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Formlabs Form 1+ im ausführlichen Praxistest

13.07.2015 | 10:22 Uhr |

SLA ist die 3D-Drucktechnik, die Kunststoff übertreffen soll. Im Test stellen wir den Formlabs Form 1+ auf die Probe.

Im 3D-Druck für Hobbyisten etabliert sich neben dem FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) die Stereolithographie als weitere Drucktechnik. Einer der bekanntesten Vertreter ist der Form 1+ von Formlabs. Er ist als Desktop-Gerät für Ingenieure, Designer und Modellbauer gedacht und soll sich dank hoher Druckqualität und Präzision für Prototypen und Gussvorlagen eignen. Wir haben uns den Drucker ins Testlabor geholt und in der Praxis angeschaut.

Hardware-Installation – einfach und übersichtlich

Das Druckverfahren der Stereolithographie setzt nicht auf Kunststoff, der aufgerollt oder als Stäbchen eingesetzt wird, sondern auf flüssiges Kunstharz als Druckmaterial. Damit unterscheidet sich auch die Installation des Formlabs Form 1+ grundlegend von einem FDM-Drucker. Kommt der Form1+ aus dem Karton, ist der 3D-Drucker ab Werk vorkalibriert. Um ihn einsatzbereit zu kriegen, setzen wir das Resin-Becken ein, in das wir das Kunstharz bis zur vorgegebenen Markierung (etwa 200 Milliliter) einfüllen. Die Druckplattform sitzt oben am Gerät und lässt sich per Hebel einfach in die Halterung einschieben und fixieren. Die Plattform selbst zeigt nach unten, denn der Form 1+ erstellt die 3D-Objekte kopfüber. Mit ihr lassen sich Gegenstände bis zu einer Größe von 125 x 125 x 165 Millimetern (Breite x Tiefe x Höhe) bauen. Damit ist der Hardware-Aufbau bereits abgeschlossen. Im Test erweist er sich als sehr einfach durchführbar.

Display und Taste: Das ist alles, womit der Formlabs Form 1+ gesteuert wird.
Vergrößern Display und Taste: Das ist alles, womit der Formlabs Form 1+ gesteuert wird.

Am 3-Drucker selbst gibt es ein Display und einen Bedienknopf. Schalten wir den Form1+ erstmals an, justiert er automatisch Becken und Plattform. Der 3D-Drucker sieht recht futuristisch aus mit seiner orangefarbenen Haube, die über gesamte Becken und Druckplattform reicht. Doch die Abdeckung hat ganz praktische Gründe: Sie schützt den Drucker vor unerwünschtem UV-Licht und sorgt dafür, dass seine Strahlen nicht unkontrolliert nach außen dringen. Denn der 3D-Drucker härtet per Laser, der von unten auf die Flüssigkeit trifft, das Harz an genau den Stellen aus, an denen der 3D-Gegenstand entsteht. Dabei senkt sich die Druckplattform von oben in das Becken. Um möglichst die gesamte Plattform mit dem Laser abzudecken, wird er von Spiegeln im Inneren abgelenkt. Das 3D-Objekt wächst Schicht für Schicht, während es kopfüber an der Plattform hängt.

Die Revolution im 3D-Druck? - Formlabs Form 1+

Wichtige Rolle – die Drucksoftware PreForm

Das Verfahren der Stereolithographie erfordert eine möglichst präzise vorbereitete 3D-Druckvorlage. Diese Vorarbeit übernimmt beim Form1+ das Programm PreForm, das sich kostenlos von der Formlabs-Webseite laden lässt und für Windows ab XP sowie Mac-OS X verfügbar ist. Preform nutzt Englisch als Menüsprache und kann mit STL- und OBJ-Dateien umgehen. Öffnen wir das Programm, fordert es im ersten Schritt, die Schichtdicke und das Druckmaterial zu definieren. Hier sollten Sie genau darauf achten, was auf dem Flaschenetikett steht, denn die Kunstharz-Sorten unterscheiden sich grundlegend. Im Test verwenden wir transparentes Kunstharz der Sorte Clear mit der Bezeichnung „02“.

