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Hilfe, ich hab einen 3D Drucker gekauft!

Hilfe, ich hab einen 3D Drucker gekauft!
3D-Drucker, ein komplexes Gerät. Genauer wird es hier erklärt.

Plötzlich war er da, wie genau der 3D-Drucker es zu mir nach Hause schaffen konnte, ist mir unerklärlich. Aber wo fängt man nun an, was gibt es alles zu beachten? Unser kleiner Crashkurs soll dir den Weg zum ersten gedruckten Objekt erleichtern.

Aufstellungsort

Gerade aus der Verpackung geholt und schon steht man vor dem ersten Problem: Wo hin eigentlich mit dem Drucker? Logisch, für den ersten Probedruck geht auch der Küchentisch in Ordnung, und auch die zwei oder drei Mahlzeiten kann man sich den Tisch mit der neusten Investition teilen, aber dann?
Der Aufstellungsort hat entscheidenden Einfluss auf die Druckqualität. Durchzug sorgt für gesprungene Objekte, eine staubige Luft für Einschlüsse bis hin zum Verstopfen des Druckers.

Daher hier die wesentlichen Dinge, die du beim Aufstellen beachten solltest:

  1. Gute Belüftung. Das Filament wird unter Hitze geschmolzen und besteht aus verschiedenen Kunststoffen wie PLA oder ABS. Diese dünsten beim Schmelzvorgang aus, und auch leichte Rauchentwicklung beim Laden oder Entladen des Filaments ist möglich. Sorg dafür, dass du den Raum in dem der 3D Drucker zukünftig stehen soll, ausreichend belüftet ist. Schlafen und drucken im gleichen Raum ist zumindest zur gleichen Zeit keine gute Idee.
    Zu luftig sollte es aber auch nicht hergehen, sonst treten Probleme mit der Haftung der einzelnen Schichten auf: Objekte lösen sich von der Grundplatte, oder das Objekt bekommt schon beim Drucken einen Sprung.

  2. Geräuschentwicklung. Im Vergleich mit herkömmlichen Fertigungsmaschinen ist ein 3D Drucker zwar relativ leise, geräuschlos aber bei weitem nicht. Schrittmotoren und Mechanik setzen nicht nur den Extruder in Bewegung, auch anhand der Betriebs Kulisse kann man leicht hören ob gerade ein Kreis oder ein Viereck gedruckt wird. Die Treiberkarten zur Ansteuerung der Motoren geben zudem oftmals hohe Pieptöne von sich, gerade bei preisgünstigen Modellen. Ebenfalls ein No-Go fürs Schlafzeit.

  3. Höhenmeter. Auch wenn es am einfachsten scheint, idealerweise stellst du deinen 3D Drucker nicht auf den Boden, sondern auf einen Beistelltisch oder den Schreibtisch. Warum? In Bodennähe ist die Staubkonzentration am höchsten, jeder Schritt wirbelt Staub auf und lässt ihn wieder nach unten schweben. Staub auf der Druckplatte bringt Haftungsprobleme in den ersten Schichten, eine staubige Luft und damit Staub auf dem Filament produziert schnell Fehlstellen im Druck und lässt das Hot-End auf Dauer verstopfen.


Wenn die Wahl des Standorts gefallen ist, kann es doch nun endlich losgehen, oder etwa doch nicht?

Unser Ausgangsmaterial: aufgespulter Kunststoff

Die Objekte, die ein 3D Drucker produziert, bestehen üblicherweise aus Kunststoff. Dieser Kunststoff kommt aufgespult auf der Rolle und wird auch Filament genannt. Unter Hitze schmilzt der Kunststoff, und wird mittels einer Düse fein dosiert in seine neue Form gebracht. Kunststoffe eigenen sich für verschiedenste Formen und sind damit ideal für den 3D Druck, jedoch nicht ganz so stabil wie Metalle.

Unser Ausgangsmaterial: aufgespulter Kunststoff
Unter Hitze schmilzt das aufgerollte Kunststoff und wird in seine neue Form gebracht.

PLA:
Ist das gängigste Material im Bereich des 3D Drucks. Ein einfach und unkompliziert zu verarbeitendes Material, das gut für die ersten Erfahrungen im 3D Druck ist, jedoch für belastete Komponenten ausscheidet. PLA ist ein „Biokunststoff“ und wird aus Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt, und lässt sich zumindest in industriellen Anlagen auch wieder Kompostieren. Der Schmelzpunkt liegt bei 160-190 Grad.

