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*). Jeder zweite Drucker bei uns ist mittlerweile ein SLA-Drucker. 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.

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. Alternativ wird manchmal auch von DLP- (Digital Light Processing) oder LCD-Druckern gesprochen, obwohl es sich um unterschiedliche, wenn auch vergleichbare Technologien handelt.

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.

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.

Seit der Anet A8 2016 den Hype um 3D-Drucker bei uns ausgelöst hat, ist viel Zeit vergangen. Und viele neue Modelle haben bisher ihren Weg zu uns gefunden, so auch der Creality CR-6 SE, den wir euch hier auch im Video vorstellen:

Beliebte FDM 3D-Drucker aus China

Wir haben bisher über 50 verschiedene FDM 3D-Drucker aus China getestet. Das sind meine drei Favoriten, und besonders die Creality-Modelle auch die Lieblinge der Community.

1. Creality CR-10 V2 für ~320€: Metall-Rahmen, 2 Z-Achsen, Filamentsensor und Bauraum von 300 x 300 x 400 mm
2. LOTMAXX SC-10 SHARK für ~350€: Modulare Kits: Autoleveling-, Bicolor-Printing- und Laser-Engraving-Modul; Bauraum von 235 x 235 x 265 mm
3. Creality3D CR-6 SE für ~300€: Autolevel-Sensor, Bauraum von 220 x 220 x 250 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. Ursprünglich wurde das flüssige Harz meist mit einem Laser verhärtet, doch inzwischen gibt es immer mehr Low-Cost-Lösungen mit starken UV-LEDs.

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 auszuhärtenden Stelle. Die Z-Achse fährt mit der Zeit langsam nach oben und taucht dabei das Druckobjekt immer wieder ins Resin, während Layer für Layer das Resin gehärtet wird und das Druckobjekt „wächst“. Auch wenn hier ein Laser und Spiegel abgebildet sind, ist es heutzutage wie gesagt in der Regel ein „Display“ aus LEDs an dieser Stelle.

Der Druck an sich ist unkomplizierter, bedarf aber noch einiger Nachbearbeitung. So muss das Objekt aus ehemals flüssigem Kunstharz noch gereinigt werden und unter UV-Licht nachträglich aushärten. Das Harz/Resin ist außerdem reizend für die Haut und muss deutlich vorsichtiger gehandhabt werden (Handschuhe!) als Filament.

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.

Beliebte SLA/Resin-3D-Drucker aus China

Wir haben nun auch schon an die 10 Resin-Drucker getestet. Die meisten bewegen sich auf einem ähnlich guten Niveau, ich habe aber auch hier ein paar Lieblinge.

1. Longer Orange 30 für ~250€: schnell gute Ergebnisse, schönes Zubehörpaket und Bauraum von 120 x 68 x 170 mm
2. Anycubic Photon Mono X für ~600€:  schneller Druck (60mm/h) und großer Bauraum von 192 x 120 x 245 mm
3. Anycubic Photon Zero für ~150€: günstiges und sehr kleines Modell mit Bauraum von 97 x 54 x 150 mm

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.

Resin ist in der Anwendung umständlich. Zudem sind die Druckflächen relativ klein (auch wenn es mittlerweile größere Modelle gibt). Und dennoch: Wer wirklich ganz genaue 3D-Drucke im kleinen Maßstab haben möchte, wird in Zukunft an SLA 3D-Druckern nicht mehr vorbei kommen.