Ratgeber: 3D-Druck Technologien: FDM vs. SLA

Falls ihr euch schon mit 3D-Druckern, vor allem aus China, auskennt, dürftet ihr bereits Eindrücke und Erfahrungen mit FDM 3D-Druckern gemacht haben. Moooment. FDM? Was heißt das eigentlich? Gibt es überhaupt Alternativen? Ja, gibt es! Und zwar SLA 3D-Drucker. In diesem Bereich machen die chinesischen 3D-Druck-Hersteller aktuell ordentlich Druck (*bada-bum-tss*). Ihr dürft in Zukunft von mir 1-29 SLA 3D-Drucker-Tests erwarten. Was bedeutet SLA, wo und vor allem wie wird das Druckverfahren angewandt? Was sind die Unterschiede? Dies ist ein kleiner Ratgeber für den (euren?) Einstieg.

FDM vs. SLA 3D-Druck im Vergleich

Was ist der Unterschied zwischen FDM und SLA?

FDM steht für Fused Deposition Modeling und ist im Prinzip immer gleich: Plastik-Filament wird geschmolzen und Schicht für Schicht über eine Druckdüse extrudiert und gestapelt. Ob die Schichten nun durch das Herunterfahren des Heizbetts, oder durch das Hochfahren des Hotends gedruckt werden, ist egal. Die Standard-Thermoplasten sind meist PLA, ABS, HIPS oder PETG. FDM 3D-Drucker kennt man vor allem aus dem Hobby-Bereich, da sie immer günstiger, zuverlässiger und leichter zu bedienen sind.

SLA steht für Stereolithografie und ist – auch, wenn es das erste 3D-Druckverfahren weltweit war – eher im Fortgeschrittenen- bis Profibereich zu finden. Bis jetzt! Die chinesischen 3D-Drucker-Hersteller wagen sich inzwischen verstärkt an die SLA-Drucktechnik und der Preis sinkt. Beim Stereolithografie-Verfahren wird meist mit einem Laser, oder auch mit LEDs, flüssiges Harz punktuell verhärtet, sodass die gewünschte Form entsteht. Dieses Verfahren nennt man auch Photopolymerisation.

Doch welches Verfahren ist jetzt besser? Welches genauer? Welches schneller? Und welches Verfahren ist kostengünstiger?

Was ist der Vorteil von 3D-Druck mit Fused Deposition Modeling (FDM)?

FDM 3D-Drucker werden mit Filament aus z.B. PLA oder ABS gefüttert. Dieses gibt es in der Regel mit zwei Durchmessern (1,75 mm oder 3 mm) auf großen Rollen mit bis zu 5 kg, wobei das 1,75 mm Durchmesser Filament immer mehr zum Standard wird. Dieses Filament wird durch einen Stepper zum Hotend geführt und dort erhitzt. Je nach Werkstoff ist das Hotend zwischen 190 und 260 Grad warm.

Das heiße Filament wird weitergeschoben und durch die Nozzle gepresst. Diese kann verschiedene Durchmesser haben; 0,4 mm sind dabei ein gängiger Wert – je größer der Durchmesser wird, desto grober wird das Druckbild. Es ist wichtig, dass das flüssige Filament direkt nach der Nozzle wieder gekühlt wird, damit es nicht verfließt.

Ihr könnt dieses Vorgehen im Prinzip mit einer primitiven (aber genauen) Heißklebepistole vergleichen. Ist eine Ebene komplett abgefahren, wird das Hotend um 0,x Millimeter angehoben und es wird die nächste Ebene befüllt. Nach meist hunderten von Ebenen ist der 3D-Druck fertig.

