UV-Harz oder Kunststoff-Filament: 3D-Drucker im Vergleich
Philipp Sussmann
Philipp hat seinen beruflichen Werdegang als Praktikant in einer Werbeagentur begonnen und ist mit verantwortlich für das Design von Bierdeckeln, Werbetafeln und einem Fan-Bus eines großen Fußballvereins. Danach folgte der erste Schritt zum Journalismus: Ein Volontariat bei PC-Zeitschriften, die heute kaum noch jemand kennt - PC Direkt und PC Professionell. Dann folgte ein mehrjähriger Ausflug in die Welt des Marketings, PR-Arbeit und Qualitätsmanagement in einem mittelständischen Handelsunternehmen.
Seit 2015 ist Philipp bei Heise im Team von Bestenlisten aktiv. Hier bringt er auch seine privaten Interessen ein und deshalb für Drohnen, Laser, Balkonkraftwerke, Powerstations und zahlreiche China-Gadgets wie Handwärmer, USB-Lötkolben oder Mini-Taschenlampen zuständig.
3D-Drucker arbeiten mit verschiedenen Techniken. Für ein paar hundert Euro gibt es FDM- oder SLA-Drucker. Wir zeigen, worin sie sich unterscheiden und welche die bessere Wahl ist.
Die günstigsten Drucker arbeiten mit dem FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling). Hierbei wird auf einer Spulte aufgewickelter Kunststoff, das Filament, geschmolzen und Schicht für Schicht in neuer Form aufeinandergelegt. Das Preis-Leistungs-Verhältnis der Geräte ist sehr gut, allerdings sind vor allem günstige Drucker häufig fummelig – und wer ein ordentliches Druckergebnis will, muss die Druckparameter exakt einstellen. Für eine perfekte Oberfläche ist zudem händische Nacharbeit nötig.
Bei Resin-Druckern wird ein zähflüssiges Harz mit UV-Licht belichtet, welches dann schichtweise aushärtet. Die Technik hat eine höhere Auflösung, ermöglicht damit ein deutlich genaueres Druckbild und ist zuverlässiger in der Handhabung. Die Kosten für Drucker und Harz sind zwar stark gefallen, weswegen sie jetzt auch für den Hobby-Einsatz interessant werden. Trotzdem liegen die Druckkosten etwa dreimal so hoch wie beim FDM-Verfahren.
Im Rahmen unserer Themenwelt 3D-Druck haben wir in den letzten Monaten folgende Artikel veröffentlicht:
- Elegoo Mars im Test: SLA-3D-Drucker zum Budgetpreis
- Ratgeber: Die 15 günstigsten 3D-Drucker
- Vergleichstest: Sechs FDM-3D-Drucker von 99 bis 600 Euro
- 3D-Drucker: Welches Filament für welchen Einsatzzweck?
- Stein, Metall, leitend: Exotische Filamente für 3D-Drucker
- Ratgeber: 3D-Drucke glätten, lackieren & nachbearbeiten
In unserem Artikel Top 10: Die besten 3D-Drucker für Filament und Resin im Vergleich zeigen wir, welche Geräte in den Einzeltests am meisten überzeugt haben.
Kosten
Die Anschaffungskosten für die weit verbreiteten FDM-Drucker liegen unter denen von SLA-Druckern. Die Preise fallen aber gravierend. Während FDM-Geräte schon im letzten Jahr ab 100 Euro zu haben waren, kosteten Resin-Drucker ein Vielfaches – vor allem aber das Verbrauchsmaterial war deutlich teurer.Dieses Jahr sind die Preise für die Geräte deutlich gefallen. Die günstigsten Geräte bei Amazon sind ab 220 bis 250 Euro verfügbar. Der erste von uns getestete Drucker, der Elegoo Mars (Testbericht) , hat uns knapp 280 Euro gekostet – und ist nicht nur überraschend gut verarbeitet, sondern bringt auch erstklassige Ergebnisse. Im Bereich der FDM-Drucker gibt es für 100 bis 250 Euro gleich eine ganze Reihe interessanter Modelle. Die 15 günstigsten FDM-Drucker haben wir in einem Ratgeber vorgestellt.
