3D Drucker

3D-Drucker für zu Hause – Darauf müssen Sie beim Kauf achten!

Ein 3D-Drucker eignet sich dazu, Objekte zu reproduzieren. Weshalb sich der Einsatz auch in den eigenen vier Wänden lohnt und wie Sie das richtige Modell finden, erfahren Sie im folgenden Ratgeber.

1. Einsatzgebiete von 3D-Druckern

War der 3D-Druck bis vor wenigen Jahren noch der Industrie vorbehalten und entsprechend teuer, so finden sich heute mehr und mehr kommerzielle Hersteller von erschwinglichen 3D-Druckern für den Privatgebrauch. Es bieten sich beispielsweise die folgenden Objekte dazu an, sie zu Hause als 3D-Druck herzustellen:

• Ersatzteile im Modellbau
• Dekoration wie Vasen, Tassen, Behältnisse
• Verzierungen wie Schriftzüge, Ornamente, Christbaumkugeln
• Action- oder Spielfiguren
• Helferlein für Hobby oder Alltag wie Flaschen- oder Werkzeughalter, Gitarren Plektrums

Die Objekte lassen sich zu jeder Zeit in den eigenen vier Wänden nach individuellem Bedarf nachdrucken.

Auch für zu Hause lohnt sich ein 3D-Drucker.

Wir haben für Sie die wichtigsten Vor- und Nachteile des 3D-Druckens für den Privatgebrauch zusammengetragen:

Vorteile 3D-Drucker

• Es lassen sich viele Gegenstände selbst herstellen.
• Objekte können detailgenau nachgebildet werden.
• Die Druckerzeugnisse sind individualisier- und anpassbar.

Nachteile 3D-Drucker

• Es müssen verhältnismäßig hohe Anschaffungs- und Materialkosten in Kauf genommen werden.
• Je nach Größe und Komplexität des Objekts kann der Druck viel Zeit in Anspruch nehmen.

2. Funktionsweise und Aufbau eines 3D-Druckers – Schritt für Schritt

Für den Heimgebrauch kommt in der Regel ein 3D-Drucker zum Einsatz, der nach dem Schmelzschichtverfahren (Fused Deposition Modeling, kurz auch FDM) arbeitet. Der Prozess eines 3D-Drucks ist dabei wie folgt:

1. Das Objekt, welches gedruckt werden soll, muss digital als dreidimensionales Modell vorliegen und kann entweder als fertige Datei von entsprechenden Plattformen heruntergeladen oder mittels einer 3D-Modellierungsanwendung erstellt werden.
2. Eine spezielle Drucksoftware (die meistens mit dem 3D-Drucker geliefert wird) wandelt die gewünschte Form Schicht für Schicht in dreidimensionale Bewegungsbefehle um, nach denen der Extruder (Druckkopf) des Druckers entsprechend gesteuert wird. Die Software wird auch Slicer genannt.
3. Ein drahtförmiger Kunststoff (Filament) wird in den Druckkopf eingefädelt und dort so erhitzt, dass der Extruder nach den Angaben der vorher erstellten Datei in vorberechneten Bahnen über ein sich am unteren Ende des 3D-Druckers befindliches Druckbett fährt. Dabei tritt das verflüssigte Filament als dünner Faden punktuell aus der Düse (Nozzle) auf das Druckbett und wird in mehreren Schichten übereinander aufgetragen. Sobald das Material an die Luft kommt, kühlt es ab und härtet aus.
4. Die einzelnen Schichten verbinden sich schließlich zu einem komplexen Modell – dem Druckerzeugnis.
5. Überhängende Objektteile werden in der Regel mit einer Stützkonstruktion gedruckt, damit Bodenkontakt gewährleistet ist. Dieses Trägermaterial muss bei der Nachbearbeitung des Druckerzeugnisses entfernt werden.

Die wichtigsten Bauteile eines 3D-Druckers hier im Überblick:

3. 3D-Drucker Materialien

Für FDM-Drucker wird in der Regel ein Rohmaterial aus Kunststoff Filament verwendet, der in vielen unterschiedlichen Farben sowie Druck- und Materialeigenschaften angeboten wird. Sie unterscheiden sich beispielsweise in zwei Standard-Durchmessern: 1,75 Millimeter und 2,85 Millimeter. Bei Profi-Geräten können Materialien wie Holzgemische, Keramik, Polycarbonat, Carbon oder Nylon eingesetzt werden. Es kommt jedoch darauf an, welches Material Ihr 3D-Drucker verarbeiten kann und welchem Einsatzzweck das Druckerzeugnis dienen soll.

Druckfilament ist in vielen Ausführungen erhältlich.