Neben dem Anpassen von Größe und Lage des Objekts auf der Plattform kommt der Definition von Support-Strukturen besondere Bedeutung zu. Denn ohne sie kann der Druckvorgang schiefgehen. Das haben wir in unserem ersten Versuch erfahren: Als wir das Standard-Testobjekt – unser Sahnetöpfchen - ohne Hilfsstrukturen ausdrucken, fällt es prompt ins Becken, bevor es fertig ist. Wir müssen den Vorgang abbrechen.

Preform ist die Druckersoftware des Formlabs Form +
Vergrößern Preform ist die Druckersoftware des Formlabs Form +

Der Support lässt sich im Programm automatisch generieren oder manuell definieren. Für Letzteres klicken wir im Support-Menü auf „Advanced“ und legen die Einzelheiten wie die Stärke der Hilfsplattform oder den Abstand zwischen Plattform und Gegenstand fest. Praktisch ist hier der Link zu den Hilfeseiten des Herstellers, denn absolut selbsterklärend sind die Bezeichnungen im ersten Moment nicht.

Noch ein Wort zum Support: Hilfsplattformen werden in Preform mit Absicht mit Kerben definiert. Dass das so gewollt ist, verstehen wir, als wir den fertig gedruckten Gegenstand von der Plattform lösen wollen. Denn an den vorgegebenen Stellen greift die Spachtel und Luft dringt zwischen Bauoberfläche und Objekt. So löst es sich ohne großen Kraftaufwand. Außerdem verhindern die Kerben, dass die Metalloberfläche der Plattform verkratzt.

In Preform berechnet: Flüssigkeitsbedarf, Druckzeit, Layeranzahl
Vergrößern In Preform berechnet: Flüssigkeitsbedarf, Druckzeit, Layeranzahl

Formlabs Form 1+ - letzte Schritte vor dem Druck

Sind alle Einstellungen vorgenommen, klicken wir in Preform auf den orangefarbenen Button. Nun zeigt die Software die Druckprognose an: den Flüssigkeitsbedarf, die Anzahl der Druckschichten, die Druckzeit und die definierte Drucksorte. Stimmt alles, klicken wir auf „Send to Printer“ und das Programm berechnet die 3D-Druckdatei - den G-Code, den es sofort an den per USB angeschlossenen Formlabs Form 1+ sendet.

Video: Welchen 3D-Drucker / -Scanner kaufen?

Je feiner die Auflösung, desto länger benötigt das Programm, den G-Code zu berechnen. Die zeitlichen Unterschiede sind gravierend: Bei gröbster Auflösung (0,2 Millimeter Schichtdicke) dauert es gerade einmal 56 Sekunden, bis der G-Code im Speicher des Druckers landet. Wählen wir die feinste Auflösung (0,025 Millimeter), erhöht sich die Rechenzeit auf 9 Minuten. Hat der Form 1+ die Druckdatei geladen, lässt sich die USB-Verbindung zum Drucker sogar lösen, denn er arbeitet ausschließlich aus dem internen Speicher heraus. Der eigentliche Druck startet jedoch erst, wenn wir die Taste am Display betätigen.

SLA-Druckprozess: Das Objekt entsteht kopfüber. Beim Drucken sehen Sie den Laser, wie er das Kunstharz an den gewünschten Stellen aushärtet.
Vergrößern SLA-Druckprozess: Das Objekt entsteht kopfüber. Beim Drucken sehen Sie den Laser, wie er das Kunstharz an den gewünschten Stellen aushärtet.

Druckgeschwindigkeit und Druckqualität des Form 1+

Geht es mit dem Drucken los, senkt sich die Plattform ins Resin-Becken. Vom Vorgang selbst bekommen wir in der ersten Zeit wenig mit. Von außen sehen wir nur den Lichtstrahl, wie er durch das Becken auf die Plattform trifft. Auffallend: Für einen 3D-Drucker arbeitet der Formlabs Form 1+ sehr leise. Der Grund: Die mechanischen Bewegungen beschränken sich auf das Heben und Senken der Bauplattform und ein minimales Schwenken des Resin-Beckens. Das Belichten durch den Laser ist komplett lautlos. Mit der Zeit „wächst“ das Druckobjekt quasi aus der Flüssigkeit heraus.

