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3D-Drucker mit zwei Druckköpfen: So unterscheiden sich Dual-Extruder
3D-Drucker mit Dual-Extruder ermöglichen die Verarbeitung von verschiedenen Materialien in einem Druckvorgang. Wir zeigen, wie sich die Drucker in der Praxis unterschieden und worauf man beim Kauf achten muss..
Selbst mit modernen 3D-Druckern sind perfekte Überhänge, Brücken und filigrane Strukturen schwierig in der Umsetzung. Eine Stützstruktur unter dem eigentlichen Druckmodell ist zwar hilfreich, das Ablösen hinterlässt aber unschöne Schadstellen. Abhilfe verschafft wasserlösliche Supportstruktur. Um sie zu drucken, benötigt man allerdings einen 3D-Drucker mit zwei Extrudern. Gleiches gilt für alle, die zweifarbig drucken wollen.
Dieser Ratgeber gehört zu unserer Themenwelt 3D-Drucker.
Single-Extruder
3D-Druck ist die Pionier-Technologie, wenn es um komplexe Bauteile oder filigrane Konstruktionen geht. Dies ist möglich, da 3D-Drucker im Gegensatz zu konventionellen Formenbau-Systemen additiv arbeiten. Während CNC-Fräsen abtragen und in ihrer Formgestaltung an 5-Achs-Systeme und die Länge der Bohrkronen gebunden sind, sind 3D-Drucker freier in ihren Möglichkeiten. Sie tragen erst die unterste Schicht auf und arbeiten sich Schicht für Schicht in die Höhe. 3D-Printer können so komplexe Strukturen mit Hinterschneidungen und Durchbrüchen mühelos aufbauen. Doch wenn ein Teil des Modells erst ab der Mitte anfängt, starke Überhänge besitzt oder lange Überbrückungen, muss auch im 3D-Druck auf eine Behelfslösung zurückgegriffen werden.
Supportstrukturen heißen die kleinen Helfer. Es sind Stützstrukturen, grob vergleichbar mit Messeständen oder Baugerüsten. Sie halten, stützen und stabilisieren dort, wo es der Konstruktion des Modells an Halt fehlt. Diese Strukturen werden bei einem Standard-3D-Drucker mit demselben Filament wie das eigentliche 3D-Modell gedruckt. Ist der Druck abgeschlossen, können die Supportstrukturen dank minimalem Abstand zwischen Support und Modell abgelöst werden – zumindest in der Theorie. Je nach Winkel, Abstand und Filamentart funktioniert das manchmal ganz einfach mit nur einem kräftigen Ruck oder aber es ist kaum möglich. Ist der Abstand zu gering, lassen sich die Stützstrukturen nur schwierig bis gar nicht vom Modell lösen. So kann aus leichtem Ablösen auch mal schnell stundenlanges Abpulen, Knibbeln und Feilen werden. Mit etwas Pech wird der eigentliche Druck dabei beschädigt oder es bleiben unschöne Spuren des Supports daran zurück. Ist der Abstand zu groß, hängt die unterste Filamentschicht zu stark durch. Die Unterseiten bei Stützstrukturen sind also generell unsauberer als der Rest gedruckt. Auch wenn es darum geht, mit zwei unterschiedlichen Farben zu arbeiten, kommt man mit dem Standard-Extuder nicht mehr weiter.
Hier kommen Dualextruder ins Spiel, sie besitzen zwei unabhängige Verarbeitungseinheiten, die mit unterschiedlichem Filament bestückt werden können. Die beiden Druckköpfe bestehen jeweils aus Extruder und Hotend. Es gibt mittlerweile unzählige verschiedene Aufbauvarianten für Dualdruck oder Multidruck. Techstage stellt hier die drei prominentesten Varianten vor.
Dualextruder
Beim Dualextruder sind beide Filamentverarbeitungseinheiten gekoppelt. Die beiden Druckköpfe bilden eine Einheit und bewegen sich gemeinsam. Der fusionierte doppelte Druckkopf wird von der gleichen Bewegungsmechanik angesteuert. Damit sich hier die Düsen nicht behindern, wird der gerade nicht benötigte Druckkopf um wenige Millimeter hochgedrückt und die Temperatur der Stand-by-Düse gesenkt. Standardmäßig reichen hier 150° Celsius, damit kein Filament heraus sickern kann. Dieses Heraustropfen ist neben der Umschaltzeit beim Filamentwechsel der große Knackpunkt bei der doppelten Filamentverarbeitung. Darauf gehen wir später noch genauer ein.