Wir stellen Ihnen die beiden beliebtesten Standard-Rohstoffe im Folgenden vor.

3.1 3D-Drucker-Filament PLA

Der beliebteste Rohstoff ist das sogenannte PLA (Polyactide, Polymilchsäure) und das Filament kommt entsprechend häufig bei 3D-Druckern zum Einsatz. Dieses Material lässt sich leicht verarbeiten und ist daher anfängerfreundlich.

Filament aus PLA für den 3D-Druck zu nutzen, bietet gegenüber anderen Materialien die folgenden Vorteile:

• PLA benötigt kein beheiztes Druckbett.
• Nahezu jeder FDM-Drucker kann es verarbeiten.
• Das Material ist biologisch abbaubar.
• Beim Druck entstehen keine unangenehmen Gerüche oder giftigen Dämpfe.

3.2 3D-Drucker-Filament ABS

Der zweitbeliebteste Rohstoff ist das sogenannte ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol). Dieses Material wird für viele Konsumgüter wie Spielzeuge, Elektronikteile oder Fahrradhelme verwendet. Im Gegensatz zu PLA ist der Werkstoff beim 3D-Druck schwerer zu handhaben, da er einen höheren Schmelzpunkt voraussetzt.

ABS-Filament bietet für den 3D-Druck die folgenden Vorteile:

• ABS erreicht eine besonders hohe Steifigkeit und Zähigkeit.
• Es zeichnet sich durch eine lange Haltbarkeit aus.
• Das Material ist biologisch abbaubar.
• Das Material ist temperatur- und kratzbeständig.

4. Kaufaspekte 3D-Drucker

Bevor Sie sich einen 3D-Drucker anschaffen, sollten Sie diese Kaufaspekte beachten:

• Druckraum/Bauvolumen: Der Druckraum (häufig auch Build-Volume genannt) gibt die maximal mögliche Größe des Druckerzeugnisses an, die der 3D-Drucker produzieren kann. Die Angabe erfolgt in der Regel mittels der X-Achse (Breite), Y-Achse (Tiefe) und Z-Achse (Höhe).
• Schichtauflösung/minimale Schichthöhe: Die Angabe der minimalen Schichthöhe bezieht sich darauf, wie hoch jede einzelne gedruckte Schicht wird. Je dünner die Filament-Schicht ausfällt, desto weniger Rillen entstehen bei der Aufschichtung des Materials und die Oberfläche wirkt glatter, beziehungsweise feiner. Der Wert der Schichthöhe liegt bei den Einsteigermodellen von 3D-Druckern bei etwa 0,1 bis 0,2 Millimetern. Je kleiner diese Angabe ist, desto detailgetreuer wird das Druckergebnis. Die Schichthöhe ist allerdings nicht nur von der Qualität der Mechanik sowie der Fähigkeit des Druckers abhängig, sie kann auch ein Indiz dafür sein, wie zuverlässig und exakt die Schichten vom Druckkopf auf dem Druckbett platziert werden – also wie sorgfältig und präzise der Extruder den Materialfluss kontrolliert.
• Druckgeschwindigkeit: Die maximale Druckgeschwindigkeit gibt an, in welchem Tempo sich der Druckkopf über das Druckbett bewegt und das Filament befördert. Der Wert ist zudem ein Indiz dafür, wie lange ein Druckererzeugnis bis zur Fertigstellung in etwa benötigt.
• Positioniergenauigkeit: Die Angabe zur Positioniergenauigkeit gibt an, wie exakt der Druckkopf auf den X- und Y-Achsen einen Punkt wiederholt ansteuern kann. Je kleiner dieser Wert ist, desto besser ist die Mechanik sowie die Steuerungselektronik des 3D-Druckers. Die Positioniergenauigkeit ist deshalb wichtig, damit Objektmaße genau eingehalten werden können. Der Wert sollte kleiner sein als der Wert für die Schichthöhe.
• Durchmesser der Düsenöffnung: Je kleiner der Durchmesser der Düse (Nozzle) am Extruder ist, desto genauer ist die Dosierung des geschmolzenen Filaments möglich.

Der mögliche Druckraum des 3D-Druckers gibt Aufschluss darüber, wie groß ein Druckerzeugnis maximal werden kann.