ABS:
Der häufigst anzutreffende Kunststoff an Haushalts- und Konsumentenprodukten wie Küchengeräten, Computern, Smartphones aber auch in Kraftfahrzeugen ist ABS. Der Schmelzpunkt liegt mit 210-260 Grad deutlich über dem von PLA, und schon der strenge Geruch nach heißem Kunststoff lässt vermuten, dass die Ausdünstungen von ABS nicht sonderlich gesundheitsfördernd sind. Sofern es die Außentemperatur und Witterung zulassen, sollte man den Drucker anstellen und anschließend den Raum für die Dauer des Drucks(bis auf kurze Kontrollgänge) verlassen. Teilweise werden bereits Filtersysteme für 3D Drucker angeboten, jedoch stellt sich dort die Frage der Häufigkeit der Nutzung.

PVA:
Ist ein wasserlösliches Filament was hauptsächlich zur Herstellung von Stützstrukturen gedacht ist. Da selbst die Luftfeuchtigkeit den Zersetzungsprozess startet, wird PVA in der Regel in versiegelten Tüten geliefert und sollte darin auch zwischen den Anwendungen aufbewahrt werden. Die kleinen Trockenmittelbeutel, die beinahe jeder Verpackung elektrischer Geräte beiliegen, einfach mit in die Tüte geben, dann ist die Lagerung auch kein Problem.

Daher empfiehlt sich für den Anfang die Nutzung von PLA Filament. Die Farbe ist natürlich dir und deinen Anwendungen überlassen, und hat keinen Einfluss auf das Druckergebnis.

Dicke des Filaments: 3mm oder 1,75mm?

3mm starkes Filament ist der aktuelle defacto Standard. Viel Material zum günstigen Preis. Jedoch ist das Material etwas sperriger da dicker, und kann bei sehr leichten oder zu schwach ausgelegten 3D Druckern das Hot-End seitlich verziehen. Bei stabil ausgelegten Modellen mit richtigen Linearführungen ist dies nicht der Fall.
Da die Menge des zu fördernden Materials bereits im G-Code festgelegt wird, spielt es schlussendlich keine  Rolle ob nun mehr dünnes oder weniger dickes Material zugeführt wird, hier ist die Bauform des Extruders ausschlaggebend.
Einen Vorteil hat das dünnere 1.75mm Filament jedoch für sich: Da die sich im Hot-End befindliche Menge an geschmolzenem Material geringer ist, zieht es weniger Fäden und läuft weniger nach. Nachteilig sind die höheren Kosten und die geringere Farbauswahl, die derzeit mit 1.75mm angeboten wird.

Objekte für den 3D Drucker

Objekte für den 3D Drucker

Jetzt aber: Der Drucker steht, das Filament ist auch das Richtige. Doch was drucke ich jetzt? Woher bekomme ich Modelle und Vorlagen für meinen Drucker?
Entweder, man erstellt sie sich selbst, oder läd  vorgefertigte Dateien aus dem Internet herunter. Gerade letzteres ist für Einsteiger die noch wenig Erfahrung haben, die Methode der Wahl. Denn auch wenn es sehr einfach aussieht, ist das Erstellen von 3D Objekten am Computer gerade für Anfänger eine wahre Herausforderung.

Die Suchmaschine Yeggi (www.yeggi.com, Englisch) ist auf die Suche nach 3D druckbaren Vorlagen spezialisiert. Suchbegriff eingeben, schon gibt es einige tausend Treffer zum Runterladen und los drucken. Auch die Hersteller anderer 3D Drucker wie MakerBot unterhalten eigene Datenbanken in denen sich zig tausende Modelle zum kostenlosen Download finden. Selbst direkt über die Suchmaschine Google und dem Zusatz 3D Druck / 3d print lassen sich die meisten Wunschobjekte finden.
Wer dennoch selber kreativ werden möchte, benötigt ein CAD Programm („computer-aided Design“, zu Deutsch „rechnerunterstütztes Konstruieren“) wie etwa Google SketchUp oder OpenSCAD.
 

Objekt für 3D Druck konvertieren – Maschinencode erstellen

Nachdem nun das Stück der Begierde gefunden wurde, muss es nun auf den 3D Drucker angepasst werden, da Eigenschaften wie die Temperatur des der Düse, die Verfahrwege und Geschwindigkeiten von Drucker zu Drucker und je nach Material verschieden sind.
Slic3r ist ein kostenlosen Programm, was das 3D Modell in den G-Code (Maschinencode) für deinen 3D Drucker umrechnet. Hier wählst du aus einer umfangreichen Liste dein Modell aus, sowie das verwendete Material – weitere Experteneinstellungen sind möglich, für den Anfang aber nicht von Nöten. Die Einstellungen dienen ebenfalls zur Feinoptimierung des Ergebnisses. Sollte etwa die Oberfläche deiner gedruckten Objekte zu  rau sein, kannst du hier Korrekturen vornehmen und den Drucker langsamer fahren lassen, die Temperatur einen Ticken höher einstellen oder den Durchfluss nachjustieren.