Der Punkt für die niedrigeren Druckkosten geht ebenfalls an die FDM-Drucker. Das Verbrauchsmaterial (Filament) ist deutlich günstiger als das flüssige Harz für Resin-Drucker. Auch kommen sonst keine Kosten auf den Nutzer zu – anders als beim SLA-Druckverfahren, bei dem beispielsweise Einweghandschuhe und Isopropanol-Alkohol für die Nachbearbeitung notwendig sind. Centprodukte zwar, aber es läppert sich, und man braucht sie bei jedem Einsatz.
Die Kosten für den am einfachsten zu verarbeitenden Kunststoff PLA beginnen bei 10 Euro pro Kilo Filament. Markenprodukte oder Filament aus einem anderem Kunststoff kostet etwa doppelt bis dreimal so viel. Ein weiterer großer Vorteil beim Filament ist die Tatsache, dass es zu allen FDM-Druckern kompatibel ist.
Bei Resin sieht es da schon anders aus. Nicht jedes Harz funktioniert mit jedem Drucker, was an der unterschiedlichen Lichtwellenlänge zum Aushärten des Harzes liegt. Beim Kauf von Resin anderer Marken ist dieser Punkt entscheidend. Der von uns getestete Elegoo Mars arbeitet mit einer Wellenlänge von 405 nm und funktioniert deshalb auch mit dem Resin von Anycubic (ebenfalls 405 nm). Die Preise für das Verbrauchsmaterial beginnen bei 25 Euro für 500 ml. Markenhersteller verlangen bis zu viermal soviel. Mit einer größeren Verbreitung der Technik ist auch hier mit einem weiteren Preisverfall zu rechnen. Die Kosten haben sich bereits in den letzten Monaten annähernd halbiert.
Hier ein kleines Rechenbeispiel mit dem bekannten Schiffsmodell Benchy :
Der PLA-Druck wiegt knapp 15 g. Das ergibt Materialkosten von 15 bis 30 Cent pro Schiffchen. Beim SLA-Druckverfahren sind für den Benchy 16 ml Harz nötig. Der Druck kostet dementsprechend etwa 80 Cent.
Druckqualität
In Sachen Druckqualität hat Resin klar die Nase vorn. Durch die sehr viel geringeren Schichtdicken von 0,01 bis 0,2 mm sehen die Drucke fast wie aus einem Guss aus. Oberflächen sind glänzend glatt und Ecken scharfkantig. Selbst kleinste Details bleiben erhalten.
Bei der Schmelztechnik liegt die übliche Schichtdicke bei etwa 0,2 bis 0,3 mm, was eine deutlich sichtbare Stufenbildung zur Folge hat. Gerade bei sehr filigranen Druckobjekten kommen FDM-Drucker an ihre Grenzen. Details gehen verloren und Kanten sind eher rund statt eckig. Wer seinen FDM-Drucker ordentlich kalibriert, kann mit etwas Nacharbeit (Ratgeber: Drucke nachbearbeiten ) aber trotzdem sehr ordentliche Ergebnisse erreichen. Grundvorraussetzung hierfür ist, dass das Druckobjekt nicht zu kleinteilig ist.
Haltbarkeit, Materialauswahl
Der Punkt für Haltbarkeit geht an FDM. Grund hierfür sind die zahlreich erhältlichen Spezialfilamente, welche zum Teil eine sehr hohe Stabilität der Drucke ermöglichen. So sind Objekte aus Nylon oder Carbon-Filament widerstandsfähiger als Drucke aus ABS. Die Anzahl an verfügbaren Filament-Arten und -Farben ist riesig. So gibt es beispielsweise flexibles, nachleuchtendes, elektrisch leitendes, magnetisches, temperaturempfindliches oder UV-reaktives Filament. Auch mit Holz oder Stein versetzter Kunststoff ist verfügbar. Mehr Infos zum Thema haben wir im Ratgeber Spezialfilament für 3D-Drucker zusammengefasst.