Druckvorgang am Display: Es zeigt die verbleibende Druckzeit und den Layer-Status an.
Vergrößern Druckvorgang am Display: Es zeigt die verbleibende Druckzeit und den Layer-Status an.

Während des Drucks zeigt das Display sowohl die verbleibende Zeit als auch die Summe und die erledigten Layer an. Die vom Druckprogramm errechnete Zeitvorgabe stimmt genau mit unseren Messwerten überein. Das ist für einen 3D-Drucker eher ungewöhnlich. Unsere bisherigen Testkandidaten der FDM-Abteilung gaben hier mehrheitlich eher ungefähre Schätzungen als einen verlässlichen Wert ab.

Der Formlabs Form 1+ hat insgesamt vier Druckauflösungen. Sie reichen von 0,2 bis 0,025 Millimeter Schichtdicke. Klar, dass der Druck in der gröbsten Auflösung am schnellsten geht. Für unser kleines Töpfchen benötigt der 3D-Drucker hier gerade einmal 50 Minuten. Umgekehrt vergehen bei der feinsten Auflösung geschlagene 5:56 Stunden, bis das Töpfchen fertig gedruckt ist. Der Unterschied lässt sich auch an den Layern festmachen: Von 196 Schichten steigert sich der Aufwand auf 1568 Layer im feinsten Modus.

Das fertig gedruckte Objekt hängt kopfüber an der Plattform des Form 1+
Vergrößern Das fertig gedruckte Objekt hängt kopfüber an der Plattform des Form 1+

Arbeit nach dem Druckvorgang

Ist das Objekt fertig gedruckt, fährt die Plattform nach oben und der Gegenstand hängt daran. Jetzt ist der Augenblick für die Einweghandschuhe gekommen, die Formlabs in der Finishing-Einheit beigelegt hat. Denn wir nehmen die Bauplattform samt Objekt ab und stellen Sie mit dem Objekt nach oben auf das für die Nacharbeit gedachte Arbeitsbrett. Darauf finden sich zwei Plastikbehälter, eine Spachtel und eine feine Zange. Das Equipment gehört zum Lieferumfang des Form 1+. Ratsam sind zudem möglichst fusselfreie Papierhandtücher – etwa von der Küchenrolle.

Zum Ablösen drehen wir die Plattform und lösen den gedruckten Gegenstand mit einer Spachtel ab.
Vergrößern Zum Ablösen drehen wir die Plattform und lösen den gedruckten Gegenstand mit einer Spachtel ab.

Mit der Spachtel lösen wir das Druckobjekt von der Plattform. Dazu setzen wir an den vorgegebenen Kerben der Hilfsplattform an und lassen Luft zwischen Plattform und Objekt. Jetzt lässt es sich einfach abheben und in den Plastikbehälter legen, den wir zuvor mit Alkohol gefüllt haben. Dieser ist nicht im Lieferumfang enthalten. Sie müssen ihn extra etwa in der Apotheke besorgen.

Das Alkoholbad nimmt dem Gegenstand die Klebrigkeit.
Vergrößern Das Alkoholbad nimmt dem Gegenstand die Klebrigkeit.

In der Flüssigkeit schwenken wir den Gegenstand etwa 2 Minuten und lassen ihn weitere 10 Minuten baden. Da der Alkohol dem Kunstharz die Klebrigkeit nimmt, sollte das Objekt komplett von der Flüssigkeit bedeckt sein. Formlabs rät zu weiteren 10 Minuten in einem zweiten Behälter mit Alkohol. Danach nehmen wir den Gegenstand heraus und legen ihn auf das mitgelieferte Mikrofasertuch zum Trocknen.

Die Bauplattform reinigen wir zuerst mit der Spachtel und nutzen dann die Küchentücher, um die Kunstharzreste vollständig zu entfernen und die Spachtel zu säubern. Das sollte schnell nach dem Druck passieren, da sich sonst die Resin-Reste durch das Tageslicht erhärten und nur noch schwer weg zu kriegen sind. Das Objekt trocknet am besten über Nacht, bevor wir es von den Supportstrukturen befreien. Die mitgelieferte Zange leistet dabei gute Dienste. In der Regel lassen sich die Stützen gut entfernen. Bleiben doch Reste, können wir sie wegfeilen, um etwa die Standfestigkeit des Objekts zu erhöhen.

