3D-Druck wirkt zwar magisch, ist aberkeine Hexerei, selbst wenn man sich bis-

her noch nicht mit diesem faszinierendenGebiet der Produktionstechnik beschäftigthat. Im Folgenden geben wir Antworten aufdie häufigsten Fragen, die sich im Zusam-menhang mit den ersten eigenen 3D-Dru-

cken stellen. Eine FAQ für Fortgeschrittenefolgt in einer der nächsten c’t-Ausgaben. Alleerwähnten Downloads, Videos und Online-Texte finden Sie über den c’t-Link am Endedes Artikels.

Prinzip

?Wie funktioniert 3D-Druck?

ß3D-Drucker tragen in dünnen SchichtenMaterial auf. Jede Schicht ist wie ein waa-

gerechter Schnitt durch das gewünschte Ob-jekt geformt und jede neue Schicht haftet an

der darunter liegenden. Auf diese Weisewächst nach und nach ein dreidimensionalesObjekt heran. Die Dicke der einzelnenSchichten beträgt je nach benutzter Maschi-ne zwischen ein paar Mikrometern undeinem Millimeter – Details siehe Seite 162.

?Ich verstehe den ganzen Hype nicht –was kann man mit 3D-Druckern denn

schon Sinnvolles herstellen, was man nichtkonventionell billiger und besser produzie-ren kann?

ß3D-Druck ist kein Konkurrenzverfahrenzur Massenproduktion von Dingen, die

in ihrer Einheitsform für sehr viele Leute von

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Peter König, Andreas Wand

FAQ: Einstieg in den 3D-DruckAntworten auf die häufigsten Fragen

Die eigene 3D-Vorlage ist fertigkonstruiert, doch wie geht es jetztweiter? Wir haben ein paar Hinweiseund Tipps aus der Praxis für Siezusammengestellt.

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Nutzen sind. Wer aber häufig spezielle Teilebraucht, die es nicht fertig zu kaufen gibt,dem nimmt ein 3D-Drucker viel Arbeit ab.Den Frontplatten-Einsatz für das Internet-Radio von Seite 148 hätte man natürlichauch aus Sperrholz oder Alublech aussägenund aus Einzelteilen zusammenkleben kön-nen – der 3D-Druck ist aber die coolere Alter-native. Kreativität gehört allerdings dazu: Eswird schnell langweilig, nur nach den ewiggleichen Vorlagen zu drucken, die andere imNetz zum Download anbieten.

Material

?Ich habe mal gehört, 3D-Drucke seiensehr zerbrechlich. Stimmt das? Ich würde

mir gerne Spezialdübel drucken …

ßDas kommt ganz auf das verwendeteMaterial und die Drucktechnik an. Die

günstigen 3D-Drucker für den Hausge-brauch, die thermoplastische Kunststoffe wieABS und PLA verarbeiten, produzieren da-raus belastbare Werkstücke – etliche dieserMaschinen werden sogar von Rahmenteilenzusammengehalten und von Zahnrädern an-getrieben, die ein baugleicher Drucker her-gestellt hat. Die Drucke halten den statischenund dynamischen Belastungen im Dauerein-satz der Maschine problemlos stand. Falls al-lerdings ein von Ihnen selbst gedruckterDübel doch einmal versagt und der Ober-schrank aus der Wand bricht, können Sie kei-nen Hersteller dafür haftbar machen – als Be-treiber eines 3D-Druckers sind Sie dasschließlich selbst.

?Entstehen beim Drucken giftige Stoffe?

ßDas hängt vom Material ab. PLA ist einBiopolymer aus Milchsäuremolekülen

und eher unbedenklich. Das verbreitete Ma-terial ABS hingegen enthält zu rund 50 Pro-zent den Kohlenwasserstoff Styrol, der ent-zündlich und gesundheitsschädlich ist. BeimDrucken mit ABS sollte man also möglichstwenig von den entstehenden Dämpfen ein-atmen und für ausreichende Lüftung sorgen.Wichtig ist zudem, sich an die Temperatur-grenzen des Materials zu halten – die Her-steller geben in der Regel die zulässigen Ver-arbeitungstemperaturen an.

?Und wie sieht es mit den fertigen Objek-ten aus? Kann ich mir eine Brotdose oder

eine Kaffeetasse drucken?

