Die für den Privat-Gebrauch gedachten Geräte zeigen sich gegenüber professionellen Druckern aus dem Industrie-Sektor hinsichtlich Größe, Belastbarkeit und Komplexität der gedruckten Ergebnisse als unterlegen.

CAD-Modell als Vorlage für den 3D-Drucker

Wie herkömmliche Papierdrucker erfordern 3D-Drucker eine Vorlage. Während beim normalen Drucker Text- oder Bilddateien als Quelle dienen, benötigt die vorgestellte Gerätekategorie ein digitales CAD-Modell. Besagtes erstellen Sie mit einer geeigneten Software. Alternativ finden Sie im World Wide Web zahlreiche kostenlose Vorlagen.

Jedoch eignet sich nicht jedes beliebige Modell für alle Drucker. Auflösung, Größe und Komplexität der CAD-Dateien determinieren die Realisierbarkeit. Daher folgen im weiteren Verlauf Erläuterungen für Sie zu den wichtigsten Punkten der 3D-Drucker.

Wahl eines 3D-Druckers – beim Kauf zu beachtende Punkte

Aufgrund der angesprochenen großen preislichen Reichweite existieren mehrere Punkte und Kriterien, die als relevant für Ihren Kauf eines 3-D-Druckers gelten. Hierzu gehören:

• Technologie des 3D-Druckverfahrens,
• Geschwindigkeit des Druckvorgangs,
• Präzision und Auflösung,
• Fertigprodukt oder Teilesatz für den Eigenbau,
• Größe des Druckobjektes.

Erläuterungen zu den gängigsten Verfahren des 3D-Drucks

Für den 3-D-Druck existieren mehrere Verfahren, mit welchen die Geräte die zu druckenden Gegenstände erzeugen. Der Großteil der Produkte arbeitet auf Basis der Stereolithografie, mit Pulver oder mit der "Fused Filament Fabrication".

Im Segment der 3D-Drucker für die Privatanwender dominiert die Fused Filmanet Fabrication, oft abgekürzt als FFF. Alternativ bezeichnen Hersteller und Experten besagte Technik synonym als "FDM" (Fused Deposition Modeling). Hierbei handelt es sich um ein als Schmelzschichtung bezeichnetes Verfahren. Als Material dient schmelzfähiger Kunststoff.

Der Drucker erhitzt durch Einsatz eines Schmelzpunktes den Kunststoff. Anschließend trägt das Gerät ihn in flüssiger Form über eine Düse schichtweise auf. Beim Material kommen überwiegend Polylactide (kurz PLA) sowie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) zum Einsatz. Der Schmelzpunkt von PLA liegt bei rund 180 Grad Celsius. ABS setzt Temperaturen über 220 Grad Celsius voraus. Sie erhalten die Kunststoffe als Stäbchen oder als Rollenware im Handel.

Die Stereolithografie (SLA) gilt als das am längsten für den 3-D-Druck verwendete Verfahren. Beim Material kommen Kunststoffe beziehungsweise Kunstharze zum Einsatz. Erneut erfolgt die Konstruktion respektive der Druck in Schichten. Das herzustellende Werkstück befindet sich dabei in einem Bad aus Basismonomeren. Letztere stammen von einem fotosensitiven Kunststoff. Bei jedem Schritt senkt der Drucker das Werkstück weiter in das angesprochene Bad ab. Ein im Drucker integrierter Laser fährt dabei über das Werkstück und erzeugt die vom Anwender gewünschte Form.

Beim Pulverschicht-Druck dienen Pulver aus Kunststoff oder Gips sowie ein flüssiges Bindemittel als Materialen für den Druckvorgang. Der Drucker verteilt das Pulver in einer dünnen Schicht auf der Werkplatte. Anschließend kommt das Bindemittel zum Einsatz, wodurch es an den vorgesehenen Stellen aushärtet. Das Vorgehen wiederholt das Gerät solange, bis das Objekt wie programmiert aussieht. Der Fachjargon bezeichnet den Baustoff, welcher bei der Herstellung eines dreidimensionalen Drucks zum Einsatz kommt, als "Filament".