Feine Qualität, aber nicht immer ohne Defekte.
Vergrößern Feine Qualität, aber nicht immer ohne Defekte.

Druckqualität – fein, aber nicht immer fehlerfrei

Der Formlabs Form 1+ liefert ausgesprochen feine Objekte ab. Nicht immer ist die höchste Auflösung aber ein Garant für ein Top-Ergebnis. So zeigt unser Töpfchen bei 0,0,5 Millimetern Schichtdicke das beste Resultat, nicht aber bei 0,025 Millimetern. In jeder Auflösung bleibt bei dieser Vorlage eine minimale Schicht erkennbar, obwohl die Oberfläche komplett glatt ausfällt. Auch kleine Fehler kommen in jeder Auflösungsstufe vor. Das kann an der Qualität der Vorlage liegen, aber auch schlicht am Druckmaterial hängen. So selten scheinen jedoch kleine Fehler nicht vorzukommen. Denn Formlabs selbst bietet auf der Webseite Hinweise, wie sie sich nach dem Druck reparieren lassen. Eine Möglichkeit: Einen Zahnstocher ins Resin zu tauchen und die fehlerhafte Stelle – etwa ein Loch - damit auszufüllen. Ausgehärtet wird dann unter einer Lampe oder einfach an der Sonne.

Ein Hinweis von Formlabs, der uns nach dem Test erreicht hat und den wir gerne weitergeben: Gerade bei Gegenständen mit einer flachen Grundfläche verhält sich SLA grundlegend anders als FDM. Während Kunststoff-3D-Drucker ohne Probleme ein Gefäß wie unser Töpfchen vom Boden aufwärts schichten können, verhalten sich SLA-Drucker hier komplett anders. Die Lösung: Entweder man druckt den Gegenstand mit der offenen Seite zur Plattform. Oder man druckt ihn schief - sprich: 10 bis 45 Grad versetzt von der Plattform und definiert Supports in diesen Bereich, um den Halt auf der Bauplattform zu sichern. Hinweise zur Platzierung einer Druckvorlage gibt Formlabs auf den Support-Seiten.

Der Form 1+ liefert bsolut überzeugende Druckergebnisse.
Vergrößern Der Form 1+ liefert bsolut überzeugende Druckergebnisse.

Insgesamt sind die Druckergebnisse aus dem SLA-Drucker auf jeden Fall besser als aus einem Gerät, das mit ABS oder PLA arbeitet. Das wird anhand unserer kleinen Statue deutlich: Selbst in der gröbsten Auflösung ist die Netzstruktur absolut sauber gefertigt. Störende Elemente wie Fäden in den Zwischenräumen, die bei Kunststoff-3D-Druckern oft vorkommen, meistert die Stereolithographie ohne Probleme. Auch Ecken und Wölbungen sind exakt gearbeitet.

Verbrauchskosten – SLA ist kostspielig

Bei FDM-Druckern konzentrieren sich die Folgekosten in erster Linie auf den Kunststoff. Stereolithographie-Drucker kommen dagegen teurer im Verbrauch. Denn nicht nur das Resin gehört zum Verbrauchsmaterial, sondern auch das Resin-Becken. Laut Formlabs soll es nach 2 Litern ausgetauscht werden, da der Boden eintrübt und der Laser damit nicht mehr exakt arbeiten kann. Außerdem ist für jede Farbe oder Art eines Resins einen extra Tank fällig – Kostenpunkt: 55 Euro.

Derzeit gibt es bei Formlabs sieben verschiedene Sorten. Sie reichen von durchsichtigen (Clear) bis zu flexiblen (Flexible) oder extra starken Varianten (Tough). Außerdem eine Sorte, die zur Gussmodellerstellung gedacht ist (Castable). Hier verbrennt die Hülle rückstandsfrei. Ein Liter Resin kostet derzeit 135 Euro. Unser Töpfchen wiegt mit Support 15 Gramm. Damit kostet es 2,03 Euro. Ein satter Preis, der über allen bisher errechneten kunststoffverarbeitenden 3D-Druckern liegt.

