Plastinatoren

Welcher 3D-Drucker passt zu mir?

3D-Drucker sind auch nach dem Abklingen des großen Hypes spannende Werk- und Spielzeuge. Das Angebot ist vielfältig: Für jeden Geldbeutel und Geschmack ist etwas dabei – man muss es nur finden.

Von Tim Gerber und Pina Merkert

Weder meine Co-Autorin noch ich können uns ein Leben ohne 3D-Drucker noch vorstellen. Zahlreiche Gegenstände, mit denen wir täglich umgehen, haben wir selbst gestaltet oder mit Hilfe eigener Kreationen verbessert. So hat der Spiegelschrank im heimischen Badezimmer mithilfe selbst gedruckter Teile eine lebensverlängernde Reparatur erfahren, und als ich meiner geliebten E-Gitarre einen Midi-Tonabnehmer verpasste, konnte ich die nötige Spezialbuchse mit Teilen aus dem Drucker elegant unter einem Poti-Knopf verbergen. Und das Outdoor-Navi befestige ich mit einer selbst gefertigten Halterung an meinem Kajak.

Doch ein 3D-Drucker spuckt nicht einfach so das passende Teil aus. Man muss sich zunächst näher mit der Technik befassen und Erfahrungen sammeln. Nur wer die Technik versteht, findet das für ihn passende, denn je nach Geldbeutel und Anforderungsprofil gibt es die unterschiedlichsten Geräte.

Ohne handwerkliches Geschick, Geduld und Leidenschaft geht es jedenfalls auch mit 3D-Drucker nicht. Doch wenn es gar gelingt, bei jungen Leuten das Interesse für diese Technik zu wecken, eröffnet sie ein breites Wissens- und Erfahrungsfeld, von der Metallverarbeitung bis zu Produktdesign und Programmierung. Manche 3D-Drucker, insbesondere Bausätze, eignen sich dafür besonders gut und sind dabei noch recht günstig.

Methodenlehre

3D-Druck funktioniert stets so, dass ein digitales, dreidimensionales Modell mittels Bewegung in X-, Y-, und Z-Achse materialisiert wird. Man nennt das additives Verfahren, weil Material aufgetragen wird, im Gegensatz etwa zum Herausfräsen einer Form aus einem Rohling. Die Entwicklung der 3D-Drucktechnik, um Materialien wie Metall, Glas, Beton oder auch Schokoladenmasse zu verarbeiten, verläuft in der Industrie rasant. Beim Endanwender kommt davon aber kaum etwas an. Bezahlbare 3D-Drucker können meist nur drahtförmigen Kunststoff von der Rolle verarbeiten.

Am günstigsten und einfachsten in der Handhabung ist der 3D-Druck mit der FDM-Technik. Das Kürzel steht für Fused Deposition Modeling, was man kurz mit Schmelzschichtverfahren übersetzen kann. Die Modelle entstehen, indem eine Düse eine dünne, heiße Plastikwurst schichtweise aufträgt. Dafür braucht man nicht viel mehr als eine auf Temperaturen zwischen 200 und 300 Grad Celsius heizbare Düse sowie einen Vorschub für den Plastikdraht, das Filament. Diese Einheit bezeichnet man als Extruder. Der muss sich in drei Richtungen bewegen lassen; alternativ kann man natürlich auch die Arbeitsfläche, das Druckbett, bewegen.

Neben der FDM-Technik gibt es lediglich noch die Stereolithografie (STL) in Geräten für weniger als 5000 Euro und mithin in für Privatleute, Bildungseinrichtungen, Handwerker oder Selbstständige annähernd erschwinglichen Preisregionen.

Bei diesem Verfahren wird ein Kunstharz per Bestrahlung mit UV-Licht punktuell gehärtet. Das 3D-Modell entsteht in einem Bad aus recht zähflüssigem und klebrigem Harz, das man am Ende abwaschen muss. Die Handhabung ist umständlich und erinnert an die Fotolabore früherer Tage. Hinzu kommt, dass diese Drucker wegen des klebrigen Materials nicht längere Zeit unbenutzt herumstehen sollten. Außerdem ist das Harz recht teuer.

Wer einen 3D-Drucker zur Verfügung hat, entwickelt quasi von selbst Ideen, wie er ihn sinnvoll nutzen kann. Kleine Teile wie die Navi-Halterung fürs Paddelboot oder die Buchsenfassung für die E-Gitarre sind damit schneller hergestellt als auf die klassische Art mit Bohrer, Feile und ähnlichem Werkzeug.

Aber diese Drucktechnik gibt 3D-Modelle sehr präzise wieder. Hohlräume, Überhänge und dergleichen sind für sie kein Problem. Zudem ist das Harz gut weiter zu verarbeiten: Man kann es sägen, feilen und bohren oder auch mit anderen Techniken, die mit Kunstharz arbeiten, kombinieren, etwa zur Herstellung von Teilen aus Kohle- oder Glasfaser, mit denen man sie leicht verklebt.

Die Preise von STL-Druckern sind in den letzten Jahren deutlich gesunken. So kostet das günstigste Modell, der Nobel 1.0 vom chinesischen Hersteller XYZPrinting (siehe c’t 20/15, S. 62), inzwischen knapp über 800 Euro. Höherwertigere Geräte wie der Formlabs Form 2 (siehe c’t 3/16, S. 62) kostet an die 4000 Euro. Für Privatleute, die erst ausprobieren wollen, ob sie mit dem 3D-Druck etwas anfangen können, ist das viel zu teuer.