ßIm Prinzip ja, denn auch viele Küchen-utensilien und Spielzeug sind aus ABS

gefertigt. Ein Problem könnten allerdings dieenthaltenden Farbstoffe sein. Man kann sichnicht darauf verlassen, dass die verwendetenPigmente etwa für Neonfarben oder fluores-zierendes Material lebensmitteltauglich sind.ABS bleibt bei den üblichen Heißgetränke-temperaturen von bis zu 100 Grad zwar fest,aber die Oberflächen der 3D-Drucke sindvom perfekten Mundgefühl doch noch spür-

bar entfernt – Tassen lässt man besser vonDruckdienstleistern in Keramik fertigen.

Bauen oder bauen lassen

?Muss ich mir selbst einen 3D-Druckerkaufen?

ßNein. Zum einen gibt es Internet-Dienst-leister, die 3D-Drucke im Auftrag fertigen.

Alternativ kann man sich auch an einen ent-sprechend ausgerüsteten Hackerspace oderein FabLab wenden oder sich einer örtlichenInteressengemeinschaft anschließen – in Han-nover zum Beispiel hat sich die 3D-Printer-group gebildet. Auch in der Stadt bibliothekKöln steht seit Februar ein 3D-Drucker.

Die Entscheidung für oder gegen einen ei-genen 3D-Drucker ähnelt der, ob man sichein eigenes Auto kauft, gelegentlich einesmietet oder lieber in einen Car-Sharing-Ringeintritt: Wer nur gelegentlich ein Werkstückbraucht, muss nichts anschaffen und hatbeim Dienstleister eine viel breitere Auswahlan Materialien und Techniken. Dafür mussman auf das fertige Objekt mindestens einpaar Tage warten und zahlt für größere Ge-genstände schnell mal dreistellige Euro-Be-

träge. Ein eigener Drucker verarbeitet nureine sehr begrenzte Palette von Materialien,aber man hat seine 3D-Drucke sofort in derHand und kann nach Belieben mit der Ma-schine und den Einstellungen herumspielen,der einzelne Probedruck kostet dann prak-tisch nichts mehr. Allerdings gilt nach wievor: Der Betrieb eines eigenen 3D-Druckersist ein technisches Hobby, zu dem nebenhandwerklichem Geschick für Reparaturenund Pflege ein gehöriger Schuss Enthusias-mus gehört.

?Apropos Geschick: Was muss ich kön-nen, damit unter meinen Händen ein

Bausatz zu einem zuverlässigen 3D-Druckerwird?

ßGanz ohne handwerkliche Fähigkeitenund technisches Verständnis geht es

nicht. Wichtiger sind aber Geduld und diegrundsätzliche Freude am Basteln und Mon-tieren – der Drang, etwas mit den eigenenHänden zu tun. Viele Hersteller weisen expli-zit darauf hin, falls man beim Aufbau nochlöten muss. Wenn alles glattgeht, brauchtman für die Bausätze in der Regel kein Spezi-alwerkzeug: Maulschlüssel, Inbussatz undSeitenschneider reichen meist. Bei den 3D-

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z

Drucktisch

Düse

y

xy

x

Die Düse des 3D-Druckers drückt dasweiche Plastik etwas in die Breite, wasdie Maßhaltigkeit der Werkstückebeeinträchtigen kann.

Die Ente wurde auf ebenemKiel und komplett ohneStützen gedruckt. Nur dieUnterseite des Schnabelswar etwas zu flach dafür,weshalb sich dort einzelnelose Materialfäden undFransen bildeten.

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Drucker-Bausätzen, die wir in der Vergan-genheit selbst zusammengeschraubt haben,kam es allerdings gelegentlich vor, dass ein-zelne Teile anders aussahen als in der Bauan-leitung – Schrauben wurden zu lang gelie-fert, Bohrungen fehlten, Gewindestangenwaren zu kürzen. Wer Zweifel an den eige-nen handwerklichen Fähigkeiten hat, solltesich Hilfe aus dem Bekanntenkreis organisie-ren oder auf einen fertig montierten 3D-Dru-cker zurückgreifen.

Mechanik

?Welches technische Detail ist entschei-dend für die Genauigkeit eines 3D-Dru-

ckers?

ßÜber die Auflösung in z-Richtung ent-scheidet die in der Druckersoftware ein-

gestellte Schichtdicke. Da schaffen vielegünstige 3D-Drucker heute schon 0,1  Milli-meter. Die x-y-Auflösung innerhalb einer horizontalen Schicht lässt sich nicht so leicht

angeben, sie wird unter anderem durch dieEigenschaften der verwendeten Schrittmoto-ren, ihre Ansteuerung und gegebenenfallseine mechanische Übersetzung beeinflusst.Sie ist aber normalerweise so fein, dass manmit bloßem Auge hier keine Stufen erkennenkann.

