In den letzten Jahren hat der 3D-Druck immer mehr an Bedeutung gewonnen. Heutzutage sind 3D-Drucker aus vielen Hobbykellern kaum noch wegzudenken. In diesem Blogbeitrag erfährst du alle notwendigen Informationen, um in die Thematik des 3D-Drucks einzusteigen.
Warum 3D-Druck?
Ein eigener 3D-Drucker eröffnet dir jede Menge Möglichkeiten: Du kannst kaputte Kunststoffteile im Haushalt einfach nachdrucken, statt sie neu zu kaufen. Individuelle Halterungen, Organizer oder Gehäuse für deine eigenen Elektronikprojekte lassen sich passgenau selbst gestalten. Auch für Deko, Geschenke oder einfach zum Ausprobieren eigener Ideen ist 3D-Druck ein spannender Einstieg in die Maker-Welt.
Was ist überhaupt 3D-Druck?
Generell gehört der 3D-Druck zur additiven Fertigung. Das heißt, dass das Bauteil durch das schichtweise Auftragen beziehungsweise Aushärten von Material entsteht.
Stereolithographie
Den Anfang des 3D-Drucks prägte 1984 der US-amerikanische Erfinder und Ingenieur Chuck Hull. Er reichte ein Patent für das Stereolithographie-Verfahren ein. Bei diesem Verfahren wird ein flüssiges Kunstharz durch einen Laser schichtweise ausgehärtet. Die Position des Lasers wird dabei von einem Computer präzise gesteuert, wodurch dreidimensionale Objekte aus digitalen Modellen erzeugt werden können. (Stereolithographie)
Filament-3D-Druck
Neben der Stereolithographie entwickelte sich später der Filament-3D-Druck und wurde zu einem der wichtigsten 3D-Druckverfahren. Dabei wird ein Kunststoffstrang, ein sogenanntes Filament, erhitzt und durch eine Düse extrudiert. Das Material wird Schicht für Schicht aufgetragen, bis das gewünschte Bauteil entsteht. Aufgrund der vergleichsweise einfachen Technik und der geringen Kosten ist dieses Verfahren heute besonders im Hobby- und Bildungsbereich weit verbreitet. (Filament-3D-Druck)
RepRap
Einen wichtigen Meilenstein für die Verbreitung des 3D-Drucks stellte das 2005 gestartete RepRap-Projekt dar. Ziel war die Entwicklung eines kostengünstigen, sich teilweise selbst reproduzierenden 3D-Druckers. Durch den Einsatz einfacher und leicht verfügbarer Bauteile entstand eine große Begeisterung in der Maker-Community. Dieses Open-Source-Projekt trug maßgeblich dazu bei, dass 3D-Drucker für Privatpersonen erschwinglich wurden. (RepRap)
3D-Drucker
Seitdem wurden die Geräte kontinuierlich weiterentwickelt. Verbesserungen bei Druckqualität, Geschwindigkeit, Bedienbarkeit und Materialvielfalt haben dazu geführt, dass heute leistungsfähige und betriebsbereite 3D-Drucker bereits für wenige hundert Euro erhältlich sind. Dadurch findet die Technologie zunehmend Anwendung in Bereichen wie Prototypenbau, Bildung, Forschung, Medizin und industrieller Fertigung. (3D-Druck)
Druckerarten
Vielleicht hast du dir in unserem Shop schon einmal die Kategorie 3D-Drucker angesehen. Hier sind dir wahrscheinlich zwei unterschiedliche Arten an Druckern aufgefallen. Diese verschiedenen Arten werden wir nun genauer unter die Lupe nehmen, sodass du auch weißt, welcher der richtige Drucker für deine Anwendung ist.
Für wen eignet sich welcher Drucker?
• Technische Bauteile, Ersatzteile, größere Objekte: Filament-Drucker
• Kleine, detailreiche Modelle, zum Beispiel Miniaturen: Resin-Drucker
• Kompletter Einstieg, noch unsicher was du drucken willst: Filament-Drucker als Empfehlung
Filament-3D-Drucker
Wie oben bereits erklärt, wird hier ein Kunststoff-Filament geschmolzen und durch eine Nozzle extrudiert.
Material:
• günstige Preise, große Auswahl an Farben und verschiedenen Materialien
Druckbare Objekte:
• Mehrfarbiger Druck möglich, je nach Drucker
• große Objekte möglich
• mäßige Auflösung
• sichtbare Schichtdicke, typischerweise 0,1 mm
Handhabung:
• einfach zu bedienen
• im Vergleich zu Resin unkomplizierter, da keine fertigen Bauteile gewaschen oder nachgehärtet werden müssen.