Beispiele für einen Dualextruder sind der Qidi Tech i-fast (Testbericht) und der Qidi X-Pro (Testbericht). Die meisten Dualextruder schalten übrigens mechanisch zwischen den Druckköpfen um. Hierfür fährt der gesamte Druckkopf bis zum Anschlag nach links bzw. rechts und drückt einen Hebel am Druckkopf hinein. Dieser Hebel hebt bzw. senkt dann den Druckkopf.
IDEX 3D-Drucker
IDEX, steht für Independent-Dualextruder. Auch unabhängige Dualextruder teilen sich bis auf die ×-Achse den Großteil der Bewegungsmechanik. Allerdings besitzt jeder der zwei separaten Druckköpfe einen eigenen ×-Motor und Zahnriemen. So laufen auf der ×-Achse zwei voneinander unabhängige Systeme, die lediglich y-Achse und Druckbett teilen. Im Gegensatz zum einfachen Dualextruder kann ein IDEX-3D-Drucker gleichzeitig zweimal dasselbe Modell drucken oder es zusätzlich spiegeln.
Die kürzere Wartezeit beim Druckkopfwechsel ist ein weiterer unterschätzter Vorteil dieser Drucker. Außerdem ist das Druckbild in der Praxis insgesamt präziser, da der Stand-by-Extruder an den Rand des Druckbereichs in Wortstellung fährt und so Verunreinigungen durch heraus sickerndes Filament vermeidet.
Multidrucksysteme
Multidrucksysteme sind entweder maßgeschneidert auf ein bestimmtes Druckermodell oder Open-Source für alle Modelle geeignet. Beispiele hierfür sind das AMS für Bambu Lab Drucker oder das MCU für Prusa 3D-Drucker. Die Firma Mosaik bietet etwa ein offenes Mulitdrucksystem an. Es schneidet vor dem eigentlichen Druckvorgang die benötigten Filamente in Stücke und schweißt sie anschließend zu einem Strang zusammen. Mit dieser Lösung kann dann auch ein Single-Extruder mehrfarbig drucken. Hier handelt es sich allerdings um eine Bastellösung, auf die wir deshalb nicht weiter eingehen.
Unterschiede Dualextruder und IDEX
Wer sich seinen ersten Dualextruder anschaffen will, sollte um die Besonderheiten von Dualextruder oder IDEX 3D-Drucker wissen. Da die Geräte nicht gerade günstig sind, bieten wir hier einen kurzen Leitfaden, welches System für wen besser geeignet ist. Unserer Meinung nach hat ein IDEX-3D-Drucker klare Vorteile gegenüber dem Dualextruder, weshalb sich der Mehrpreis lohnt:
- Dasselbe Modell kann zeitgleich gespiegelt oder dupliziert gedruckt werden
- Die Geräte arbeiten schneller, da sie keine Fahrwege zum Umschalten zwischen den Extrudern benötigen und nicht warten müssen, bis die Stand-by-Düse abgekühlt ist
- Sie arbeiten sauberer, da kein heißes Filament aus der Stand-by-Düse auf das Druckobjekt tropft
Kurzvorstellung
Doch nun zu den Druckern mit Dual-Extruder, die wir bereits getestet haben oder die wir aktuell testen. In der Übersicht der technischen Daten und der Preistabelle haben wir zusätzlich Geräte aufgenommen, die wir zumindest angefordert haben.
Snapmaker J1
Der Snapmaker J1 ist aktuell das Non-Plus-Ultra unter den IDEX 3D-Druckern. Der Hersteller ist in der 3D-Druck-Szene bekannt für hochwertige Komponenten und präzise Verarbeitung. Der Drucker kann einen maximalen Druckraum von 300 × 200 × 200 mm bespielen. Maximale Düsentemperatur beider Düsen liegt bei 300 Grad. Das PEI-beschichtete Druckbett schafft es auf 100 Grad. Durch die geschlossene Druckkammer ist der IDEX-Drucker die erste Wahl für Funktionsteile mit hoher mechanischer Belastung. Das Modell kann alle Filamente von PLA bis hin zu ABS-PC und Nylon verarbeiten.
