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Mit 3D-Drucker mehrfarbig drucken: Bambu Lab, Snapmaker & Co. im Vergleich
Daniel Schraeder
Daniel hat 2001 als Volontär bei der Zeitschrift PC Direkt angefangen. Nach seiner Ausbildung testete er vor allem PC- und IT-Produkte wie WLAN, DVD-Brenner und neue Technologien wie Web Pads, die Vorgänger der Tablets. Darauf folgte noch ein Ausflug in die Redaktion der Multimedia-Zeitschrift AVDC, bevor er in den Online-Journalismus wechselte.
Los ging's im Newsroom von VNUnet, kurze Zeit später verantwortete er die deutsche Ausführung des Gadget-Blogs Gizmodo. Dann baute er den deutschen Ableger von CNET auf, bevor er 2013 zur Gründung von TechStage zu heise medien wechselte. Im Laufe der Zeit entwickelte er TechStage zur Kaufberatungs-Webseite weiter, die 2024 in heise bestenlisten aufgegangen ist.
Seit dem AMS-Materialwechsler von Bambu Lab ist farbiges 3D-Drucken massentauglich. Die nächste Revolution startet jetzt – und spart Zeit, Filament und Geld.
Die meisten 3D-Drucker im Hobbykeller arbeiten nach dem FDM-Verfahren. Der zu verarbeitende Kunststoff liegt als Filament auf Rollen vor, wird geschmolzen und mit einer feinen Düse Schicht für Schicht zum zu druckenden Objekt zusammengesetzt. Moderne Drucker sind sehr einsteigerfreundlich und ab etwa 180 Euro zu bekommen. Die besten 3D-Drucker zeigen wir in unserer Bestenliste.
Bei dieser Drucktechnik ist das Filament – und damit das Druckergebnis – in der Regel einfarbig. Wer seinen R2D2 grau drucken will, legt entsprechendes Filament ein. Ein Farbwechsel oder gar das Mischen von Farben erfolgt im Drucker normalerweise nicht. Stattdessen kann man mit Pinsel oder Airbrush-Set nacharbeiten.
Es gibt aber verschiedene Ansätze, die mehrfarbiges 3D-Drucken ermöglichen. Wir werfen einen kurzen Blick in die Vergangenheit des Multi-Color-Printings und zeigen die aktuellen Möglichkeiten und neuen Entwicklungen im Hobbyumfeld.
Tintenstrahldruck
Der taiwanesische Hersteller XYZ Printing hatte mit seinem Da Vinci Color bereits vor über fünf Jahren ein fertiges Gerät im Programm, das Farbdrucken Out-of-the-Box verspricht. Das Prinzip ist einfach: Der Drucker verarbeitet weißes Filament und färbt die äußeren Schichten der Objekte mit einer Art integriertem Tintenstrahldrucker ein. Das erlaubt echten Vollfarbdruck, allerdings ist nur die Oberfläche eingefärbt.
Die Technik hat sich nicht durchgesetzt und ist aktuell vollständig vom Markt verschwunden. Der Grund dafür dürfte der hohe Preis sein. Für den Drucker selbst verlangte der Hersteller mindestens 2700 Euro. Das größere Problem war aber das Verbrauchsmaterial. Zum einen musste man das weiße Kunststoff-Filament teuer vom Hersteller kaufen: XYZ Printing setzte auf einen Chip in der Filamentrolle, um die Nutzung von günstigerem Fremdfilament auszuschließen. Zum anderen war die Tinte zum Einfärben ein Kostentreiber, den man nirgendwo anders bekommen konnte. Der Hersteller hat sich 2023 vom Markt zurückgezogen, seitdem gab es auch keinen anderen Drucker mit dieser Technik mehr.
