Mein 3D-Drucker - Bewertung

Alles rund um den Drucker ( Unpacking / Installation  / erster Druck )

Als ich zum ersten Mal im Jahre 2012 einen 3D-Drucker live auf einer Messe habe drucken sehen, war mir sofort klar, dass iiiirgendwann mal so ein Teil bei mir stehen muss - falls sie erschwinglich werden.

Im Jahre 2013, mit dem Vertrieb des Vellmann 3D-Druckers bei Reichelt, sanken die Preise für 3D-Drucker stetig. Die RepRap und Makerbot Drucker sowie deren chinesischen Klone deckten langsam den Markt. Immer die Preisentwicklung im Blick, bemerkte ich Anfang 2014 einen weiteren Preissturz (von 900€ auf 750€). Mit noch etwas Restgeld von Weihnachten musste ich einfach zuschlagen.

Der 3D-Drucker
Entschieden habe ich mich für einen Makerbot Clon aus dem von dem Chinesischen Hersteller CTC. Normalerweise kaufe ich ungern Geräte aus chinesischer Produktion, jedoch muss ich sagen, dass ich immer mehr von der Qualität der Geräte aus asiatischen Raum überrascht bin. Generell würde ich sogar sagen, dass die Qualität beinahe an die der Europäischen Hersteller heran reicht. Allerdings auf Kosten der Dokumentation, welche im üblichen sehr sehr gering ausfällt. So wrde es mir auch hier bei dem Drucker wieder vor Augen geführt...

Unpacking:

Ein Tag vor Valentinstag 2014 kam das Paket bei mir an. Ich hatte mir das Paket eigentlich kleiner vorgestellt...

Die Verpackung
Der Drucker ließ sich ohne Probleme der Packung entnehmen. Das Verpackungssystem ist sehr ausgeklügelt. Kleinere, leere Kartons füllen die durch die Konstruktion bedingten Hohlräume passgenau aus. Und vor Allem: kein nerviges Styropor!
 
spärliches Zubehör
Aus der Packung befreit wurde der Inhalt begutachtet. Der Lieferumfang fällt etwas spärlich aus:

    1x der 3D-Drucker mit Dual-Extruder MK7+ mit Kaltgerätekabel
    1x SD Karte (2GB) mit Software
    1x USB-B Kabel
    1x "Handbuch"
    1x Tüte mit Schrauben, Innensechskantschlüssel und Kleinteilen
    1x Rolle Filament 1,75mm ABS weiß
    1x gedrucktes Eichhörnchen
    1x Kabel - wofür das wohl sein wird?

Nach genauerem Betrachten des Druckers fällt mir die übberraschend gute Verarbeitungsqualität auf. Wie eingangs schon geschrieben, steht die asiatische Qualität von Geräten derer von europäischen Produkten meiner Meinung nach kaum noch nach. Der Drucker ist sehr stabil und Verwindungssteif. Während des Betriebes wackelt der Drucker nur minimal. Jedes Verbindungselement der Schichtholz-Konstruktion wird durch metrische Edelstahlschrauben zusammengehalten. Das ist keine Selbstverständlichkeit bei Asiatischen Produkten! Auch die Kabelbäume und Halterungen sind sehr durchdacht.

Negativ anzurechnen ist die - wie nicht anders erwartet - spärliche Dokumentation. Das "Benutzerhandbuch" verdient die Bezeichnung nicht wirklich. Geschlagene 16 Seiten umfasst das Pamphlet, welches nur und ausschließlich von der Software ReplicatorG handelt. Keine Informationen zur Hardware oder Einrichtung.

Unterseite des Druckers
Ein Blick auf die Unterseite des Druckers. Die Leitungen sind halbwegs ordentlich verlegt, allerdings hängt das Diplaykabel (weiß) etwas zu locker herum, so dass es während des Betriebes stark schwingt und es somit bei mir schon nach nur einem Monat zu einem Kabelbruch an einer Lötstelle kam. Auch der Berührungsschutz an den 230V-Zuleitungen ist mir persönlich zu unsicher ausgeführt. Die Gummi-Hüllen der Flachstecker neigen zum herunterrutschen und dann liegen dort Netzspannungsführende Teile blank offen!

