Drucken und Scannen in 3D: Maschinenbau zu Hause

Druckt auch zweifarbige Objekte: Der EX-2 Basic von FreeSculpt (ca. 2.696 Euro). Foto: Pearl
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Druckt auch zweifarbige Objekte: Der EX-2 Basic von FreeSculpt (ca. 2.696 Euro). Foto: Pearl
Günstiger Drucker für Einsteiger: Der Neo 3D-Drucker druckt kleine Objekte in guter Qualität (699 Euro). Foto: German RepRap
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Günstiger Drucker für Einsteiger: Der Neo 3D-Drucker druckt kleine Objekte in guter Qualität (699 Euro). Foto: German RepRap
So hochprofessionell wie dieser Pulverdrucker der TU Berlin, an dem Joachim Weinhold das Modell eines Herzens druckt, sind die meisten 3D-Heimdrucker nicht. Foto: Franziska Gabbert
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So hochprofessionell wie dieser Pulverdrucker der TU Berlin, an dem Joachim Weinhold das Modell eines Herzens druckt, sind die meisten 3D-Heimdrucker nicht. Foto: Franziska Gabbert
Der MakerBot Replicator Desktop ist App- und Cloudfähig und verfügt über USB-, Ethernet- und WLAN-Anbindungen (ca. 3.190 Euro). Foto: MakerBot
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Der MakerBot Replicator Desktop ist App- und Cloudfähig und verfügt über USB-, Ethernet- und WLAN-Anbindungen (ca. 3.190 Euro). Foto: MakerBot
Auch filigrane, dreifarbige Objekte wie dieses Modell eines Herzens lassen sich drucken - allerdings nur von Profis wie hier im 3D-Labor der TU Berlin. Foto: Franziska Gabbert
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Auch filigrane, dreifarbige Objekte wie dieses Modell eines Herzens lassen sich drucken - allerdings nur von Profis wie hier im 3D-Labor der TU Berlin. Foto: Franziska Gabbert
3D-Drucker eignen sich besonders zum Nachbau von Ersatzteilen. Hier zeigt der wissenschaftliche Mitarbeiter Clemens Kautz im 3D-Labor der TU Berlin ein Turbinenrad. Foto: Franziska Gabbert
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3D-Drucker eignen sich besonders zum Nachbau von Ersatzteilen. Hier zeigt der wissenschaftliche Mitarbeiter Clemens Kautz im 3D-Labor der TU Berlin ein Turbinenrad. Foto: Franziska Gabbert

Hannover (dpa/tmn) - Ob Turbinen, Roboter oder ganze Autokarosserien - in der Industrie wird vieles per 3D-Drucker gefertigt. Geräte für den Heimgebrauch drucken zwar allenfalls ein Spielzeug-Auto aus - nützlich sind sie dennoch.

Nur die eigene Fantasie setzt den Objekten Grenzen, die mit einem 3D-Drucker herstellbar sind. Wer bereit ist, sich mit der Technik zu beschäftigen, kann mit dem Gerät aus einfachen Kunststoffdraht viele nützliche Dinge kreieren. Möglich wird das durch ein raffiniertes Druckverfahren.

3D-Drucker funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie Heißklebepistolen, erklärt Peter König von der Fachzeitschrift "c't hacks". "Dabei wird der Kunststoff im Druckkopf erhitzt und anschließend Schicht für Schicht aufgetragen." So entsteht nach und nach das gewünschte Objekt - sei es nun eine Spielfigur oder das Drehgelenk einer Stehlampe - als Ersatz für ein Originalteil.

Es ist kein günstiges Hobby, obwohl die Preise für 3D-Drucktechnik fallen. "Fertig montierte Drucker gehen ab 500 Euro los", sagt Ines Walke-Chomjakov, Expertin für 3D-Drucker beim Magazin "PC Welt". Nach oben gibt es keine Grenzen - Spitzenmodelle können auch mehrere tausend Euro kosten. Technisch versierte Nutzer sparen durch den Kauf von Druckerbausätzen gegenüber Fertiggeräten etwas Geld. Bekannte Markennamen sucht man vergeblich. "Große Player sind im Endverbrauchermarkt noch nicht vertreten", sagt Walke-Chomjakov. Die Namen auf dem Markt heißen "MakerBot", "Pearl", "RepRap", "XYZprinting" oder "Ultimaker".