Vor- und Nachteile von SLA und FFM

In der Regel entscheiden Sie sich als Privatkäufer zwischen einem Drucker mit SLA- oder mit FFM-Technik. Daher lohnt sich ein Blick auf die Vor- und Nachteile beider Alternativen. Die Stereolithografie zeichnet sich durch eine feine, detaillierte Oberfläche und eine hohe Fertigungs-Genauigkeit aus.

Allerdings gelten die benötigten Materialien des Verfahrens als teuer im Vergleich zu alternativen Druckmethoden. Zudem erfordert der Wechsel auf eine Farbe die Reinigung der Resin-Wanne, in der sich das Bad mit der Flüssigkeit befindet.

Demgegenüber überzeugt das FFM-Verfahren mit einer  kostengünstigen Herstellung. Dafür zeigt sich das Verfahren in der Genauigkeit der Schichtlithografie unterlegen. Außerdem benötigt die Technik während der Fertigung diverse Stütz-Konstruktionen.

Druckauflösung entscheidet über "Feinheit" des Druck-Ergebnisses

Die Ausprägung der aufgezählten Kauf-Kriterien beeinflusst den Preis eines Gerätes maßgeblich. Im Segment der 3D-Drucker gilt nicht die erzielbare Größe als entscheidender Faktor. Vielmehr kommt der Auflösung die größte Bedeutung zu.

Die vorgestellten 3D-Druckverfahren zeichnen sich durch ihre schichtweise Funktion aus. Sie tragen Schicht für Schicht auf, wenn sie das gewünschte Objekt entsprechend der digitalen Vorlage herstellen. Ein guter 3-D-Drucker trägt die einzelnen Schichten derart fein auf, dass Sie diese mit dem bloßen Auge nicht mehr erkennen.

Als entscheidendes Kriterium dient die mögliche Auflösung des Gerätes. Je höher diese ist, desto weniger identifizieren Sie die verschiedenen Ebenen des gedruckten Gegenstandes. Dadurch erscheint das Objekt als hochwertiger.

Um Aufschluss über die Schichtdicke eines 3-D-Druckers zu erhalten, informieren Sie sich im zugehörigen technischen Datenblatt über den Micron-Wert. Hierbei handelt es sich um die Maßeinheit für 3-D-Drucker, die Auskunft über die realisierbare Auflösung gibt. Gleichzeitig liefert der Wert Aufschluss darüber, bis zu welcher Schichthöhe der Drucker zuverlässig den Fluss des aufgetragenen Materials steuert.

Die Umrechnung von Millimeter in Micron erfolgt durch Multiplikation mit dem Faktor 1.000. So entsprechen beispielsweise 20 Micron einer Dicke von 0,02 Millimetern pro Schicht. Bei 100 Micron beträgt die Schichtdicke 0,1 Millimeter. Demnach sinkt die Schichtdicke mit abnehmender Micron-Zahl. Folglich deutet ein niedriger Micron-Wert auf eine hohe Auflösung hin.

Mit abnehmender Micron-Zahl steigt in der Regel der Preis. Mit ihm geht nicht zwangsläufig ein größerer Bauraum einher. Oftmals ähneln sich Drucker in der maximal erzielbaren Größe der Druckobjekte, obwohl sie preislich aufgrund verschiedener Auflösungen weit auseinanderliegen. Achten Sie daher beim Kauf eines 3-D-Druckers nicht ausschließlich auf den Bauraum. Als Indikator für die Qualität der gedruckten Gegenstände dient daher der Micron-Wert.

Im Bereich der privat genutzten 3D-Drucker empfiehlt sich mindestens ein Gerät mit einer Schichthöhe von maximal 0,2 Millimetern beziehungsweise 200 Micron, falls Sie ein günstiges Modell suchen. Sofern Sie höhere Ansprüche besitzen, suchen Sie eine Maschine, deren minimale Schichthöhe sich unterhalb von 100 Micron bewegt.