Extruder im Detail
Nicht schlecht staunte ich beim Anblick des Extruders kurz nach dem Auspacken. Es steckte tatsächlich noch ein Stück Filament im rechten Extruder fest. Außerdem befanden sich die beiden Düsen nicht auf der gleichen Höhe, was bei Dual-Extruder ein absolutes No-Go ist. Beide Düsen müssen unbedint gleich ausgerichtet werden!

Verstopfung :D
Und das kleine graue Etwas war der Übeltäter, der mir den Extruder verstopfte. Anscheinend hatte sich das Filament so verhakt, dass der Schrittmotor durch seine Bewegung am Material genagt hat und schlussendlich das Filament abriss.

Installation:

Die nötigen Treiber und Software für den Drucker sind auf der beiliegenden 2GB SD-Karte gespeichert. Auch hier ist die Dokumentation recht spärlich - und wenn vorhanden, auf Chinesisch. Da mein Chinesisch sehr eingerostet ist (schon von Geburt an), heißt es wohl selbst reinfuchsen.

Die Treiberinstallation verläuft unproblematisch. Die Druckersoftware ReplicatorG liegt ebenso wie MakerWare als Installationsfiles auf der SD Karte. Zum Testen habe ich beide auf meinen PC installiert und ein wenig damit experimentiert.
Das beiliegende "Benutzerhandbuch" behandelt allerdings nur rudimentär die Einstellmöglichkeiten der ReplicatorG Software, weshalb ich weniger darauf eingehen werde. Im Vergleich der beiden Drucker-Programme (ReplicatorG und MakerWare) stellte sich mir direkt die Frage: Was möchte ich mit dem Drucker machen?

Ich habe beide Programme ausprobiert und komme zu dem Schluss: MakerWare ist eindeutig Benutzerfreundlicher. Die vielen Einstellmöglichkeiten der ReplicatorG-Software und die möglichkeiten dort den Slicer zu beeinflussen sind zwar bemerkenswert, machen die Suppe jedoch teurer als das Fleisch. Soll heißen - man ist länger damit beschäftigt den Drucker einzurichten und das 3D-Modell in einen Druckauftrag zu verwandeln, als es die Sache überhaupt wert ist.

Die Software MakerWare hingegen überzeugt durch intuitive Bedienoberflächen und einige Einstellmöglichkeiten in Form von editier- und erstellbaren Nutzerprofilen. Eine genaue Beschreibung der Einstellmöglichkeiten findet sich z.B. hier beim Makerbot Support [1].

Außerdem bietet das Tool die Möglichkeit den Druckauftrag als .x3g Datei zu exportieren um dann z.B. unabhängig vom PC von der SD Karte zu drucken. Seit dem bei einem längeren Druckvorgang der PC unverhofft wegen eines Updates während des druckens neustartete und somit der Druck abgebrochen wurde, nutze ich nur noch die SD-Karten Funktion ...

Erster Druckvorgang:

Bevor gedruckt werden kann, muss die Plattform bzw. der Extruder kalibriert werden. Zwischen Düse und Plattform sollte maximal ein Blatt Papier durchpassen. Da es sich hier um einen Dual-Extruder handelt, ist es vor allem für Druckvorgänge mit zwei Farben wichtig, dass beide Düsen auf exakt die gleiche Höhe eingestellt sind. Die Plattform-Kalibrierung kann über die Option "platform-leveling" direkt am Drucker gestartet werden. Under dem Heizbett befinden sich vier Stellschrauben, mit denen die Neigung der Plattform eingestellt werden kann. Der Drucker fährt während des Kalibriervorgangs diverse Punkte über der Plattform ab um dort den korrekten Abstand mit einem Blatt Papier als Lehre kontrollieren zu können.