Maßabweichungen gegenüber der Vorla-ge entstehen vor allem dadurch, dass ABSbeim Abkühlen schrumpft. Außerdem trittder Plastikfaden mit einer Stärke zwischen0,3 und 0,5  Millimetern aus der Düse undwird vom Druckkopf etwas flach gedrückt.Wie stark er sich dabei verbreitert, ist für dieDruckersoftware nur schwer kalkulierbar;dies scheint beispielsweise von der Um -gebungstemperatur abzuhängen.

Software

?Welche Software brauche ich, um denDrucker überhaupt betreiben zu kön-

nen?

ßAlle Hersteller liefern eine Software mit,die aus einer fertigen 3D-Vorlage die

konkreten Werkzeugbahnen und Maschi-nenkommandos für den Drucker berechnet.Oft wird dabei Open-Source-Software wieRepetier, Pronterface, Skeinforge oder Slic3rbenutzt, die unter Windows, Mac OS X undLinux läuft.

?Die Software bietet mir an, vorspringen-de Teile meiner Vorlage durch zusätz -

liches Material zu stützen. Ist das sinnvoll?

ßDas hängt vom einzelnen Modell undauch vom 3D-Drucker ab. Meistens kann

man präzise angeben, ab welchem Winkel einÜberhang gestützt werden soll. Sucht mandas Optimum, helfen nur Experimente –stützt man zu viel, verbraucht dies Materialund bedeutet viel Handarbeit, weil man dieStützen anschließend entfernen muss. Ver-wendet man zu wenig Stützen, so zieht diesunsaubere Unterseiten bei Vorsprüngen odersogar komplette Fehldrucke nach sich. In der

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Wichtige Teile und Achsen bei 3D-Druckern

Die meisten günstigen 3D-Drucker bestehen aus einer überschaubaren Anzahl wesentlicher Teile. Allerdings unterscheiden sich einzelne Modelle durch die Verteilung der Bewegungsachsen – links der K8200 von Velleman, rechts (und verkleinert) ein Ultimaker 1.

Antrieby-Achse

SteuerelektronikDüse

Extruder (Druckkopf)

x-Achse

Antriebz-Achse

y-Achse

z-Achse

Drucktisch mit beheiztem Druckbett

Vorschub-motor

Spule mit Plastikdraht

(Rohmaterial)

Antrieb x-Achse

x-Achsey-Achse

z-Achse

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Praxis können aber viele 3D-Drucker deutlichkühner in die Luft bauen, als man denkt.

?Welche Software nehme ich am besten,um eigene 3D-Vorlagen zu bauen?

ßGenerell eignet sich alles, was Dateien ineinem Standard-3D-Format ausgeben

kann. Die meisten 3D-Drucker-Treiber er -warten Vorlage als STL-Dateien (Surface Tes-selation Language, oder nach anderer Lesart:Standard Triangulation Language). Be-herrscht die bevorzugte 3D-Software den Ex-port in dieses Format nicht, kann man diekostenlose Anwendung MeshLab als Konver-ter benutzen.

Wenn die 3D-Konstruktionssoftware nichtskosten soll, kommt zum Beispiel die Gratis-Ausgabe von SketchUp der Firma Trimble(früher Google) infrage – oder das Open-Source-Paket Blender. Zu beiden Program-men sind schon diverse c’t-Artikel erschie-nen, eine Liste finden Sie über den c’t-Link.123D Design von Autodesk ist ebenfalls gra-tis und schneller zu lernen als Blender – dieersten Schritte damit beschreibt der voran-gegangene Artikel im Detail. Bei Tinkercadkonstruiert man einfache 3D-Modelle direktim Browser und lädt sie als STL auf den eige-nen Rechner.

Falls Sie Zugang zu einem professionellenCAD-Programm haben, können Sie auch dasbenutzen. Für manche davon gibt es sogarGratis-Einstiegsvarianten, etwa von Creo Ele-ments/Direct Modeling Express  4.0. Bau-gruppen können hier aber nur aus maximal60  Komponenten bestehen. Auch Open-

Source-CAD-Werkzeuge gibt es, etwa Free-CAD und openSCAD. Eher an Künstler richtetsich das kostenlose Sculptris oder das Profi-werkzeug ZBrush vom gleichen Hersteller.

?Darf ich eigentlich 3D-Dateien weiterver-wenden, die ich im Netz finde?

