Harz- oder Filament-3D-Drucker: Was ist besser?
Josh Hendrickson
Wenn Sie über den Kauf eines 3D-Druckers nachdenken, werden Sie vielleicht überrascht sein, dass es zwei verschiedene Arten von 3D-Druckern gibt: Fused Deposition Modeling (FDM) und Harz. Während beide Plastik verwenden, um 3D-Drucke zu erstellen, hängt das, was Sie bekommen sollten, von mehreren Faktoren ab, von was und wo Sie drucken werden, bis hin zu wie viel Nachdruck-Aufwand Sie bereit sind zu tun. Lasst uns genauer hinschauen.
Additive Fertigung – Der Schichtkuchen des 3D-Drucks
Die meisten 3D-Drucke, insbesondere auf Bastler- oder Prototypenebene, werden durch einen Prozess namens additive Fertigung erstellt. Auch wenn es komplex klingt, ist es eigentlich nur der Fachbegriff für die Erstellung eines Objekts durch das Drucken sehr dünner Schichten übereinander, um den gewünschten Druck aufzubauen. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich bei dem verwendeten Verfahren um FDM-Druck (Fused Deposition Manufacturing), manchmal auch als FFF-Druck (Fused Filament Fabrication) bezeichnet, oder um Stereolithographie handelt, bei der ein flüssiges Kunststoffharz verwendet wird, das bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einer bestimmten Frequenz aushärtet. Wenn Sie an einen Kuchen denken, der aus Schichten besteht, anstatt nur aus einem Stück Kuchen, haben Sie die Idee.
FDM-Drucker – Erstellen eines Objekts aus einer Kunststoffrolle
Ein FDM-Drucker legt eine Schicht über die andere. sadedesign/Shutterstock.com
Der FDM-3D-Druck ist derzeit die beliebteste Form des preisgünstigen 3D-Drucks, obwohl sich das ändert, da preisgünstige Harzdrucker den Markt überschwemmen. Beim FDM-Druck wird eine Rolle aus dünnem, fadenähnlichem Kunststoff mit einem Durchmesser von entweder 1,75 mm oder 3 mm verwendet, wobei 1,75 mm am beliebtesten ist. Das thermoplastische Filament wird auf einer Kunststoffspule geliefert. Die beliebteste Spulengröße enthält 1 kg Filament. So ziemlich kein Anbieter sagt Ihnen, wie lang das Filament ist, sondern nur, was es wiegt. Das ist in Ordnung, denn die meisten Slicer-Software, die das 3D-Objektmodell in Gcode umwandelt, der dem Drucker mitteilt, wo und wie jede Schicht zu drucken ist, wird Ihnen oft sagen, wie viel Filament in Metern oder Fuß das Objekt benötigt.
Filamente für FDM-3D-Drucker sind in einer Vielzahl verschiedener Materialien erhältlich, die jeweils besser zum Drucken verschiedener Arten von Objekten geeignet sind. Am beliebtesten und am einfachsten zu verwenden im Hinblick auf die Angabe von Faktoren wie Extrudertemperatur und anderen Einstellungen ist PLA (Polymilchsäure), das biologisch abbaubar und geruchlos ist und keine beheizte Bauplattform benötigt, um darauf zu haften. Es ist im Allgemeinen auch etwas günstiger als andere Filamentmaterialien.
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ist ein weiteres beliebtes Filament und ist normalerweise ein stärkeres und haltbareres Material als PLA. Es ist auch etwas umständlicher in Bezug auf die Druckparameter als PLA, da für beste Ergebnisse und zur Vermeidung von Verwerfungen eine höhere Extrudertemperatur und eine beheizte Bauplatte erforderlich sind. Andere Materialien wie PETG (Polyethylenterephthalat). TPU (Thermoplastisches Polyurethan), Nylon und andere Materialien wie Filamente, die Füllstoffe wie Metall- oder Holzfasern enthalten, sind ebenfalls reichlich vorhanden und ermöglichen es Ihnen, Objekte zu drucken, die wie Metall, Holz oder sogar Kohlefaser aussehen.
