So finden Sie den richtigen 3D-Drucker

Vor ein paar Jahren war der 3D-Druck noch etwas für Nerds oder – als absolutes Gegenteil davon – für die Fertigung professioneller Prototypen. Inzwischen entdecken immer mehr ambitionierte Hobbyisten und Selbständige die Vorteile der Desktop-3D-Drucker. Deshalb gibt es immer mehr Geräte. Das vergrößert die Auswahl, erschwert aber einen schnellen Überblick. Wir stellen geeignete Lösungen vor, um Gegenstände auszudrucken. Dabei gehen wir auf die gängigen Verfahren ein und erklären, wo die Vorteile und Grenzen von Schmelzschichtung und Co. liegen.

3D-Druck – Schmelzschichtung

Die 3D-Drucker arbeiten mit unterschiedlichen additiven Drucktechniken. Am weitesten verbreitet ist das Schmelzschichtverfahren – Fused Deposition Modeling oder Fused Filament Fabrication. Hier schmilzt der 3D-Drucker Kunststoff (Filament), um ihn Schicht um Schicht aufeinanderzusetzen. Dabei tritt das erhitzte Filament aus einer Druckdüse (Extruder) aus, wird auf der Bauplattform aufgetragen und erhärtet. Die Kunststoffe sind entweder als Rollenware oder als Stäbchen erhältlich. Zu den beliebtesten Kunststoffarten zählen ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und PLA (Polylactid, Polymilchsäure). ABS benötigt in der Regel einen Schmelzpunkt von über 220 Grad Celsius und eine beheizbare Bauplattform, um Verzerrungen beim Aushärten zu verhindern. PLA-Kunststoff lässt sich dagegen bei etwas niedrigeren Temperaturen ab 180 Grad Celsius verarbeiten und kann mit unbeheizten Bauplattformen umgehen.

Wie gut das Objekt ausfällt, hängt von der Vorlage, der Druckauflösung und dem von der Druckersoftware erstellten Maschinencode ab. Überhänge wie etwa einen ausgestreckten Arm realisieren die 3D-Drucker mithilfe von Stützen (Support), die sie während des Drucks aufbauen. Sie lassen sich im Nachhinein wieder entfernen. Damit die Objekte sicher auf der Bauplattform haften, bekommen Sie Hilfsplattformen – sogenannte Rafts. Auch sie entstehen mit dem Gegenstand und werden nach dem Druck abgebrochen. Die kunststoffverarbeitenden 3D-Drucker gibt es inzwischen in einer sehr großen Auswahl. Die meisten arbeiten mit einer Druckdüse. Wollen Sie mehrfarbige Gegenstände herstellen, müssen Sie entweder während des Drucks den Kunststoff tauschen oder ein Gerät mit zwei Druckdüsen nutzen.

Günstiger Einstieg – 3D-Drucker-Bausätze

Die günstigste Art ins Objektedrucken einzusteigen, ist den 3D-Drucker selbst zusammenzubauen. Allerdings müssen Sie auch hier mit einigen hundert Euro für den Bausatz rechnen – der Velleman K8200 beispielsweise kostet rund 500 Euro. Der 3D-Drucker kann sowohl mit ABS als auch PLA umgehen. Für Bausätze sollten Sie handwerklich geschickt sein und viel Zeit einrechnen, um das Gerät in Betrieb zu nehmen. Fertigkeiten wie der Umgang mit einem Lötkolben oder Elektronik-Grundkenntnisse sind wichtige Voraussetzungen.

©Velleman

Einige Druckermodelle gibt es sowohl als Bausatz wie auch als fertig montiertes Gerät – etwa den Ultimaker. Hier sparen Sie mit dem Bausatz des Ultimaker Original, der auf rund 1200 Euro kommt, während das Fertiggerät rund 1500 Euro kostet. Ähnlich sieht es beim Conrad-Modell Renkforce RF1000 aus, das als Fertigvariante schon im PC-WELT-Testcenter war.

Ausführlicher Testbericht: Conrad Renkforce RF1000

Der 3D-Drucker liegt mit 1500 Euro als Bausatz satte 500 Euro unter dem Preis für das fertig montierte Gerät. Haben Sie sich durch die Einzelteile gearbeitet, bietet das Conrad-Modell einen weiteren Vorteil. Es lässt sich durch einen Fräs- und Graviereinsatz erweitern. Die Halterung gibt es als extra Bausatz und kostet je nach Fräsenhersteller bis zu 50 Euro.