5. 3D-Druck – 7 Tipps

Das 3D-Drucken erfreut sich mittlerweile großer Beliebtheit und ist für viele Menschen zum Hobby geworden. Damit der Druck gelingt, haben wir Ihnen im Folgenden einige nützliche Tipps zusammengetragen:

1. Drucker nicht unbeobachtet lassen: Je nach Größe und Komplexität des 3D Modells kann der Druck viel Zeit in Anspruch nehmen. Achten Sie darauf, dass Sie den 3D-Drucker während des Drucks nicht unbeaufsichtigt lassen. So vermeiden Sie unerwünschte Fehlergebnisse und können rechtzeitig Filament nachlegen, sollte das Material ausgehen.
2. Feuermelder installieren: Es kann nicht schaden, über dem Drucker einen Feuermelder anzubringen, da das Filament zum Schmelzen erhitzt wird und dabei eine Rauchentwicklung möglich ist.
3. Druckplatte ausrichten: Achten Sie darauf, dass Sie die Druckplatte beziehungsweise das Druckbett immer exakt ausrichten, damit das Druckergebnis nicht verzerrt wird.
4. Hilfsteile für den 3D-Drucker selbst ausdrucken: Damit sich Ihr 3D-Druck optimal organisieren lässt, können Sie sich beispielsweise selbst einen Filament-Führer ausdrucken, der am Gerät befestigt werden kann. Dieses Teil führt den Filament-Faden dann exakt zum Druckkopf.
5. Zusatzstoffe in Filamenten: Je nachdem, welchen Einsatzzweck Ihr 3D-Modell erfüllen soll (zum Beispiel, wenn das Objekt mit Lebensmitteln in Berührung kommen wird), prüfen Sie vor den Druck, welche Zusatzstoffe sich im eingesetzten Filament befinden.
6. Filament richtig lagern: Lagern Sie Ihre Filament-Rollen in luftdichten Behältnissen, damit das Material nicht spröde wird.

6. Grundausstattung 3D-Druck

Wenn Sie sich einen 3D-Drucker anschaffen, kann dieses Zubehör hilfreich sein:

1. Die Alkohollösung Isopropanol eignet sich besonders gut dazu, mögliche Fingerabdrücke oder sonstige Rückstände von der Druckplatte des 3D-Druckers zu entfernen, sodass die Haftung des Druckerzeugnisses auf der Oberfläche nicht beeinträchtigt wird. Sie können das Mittel auch dazu nutzen, die Düse von Filament-Rückständen zu befreien.
2. Seitenschneider, Schleifpapier und Teppichmesser sollten Sie für Nacharbeiten einsetzen, um beispielsweise Filament durchzuschneiden oder Stützmaterial zu entfernen sowie das Material zu entgraten.
3. Mit einer Fühlerlehre können Sie den Abstand des Druckbetts zum Druckkopf beziehungsweise seiner Düse ausrichten.
4. Sollten Sie bei Ihrem Druckbett Probleme mit der Haftung des Druckerzeugnisses bekommen, empfiehlt es sich, sogenannte Dauerdruckplatten zu nutzen.
5. Mit einem Spachtel lässt sich Ihr 3D-Modell ganz einfach vom Druckbett lösen.

7. FAQ

• Welche Materialien sollte ich für meinen 3D-Drucker benutzen?

  Welches Filament Sie für den 3D-Druck einsetzen, kommt auf den individuellen Einsatzzweck des Druckerzeugnisses sowie darauf an, welches Material Ihr 3D-Drucker verarbeiten kann. In der Regel werden Kunststoffe wie PLA oder ABS genutzt, die ihre individuellen Vor- und Nachteile aufweisen. Mehr erfahren Sie in diesem Kapitel des Ratgebers.

• Welches ist der beste 3D-Drucker für Einsteiger?

  Für den Einstieg in den 3D-Druck eignet sich ein sogenannter FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling, kurz auch FDM). Dieser ist in der Regel am einfachsten zu bedienen und arbeitet nach dem Schmelzschichtverfahren. Wie genau ein solcher Drucker funktioniert, erfahren Sie in diesem Kapitel.

• Wie schnell ist ein 3D-Drucker?

  Die Dauer eines 3D-Drucks kommt auf die Größe und Komplexität des Druckerzeugnisses an. Die benötigte Zeit kann von wenigen Minuten bis hin zu mehreren Tagen reichen. Ein Indiz für die Geschwindigkeit gibt die Angabe der Druckgeschwindigkeit. Welche Aspekte beim Kauf eines 3D-Druckers noch wichtig sind, erfahren Sie in unseren Kaufaspekten für den Kauf eines 3D-Druckers.

• Muss ich einen 3D-Drucker zusammenbauen?

  3D-Drucker sind, je nach Budget, entweder als Bausatz oder fertig montiert erhältlich. Es gilt die Faustregel: Je niedriger das Budget ist, desto mehr müssen Sie selbst Hand anlegen.

8. Verwandte Links

• 3D-Drucker-Zubehör
• Druckfilament
• Handwerkzeuge
• Modellbau-Zubehör
• Spielfiguren