Den eigentlichen Druckprozess des Filamentdrucks kann man sich wie eine Klebepistole vorstellen, die sich dreidimensional bewegt. Ein Extrudermodul wickelt das Kunststofffilament ab und treibt es in das heiße Ende (das manchmal in den Extruder integriert ist), wo es geschmolzen und aus einer Metalldüse gedrückt wird. Das heiße Ende wird in drei Dimensionen bewegt – entlang der X-Achse (von Seite zu Seite), der Y-Achse (vorne und hinten) und der Z-Achse (oben und unten). Bei einigen Druckern bewegt sich das heiße Ende, und bei einigen bewegt sich die Bauplattform in der X- und Y-Achse und das heiße Ende in der Z-Achse. Das Endergebnis ist in jedem Fall, dass eine dünne Linie aus geschmolzenem Filament zuerst auf der Bauplattform für die erste Schicht und dann auf jeder vorherigen Schicht abgelegt wird, wodurch das gedruckte Objekt Schicht für Schicht aufgebaut wird, bis die Objekt ist fertig.
Bei einem FDM-Drucker ist zu beachten, welche Arten von Filamenten verwendet werden können, die Größe des Druckbetts und ob das Druckbett beheizt werden kann. Ein beheiztes Druckbett ist wichtig, wenn Sie die unterschiedlichsten Filamenttypen verwenden möchten. Bei vielen Filamenttypen, wie z. B. ABS, kann ein unbeheiztes Druckbett dazu führen, dass das zu druckende Objekt nicht auf dem Druckbett haften bleibt oder dass sich die Basis des gedruckten Objekts verzieht, wenn der Kunststoff abkühlt. Und denken Sie daran, dass einige Kunststoffe beim Schmelzen unangenehme Dämpfe abgeben, daher müssen Sie den Drucker möglicherweise an einem Ort aufstellen, an dem die entstehenden Dämpfe nicht stören.
Ein weiterer Aspekt ist die Software, die mit dem Drucker geliefert wird. Die Anwendung, die jedem Drucker, egal ob FDM oder SLA, beiliegt, heißt Slicer. Der Slicer wandelt das Bild des Modells in Anweisungen um, die den Drucker und die Druckqualität steuern. Die Sprache, die 3D-Drucker verwenden, heißt Gcode.
Einige Druckeranbieter, wie z. B. XYZprinting, verwenden ihre eigene Slicer-Software. Andere verwenden die vom Druckerhersteller Ultimaker entwickelte und gepflegte CURA -Software. CURA wird als Open-Source-Software veröffentlicht, wobei einzelne Druckeranbieter die Druckerprofile, die einige der Druckparameter festlegen, zur Liste der unterstützten Drucker hinzufügen. Einige andere beliebte Slicer sind KISSlicer, PrusaSlicer, Repetier und Slic3r. Wenn Sie denken, dass Sie eventuell mehrere FDM-Drucker von verschiedenen Anbietern kaufen werden, kann es für Sie sinnvoll sein, einen universellen Slicer wie CURA zu verwenden, der Hunderte verschiedener Druckermodelle von zahlreichen Anbietern unterstützt.
SLA-Harzdrucker – Drucken mit unsichtbarem Licht
Harzdrucker erstellen Objekte aus lichtempfindlichem flüssigem Kunststoff. luchschenF/Shutterstock.com
Eine zweite 3D-Drucktechnologie ist die Stereolithographie, oft abgekürzt als SLA. Die Stereolithographie war die erste 3D-Drucktechnologie und wurde 1986 erfunden. SLA-3D-Drucker verwenden eine Form von flüssigem Harz, das bei Einwirkung von ultraviolettem Licht durch einen Prozess namens Photopolymerisation aushärtet. Bei den meisten Hobby-SLA-Druckern ist diese Lichtquelle eine UV-LED, die durch ein LCD-Panel scheint, das einen Teil des Lichts durchlässt und andere blockiert. Wenn das durchgelassene UV-Licht auf die Harzschicht trifft, härtet es den Kunststoff auf einer Konstruktionsplattform aus, die sich vertikal bewegt und mehr flüssiges Harz freilegt, um das Objekt Schicht für Schicht zu erstellen.