3D Drucker umfassendde Kaufberatung

Maximale Größe der Druckobjekte hängt vom Druckraum ab

Der angesprochene Bau- beziehungsweise Druckraum entscheidet über die Maximalgröße der Druckobjekte. Damit ergibt sich die nächste wichtige Kennzahl, auf die Sie beim Kauf eines 3-D-Druckers achten. Die Hersteller geben die zugehörigen Werte in x-, y- und z-Achsen an. Sofern Sie frontal vor dem Gerät stehen, informiert Sie die z-Achse über die Höhe. Die x-Achse gibt an, wie breit der Druckraum ausfällt. Folglich bezieht sich die y-Achse auf die Tiefe.

3D-Drucker für Privatanwender drucken durchschnittlich bis zu 25 Zentimeter breite, hohe und lange Objekte. Bei größeren Druck-Ergebnissen benötigen Sie ein Gerät, dessen Preis sich in Regionen bewegt, in denen industriell eingesetzte Drucker beginnen.

Neben der Größe des Druckraums unterscheiden sich die am Markt erhältlichen FFM-Geräte in der Ausstattung des Bauraums. Während des Druckvorgangs kühlen die verschiedenen Schichten unterschiedlich schnell ab. Das führt zum sogenannten Verzug. Dadurch verändert sich die äußere Gestalt des Bauteils. Diesen minimieren Sie, indem Sie einen 3-D-Drucker mit beheizter Druckplatte erwerben. Das ermöglicht insbesondere bei kleineren Teilen einen weitestgehend verzugsfreien Produktions-Prozess.

Druckgeschwindigkeit des Gerätes beachten

Beim Kauf eines herkömmlichen Papier-Druckers achten Sie auf die erzielbare Geschwindigkeit, die sich in Seiten pro Minute ergibt. Im Segment der 3-D-Drucker existiert eine vergleichbare Maßgröße. Die Hersteller geben in den technischen Details eines jeden Modells die maximale Druckgeschwindigkeit an.

Der zugehörige Wert drückt aus, wie schnell der im Gerät verbaute Druckkopf zwischen verschiedenen Positionen wechselt. Das setzt gleichzeitig die Bereitstellung von ausreichend Material voraus. Innerhalb der Zeitangabe erfolgt ein Positionswechsel ohne negative Auswirkungen auf die Positionierungs-Geschwindigkeit.

Weitere Kennzahl: die Positionierungs-Geschwindigkeit

Mit der Positionierungs-Geschwindigkeit folgt die nächste wichtige Kennzahl für den 3D-Drucker-Kauf. Sie sagt aus, unter welchen Abweichungen die Drüse der Maschine einen identischen Punkt wiederholt ansteuert. Ein niedriger Wert deutet auf eine hohe Qualität bei der Steuerung und der Mechanik des Gerätes hin.

Achten Sie beim Kauf darauf, ein Modell auszuwählen, dessen Positionierungs-Genauigkeit deutlich unter der Schichtdickte liegt. Im gehobenen Marktbereich drucken die Maschinen mit einer Exaktheit von 0,0125 Millimetern. Sofern Sie einen Einsteiger-Drucker suchen, empfehlen sich höchstens 0,1 Millimeter.

Preiswerte Alternative zum fertigen Produkt: 3D-Drucker als Bausatz

Im Vorfeld des Kaufes steht für Sie eine wichtige Entscheidung an. Die Hersteller für 3-D-Drucker bieten Ihnen komplette Geräte oder Bausätze an. Bei einem Bausatz bauen Sie den Drucker selbst zusammen. Dadurch ergeben sich mitunter erhebliche Einspar-Potenziale gegenüber dem Kauf des fertigen Produktes.

Allerdings geht die Montage des Druckers bei einem Bausatz mit großem zeitlichem Aufwand einher. Ferner benötigen Sie handwerkliche Fähigkeiten, um das Gerät zusammenzubauen. Das schließt Grundkenntnisse auf dem Gebiet der Elektronik und den geschulten Umgang mit einem Lötkolben ein.