  • Filamentkosten: ~20€ für 1 kg
  • Gerätekosten: 3D-Drucker aus China gibt es ab ~50€
  • wartungs- und moddingfreundlich
  • generell geringe Betriebslautstärke
  • Druckgeschwindigkeit (je nach Bauart)
  • skaliert besser in Größe/Kaufpreis
  • Betriebslautstärke (3-4 Stepper machen „Krach“)
  • es werden hohe Temperaturen benötigt (= hoher Stromverbrauch)
  • Genauigkeit/Auflösung ist „mittelmäßig“

 

Da es sich „nur um eine bessere Heißklebepistole“ handelt, wird vielleicht auch klar, warum das Umbauen/Ergänzen/Tunen eines FDM-3D-Druckers „relativ“ einfach ist. Abgesehen von der Elektronik ist es relativ primitive Mechanik. Und da gilt es meist: Schwingungen zu reduzieren. Der Anet A8 hat unter anderem einen 3D-Druck-Trend ausgelöst. Extrem kostengünstig (damals unter 200€) und dabei relativ genau. Natürlich haben wir den Anet A8 3D-Drucker auch getestet.

Youtube Video Preview

Beliebte FDM 3D-Drucker aus China

Wir haben bisher knapp 50 verschiedene FDM 3D-Drucker aus China getestet. Das sind meine drei Favoriten, aber auch die Lieblinge der Community.

  1. Anycubic I3 Mega für ~250€: Metall-Rahmen, 2 Z-Achsen, Touchscreen und Bauraum von 210 x 210 x 205 mm
  2. Creality3D CR-10 für ~350€:  3D-Drucker mit sehr großer Community und Bauraum von 300 x 300 x 400 mm
  3. TEVO Little Monster für ~650€: Sehr großer Delta 3D-Drucker mit einem Bauraum von  340 x 340 x 500 mm

Bitte beachtet: Es gibt natürlich noch andere tolle 3D-Drucker aus China. So gibt es z. B. große Unterschiede in der Bauart (Prusa i3 (karthesisch)), Delta-Drucker, Cube-Bauweise, etc.

Was ist der Vorteil von 3D-Druck mit der Stereolithografie (SLA)

Die Stereolithografie ist, obwohl sie auf dem ersten Blick komplexer erscheint, tatsächlich die ältere Technologie. Diese wurde bereits Anfang der 1980er Jahre genutzt und wird – nach wie vor – eher im Profibereich verwendet. Bisher wurde das flüssige Harz meist mit einem Laser verhärtet, doch inzwischen gibt es immer mehr Low-Cost-Lösungen mit starken UV-LEDs.

SLA Druck Aufbau

Die oben gezeigte Grafik verdeutlicht (und vereinfacht) den Druckvorgang hoffentlich gut. Die Z-Achse wird in das Resin-Bad getaucht und der Spiegel lenkt den Laser-Strahl zu der zu aushärtenden Stelle. Die Z-Achse fährt mit der Zeit langsam nach oben und taucht dabei das Druckobjekt immer wieder ins Resin.

  • Auflösung ist, je nach Bauart, sehr, sehr genau
  • geringe Betriebslautstärke
  • geringe Hitzeentwicklung und Stromverbrauch
  • Platzverbrauch für das gesamte Gerät häufig geringer
  • Resinkosten: ~50€ für 500g
  • nicht leicht reparierbar bzw. keine „DIY-Kits“
  • weiteres Zubehör (UV-Härter) nötig
  • nicht erkennbare Gefahr (Laser!)
  • Bauräume sind klein

 

Formlabs ist sicherlich einer der Vorreiter im günstigen SLA-3D-Druck für Einsteiger und um das Verfahren noch in Action zu sehen, gibt es hier ein kleines Erklärvideo.

Youtube Video Preview

Kleines Fazit: Welche 3D-Technologie sollte ich wann verwenden?

Aktuell hat der FDM-3D-Druck im Hobbybereich noch klar die Nase vorne. Es gibt hunderte verschiedene Modelle (wirklich!), Berge an Erfahrung, die Weiterentwicklung ist einfach und das Filament ist günstig.

SLA: 3D-Drucke
U.a. Kristian aus einem SLA 3D-Drucker. Man achte auf die Details des kleinen Darth Vader!