Es gibt eine enorme Anzahl von Harzen, und viele sind für den Spezialdruck bestimmter Arten von Harz-3D-Drucken bestimmt. Dazu gehören Hartplastik, flexibles Plastik, Harz für die Schmuckherstellung und Wachsausschmelzverfahren sowie Harze, die in Dentallaboren verwendet werden. Das Standardharz ist bei einem Dutzend oder mehr Anbietern erhältlich und wird in Litern (oder Halblitern) verkauft.
Harzdrucker sind unordentlich und giftig. Das Harz kann auf Ihre Hände oder in Ihre Augen gelangen, und es werden Nitrilhandschuhe und Augenschutz empfohlen. Fast alle im 3D-Druck verwendeten Harze geben Dämpfe ab und müssen in einem gut belüfteten Bereich verwendet werden. Der Harzdruck hat einige ernsthafte Mängel für den Anfänger, einschließlich spezialisierter Slicer, kleiner Bauplatten; und die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung, einschließlich einer Reinigung mit Isopropylalkohol und einer UV-Härtung der Außenseite des Objekts (obwohl dies durch mehrstündiges Sonnenbaden erreicht wird). Wenn Sie sich für den Harzdruck entscheiden, ist eine Wasch- und Aushärtestation ein lohnendes Zubehör, das 100 US-Dollar oder mehr kosten kann. Viele Hersteller von Harz-3D-Druckern erstellen auch passende Aushärtungsstationen, die miteinander kompatibel sind. Harzdruck war früher viel teurer als FDM-Druck,
Treffen Sie Ihre Entscheidung
Für viele potenzielle Käufer ist ein FDM-Filamentdrucker die erste Wahl für Ihren ersten 3D-Drucker. Der Harzdruck ist schmutzig, erzeugt Dämpfe und erfordert eine beträchtliche Menge an Nachbearbeitung, einschließlich einer Art UV-Druckbox, um die äußerste Harzschicht zu härten, oder das Objekt in der Sonne zu lassen, um die Oberflächenschicht zu härten. Auch überschüssiges Harz muss sorgfältig entsorgt werden; Sie können es nicht einfach im Waschbecken abspülen oder die Toilette hinunterspülen. FDM-Filamentdrucker sind einfach weniger teuer und einfacher zu bedienen (zumindest für den Anfang).
Trotz aller Unordnung, Aufregung und Dämpfe sind mit Harz bedruckte Objekte in der Regel detaillierter und weisen weniger Schichten auf. Harzdrucker sind sehr beliebt für den Druck von Miniaturen. Der bei Harzdruckern mitgelieferte Slicer unterscheidet sich etwas von denen, die für einen FDM-Drucker geliefert werden oder verfügbar sind. Sie erfüllen immer noch die gleiche Funktion, indem sie Modelle in Code umwandeln, den der Drucker ausführen kann. Da ein Harzdrucker jedoch anders funktioniert als eine FDM-Einheit, ist auch der Code anders. Viele Harzdrucker werden mit einem Slicer namens Chitubox geliefert, und der Prusa-Slicer funktioniert auch mit SAL-Druckern.
Unabhängig davon, für welche Technologie Sie sich entscheiden, gibt es Tausende von 3D-Objektdateien online und kostenlos zum Herunterladen. Ein guter Ausgangspunkt ist Makerbots Thingiverse.com. Beginnen Sie Ihre 3D-Druck-Bemühungen mit einem davon, um Erfahrungen zu sammeln.