Palette
Ein früher externer Ansatz der heutigen Materialwechsler dürfte ein Gerät namens „Palette“ sein. Vier verschiedenfarbige Filamente werden in einen Kasten eingespannt, auf der anderen Seite kommt nur noch ein Filament heraus, das zum Drucker führt. Im Inneren trennen Messer die farbigen Filamente an den richtigen Stellen ab, mit Hitze werden sie wieder zusammengeschmolzen – und am Drucker kommt jeweils die Farbe an, die gerade nötig ist.
Prinzipbedingt ist die Farbauflösung dabei nicht hoch. Echtes Mischen von Farben ist nicht möglich, wohl aber das Drucken unterschiedlicher Segmente in unterschiedlichen Farben. Mit dem anfangs erwähnten R2D2 klappt es gut, wenn man weißes, blaues, graues und schwarzes Filament einspannt. Echter Vollfarbdruck ist das aber nicht; auch das Mischen von Farben ist nicht möglich.
Die Nachteile waren erhöhter Filamentverbrauch, weil der Drucker die Mischfarbe beim Wechsel der Filamente an der Seite ausspült, sprich: wegwirft. Dazu kommen die Kosten des Geräts, das mit 599 Dollar damals teurer war als heute ein guter, anfängertauglicher 3D-Drucker samt Filamentwechselsystem.
Dual-Extruder
Ein bewährter Weg zum Mehrfarbdruck sind Drucker mit zwei Extrudern. Sie können zwei unterschiedliche Filamente mehr oder weniger gleichzeitig verarbeiten; in der Praxis laufen beide Extruder auf der gleichen Achse und geben abwechselnd Filament aus. Damit lässt sich schon einiges realisieren, das Drucken von Logos in Vereinsfarben beispielsweise – aber ein Mischen der beiden Farben ist nicht möglich. Dafür entfällt der Spülvorgang beim Farbwechsel, da es eine eigene Düse für jede Farbe gibt.
Das hat andere Haken: So muss der Druckerhersteller beispielsweise dafür sorgen, dass aus der gerade nicht genutzten Düse kein geschmolzenes Filament austritt und das Druckobjekt versaut. Aktuell gibt es diese Technik beispielsweise bei Bambus Top-Modell H2D (das D steht für Dual). Hier sitzen auf dem beweglichen Druckkopf zwei Extruder und zwei Düsen, wobei die eine hoch- oder heruntergefahren und die jeweils nicht genutzte Düse von einem Kunststoff-Schieber abgedeckt wird. Das ist optimal, wenn es beispielsweise um Beschriftungen geht, da der Wechsel zwischen den beiden Düsen in Sekundenschnelle stattfindet und es keine Materialverschwendung durch Spülen gibt.
Außerdem auf der Habenseite: Das gleichzeitige Drucken unterschiedlicher Materialien ist mit dieser Technik möglich, da die beiden Hot-Ends unterschiedliche Temperaturen haben können. Anwendungsbeispiele sind das Drucken von Scharnieren aus dem gummiartigen TPU bei einer Kiste aus hartem Kunststoff wie PLA oder ABS, aber auch der Einsatz von speziellen Support-Filamenten, die sich leichter ablösen oder in Wasser auflösen lassen.
Farben mischen: two in, one out
Eine Variante des Dual-Extruders nennt sich Two in, one out. Technisch gibt es wie beim Dual-Extruder zwei getrennte Filamente mit jeweils eigenem Antrieb, die aber in diesem Fall nicht in jeweils einem Druckkopf enden, sondern in einem Hot-End zusammengeführt werden. Unten gibt es nur einen Auslass. Auf diese Weise ist ein beliebiges Mischen der Filamente möglich, etwa 10 Prozent Anteil des einen und 90 Prozent des anderen. Im Gegensatz zum Dual-Extruder gibt es hier aber auch nur eine Temperatureinstellung. Damit ist das Verarbeiten von zwei unterschiedlichen Materialien nicht möglich.
