3D-Druck

Im Herbst 2020 kam ich das erste Mal auf die Idee, mich mit 3D-Druck zu beschäftigen. Nach einiger Recherche habe ich mir dann einen Harz-Drucker, einen Anycubic Photon Mono, zugelegt und damit einige Experimente gemacht.

Als ich dann Anfang 2023 eine Idee für ein größeres Druckobjekt hatte, das nicht in den Harz-Drucker passte, entschied ich mich, auch mal den FDM-Druck auszuprobieren und legte mir auch noch einen FDM-Drucker zu, und zwar einen Anycubic Kobra Plus.

Über Erfahrungen mit den beiden Druckern und von einigen meiner Druckprojekte will ich hier berichten.

SLA-Druck mit UV-Harz

Beim SLA-Druck mit UV-Harz wird Resin verwendet, ein Harz, das bei UV-Belichtung im Wellenlängenbereich von üblicherweise 405 nm erhärtet. Der unten durchsichtige Resin-Tank wird von unten durch ein LCD-Display belichtet, das die Kontur der aktuell zu druckenden Schicht darstellt und so das Objekt schichtweise quasi aus der Flüssigkeit gezogen wird.

Mein Anycubic Photon Mono hat zur Belichtung ein 6"-LCD-Display und unterstützt eine Druckschicht-Dicke von 0,01 bis 0,15 mm. Das maximale Druckvolumen beträgt 130 mm x 82 mm x 165 mm. Die Druckgeschwindigkeit soll bis zu 50 mm / h betragen.

Die mitgelieferte Photon-Workshop-Software kann Objekte im STL- oder OBJ-Format lesen. Die Objekte lassen sich modifizieren und mit Supports versehen und anschließend „Slicen“, d.h. in für den Drucker geeignete Bildschichten schneiden. Mit einem USB-Stick lässt sich das Objekt dann zum Drucker transportieren und dort drucken.

Das fertige Druckobjekt muss von den flüssigen Resin-Resten befreit werden, was am Besten in einem Alkohol-Bad geht. Anschließend wird eine kurze Nachbelichtung mit UV-Licht empfohlen.

Der Umgang mit dem Harz ist nicht ganz unproblematisch, weil das Zeug giftige Dämpfe produziert und auch nicht unbedingt auf die Haut gelangen sollte. Auch sollte man unter keinen Umständen Reste in die Kanalisation schütten, weil diese dann bei Belichtung Unmengen an Mikroplastikstücken erzeugen, eine reine Umweltkatastrophe.

Vorteil des Resin-Drucks ist eindeutig, dass man sehr glatte Oberflächen mit sehr feinen Konturen drucken kann. Standard-Resin ist nach dem Erhärten relativ spröde. Es gibt jedoch auch „ABS-like“-Resin mit besonders hoher Festigkeit, das jedoch relativ teuer ist, ebenso wie Resin, das mehr oder weniger flexible Objekte drucken können soll, was ich aber noch nicht ausprobiert habe. Schön ist auch, dass sich die Resine beliebig mischen lassen. So habe ich gute Ergebnisse mit Mischungen aus Standard-Resin und ABS-like-Resin erzielt. Auch lassen sich durch Mischung verschiedeer Resine oder auch der Zugabe von speziellen Resin-Farben alle möglichen Farbtöne leicht erzeugen.

Ein Nachteil des Harzdrucks ist eindeutig, dass man sehr sorgfältig bei der Anlage von „Support“ sein muss. Das sind quasi Stützen für das Druckobjekt. Tut man das nicht, bekommt man leicht verzerrte oder unbrauchbare Druckergebnisse. Der Photon-Workshop kann zwar automatisch Supports generieren, diese führen aber nicht immer zum gewünschten Ergebnis. Allerdings lassen sich diese dort auch manuell nachbearbeiten, was aber eine gewisse Erfahrung erfordert.

FDM-Druck mit Filament

Beim FDM-Druck wird das Druckobjekt schichtweise aus geschmolzenem Kunststoff aufgebaut. Als Kunststoff wird oft ein PLA-Filament verwendet, das ist Rollen mit mit einem Faden aus Polyactid-Kunststoff in einer Stärke von üblicherweise 1,75 mm Querschnitt. Der Kunsstoff wird im Druckkopf bei ca. 200°C geschmolzen, der sich beim Druck in den drei Achsen über dem Druckobjekt bewegt und es so Schicht für Schicht aufbaut. Damit das Druckobjekt während des Drucks besser auf der Druckplatte haftet, wird diese überlicherweise z. B. auf 60°C erhitzt. Statt PLA werden auch andere Kunststoffe verwendet, wie z.B. ABS, PETG oder TPU, die dann aber ggf. andere Drucktemperaturen erfordern.

Mein Anycubic Kobra Plus hat ein Druckvolumen von 300 mm x 300 mm x 350 mm. Der Druckkopf wird in X- und Z-Richtung bewegt, die Druckplatte kann sich in Y-Richtung bewegen. Der Drucker wird in einem Stapel an Einzelteilen geliefert, die Montage ist nicht ganz simpel.

Für die Aufbereitung der Druckobjekte hat Anycubic keine eigene Software, sondern liefert Ultimaker Cura mit, ein kostenloses Softwaresystem. Die Software liest STL- oder OBJ-Files und generiert beim Slicen einen sogenannten GCODE, der die Anweisungen für den Drucker enthält. Die GCODE-Files lassen sich mit einer Micro-SD-Karte zum Drucker transportieren. Die Software unterstüzt unzählige Konfigurationsparameter, die man in Abhängigkeit von Drucker und Druckmaterial setzen soll. Auch die Generierung von unterschiedlichen Infills und Supports und weiterer Features wird unterstützt.

Vorteil beim FDM-Druck ist in jedem Fall die einfachere Handhabung des Druckmaterials. Allerdings muss man das Material hier nehmen, wie es ist, also ein Einfärben oder Mischen wie beim Resin ist nicht möglich. Es gibt Drucker, die mehrere Druckköpfe haben oder das Filament automatisch wechseln können, so dass gemischte Drucke möglich sind, mein Drucker kann das aber nicht.

Der FDM-Druck ist auch deutlich unempfindlicher beim Thema „Supports“. Ein Druck, bei dem ohne Unterstützung von unten plötzlich eine Öffnung geschlossen werden muss, hat im FDM-Druck deutlich bessere Chancen zu funktionieren. Der Druck ist an der Stelle vielleicht nicht so sauber und man sieht ein paar gezogene Fäden, schlägt aber oft nicht völlig fehl, wie das beim SLA-Druck dann normalerweise passieren würde.

Ressourcen im Netz

• Mein bevorzugtes 3D-Design-Werkzeug: Tinkercad.
• Slicer-Software für FDM-Drucker: UltiMaker Cura.
• Gutes Repository freier 3D-Objekte: Thingiverse.