©German Reprap

Manche 3D-Drucker-Modelle gibt es ausschließlich als Bausatz. Bekannt sind etwa die Geräte von German Reprap wie die Protos-Reihe V2 und V3 sowie der X400. Oft lassen sie sich als Basiskits kaufen und an eigene Bedürfnisse anpassen. Selbst in den Grundversionen sind diese 3D-Drucker zum Selbstmontieren nicht gerade günstig. So kostet etwa der V3 rund 1000 Euro. Dafür bringen sie in der Regel einen recht großen Bauraum mit, können mit unterschiedlichen Filamenten umgehen und lassen sich erweitern – etwa durch andere Druckplattformen, Schrittmotoren oder einen zweiten Extruder.

Trend zum geschlossenen System

Eigentlich ist dieses Erweitern und Basteln der Kern des 3D-Drucks: Denn von den Modifikationen soll die ganze Maker-Community profitieren. Inzwischen setzen jedoch viele Hersteller von Fertiggeräten auf geschlossene Systeme – darunter Makerbot mit der Gerätereihe Replicator. So können Sie die Geräte nur mit der hauseigenen Druckersoftware Makerbot Desktop betreiben und müssen anstelle des offenen Maschinencodes G-Code das proprietäre Format Makerbot akzeptieren.

©Makerbot

Im Gegenzug erhalten Sie bedienerfreundliche 3D-Drucker, die sich dank der WLAN-Anbindung und eingebauter Kamera über die App Makerbot Mobile vom Smartphone oder Tablets aus überwachen und steuern lassen. Unter den aktuellen Modellen markiert der Replicator Mini für 1600 Euro den Einstiegsbereich. Er beherrscht nur eine Auflösungsstufe und druckt ausschließlich mit Raft. Diese Merkmale machen ihn für den professionellen Einsatz zu unflexibel. Hierfür eignet sich der Replicator Desktop 3D Printer Fifth Generation für rund 3300 Euro. Beide Geräte haben wir getestet. Einen besonders großen Bauraum bietet der Replicator Z18. Er kann Gegenstände bis 30,5 x 30,5 x 45,7 Zentimeter (Breite x Tiefe x Höhe) erstellen, ist aber mit rund 7700 Euro entsprechend teuer.

Ausführlicher Testbericht: Makerbot Replicator Mini

Ausführlicher Testbericht: Makerbot Replicator Fifth Generation

Ein weiterer Verfechter einer geschlossenen 3D-Druck-Infrastruktur ist XYZpinting. Der Hersteller aus Taiwan setzt auf Patronen mit Chip, in denen sich die Filamentrollen befinden. Wollen Sie das Material wechseln, sind Sie deshalb auf das Angebot des Herstellers angewiesen. Dabei sind die 3D-Drucker vergleichsweise günstig in der Anschaffung – wie etwa der da Vinci 1.0 für 600 Euro. Er kommt aber im Unterhalt entsprechend teuer, wie der Test zeigt. Den 3D-Drucker gibt es in einer erweiterten Variante als Kombigerät inklusive 3D-Scanner unter der Bezeichnung da Vinci 1.0 AiO für rund 800 Euro. Wechseln Sie vom Drucken zum Scannen, fährt die Bauplattform nach oben und legt einen Drehteller zum Scannen frei. Rotlichtlaser und Kameras tasten die Oberfläche eines Gegenstands auf dem Drehteller ab und digitalisieren ihn. In der Praxis erweist sich das Verfahren als empfindlich, da es stark von den Farben des Scanobjekts abhängt. Rote Bereiche sieht die Kamera aufgrund der Laserfarbe nicht. Zu dunkle Farben erkennt sie auch schlecht, da sie zu wenig reflektieren.

Ausführlicher Testbericht: XYZprintiing da Vinci 1.0

Ausführlicher Testbericht: XYZprinting da Vinci 1.0 AiO

Riesenauswahl: 3D-Drucker-Fertiggeräte

Die größte Modellauswahl für den 3D-Druck finden Sie unter den Fertiggeräten. Die steigende Konkurrenz hat den Effekt, dass die Geräte besser ausgestattet, umfangreicher dokumentiert und leichter bedienbar sind. Unter den Geräten, die sich sowohl für ambitionierte Hobbyisten wie für den professionellen Einsatz eignen, sind Ausstattungsmerkmale wie Display oder SD-Kartenslot weit verbreitet. Die 3D-Drucker lassen sich damit sowohl über USB als auch ohne PC über die Speicherkarte zum Drucken bringen. Sie liegen im Preisbereich von 1000 bis 2000 Euro.