Die Hersteller von Resin werben zwar mit einer ABS-ähnlichen Stabilität des ausgehärteten Materials, bei vielen Herstellern ist das ausgehärtete Harz allerdings sehr spröde. Immerhin ist es möglich, das Harz mit flexibel aushärtendem Resin mischen, um so eine größere Flexibilität zu erreichen. Die Farbauswahl an Resin ist zwar geringer als bei Filament. Wer möchte, kann weißes und durchsichtiges Harz selbst einfärben. Apropos: Transparente Drucke sind nur mit Resin möglich.
Benötigte Zeit
Bei beiden Arten von 3D-Druckern müssen die 3D-Daten im Vorfeld per Software in einzelne Schichten zerteilt werden. Bei FDM-Druckern gibt es dafür eine große Auswahl; bewährt hat sich beispielsweise die Open-Source-Software Cura . Das kostenlose Pendant für SLA-Drucker heißt Chitubox . Die fertig bearbeitete Druck-Datei kommt anschließend per USB-Stick oder Speicherkarte in den Drucker.
Bei FDM-Druckern ist die Druckzeit von der Gesamtmenge des zu verarbeitenden Filaments abhängig. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Druckkopf bewegt, spielt eine untergeordnete Rolle und ist durch die Physik begrenzt. Beim Druck einer einzelnen kleinen Figur ist der FDM Drucker schneller als ein Resin-Drucker, da er weniger Schichten benötigt.
Bei Resin-Druckern ist die Druckzeit von der Belichtungszeit des Harzes und von der Anzahl der Einzelschichten abhängig. Im Gegensatz zum FDM-Drucker ist es also egal, ob nur eine Figur oder gleich mehrere auf einmal gedruckt werden, solange sie gleichzeitig in den Druckraum passen.
Zur eigentlichen Druckzeit kommt beim Resin-Drucker noch der Aufwand für Vor- und Nachbereitung dazu. Das Harz sollte sich nur bei Bedarf im Drucker befinden, damit es nicht aushärtet. In der Praxis füllt man es erst direkt vor dem Druckvorgang ein. Nach dem Druck muss das ungenutzte Resin dann per Trichter und Filter wieder zurück in die Flasche. Außerdem müssen Druckplattform und Druck gründlich von überschüssigem Harz befreit und gereinigt werden. Zur endgültigen Aushärtung muss das Druckergebnis dann noch für 20 Minuten unter UV-Licht.
Beim FDM-Drucker fallen diese Zusatzarbeiten nicht an. Nach Abschluss des Drucks ist das Druckerzeugnis fertig und sofort einsetzbar.
Die hier gezeigten Schachfiguren haben bei einer Schichtdicke von 0,05 mm vier Stunden mit dem Resin-Drucker gebraucht. Hätten wir acht Figuren gedruckt, wäre diese Zeit gleichgeblieben. Wer die beiden Figuren auf einem FDM-Drucker druckt, braucht nur gut die Hälfte der Zeit. Bei acht Figuren würde es mit der Schmelztechnik allerdings über acht Stunden dauern.
Abmessungen
Die maximale Druckgröße ist bei den FDM-Druckern in der Regel deutlich größer als bei den günstigen Modellen mit SLA-Technik. Wer möglichst großflächige Objekte mit einer Kantenlänge von bis zu 30 cm drucken will, kommt um einen FDM-Drucker nicht herum. Die maximale Druckgröße der bezahlbaren Resin-Modelle ist hierfür schlicht zu klein: Das Modell Elegoo Mars ermöglicht beispielsweise nur Abmessungen von 120 × 86 × 155 mm.