Beim Preis gilt: Je höher, desto feiner arbeiten die Geräte in der Regel. "Die gedruckten Flächen werden dann homogener, mehr Details darstellbar", sagt Walke-Chomjakov. Teurere Modelle haben bis zu vier Druckköpfe und können mehrere Materialien gleichzeitig verarbeiten. So sind mehrfarbige Muster oder das Verarbeiten verschiedener Kunststoffe möglich. Je größer der Bauraum des Druckers ist, umso größere Objekte kann er herstellen.

Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass der Drucker auch ohne angeschlossenen PC nutzbar ist. "Günstige Geräte haben oft keine Bedienelemente und können nur über Software gesteuert werden", sagt Peter König. Fährt der PC dann während des oft mehrere Stunden dauernden Drucks in den Ruhemodus oder bricht aus anderen Gründen den Datenstrom ab, ist das Druckobjekt verloren. Komfortabler und sicherer sind Geräte, die von externen Datenträgern drucken.

Das Druckmaterial kommt meist von der Spule. Es ist Kunststoffdraht in verschiedenen Stärken und mit unterschiedlicher Zusammensetzung. Rund 50 Euro kostet ein Kilogramm. "Die Hersteller ermöglichen in der Regel die freie Wahl des verwendeten Materials", sagt Walke-Chomjakov. Aber nicht jeder Drucker kann jeden Draht verarbeiten. Manche Unternehmen verkaufen für ihre Geräte exklusive Materialkartuschen, was den Nutzer an einen Hersteller bindet.

Die Wahl des Rohstoffes bestimmt letztlich das Objekt. Für den Druck einer Teetasse eigne sich nur lebensmittelechter und hitzebeständiger Kunststoff, sagt Walke-Chomjakov. Geschirr drucken aber die wenigsten Anwender. Der praktische Nutzen von 3D-Druckern liegt im Nachbau von schwer zu beschaffenden Gegenständen: Etwa das vergriffene Plastik-Ersatzteil für den Oldtimer, eine Handyhülle oder der verlorene Stöpsel der Luftmatratze. Nahezu alles ist druckbar - sofern es aus Kunststoff ist. Drucke aus Titan oder Gold können nur Profis herstellen. Bei Elektronikteilen müssen auch sie passen.

Für den Druck eines Gegenstandes braucht man Vorlagen. Im Internet gibt es eine Reihe von Communities, die kostenlosen Zugang zu Druckmodellen bieten. Wer eigene Dinge erschaffen will, braucht entsprechende Software. "Es gibt dafür gute kostenlose Angebote im Internet", sagt König und nennt "Tinkercad" und "SketchUp" als Beispiele. Etwas Einarbeitung sei aber nötig.

3D-Scanner nehmen einem diese Modellierung zwar nicht vollends ab, messen einen Gegenstand aber immerhin genau aus und senden die Maße an die Software. Hersteller wie "Sense", "ARTEC" oder "Fuel3D" bieten fertige 3D-Scanner an - ab rund 400 Euro. Aber auch Kameras, Smartphones oder der Kinect-Sensor der Spielkonsole Xbox können mit der richtigen Software als 3D-Scanner genutzt werden. "Eine genaue Messung wird damit aber schwierig", sagt Ben Jastram, Ingenieur am 3D-Labor der TU Berlin. Es seien einfache Geräte, die für einfache Aufgaben nützlich sind. Diverse Tutorials im Internet erklären für Einsteiger aber anschaulich die einzelnen Schritte vom Scan bis zum Druck. Zur Not gibt es auch Dienstleister, die das Einscannen von Objekten als Service anbieten.

Wo Plastik schmilzt, entstehen Gerüche. 3D-Drucker im laufenden Betrieb riechen nicht angenehm. Vor allem, wenn sie einen offenen Bauraum besitzen. Der Stoff Styrol, der bei der Verarbeitung von ABS-Kunststoff (einem der Standard-Materialien für 3D-Drucker) entsteht, ist sogar gesundheitsschädlich, mahnt Peter König. "Man sollte sie deshalb nicht im Wohnzimmer aufstellen, sondern lieber im Hobbykeller oder Arbeitsraum". Am besten ist ein Fenster zum Lüften in der Nähe. Außerdem sind selbst die leisesten 3D-Drucker mindestens so laut wie herkömmliche Tintenstrahldrucker. Druckvorgänge in 3D dauern jedoch oft mehrere Stunden - eine nicht zu unterschätzende Lärmbelästigung.

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