Dazu kommt noch der Alkohol: Da der gedruckte Gegenstand komplett mit Flüssigkeit bedeckt sein muss, benötigen wir selbst für unsere kleinen Testobjekte fast einen Liter. Unter 10 Euro pro Liter ist Isopropylalkohol derzeit nicht zu haben. Zum Handtieren mit dem Kunstharz und dem Alkohol sind Nitril-Einweghandschuhe praktisch. Sie liegen zahlreich bei und kosten später mit etwa 7 Euro für 100 Stück nicht die Welt.

Fazit – 3D-Drucker für Profis und Enthusiasten

Lieferumfang des Formlabs Form 1+: Drucker, Finish Kit, Preform Programm und Resin
© Formlabs

Der Formlabs Form 1+ ist eindeutig für den beruflichen Einsatz konzipiert. Der SLA-Drucker ist einfach zu installieren, auf Dauereinsatz ausgelegt, bringt eine ausgewogene, sehr übersichtliche Druckersoftware mit und kann ohne Probleme unbeaufsichtigt arbeiten. Echte 3D-Druck-Fans werden ihre Freude mit ihm haben, trotzdem der Umgang mit dem Kunstharz und dem Alkohol anfangs etwas ungewohnt ist. Nach einer Weile kriegt man aber Übung und kommt damit ohne weiteres zurecht.

Insgesamt ist die Stereolithographie dem FDM-Verfahren in Sachen Druckqualität eindeutig überlegen. Das zeigt sich an den schönen Details unserer Druckobjekte. Allerdings kostet diese Qualität auch einen Zacken mehr. Denn zum Gerätepreis von 3400 Euro kommen an Verbrauchsmaterialien nicht nur Kunstharz, sondern auch Alkohol, Ersatzbecken und Handschuhe dazu. Und natürlich ist Experimentierfreude wie bei allen 3D-Druckern gefragt. Bis das richtige Material und die optimalen Einstellungen in der Software gefunden sind, bedarf es einiger Probeläufe. Den Prozess zu gehen, lohnt sich aber beim Formlabs Form 1+ in jedem Fall.

Produkt

Formlabs Form 1+

Bauart

Fertiggerät

minimale Schichtstärke (in mm)

0,025

Filament

Kunstharz

Drucktechnik

Stereolithographie

Abmessungen betriebsbereit (B x T x H in mm)

275 x 300 x 450

Händler

Formlabs

Druckqualität

Standardqualität

sehr gut

höchste Qualität

sehr gut

Drucktischjustierung

sehr exakt

Druckqualität mit Support

sehr gut

Geschwindigkeit

Testobjekt in geringer Qualität (in Std.)

00:50

Testobjekt in höchster Qualität (in Std.)

05:56

Aufheizen auf Betriebstemperatur (in Min.)

entfällt

Ausstattung

max. Objektgröße (B x T x H in mm)

125 x 125 x 165

unterstützte Druckmaterialien

Flexible, Tough, Castable, Clear, Color

Bauplattform beheizbar

nein

Display / Speicherkartenslot / USB-Host

ja / nein / nein

Anschlüsse

USB 2.0

LED-Beleuchtung

ja (nur Taste)

unterstützte Betriebssysteme

Windows XP, Vista, 7, 8, Mac-OS

Community

Formlabs Blog / http://formlabs.com/company/blog/

Gewicht Drucker betriebsbereit (in kg)

8,00

Handhabung

Software

Preform

Bewertung Software

übersichtlich, viele Einstelloptionen

Dateiformate

STL, OBJ, FORM

Display: Sprache / Menüaufbau

Englisch / übersichtlich

Aufbau Drucker: Installation / Materialbestückung

sehr einfach / sehr einfach

Druckbetrieb: Stabilität Drucker / unbeaufsichtigtes Drucken

sehr stabil / ja

Verbrauch

Stromverbrauch (Betrieb / Ruhe / Aus)

23,1 / 12,6 / 0,9

Druckmaterial (Preis pro kg)

135 Euro

Preis Testobjekt (15 g)

2,03 Euro

zus. Verbrauchsmaterial:

Isopropyl-Alkohol, Handschuhe, Resin-Becken

Preis (Drucker)

3399 Euro

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