ßWelche Rechte bei der Arbeit mit 3D-Ob-jekten zu beachten sind, haben wir zu-

letzt in c’t 16/13 ab Seite 162 ausführlich be-schrieben. Diesen Artikel finden Sie im Voll-text online. Viele 3D-Dateien im Web stehenunter einer Creative-Commons-Lizenz –wenn man deren Bedingungen beachtet,darf man die Modelle verwenden.

Aus der Praxis

?Wir überlegen, für die Schule einen 3D-Drucker anzuschaffen. Aber wie lange

kann der unbeschadet unbenutzt stehen,zum Beispiel in den Schulferien?

ßSechs Wochen Pause sind kein Problem– spulen Sie das Material aus dem Extru-

der, schalten Sie das Gerät ab und schützenSie es vor Staub, das reicht normalerweise.Soll der Drucker für sehr lange Zeit nicht ge-nutzt werden, ist es ratsam, die Zahnriemenzu entlasten.

Empfindlicher ist das Rohmaterial: Kunst-stoffe nehmen Feuchtigkeit aus der Luft auf.Hat man eine Spule ABS-Plastikdraht langenicht benutzt, sollte man sie vor dem Drucktrocknen – zum Beispiel im Backofen bei70 Grad.

?Ich bin nur einmal kurz weggegangen,aber jetzt ist der Druck abgebrochen.

Was kann da passiert sein?

ßKann es sein, dass der per USB ange-schlossene Computer mit der Drucker-

software in Standby gegangen ist? Das quit-tieren 3D-Drucker erfahrungsgemäß mitStreik. Eventuell steht Ihr Drucker aber auchnicht ganz fest auf dem Tisch. Dann könntendie Vibrationen der Maschine auch dazu ge-führt haben, dass sich der Stecker des USB-Kabels am Drucker gelöst hat, das hat esauch schon gegeben. Wer einen Druckerkauft, der vom Stick oder einer SD-Karte dru-cken kann, umgeht solche Probleme.

Im c’t-Labor haben wir mal einen Druckauf unserem MakerBot Replicator abge-würgt, indem wir schlicht eine Tischlampemit Leuchtstoffröhre angeschaltet haben, dieoffenbar zu dicht daneben stand.

In jedem Fall gilt: Da er mehr als ein be-wegliches Teil aufweist, ist ein 3D-Druckernach der Maschinenrichtlinie eine Maschineund darf daher nicht unbeaufsichtigt betrie-ben werden! Wegen der hohen Temperatu-ren etwa im Extruder besteht zudem Brand-gefahr.

?Meine Druckvorlage muss kaputt sein –was rauskommt, sieht der 3D-Darstel-

lung nur entfernt ähnlich. Was kann ich da-gegen tun?

ßWahrscheinlich enthält die Vorlage topologische Fehler, über welche die

Druckersoftware stolpert. Problematisch sindetwa Oberflächennetze, die nicht komplettgeschlossen sind. Auch sogenannte gedreh-te Normalen stiften Verwirrung – dann ver-wechselt die Software bei einzelnen Oberflä-chen die Innen- und Außenseite des Objekts.Manche Druckersoftware kompensiert sol-che Makel stillschweigend. Bei anderen Ma-schinen führen leichte Fehler dieser Art imDruck zu fehlenden Flächen oder mysteriö-sen Auswüchsen. In schweren Fällen kanndie Druckersoftware hängen bleiben oderabstürzen, während sie die Werkzeugbahnenberechnet.

Es gibt aber Gratis-Software, die solcheMacken findet und ausmerzt: Zur Wahl stehtbeispielsweise die professionelle 3D-Druck-Anwendung netfabb, die man auch in einerkostenlosen Basisvariante bekommt, das 3D-Modellier- und Collagenprogramm Mesh -mixer oder das Autodesk 3D Print Utility(c’t  18/13, S.  68). Manchmal liegt es aberauch gar nicht an der 3D-Geometrie, sondernschlicht am Dateinamen – enthält der einenUmlaut, fällt beispielsweise die Software fürdie MakerBot-Drucker auf die Nase. (pek)

www.ct.de/1324156 c

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Enthält der Kunststoff zu viel Feuchtigkeit,können sich im Druckkopf Dampfblasenbilden, die deutlich hörbar verpuffen undkleine Pocken auf dem Objekthinterlassen.

Die Druckvorlagedes linken Hasenwar sauber, beimrechten waren alleFlächen versehent -lich nach innenorientiert, weshalbder Sockel im Druckkeine ge schlosseneOber fläche aufweist.

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