Objekt für 3D Druck konvertieren – Maschinencode erstellen
Nachdem du das gewünschte Stück gefunden hast, muss es auf den 3D-Drucker angepasst werden.

Wenn alle Parameter gesetzt sind, wird das 3D Modell in Maschinencode umgewandelt, den du in Form einer Datei etwa über eine SD Karte oder via USB Kabel auf deinen Drucker bringen kannst.
Ist der G-Code erstellt und kopiert, geht es nun zum Drucker.

Jetzt wird  es heiß: Laden des Filaments

Die SD Karte ist eingelegt und das Filament liegt bereit, nun muss es „geladen“, also dem Extruder zugeführt werden. Je nach Modell gibt es dafür bereits abgespeicherte Profile, oder du musst selbst den Extruder vorwärmen lassen. Vorher wird das Filament in die Zuführung geschoben, in der es während des Drucks seinen Weg ins Hot-End findet.
Sobald  der Extruder auf Temperatur ist, schiebt der Schrittmotor das Filament in die Düse. Allmählich beginnt das Filament unten aus der Düse zu fließen. Sobald ein sauberer Faden erreicht ist, ist das Filament vollständig geladen, jetzt kann gedruckt werden.

Jetzt wird  es heiß: Laden des Filaments
Hier fließt das Filament in einer bestimmten Form aus der Düse.

Bei jedem weiteren Farbwechsel wiederholt sich dieser Vorgang, jedoch muss zusätzlich die alte Farbe leergedruckt werden, da sich auch nach dem rausziehen der alten Farbe noch Reste im Extruder befinden.

Auf die Plätze, fertig, Druck!

Alle Vorbereitungen sind abgeschlossen, jetzt kann es endlich losgehen. Die zu druckende Datei wird auf dem Display ausgewählt, dann heizt sich der Drucker auf. Sobald die Maschine einsatzbereit ist, beginnt der eigentliche Druckvorgang.
Gerade  die ersten Minuten des Drucks sind entscheidend, da die ersten Schichten gut auf der Druckplatte haften müssen. Löst sich das Objekt, ist der ganze Druck hinüber. Besonders ärgerlich ist es vor allem dann, wenn man solche Fehler erst Stunden später feststellt, als man sich schon auf das fertige Objekt freute. Daher die ersten Schichten abwarten bis der Drucker sicher in die Höhe baut, ab dann kann man ihn getrost alleine arbeiten lassen.

Auf die Plätze, fertig, Druck!
Alle Vorbereitungen sind abgeschlossen, jetzt kann es losgehen. Schicht für Schicht wird das Objekt aufgebaut.

Wenn er Drucker das Objekt abgeschlossen hat, was zwischen einigen Minuten bis hin zu einigen Stunden dauern kann, muss das frisch gedruckte Werk zunächst noch abkühlen, bevor es entnommen werden kann.
Ist das Objekt entnommen, können etwaige Hilfsstrukturen entfernt werden, und raue Kanten mit der Feile oder feinem Sandpapier fertig bearbeitet werden.

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In unseren Anleitungen dokumentieren wir die von uns durchgeführten Arbeitsschritte für eine Montage des dargestellten Projekts. Wir sind hierbei um größte Genauigkeit in allen Details bemüht, können jedoch nicht zusichern, dass das vorgestellte Projekt gelingt, da dies vom handwerklichen Geschick des Einzelnen abhängt. Wir können auch keine Haftung für die Korrektheit der durchgeführten Arbeitsschritte übernehmen. Grundsätzlich ist die Arbeit mit Maschinen, Handwerkzeugen, Holz und Chemieprodukten mit erheblichen Gefahren verbunden. Bei nicht sach- und fachgerechter oder einer von der Anleitung abweichenden fehlerhaften Montage sowie bei Fehlgebrauch schließt Conrad Electronic SE jede Haftung aus. Die gesetzlichen Ansprüche des Kunden werden hierdurch nicht berührt. Bei der Umsetzung der dokumentierten Arbeitsschritte ist die Einhaltung der persönlichen Sicherheit zu beachten; sofern notwendig, ist eine entsprechende Schutzausrüstung zu tragen. Elektrotechnische Arbeiten dürfen ausschließlich von Elektrofachkräften (DIN VDE 1000 – 10) ausgeführt werden. Bei dem Aufbau der Artikel müssen die Arbeiten nach BGV A3 durchgeführt werden. Führen Sie diese Arbeiten daher nicht aus, wenn sie mit den entsprechenden Regeln nicht vertraut sind. Mangelfolgeschäden werden durch die Conrad Electronic SE nicht übernommen.

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