Was den Platzbedarf des Druckers angeht, ist der schicke kleine Resin-Drucker im Vorteil. Auch das Harz benötigt wesentlich weniger Raum als die sperrigen Filament-Rollen. Was man allerdings nicht vergessen sollte, ist der zusätzliche Platzbedarf für die Reinigung von Druckerzeugnis und Drucker.
Lärm und Geruch
Lautlos arbeitet keiner der günstigen Drucker. Durch die niedrigere Anzahl an beweglichen Komponenten sind Resin-Drucker aber deutlich leiser; hier fallen vor allem die Lüfter der UV-Lichtquelle negativ auf.
Beim Geruch ist der FDM-Drucker im Vorteil – zumindest im Zusammenspiel mit PLA-Filament. Bei anderen Materialien wie ABS kommt es durch das Schmelzen bei hohen Temperaturen auch hier zu gesundheitsschädlichen Ausdünstungen und zu unangenehmer, chemischer Geruchsbildung.
Bei der Verwendung von Harz kommt es immer zu deutlicher Geruchsbildung und zu gesundheitsschädlichen Dämpfen. Wer mit Resin arbeitet, sollte dabei immer einen Atemschutz benutzen und gut durchlüften. Das gilt auch für die Nacharbeit mit dem Isopropanol-Alkohol.
Fehlerquellen
Fehler können mit beiden Techniken passieren, die Fehlerquellen beim FDM-Drucker sind allerdings vielfältiger. Zum einen ist die Mechanik komplizierter, zum anderen spielt das Filament eine entscheidende Rolle. Ist es nicht gleichmäßig dick oder schlecht gewickelt, kommt es zu Druck-Abbrüchen. Aber auch die Gefahr einer nicht sauber kalibrierten oder ab Werk nicht ganz geraden Druckplatte ist gegeben, und diverse Einstellungen wie Geschwindigkeit, Temperatur können dazu führen, dass das Objekt nicht anständig hält oder sich beim Abkühlen verzieht.
Fazit
FDM-Printer sind der günstigste Einstieg in die Welt der 3D-Drucker. Sie sind zwar weniger genau als die Resin-Drucker, liefern mit Schichtdicken ab 0,1 mm trotzdem eine ordentliche Qualität. Voraussetzung ist immer eine ordentliche Kalibrierung und Softwareeinstellung. Die günstigen Modelle bieten Platz für Objekte mit etwa 15 bis 30 cm Kantenlänge. Nur wer Wert auf eine perfekte Oberfläche legt, muss noch einmal Hand anlegen und das Druckerzeugnis nachbearbeiten. Ein großer Vorteil beim Schmelzverfahren ist die riesige Auswahl an verfügbaren Filamenten. Neben vielen Farben stehen auch ganz unterschiedliche Materialeigenschaften zur Verfügung. Außerdem ist das Verbrauchsmaterial vergleichsweise günstig. Wer spezielle Materialeigenschaften braucht oder sehr viel druckt, ist mit einem FDM-Drucker besser beraten.
In Sachen Druckqualität und Detailgenauigkeit hat ganz klar Resin die Nase vorn. Die einzelnen Schichten mit 0,05 mm und weniger sind kaum zu erkennen. Der Druck der sehr dünnen Schichten dauert allerdings lange und ist vergleichsweise teuer. Ein Nachteil der Resin-Printer ist der viel kleinere Bauraum. Für große Drucke ist die Technologie ungeeignet. Ein weiterer Nachteil bei der Arbeit mit dem flüssigen Harz ist die Geruchsbildung und die anfallende Arbeit nach dem eigentlichen Druck. Der Reinigungsprozess und das Nachhärten unter UV-Licht kostet zusätzlich Zeit. Die Auswahl an Harz ist geringer als bei Filament.
Geht es darum groß und/oder günstig zu drucken, ist ein FDM-Drucker die richtige Wahl. Ist in erster Linie die Qualität wichtig, sind Resin-Drucker besser geeignet.
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