Der erste Druck

Nur wenige Minuten nach dem der Drucker bei mir an der Haustür ankam, wurde er auch schon in Betrieb genommen. Der erste Druck wurde der "Calibration-Cube". Es entsteht ein kleiner Quader von 20x20x10mm. Hier zu sehen mit "Raft" - einer Stützstruktur unter dem Modell um mehr Haftaftung auf der Plattform zu erhalten.

3D-Druck Geschenk zum Valentinstag
Das erste eigene Druckobjekt ist natürlich zum Valentinstag ein Geschenk für die Liebste. Und schon hier werden die ersten Probleme mit ABS beim Druck ersichtlich.

ABS hebt sich von der Plattform ab
Das Material zieht sich bei Temperaturverlust deutlich zusammen. Das geschieht so stark, dass sich das Material von der 60°C vorgeheizten Plattform ablöst. Offensichtlich ist die Haftung auf der Oberfläche nicht ausreichend. Die goldgelbe Kapton-Folie soll angeblich für guten Halt sorgen - bei mir allerdings konnte ich das nicht feststellen. Viele 3D-Drucker-Besitzer empfehlen außerdem Haarspray auf die Arbeitsfläche aufzutragen.
Selbst das Raft, also das Gitternetz als Grundschicht unter dem eigentlichen Druckobjekt, löst sich durch die Ruckartigen Impulse des kompletten Druckers von dem Heizbett. Anfänglich habe ich den Druck pausiert und zusätzlich mit Klebeband fixiert. Dann entdeckte ich das "Bluetape" von Scotch [2] . Das ist eine Art Kreppband, speziell für den 3D-Drucker. Die Arbeitplatte wird damit beklebt und sofort halten die Druckobjekte bombenfest.

gedruckte Rose von Oben gedruckte Rose seitlich

Passend zum Valentinstag wurde der Liebsten gleich noch eine Blume gedruckt. Vorteil: Diese Art Blumen welken nicht und müssen auch nicht gegossen werden.

Nur wenige Tage später wurden auch sinnvollere Objekte gedruckt. Schließlich wurde der Drucker für diesen Zweck angeschafft. So wurden die von der harten Benutzung gebrochenen Räder unseres Staubsaugers nachkonstruiert. Die originalen Räder sind an den Rändern gebrochen. Das dünne Material ist sehr spröde und reagiert empfindlich gegen Stöße - z.B. an Türschwellen. Da die Schwachstelle der Räder nun bekannt ist, ist es sehr einfach möglich ein 3D-Objekt zu konstruieren, welches bessere Eigenschaften als das original Rad besitzt.

altes Staubsauger Rad gedrucktes Ersatzrad

Und so sieht das Resultat aus (rechts im Bild im eingebautem Zustand). Die neuen Räder überzeugen in Punkto Funktionalität absolut. Die Optik lässt natürlich etwas schlichter ausfallen, was jedoch nur der einfachen Konstruktion verschuldet ist.

Problembehebung:

Aber nun zurück zum 3D-Drucker. Nur weniger als einem Monat nach häufiger Benutzung kam es nach Beendigung eines Druckvorgangs zu einem Fehler. Der Extruder fuhr in Ausgangsposition zurück und stoppte jedoch den Antrieb in X-Richtung nicht. Der Schrittmotor trieb weiter und weiter, was sich in einem lautem Störgeräusch wiederspiegelte. Schnell wurde der Drucker ausgeschaltet und der Fehler analysiert. Es lag ein Kabelbruch des Endlagenschalters vor. Oh Schreck - wenn das passiert wäre wenn ich nicht in der Nähe gewesen wäre - uff....

Spiralschlauch um Knickwirkung zu vermindern
Die sehr einfachen Leitungen sind anscheinend nicht für den dauerhaften Betrieb unter Bewegung geeignet. Daher empfehle ich dringend alle unter Bewegung stehenden Leitungen durch ordentliche hochflexible Leitungen zu ersetzen sowie zusätzlich mit Spiralschlauch oder besser noch als mit einer Energiekette zu versteifen, um den Biegeradius zu vergrößern. Da der Hersteller dieses Problem anscheinend schon erkannt - jedoch noch nicht behoben hat, liefert dieser einfach ein Ersatzkabel für einen Endlagenschalter mit - wie hilfreich.