Resin-3D-Drucker
Dieser 3D-Drucker arbeitet mit einem LCD-/MSLA-Resin-Verfahren. Dabei wird flüssiges Kunstharz schichtweise durch UV-Licht selektiv ausgehärtet.
Material
• leicht höhere Preise im Vergleich zu Filamenten, leicht reduzierte Farb- und Materialauswahl
Druckbare Objekte
• kleine Objekte mit guter Auflösung und vielen Details möglich
• sehr kleine Schichthöhe möglich, zum Beispiel min. 0,03 mm beim Photon Mono 4
Handhabung
• Kontakt mit dem Harz und das Einatmen von Dämpfen können gesundheitsschädlich sein
• Modell muss nach dem Druck gewaschen und ausgehärtet werden
Fazit
Einen pauschal „besten“ 3D-Drucker gibt es nicht. Das ist ganz von deinem Anwendungsgebiet abhängig. Während Filament-3D-Drucker sich sehr gut für technische Bauteile eignen, überzeugen Resin-3D-Drucker durch die gute Auflösung bei kleinen Objekten, zum Beispiel im Modellbau.
Für die meisten Einsteiger ist aber sicherlich ein Filament-Drucker die Empfehlung für den Start in die 3D-Druck-Thematik.
Software
Um mit deinem 3D-Drucker erste Modelle zu drucken, brauchst du verschiedene Programme auf deinem Computer. Im Folgenden bekommst du eine Übersicht über die wichtigste Software:
CAD (Computer Aided Design)
Mit einem CAD-Programm kannst du deine eigenen Bauteile und Modelle selbst erstellen.
Für Anfänger empfiehlt sich der Online-Editor Tinkercad, welcher auch im schulischen Bereich oftmals verwendet wird. Für komplexere Modelle empfiehlt es sich aber, auf ein parametrisches CAD-Programm umzusteigen. Hier kann zum Beispiel das Open-Source-Programm FreeCAD, welches für alle gängigen Betriebssysteme kostenlos verfügbar ist, verwendet werden. Dies ist aber nur eine kleine Auswahl an Programmen. Welche CAD-Software du am intuitivsten empfindest, ist eine persönliche Entscheidung.
Ein weiteres beliebtes Programm ist Fusion 360 mit kostenloser Hobby-Lizenz und Einschränkungen. Es gibt aber noch unzählige weitere Programme.
Slicer
Nachdem du dein Modell in einem CAD-Programm erstellt hast, kannst du dieses exportieren. Diese Datei enthält aber nur die geometrischen Informationen des gesamten Objekts. Damit dieses vom 3D-Drucker gedruckt werden kann, wird eine Datei mit Maschinenanweisungen für Bewegungen und Temperaturen jeder einzelnen Ebene benötigt.
Da hier das dreidimensionale Objekt in viele zweidimensionale Ebenen unterteilt wird, nennt man diesen Prozess auch Slicen, englisch für „schneiden“.
Damit die Befehle für deinen Drucker passen, wird ein spezifisches Profil benötigt. Auch wenn einige bekannte Slicer Druckerprofile aus der Community bereitstellen, empfiehlt es sich, den vom Hersteller bereitgestellten oder empfohlenen Slicer zu verwenden.
Onlineplattformen
Nicht jedes Modell muss komplett neu erfunden und designt werden. Es gibt einige Onlineplattformen, auf welchen Modelle kostenlos heruntergeladen werden können.
Eine kleine Auswahl sind:
Dateien
Im Laufe der Zeit wirst du mit einigen Dateiendungen in Kontakt kommen. Damit du einen kleinen Überblick bekommst, folgt nun eine Auflistung der wichtigsten Endungen:
stl: speichert das Objekt als Netz aus Dreiecken
obj: Zusätzlich zum Objekt können noch Farbe und Struktur gespeichert werden.
3mf: Das modernste Dateiformat bietet die meisten Möglichkeiten, Metadaten, auch Materialien, zu speichern.
Inzwischen ist dieses Dateiformat mit den meisten Programmen kompatibel.
gcode: Diese Datei enthält die Anweisungen an den 3D-Drucker. Sie wird von einem Slicer erzeugt.
Filament
Wenn du einen Blick auf die verfügbaren Filamente wirfst, fallen dir sicher die verschiedenen Materialbezeichnungen auf. Doch worin unterscheiden sich die Materialien und welches ist das beste für dein Projekt?