Auch in der Praxis ist dieses Verfahren fummelig, weil die meisten Slicer-Programme nur mit zwei Farben (respektive Extrudern) zurechtkommen. Der „klassische“ Zweifarbdruck ist hier ohne weiteres möglich, allerdings nicht mit sauberer Trennung: Schaltet der Drucker von der einen auf die andere Farbe um, wird zunächst noch etwas Mischfarbe ausgegeben. Wer bereit ist, sich tiefer in das Thema einzuarbeiten, kann damit tolle Effekte erzielen. Aktuell gibt es keine kommerziellen Drucker mit dieser Technik, Bastler können die entsprechende Technik aber an Geräten mit Open-Source-Firmware nachrüsten.
Eine Sonderform sind die Diamond Extruder (three in, one out), die das gleiche Prinzip mit drei Filamenten anwenden. Entsprechende Extruder kann man noch kaufen, sie sind aber eine totale Randerscheinung.
Materialwechsler wie MMU oder AMS
In der Praxis haben sich die sogenannten Materialwechsler durchgesetzt. Je nach Hersteller haben sie andere Namen. Bei Prusa nennt sich das System beispielsweise MMU (Multi Material Upgrade), bei Bambu Lab AMS (Automatic Material System), bei Anycubic ACE Pro (Anycubic Color Engine).
Das Prinzip ist ähnlich: Mehrere Filamentrollen – meist vier – sitzen in einem geschlossenen Kasten oder offenen System. Von dort führen PTFE-Schläuche zum Druckkopf, wo jeweils nur ein Filament aktiv ist. Eine Schneide-Mechanik im Feeder oder Materialwechsler – vornehmlich ein Messer – trennt das zuletzt verwendete Filament vor dem Hot-End ab. Der Wechsler zieht es zurück und schiebt das nächste vor. Übergangsreste der Mischfarbe werden als „Poop“ ausgetragen. Der günstigste (und gute) Einstieg in den mehrfarbigen Druck ist der Bambu Lab A1 Mini (Testbericht), den es mit Materialwechselsystem A1 Lite aktuell ab 300 Euro gibt.
Bei jedem Farbwechsel muss der Drucker mit Materialwechsler die Düse spülen. Besonders gemein ist das Benchy mit seinen schiefen Ebenen: Hirt geht deutlich mehr Filament fürs Spülen als für das zu druckende Objekt drauf.
Der Bambu Lab A1 Mini wirft das Spülfilament auf den Boden.
Für Beschriftungen wie diese sind Materialwechsler gut geeignet, da sie hier nur selten die Farbe wechseln müssen.
Direkt am Druckkopf laufen die vier Filamente zusammen. Die nicht verwendeten werden in den PTFE-Schlauch zurückgezogen, das zu druckende Filament wird bis zum Extruder vorgeschoben.
Hier sind CMYK-Farben für ein farbiges Lithopane eingelegt.
Hier druckt der Bambu H2D ein CMYK-Bild. Wie beim Druck auf Papier werden die Farbpunkte hier nebeneinander gesetzt.
Wird das Lithophane von hinten beleuchtet, erscheint ein Farbfoto. Je dicker das Material, um so dunkler wird es, die Farben werden aus den CMYK-Punkten zusammengesetzt.
Für Beschriftungen wie hier eignen sich Drucker mit Dual Nozzlse perfekt, da sie die Beschriftung ohne Spülvorgang setzen können.
Hier ist eine mehrfarbige Beschriftung aus dem AMS zu sehen.
Im AMS sind die Filamentspulen gut verräumt. Geschlossene Systeme schützen auch vor Staub und Feuchtigkeit.
Der Anycubic Kobra 3 konnte uns als Prototyp noch nicht überzeugen, da in der Software das „Abstreifen“ des gespülten Filaments gefehlt hat.
Die Zuordnung der zu druckenden Farben kann direkt auf dem Display des Druckers erfolgen. Die grundlegenden Farbeinstellungen setzt man aber in der Slicing Sofwtare.
Der Bambu P1S wirft sein Poop hinten aus.
