3D-Druck - Ein kleiner Erfahrungsbericht als Anfänger

Der 3D-Druck eröffnet auch im Privatbereich und dem Modellbau, neue Perspektiven. So scheint es, als ob den Möglichkeiten keine Grenzen gesetzt sind. Zumindest scheint diese Ansicht bei einige Personen, welche sich noch keine Gedanken zum 3D-Druck gemacht haben, verbreitet sein. Dies geht auch aus Aussagen hervor, wenn jemand die Aussage macht:" Du hast ein 3D-Drucker. Das ist ja gut zu wissen, denn dann kannst Du, mir auch einmal das Eine, oder Andere Teil drucken." Meist wird dabei vergessen, dass diese Bauteile erstmal konstruiert werden müssen. Einfach ein Foto, oder eine "primitive" Handskizze ist nicht ausreichend, kann jedoch auf dem Weg zu einer Konstruktion, ein möglicher Schritt sein. Danach beginnt jedoch erst die Arbeit...

Seit Mitte 2021 beschäftige auch ich, mich auch mit dem 3D-Druck. Dies mit der Idee, im Modellbau eigene Konstruktionen zu entwickeln und zu fertigen. Die Herangehensweise war anfänglich auch mit einer gewissen Portion an Naivität. Zwar habe ich mir einige Druckermodelle verglichen, bevor ich mir das eigene Gerät gekauft habe. Jedoch bereits bei der Druckerauswahl beginnt eine Gewisse Überforderung. Es stellt sich nun die Frage, was ein vernünftiges Einsteigermodell sein soll. Ist dies ein günstiges Gerät? Wie gross soll der Druckraum sein? Welche Konstruktionsdateien, oder gar Programme werden unterstützt? Drucker mit beheizbarer Druckplatte, oder nicht? Alles Fragen, die auch ich nicht einfach beantworten konnte. Nun muss natürlich auch erfragt werden was hier sinnvoll ist. Auch bei mir war dies der Fall. Ganz nach dem Motto fragst du 3 Personen, bekommst du 5 Meinungen, sind auch bei mir die Antworten ausgefallen. Wichtig dabei ist, dass ich mir beginne zu meinen Bedürfnissen, Gedanken zu machen und die Infos so zu gliedern, dass ich daraus, mein eigenes Anforderungsprofil erarbeiten kann, auch mit dem Wissen dass ich dabei noch immer blutigster Anfänger bin.

So habe ich mir ein Anforderungsprofil zusammengeschustert, wie nachfolgend aufgeführt:

 * Die technischen Daten und Budgetpreise, etc. sind Stand 2021, also zum Zeitpunkt meiner Evaluation des Druckers und können sich mit der Weiterentwicklung der Technologie natürlich verändern.

Nun konnte ich mich nach einem entsprechenden Gerät umsehen. Kaum war dieser 3D-Drucker jedoch im Haus, stellte sich die nächste Herausforderung. Meine eigene Ungeduld...

Es ist klar, dass der neu erworbene Drucker, sofort sein Können unter Beweis stellen muss und brauchbare Ergebnisse liefern soll. Die mitgelieferten Druckvorlagen sind dabei recht und gut, jedoch nichts für meinen Geschmack. Zum Konstruktionsprogramm habe ich mir bis dahin ebenfalls noch nicht wirklich Gedanken gemacht und ist daher noch nicht vorhanden...

Eine schöne Auflistung von Plattformen und Tauschbörsen für Druckvorlagen, habe ich dann jedoch mit der Webseite "all3dp.com" gefunden. Dabei sei bereits jetzt gesagt, dass nun die Stunden auf der Suche nach einer Druckvorlage verfliessen. Der Drucker bereits zum erstem mal zur Nebensache wird. Anmerken möchte ich zu diesen Plattformen auch, dass hier auch ganz unterschiedliche Qualitäten der Druckvorlagen vorhanden sind. Also Konstruktionen vom Anfänger bis zum Profi, heruntergeladen werden können, was dann auch beim Druckergebnis entscheidend sein kann.

Ja, jetzt liegt die erste Druckvorlage auf dem Rechner, in einer STL-Datei. Doch jetzt einfach einen Knopf für das Ausdrucken betätigen geht noch nicht. Der 3D-Drucker wird mit dieser Datei noch nicht arbeiten können. Diese muss nun mit einem 3D-Druckprogramm, einem Slicer, bearbeitet werden. Ein solches war mit der Software "Cura" im Lieferumfang meines Druckers bereits enthalten, was mir hier die Suche sehr vereinfacht hat.