Sovol SV04
Einen erfreulich günstigsten IDEX-Drucker produziert etwa der Hersteller Sovol. Sovol bezieht einen Großteil seiner Komponenten vom Großkonzern Creality, besitzt aber auch eine eigene Fertigung. Der Sovol SV04 bringt es so auf ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Der kartesische Aufbau mit dem bewegten Druckbett lässt im Vergleich zu einem xy-Core-Drucker keine allzu schnellen Bewegungen zu. Dafür bietet der S04 aber einen sehr großen Druckraum von 300 × 300 × 400 mm. Zudem besitzt er neben dem Snapmaker J1 als einziges Modell ein automatisches Vermessungssystem für das Druckbett. Der Drucker ist mit allem ausgestattet, was auch ein normaler 3D-Drucker bietet. Dazu gehören Silent-Mainboard, Filament-Runout-Sensor, flexible PEI-Druckplatte und doppelte Z-Achsen-Führung. Bei den Temperaturen schaffen die Druckdüsen bis 260 Grad und das Druckbett 100 Grad.
Flashforge Creator Pro 2
Der Flashforge Creator Pro 2 ist ebenfalls ein IDEX-Drucker. Der Drucker hat mit 200 x 148 x 150 mm den kleinsten Bauraum der hier vorgestellten 3D-Drucker. Die Düsen können bis 240 Grad und das Druckbett bis 120 Grad erhitzt werden. Das Modell ist eben erst in der Redaktion angekommen und wird uns in den kommenden Wochen von in im Praxistest genauer unter die Lupe genommen. Die rund 21 kg Eigengewicht versprechen aber schon jetzt ein anständiges Gegengewicht zu den schnellen Druckkopfbewegungen.
Qidi i-fast
Der Qidi i-fast ist der Gigant unter den Dualextruder-Druckern. Die beiden Extruder teilen sich hier einen Druckkopf. Der Printer punktet primär mit dem großen Druckvolumen und den maximalen Drucktemperaturen. Der Bauraum misst satte 330 × 250 × 320 mm. Die Düsen schaffen bis 350 Grad und das Druckbett 120 Grad. Zusätzlich verfügt der i-fast über eine zusätzliche Bauraumheizung. So bringt er es auf eine Temperatur von bis zu 65 Grad innerhalb der Druckkammer. Die geschlossene Druckkammer und die hohen Temperaturobergrenzen erlauben eine Vielzahl von Filamenten angefangen bei PLA bis hin zu anspruchsvollem Nylon PA6/P12 und ABS-PC.
Deutlich günstiger, allerdings auch kleiner und weniger gut ausgestattet, ist etwa der Qidi X-Pro (Testbericht), den wir 2021 getestet haben. Leider ist das Gerät aktuell nur noch mit Glück zu finden, da es nicht mehr produziert wird.
Preise
Fazit
Wie so oft stehen die Anschaffungskosten in Relation zu Nutzerfreundlichkeit, Materialvielfalt und Bauraumgröße. Selbst der günstigste IDEX-Drucker ist mit circa 500 Euro mehr als doppelt so teuer wie ein herkömmlicher FDM-Drucker mit Single-Extruder. In der Best-Budget-Kategorie entscheidet primär die Vorliebe zu XY-Core oder dem klassischen kartesischen Aufbau in Relation zur Druckgeschwindigkeit. Wem das egal ist, der bekommt mit dem Sovol SV04 einen Drucker mit sehr vielen Extras und einem großen Bauraum. Der S04 arbeitet super mit Filamenten wie PLA, TPU und PETG.
In der höheren Preisklasse ist die Kaufentscheidung schwieriger, Snapmaker J1 und Qidi i-fast erreichen beide sehr hohe Temperaturen und der i-fast bietet zusätzlich eine Druckkammerheizung. Hier muss man sich zwischen Druckqualität/ Bedienkomfort und Bauraumgröße entscheiden - der i-fast bietet einen viel größeren Druckraum. Im Gegensatz dazu hat der J1 ein ganzes Repertoire an automatischen Kalibrierung-Tools und bietet im Dualdruck schnellere und hochwertigere Druckqualität. Und auch ohne Druckkammerheizung bringt es der J1 auf eine Innenraumtemperatur von knapp 50 Grad. So ist der J1 unsere erste Wahl, wenn es um die Verarbeitung von Hochtemperatur-Filamenten für den Dualbetrieb geht. Er bietet den höchsten Bedienkomfort und arbeitet durch die unabhängigen Druckköpfe präziser als klassische Dual-Extruder.
Neueinsteiger im Bereich 3D-Druck sollten sich zunächst auf klassische 3D-Drucker mit Single-Extruder konzentrieren. Diese sind weniger komplex und zudem deutlich günstiger. Die besten Geräte aus unseren Einzeltests zeigt unsere Top 10 FDM-Drucker. Die günstigsten 3D-Drucker für Filament zeigen wir in einem eigenen Ratgeber im Rahmen unserer Themenwelt 3D-Drucker.
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