3D-Druck: Das ABC für den Druckerkauf

Spätestens als Tchibo in den Verkauf von 3D-Druckern einstieg, war klar: Das Thema wird wichtig bleiben - und die Nische verlassen. Zwar ist die erste Euphorie abgeflaut, aber es werden weiter ständig neue Geräte von neuen Herstellern der Öffentlichkeit vorgestellt und existierende Geräte weiterentwickelt. Eine Geräteübersicht zum Jahresende könnte deshalb nur eine Momentaufnahme sein. Was sich mit dem ständig wachsenden Angebot jedoch nicht verändert, sind die Probleme für Kaufinteressenten. Sie müssen in eine neue Welt von Begriffen und technischen Eigenschaften einsteigen. Wir helfen, diese zu verstehen, so dass jeder den richtigen FDM-Drucker für sich auswählen kann.

Wir konzentrieren uns auf Drucker, die sich vor allem an Privatanwender richten. Die Begriffe Einsteigerklasse (bis zirka 750 Euro), Mittelklasse (bis zirka 1.300 Euro) und Oberklasse (ab zirka 2.000 Euro) verwenden wir in diesem Kontext. Uns ist bewusst, dass diese aus Sicht industrieller 3D-Drucklösungen alle noch in die Einsteigerrubrik fallen.

Die wichtigsten Kennzahlen

Was bei einem Prozessor die Anzahl der Kerne, die Taktgeschwindigkeit und der Stromverbrauch sind und bei einem Kühlschrank das Fassungsvermögen, der Stromverbrauch und die Anzahl der Sterne beim Frostfach, das sind bei einem 3D-FDM-Drucker der Druckraum, die minimale Schichthöhe, die Positionierungsgenauigkeit und die maximale Druckgeschwindigkeit.

Der Druckraum

Der Druckraum gibt an, wie groß ein Objekt maximal sein darf, damit es gedruckt werden kann. Die Angabe erfolgt dabei üblicherweise nach dem X-Y-Z-System: Wenn der Betrachter vor der Front des Druckers steht, ist die X-Achse die Breite, die Y-Achse die Tiefe des Raumes und die Z-Achse ist dessen Höhe. Eine Ausnahme gibt es bei Druckern nach dem Delta-Prinzip. Dort wird der Druckraum mit Hilfe eines Durchmessers und der Höhe beschrieben, doch dazu später mehr.

Aktuelle Drucker haben einen Druckraum von mindestens 10 x 10 x 10 cm, kleiner geht es nur noch im Eigenbau. Bei etwa 25 x 25 x 25 cm liegt die Obergrenze für Drucker, die für Privatpersonen noch erschwinglich sind.

Die minimale Schichthöhe

Die Schichthöhe ist so etwas wie der Heilige Gral der 3D-FDM-Drucker. Je kleiner dieser Wert ist, desto besser. Beim FDM-Druck wird geschmolzenes Plastik übereinander geschichtet. Je dünner diese Schichten sind, desto besser können kleinste Details im Objekt herausgearbeitet und Objektmaße eingehalten werden. Außerdem sind dann die Schichten weniger sichtbar - und das Objekt wirkt hochwertiger.

Die Schichthöhe ist nicht allein von der Fähigkeit und Qualität der Mechanik abhängig, welche die Höhe des Druckbetts beim Druck reguliert. Vielmehr spiegelt dieser Wert wider, wie zuverlässig die Maschine den Materialfluss des geschmolzenen Plastiks kontrollieren und steuern kann, was eine recht komplexe Angelegenheit ist.

Mindeststandard und bei preiswerten Geräten üblich ist eine minimale Schichthöhe von 0,2 mm, Geräte ab 800 Euro sollten schon bei 0,1 mm liegen. Für eine Schichthöhe unter 0,1 mm muss der Käufer mindestens 1.200 Euro zahlen.

Positionierungsgenauigkeit

Der Begriff Positionierungsgenauigkeit drückt aus, wie genau der Druckkopf auf der XY-Ebene einen vorgegebenen Punkt wiederholt ansteuern kann. Je kleiner dieser Wert ist, desto qualitativ besser sind die Mechanik und Steuerungselektronik des Druckers, und desto besser können kleine Details beim Objekt gedruckt und auch hier Objektmaße eingehalten werden. Der Wert sollte deutlich kleiner als die Schichthöhe sein.

Im Einsteigerbereich liegt die Genauigkeit schon mal bei geringen 0,1 mm, hochwertige Geräte liegen bei 0,0125 mm.

Maximale Druckgeschwindigkeit

Die maximale Druckgeschwindigkeit gibt an, wie schnell der Druckkopf von einer Position auf eine andere Position fahren kann, ohne dabei an Positionierungsgenauigkeit zu verlieren. Prinzipiell gilt: Je höher die maximale Druckgeschwindigkeit, desto schneller kann gedruckt werden.

Dabei ist die Geschwindigkeit nicht nur davon abhängig, wie schnell der Druckkopf bewegt werden kann, sondern auch davon, ob die Maschine in der Lage ist, schnell genug die notwendige Menge geschmolzenen Plastiks aufzutragen. Häufige, schnelle Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge führen außerdem zu starken Vibrationen, welche die Druckerkonstruktion abfangen muss.

Topmodelle für zu Hause schaffen zwar Geschwindigkeiten über 150 mm/s, in der Praxis sind aber auch sie beim Druck deutlich langsamer, wenn qualitativ sehr gute Ausdrucke erzielt werden sollen - oder die Objektgeometrie die notwendige Beschleunigung gar nicht erst erlaubt. Die maximale Geschwindigkeit preiswerter Modelle von 50 bis 60 mm/s ist vor allem dann ein Hindernis, wenn eher schnelles Prototyping von einfacheren Objekten im Vordergrund steht, wie bei Gehäusen.