Acrylglasfenster gegen Zugluft
Während vielen weiteren Druckvorgängen ist mir die Materialverformung durch ungleichmäßiges Abkühlen aufgefallen. Vor allem bei hohen (in z-Richtung) Druckobjekten, neigt das Material sich durch Zugluft zu verformen. Um dem Entgegenzuwirken habe ich die Seitenöffnungen des Druckers mit Acrylglasscheiben ausgestattet. So kann die Zugluft nicht mehr quer durch das Gehäuse ziehen, sondern maximal von vorn nach oben, ähnlich eines Kamin. Damit auch dieser Effekt vermindert wird, empfiehlt es sich eine Klappe an die vordere Öffnung zu montieren.

zu dickes Filament spödes Filament

Ein weiterer, nicht zu verachtender Problemfaktor ist die Qualität des Filaments.

Links im Bild (etwas schlecht zu erkennen) ist eine Unregelmäßigkeit im Durchmesser von frisch gekauften Filament. An der gemessenen Stelle weist das Filament einen Durchmesser von 2,27mm auf! Das sind 0,52mm zu viel! Dadurch verstopft der Extruder und es kann kein weiteres Filament gefördert werden.

Im Bild rechts zu erkennen ist der Einfluss von Temperaturen auf bestimmte Sorten von PLA-Kunststoffen. Diese Halterungen waren nur eine Nacht im Außenbereich und sind ohne mechanische Kraftausübung - einfach nur drch Temperaturen unter 0°C - spröde geworden und letztendlich gerissen.

Was will ich damit sagen?  Diese Probleme sind mir bisher nur bei billigen noname-Filament untergekommen. Seit dem kaufe ich doch nur noch im 3D-Druck  (online) Fachhandel oder direkt von namenhaften Herstellern wie z.B. hiendl, Verbatim, dasfilament oder MakerBot.

Fazit:

Alles im Allem bin ich trotzdem mit der Qualität des Druckers selbst - sowie der Druckqualität sehr zufrieden. Die schmale bis nicht vorhandene Dokumentation sowie die Kabelqualität werfen natürlich trotzdem einen Schatten. Durch ohnehin nötige Einarbeitung in die Thematik und einfache Reparaturmöglichkeiten fallen diese negativen Punkte jedoch nicht so ins Gewicht. Die Kompatibilität zu verschiedener Software ist hervorragend, als auch das SD-Karten Interface positiv hervorsticht. Damit ist Drucken ohne laufenden PC möglich, was gerade bei langsamen oder sehr großen Druckauträgen von Vorteil ist.

Ich jedenfalls bereue den Kauf auf keinen Fall, vor allem da ich bis zum Kaufdatum noch keinen vergleichbaren (Preis/Leistung) 3D-Drucker für den Heimbereich gefunden habe. Die 750€ für den Drucker sind gut investiert, wenn man bedenkt, dass damit nahezu alle möglichen mechanisch defekten Geräte repariert oder ersetzt werden können. In Punkto Nachhaltigkeit ist der Drucker absolut ungeschlagen. Hinzu kommt das verwendete Material, welches ca. 30€ pro kg kostet. Ich bevorzuge PLA, da dieses auf Polymilchsäure basiert und mit bis zu 40% Holzanteil um ein vielfaches schneller biologisch abbaubar ist als andere Kunststoffe [3]. Schließlich möchte ich ja keinen Plastik-Müll produzieren .

Quellen, Referenzen, Infos:

[1] MakerWare Printer Settings: https://support.makerbot.com/learn/makerbot-desktop-software/print-settings/custom-settings_11912

[2] Bluetape für 3D-Drucker: https://www.google.de/?gws_rd=ssl#q=Bluetape&tbm=shop

[3] Biologisch abbaubare Kunststoffe: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3834.pdf