©BQ

Als Beispiel für einen gelungenen Einstieg dient der spanische Hersteller BQ mit der Witbox für rund 1700 Euro. Der 3D-Drucker bringt einen runden Lieferumfang mit Kalibriermatte, Spachtel und Kleber mit. Wichtiger noch: Der Objektedrucker kann mit unterschiedlichen Druckprogrammen umgehen. So bleibt es Ihnen überlassen, ob Sie sich für Cura oder Repetier Host entscheiden.

Ausführlicher Testbericht: BQ Witbox

Weniger flexibel sind dagegen die absoluten Einstiegsgeräte wie etwa der German Reprap Neo für rund 700 Euro. Sie sind in der Regel auf die USB-Verbindung zum Rechner angewiesen und bringen weder Display noch Kartenslot mit. Das erschwert die Bedienung, denn Sie müssen alle Aufgaben über den Rechner und die Drucksoftware anstoßen – auch das Kalibrieren der Bauplattform oder das Laden der Filament-Rolle. Genau hinsehen sollten Sie bei den Einstiegsdruckern auch in Sachen Lieferumfang. Denn wie beim Neo fehlt das Filament nicht selten. Stattdessen liegt nur eine Materialprobe im Paket, mit der Sie das Gerät gerade einmal in Betrieb nehmen können.

©Formlabs

Neu für den Desktop: Stereolithografie

Neben der Schmelzschichtung als wichtigstes Verfahren bei 3D-Druckern hält mit der Stereolithografie (SLA) nun eine weitere Technik Einzug im heimischen und semiprofessionellen Bereich. Das Verfahren verwendet flüssiges Photopolymer-Kunstharz (Resin) als Druckmaterial, das per UV-Laser ausgehärtet wird. Die Flüssigkeit befindet sich in einem Behälter. Das Druckobjekt entsteht kopfüber, denn die Bauplattform senkt sich von oben in das Becken mit dem Resin. Wie bei den Kunststoffdruckern baut der SLA-Drucker das Objekt schichtweise auf. Dabei erreicht er derzeit Auflösungen von bis zu 0,025 Millimetern. Nach dem Druck muss das Objekt in einem Alkoholbad liegen und danach mehrere Stunden trocknen und aushärten. Auch das SLA-Gerät nutzt Support-Strukturen und Hilfsplattformen, um Überhänge oder runde Gegenstände zu realisieren. Nach dem Druck ist die einzelne Schicht nicht mehr zu erkennen. Die Oberflächen sind extrem glatt und geschlossen.

Einer der ersten SLA-3D-Drucker für den Schreibtisch stammt von Formlabs aus den USA. Das aktuelle Modell Form 1+ stellt bereits die zweite Gerätegeneration dar und kostet rund 3400 Euro. Damit es die gesamte Bauplattform von 12,5 x 12,5 x 16,5 Zentimetern (B x T x H) mit dem Laser erreicht, sind drei Spiegel im Inneren angebracht. Eines der derzeit günstigsten Modelle mit SLA-Technik stammt von XYZprinting. Der Nobel 1.0 kostet rund 2000 Euro. Die Drucker sind für den professionellen Einsatz vorgesehen. Neben Prototypen und Design-Einzelstücken sollen sie sich auch für Kleinserien eignen. Allerdings liegen die SLA-Geräte bei den Materialkosten über den Kunststoff-Druckern. Ein Liter Kunstharz kostet derzeit rund 140 Euro.

Ausführlicher Testbericht: Formlabs Form 1+

Sie wollen selbst einen 3D-Drucker anschaffen, dann finden Sie im Vergleichtest weitere Infos, worauf Sie achten sollten.

Vergleichstest: Der beste 3D-Drucker

Auch fürs Scannen in 3D gibt es inzwischen vergleichsweise günstige Einstiegsgeräte. Einen Überblick und Kaufempfehlungen finden Sie im Beitrag Günstige 3D-Scanner vorgestellt .