Resin ist noch relativ teuer. Zudem sind die Druckflächen relativ klein. Und dennoch: Wer wirklich ganz genaue 3D-Drucke im kleinen Maßstab haben möchte, wird in Zukunft an SLA 3D-Druckern nicht mehr vorbei kommen.

Kristian

Ich bin 31 Jahre jung, aber gefühlt ziemlich oft noch wie ein großes Spielkind. So habe ich Ende 2010 (endlich) "CG" ins Leben gerufen. Besonders haben es mir z.Z. die Drohnen angetan.

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9 Kommentare

  1. Profilbild von KS

    Man sollte schon auch erwähnen dass das Harz vor SLA unverarbeitet hochgradig toxisch ist. Unter Umständen kann unbemerkt über Jahre hinweg Material vom Körper aufgenommen werden bis ein allergischer Schock eintritt.
    Ziemlich ungesund sind dadurch übrigens auch die Dämpfe, weswegen man beim Druck keinesfalls im Zimmer sein sollte. Das macht dann euer Argument mit der Lautstärke ziemlich unsinnig.

    • Profilbild von kristian
      kristian (CG-Team)

      Hmm, wenn er nicht im Zimmer steht … wird er automatisch leiser? 🙂

      • Profilbild von KS

        Naja, wenn man dem Drucker so nah ist dass man ihn hört ist die Lautstärke das kleinste Problem 😀

        SLA-Maschinen sind ein fantastisches Werkzeug, (aktuell) aber absolut nuchts für den "“normalen"“ Verbraucher. Wenn man die Dinger sicher verwenden will ist der Aufwand am Reinigung und das Maß an notwendiger Vorsicht IMHO zu hoch für eine "“casual"“ Anwendung.

        • Profilbild von kristian
          kristian (CG-Team)

          Gute Argumentation und für meine nächsten Tests gut zu wissen – werde dann auf den Standpunkt näher eingehen.

          Danke dir!

  2. Profilbild von Japp

    Ebenso das ein China-Drucker ein Trend ausgelöst haben soll stimmt einfach nicht.Die Chinesen haben nicht einmal daran gedacht, da gab es bereits 3d-Drucker zu Zeiten des Makerbots.

    Veröffentlicht mit der China Gadgets-App für Android.
    • Profilbild von kristian
      kristian (CG-Team)

      Vor dem Anet A8, etc gab es auch genug FDM-3D-Drucker. Aber auf Grund der Preise hatten wohl nur die wenigsten z.B. einen Makerbot. Ab wann man das nun nat. "“Trend"“ nennen kann … können wir uns drüber streiten.

      Ich bleibe dennoch dabei: Gerade durch die Low-Cost-Modelle aus China wurde es bei FDM-Druckern richtig interessant und ich kann mir vorstellen: Bei SLA-Druckern wirds auch abgehen.

      LG

  3. Profilbild von Hans

    Vorteil: generell geringe Betriebslautstärke
    Nachteil: Betriebslautstärke (3-4 Stepper machen „Krach“)

    Wat

  4. Profilbild von computerpitti

    UV aushärtende Materialien, also Lichtpolimerisate werden auch bei Zahnfüllungen etc verwendet.
    kannst hat recht, was die unverarbeiteten Materialien betrifft.
    Im aushärteten Zustand ist das Material nicht toxisch und sogar Antialergen, da die Aushärtung keine freien Radikale übrig lässt. (freie Radikale= Moleküle… Ungebundene Ärmchen,die Verbindungen mit anderen freien Ärmchen eingehen wollen z.b.Haut).

    Das fertige Material ist sehr hart (ähnlich Glas)
    Ist daher auch nicht stark belastbar wenn es zb. Herunter fällt… Bruchstellen sind oft messerscharf.

    Die Nachbearbeitung ist dafür extrem einfach aber auch sehr feinstaubig (Absauganlage oder guten Mundschutz nutzen!)

    Grüße
    Computerpitti

  5. Profilbild von Chris

    Resin stinkt wie die hölle

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