Eine 3D-Slicer-Software erzeugt nun aus den Konstruktionsdateien, welche z.B. als STL-Datei vorhanden sein soll, ein 3D-Modell für den eigenen 3D-Drucker, indem ein G-Code generiert wird. Dies ist eine weitverbreitete Programmiersprache, welche von 3D-Drucker gelesen wird. Dabei werden dem Modell, auch gerätespezifische Informationen und Vorgaben mitgegeben. Ebenfalls muss beim Slicen des Modells, Angaben zum verwendeten Druckmaterial gemacht werden, wie Material, z.B. PLA, Druckqualität, also die Auflösung, Druckgeschwindigkeit, Füllungsgrad, Wandstärke, Verarbeitungstemperatur des Filaments (Druckmaterials), Temperatur des Druckbetts, etc. Bei all diesen Angaben muss man jedoch nicht verzweifeln, hat es im Slicer-Programm doch ein Standardprofil, welches die wichtigsten Vorgaben einigermassen abdeckt. Dennoch sei hier der Rat gegeben, die Drucktemperatur- und Druckbettempfehlungen des Filamentlieferanten zu berücksichtigen und in der Eingabemaske des Slicers entsprechend zu korrigieren. Diese Angaben sind auf der Verpackung des Filaments, oder einem Beiblatt aufgeführt.

Ebenfalls ein wichtiges Thema beim Slicen ist auch die Frage, ob das Modell eine Stützstruktur benötigt. Bei einem Überhang im Modell ist eine solche Stützstruktur wichtig. Bei einem Modell welches flach auf der Druckplatte aufbaut nicht in jedem Fall notwendig. Wenn alle Angaben komplett sind kann der Slice-Vorgang für das Modell/die Vorlage gestartet werden und danach auf den Drucker übertragen werden.

Beim Drucken empfiehlt es sich trotz aller Ungeduld, vor dem ersten Druck die Kalibrierungen gemäss Angaben des Druckerherstellers zu befolgen und erst danach den Druck zu starten.

Mein erster Druck war nicht wirklich sensationell, konnte sich dennoch bereits als Erstlingswerk sehen lassen. Dies liegt weniger am 3D-Drucker, als viel mehr daran, dass nun das Erlernen der optimalen Druckereinstellungen und der Umgang, im Zusammenhang des verwendeten Filaments beginnt. So hatte ich mich gewundert, wieso beim Wechsel auf ein anderes Filament, plötzlich das Druckerzeugnis während des Druckvorgangs, sich von der Druckplatte ablöst. Dabei musste ich lernen, dass dies weder ein Problem des Druckers und der Druckplatte, noch des Druckmaterials, also dem Filament war. Die Druckplatte war lediglich zu kühl, da ich hier einfach den tiefsten Wert der Herstellerempfehlung eingestellt hatte...

Ist Ihnen, beim Lesen etwas aufgefallen? Der 3D-Drucker mittlerweile erste Ausdrucke teils mit Erfolg, teils auch auf Grund des fehlenden Wissens, als Fehlschlag machen dürfen. Jedoch ist noch kein eigenes Bauteil erstellt und gedruckt worden...

Erst jetzt hat die Suche nach einem 3D-CAD-Programm begonnen. Einige der professionellen Programme sind auf Grund der hohen Lizenzkosten, schnell aus dem Rennen geflogen, rechtfertigen aktuell, meine Hobby-Konstruktionen keinesfalls jährliche Kosten von mehreren hunderten, oder gar tausenden Franken. Dennoch habe ich mit "FreeCAD" ein sehr gutes und vor allem auch dem Hobby-Budget entsprechendes Programm gefunden. Nun kann es an die Konstruktion eigener Formteile gehen...

Zwar habe ich mit 2D-CAD, beruflich Erfahrungen gemacht, doch dazwischen und der 3D-Konstruktion liegen Welten, besser gesagt eine weitere Dimension. So muss ich nun das Konstruieren in 3D neu erlernen. Übrigens, mein anfänglicher Trick, im 2D-CAD einen Grundriss zu Zeichnen und diesen danach im 3D-CAD aufpolstern zu wollen, kann zwar gemacht werden, ist jedoch nicht wirklich zielführend...

Nicht nur das Erlernen der Funktionen im 3D-CAD waren eine Herausforderung, sondern auch das berücksichtigen der Stärke des Druckmaterials in der Konstruktion, z.B. bei einer Bohrung, oder bei einem Bauteil, welches in eine vorgegebene Öffnung eingepasst werden muss. Hier werden dann unausweichlich auch "Prototypen" gedruckt und danach bei Bedarf nachgebessert und nochmals gedruckt.

Mein Fazit zum Schluss:
Natürlich bin ich auch 1.5 Jahre nach meinem Start im 3D-Druck ein Anfänger und taste mich Schritt für Schritt, an komplexere Konstruktionen heran. Dennoch konnte ich diverse Erfolge verbuchen, was auch die Freude auf weiteres weckt.

Ein zweites Fazit mit Augenzwinkern:
Was ist mit denjenigen, die gemeint hatten, das Eine, oder Andere bei mir drucken zu lassen? Die haben von mir die Aufgabe gestellt erhalten, ihr Teil selbst zu konstruieren