Zum Vergleich: Das linke Benchy haben wir mit dem Bambu AMS auf dem P1S gedruckt, das rechte auf dem Snapmaker U1. Gerade das Benchy verlangt aufgrund seiner vielen schiefen Ebenen viele Farbwechsel. Der Drucker muss fast die zehnfache Menge Filament aus Abfall auswerfen, als das eigentliche Druckobjekt wiegt. Das rechte Benchy haben wir auf dem Snapmaker U1 mit Werkzeugwechsler gedruckt, hier fällt fast kein Abfall an.
Wer noch mehr Filament sparen möchte, lässt den Wipe Tower weg – doch der Preis dafür ist zu hoch, dann sieht der Druck nicht mehr sauber aus.
Wer viel mehrfarbig drucken möchte, sollte sich einen Drucker mit Werkzeugwechselsystem ansehen.
Vor allem bei Prusa und Bambu Lab ist die Technik sehr ausgereift. Bei anderen Herstellern empfehlen wir vor dem Kauf das Lesen von Testberichten. Aktuell haben wir in der Redaktion insbesondere den Elegoo Centauri Carbon 2 mit Canvas-Farbwechselsystem und den Qidi Q2 mit Qidi Box. Testberichte zu beiden Geräten haben wir noch nicht veröffentlicht, da wir derzeit aufgrund diverser Probleme beim Mehrfarbdruck mit den Herstellern im Austausch stehen.
Die Technik ist günstig und funktioniert zuverlässig, ist je nach Einsatzzweck aber langwierig und verschwenderisch, da im Extremfall auf jedem Layer mehrere Farbwechsel samt Spülvorgang stattfinden. Zum Test haben wir mehrfach vierfarbige Benchys gedruckt. Das eigentliche Modell kommt auf ein Gewicht von 12 Gramm, aber das Zehnfache dieses Filaments wurde „gespült“ und somit als Abfall entsorgt – und die Druckzeit verlängert sich extrem. Für Modelle mit wenigen Farbwechseln eignet sich das Prinzip hervorragend. Zudem ist es komfortabel, mehrere Filamente im Drucker einsatzbereit zu haben und je nach Bedarf mit PLA, ABS oder TPU zu drucken.
Werkzeugwechsler
Der neueste Schrei im Hinblick auf Mehrfarbdruck sind 3D-Drucker mit mehreren Köpfen, die bei Bedarf durchgewechselt werden. Beispiel dafür ist der kürzlich von uns getestete Snapmaker U1 (Testbericht). Er hat einen beweglichen Kopf, aber vier Einheiten aus Hot-End und Extruder, die er bei Bedarf mit dem Kopf verbindet. So entfällt der Spülvorgang, da die verschiedenen Farben jeweils direkt einsatzbereit sind. Für echten Mehrfarbdruck im großen Stil ist das die optimale Drucktechnik, weil sie schneller arbeitet und fast kein Material verschwendet.
Auch von Bambu Lab gibt es mit dem H2C (Testbericht) einen Drucker, der auf dieses Prinzip setzt. Für andere Drucker, etwa von Prusa, kommt demnächst mit dem Bondtech Index eine Nachrüstlösung auf den Markt.
Fazit
Die entscheidende Frage ist: Wie viel Mehrfarbdruck wird man in der Praxis wirklich machen? Ein guter Drucker mit Materialwechsler ist eine tolle Option für die meisten Fälle. Je häufiger man diese Technik einsetzt, umso eher fallen aber die Haken ins Gewicht – die lange Druckzeit und die Materialverschwendung.
Ein guter Kompromiss sind Dual-Nozzle-Drucker wie der Bambu H2D, der übrigens zusätzlich zu seiner zweiten Düse auch noch mit einem Materialwechselsystem verbunden werden kann. Und wer wirklich viel farbig druckt, sollte sich aktuell den Snapmaker U1 ansehen, den wir im Test als den derzeit besten Mehrfarbdrucker bezeichnet haben.
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