Anycubic PLA – Violett
Sunlu ABS – Black
Sunlu PETG – Sunny Orange
eSUN TPU 95A – Transparent Green
Panchroma Glow PLA – Blue
Sunlu Silk Rainbow – 05
Das wohl bekannteste Material im Hobby-3D-Druck ist PLA. Dieses zeichnet sich durch die einfache Verarbeitbarkeit aus, da hier kein Gehäuse benötigt wird und theoretisch sogar ohne beheiztes Druckbett gedruckt werden kann.
ABS und PETG sind Materialien, die in der Industrie oft verwendet werden, aber auch im 3D-Druck gängig sind. Bei ABS sind ein beheiztes Druckbett und ein geschlossenes Gehäuse empfehlenswert, da sich das Material beim Abkühlen stärker verziehen kann. PETG lässt sich meist schon mit einem beheizten Druckbett zuverlässig verarbeiten. Beide Materialien haben dafür bessere mechanische Eigenschaften als PLA.
TPU, manchmal auch als FLEX bezeichnet, ist ein flexibles Material.
| Material | Eigenschaften | Beheiztes Druckbett | Geschlossenes Gehäuse | Verarbeitung |
|---|---|---|---|---|
| PLA | Weit verbreitetes Filament für den Hobby-3D-Druck und für zahlreiche Projekte geeignet. | Nicht zwingend | Nicht erforderlich | Einfach |
| ABS | Gute mechanische Eigenschaften, kann sich beim Abkühlen jedoch stärker verziehen. | Empfohlen | Empfohlen | Anspruchsvoll |
| PETG | Robustes Material mit besseren mechanischen Eigenschaften als PLA. | Empfohlen | Meist nicht erforderlich | Mittel |
| TPU / FLEX | Flexibles und elastisches Material für biegsame oder stoßdämpfende Bauteile. | Filamentabhängig | Nicht erforderlich | Mittel bis anspruchsvoll |
Damit das Material optimal vom 3D-Drucker verarbeitet wird, stellen die meisten Slicer fertige Filament-Profile zur Verfügung, mit welchen durch eine Anpassung der Druckgeschwindigkeit und Temperaturen ein gutes Ergebnis erreicht werden kann.
Da auch das Filament unterschiedlicher Hersteller Abweichungen aufweisen kann, lohnt es sich oft, einen sogenannten Temp Tower zu drucken. Bei diesem wird die Temperatur während des Drucks verändert und am Ende das beste Ergebnis abgelesen und manuell eingestellt.
Eine nützliche Übersicht über die gängigen Materialien findest du hier.
Nützliche Hardware
Um das Maximale aus deinen gedruckten Objekten herauszuholen, ist meist noch eine Nachbearbeitung notwendig.
Im Folgenden bekommst du eine Übersicht über nützliches Zubehör.
Design
Besonders bei technischen Objekten sind genaue Maße sehr wichtig:
Trocknung
Manche Filamente, vor allem das flexible TPU, sind feuchtigkeitsempfindlich. Eine zu hohe Feuchtigkeit im Material kann zu schlechten Druckergebnissen führen. Deshalb sollte empfindliches Material, siehe Übersichtstabelle, vor dem Druck getrocknet und in vakuumierten Tüten gelagert werden. Auch bei weniger empfindlichen Materialien empfiehlt sich regelmäßiges Trocknen:
Werkzeug
Es empfiehlt sich auch, bestimmte Werkzeuge für die Nachbearbeitung parat zu halten:
Verbrauchsmaterial
Ob zur Reinigung der Druckplatte oder für die Verbindung von Teilen bei komplexeren Projekten: Gewisse Verbrauchsmaterialien solltest du auf jeden Fall kennen:
Ich hoffe, ich konnte dir einen guten Überblick über die Welt des 3D-Drucks geben. Für ausführliche Anleitungen zur Bedienung von 3D-Druckern oder der vorgestellten Programme findest du im Internet zahlreiche hilfreiche Tutorials und weiterführende konkrete Informationen.
Gerade am Anfang können kleinere Schwierigkeiten oder Fehldrucke auftreten. Mit etwas Übung und Erfahrung entwickelt sich jedoch schnell eine Routine, sodass der Umgang mit dem 3D-Druck immer leichter fällt.
Viel Spaß mit deinem 3D-Drucker 🙂
Entdecke ausserdem praktisches Zubehör
Hinweis: Die in diesem Artikel genannten Programme, Websites und Produkte dienen als Beispiele und zur allgemeinen Information. Verfügbarkeit, Preise und Funktionen können sich ändern. Die Nennung stellt keine bezahlte Werbung, Empfehlung oder Garantie für die Qualität oder Eignung der jeweiligen Angebote dar.