Die vorgestellten Kriterien beeinflussen die Qualität Ihres 3D-Druckers. Ausgehend von der Ausprägung der technischen Details ergeben sich preislich deutlich Unterschiede. Einstiegs-Geräte als Bausatz erhalten Sie bereits im mittleren dreistelligen Bereich. Für einen hochwertigen, leistungsstarken Drucker zahlen Sie dagegen einen vierstelligen Betrag.

Strom- und Materialkosten beachten

Kalkulieren Sie neben dem reinen Anschaffungspreis diejenigen Kosten ein, welche im laufenden Betrieb des Gerätes anfallen. Dazu gehören zunächst die Stromkosten. Zudem setzt jeder Drucker ein geeignetes Material voraus, aus dem er die Druck-Objekte herstellt. An diesem Punkt kommt der erwähnte Unterschied zwischen FFM- und SLA-Geräten ins Spiel. Die für die Schichtlithografie erforderlichen Werkstoffe stellen die teurere Variante dar.

Kombigeräte: 3D-Drucker und -Scanner in einem Produkt

Einige der von den Herstellern angebotenen 3-D-Drucker zeichnen sich durch besondere Leistungs-Merkmale aus, die den Funktionsumfang erweitern. Das trifft beispielsweise auf Kombi-Geräte zu, welche 3-D-Drucker und 3D-Scanner in einer Maschine vereinen. Mit der Scan-Funktion scannen Sie ein dreidimensionales Objekt. Anschließend besitzen Sie die Option, einen "Klon" der Vorlage auszudrucken.

Informieren Sie sich zudem vor dem Kauf über die Schnittstellen, die Ihnen beim angedachten Modell zur Verfügung stehen. Die Schnittstellen benötigen Sie, um Ihre 3D-Modelle an das Gerät zu übertragen. Als Beispiele dienen SD-Karten oder Verbindungen über ein USB-Kabel.

Fazit zur 3D Drucker Kaufberatung

3D-Drucker anhand der erläuterten Kriterien vergleichen und Testberichte zurate ziehen
Zusammengefasst beeinflussen mehrere Aspekte die Leistungsfähigkeit und dadurch den Preis des 3D-Druckers. Definieren Sie vor dem Kauf Ihre persönlichen Ansprüche an das Gerät. Entscheiden Sie, ob Ihnen ein Einsteiger-Modell ausreicht oder ob Sie professionelle Druck-Ergebnisse erwarten. Berücksichtigen Sie bei der Beurteilung der zur Auswahl stehenden Exemplare, welches Druckverfahren zum Einsatz kommt.

Wahrscheinlich fällt Ihre Wahl auf ein SLA- oder ein FFM-Gerät. Jede der Alternativen besitzt sowohl Vor- wie auch Nachteile. Beachten Sie zudem die später anfallenden Material- und Stromkosten bei ihrer finanziellen Kalkulation.

Ein qualitativ hochwertiger 3D-Drucker zeichnet sich durch eine Positionierungs-Genauigkeit von 0,0125 Millimetern aus und druckt mit einer Schichtdicke von weniger als 100 Micron. Diese, in Micron vermerkt, informiert Sie, wie fein die Maschine die einzelnen Ebenen aufträgt. Je kleiner die Zahl, desto hochwertiger wirkt das Druck-Ergebnis.

Der im xyz-Koordinaten-System angegebene Druck- oder Bauraum gibt Aufschluss über die maximale Größe der druckbaren Objekte. Beim FFM-Verfahren empfiehlt es sich, über eine beheizte Druckplatte nachzudenken. Das verhindert den Verzug beim Druck-Ergebnis aufgrund von Temperatur-Unterschieden.

Es scheint, als gebe es bei den Preisen der 3D-Drucker nach oben hin keine Grenzen. Vergleichen Sie daher verschiedene Modelle anhand der erläuterten Kriterien und Eigenschaften. Dadurch erkennen Sie, welche Maschinen mit guten Werten überzeugen. Ziehen Sie zusätzlich Testberichte zurate, um Ihnren Eindruck durch die fachliche Einschätzung von Experten zu fundieren. Sie finden auf den Unterseiten Testberichte zu ausgewählten, empfehlenswerten 3D-Druckern.