Derzeit finden wir auf dem Markt FDM-3D-Drucker mit sehr unterschiedlichen Bauvolumen. Von Druckern mit Grundflächen von 15 x 15 cm bis zu Grundflächen von 50 x 50 cm. Es herrscht die allgemeine Meinung, dass je größer das Bauvolumen ist, desto besser. Das liegt an der Überlegung, dass alles, was auf einem kleinen Drucker gedruckt werden kann, auch auf einem großen möglich ist, aber nicht umgekehrt.
Obwohl dies im Prinzip richtig ist und es scheint, dass ein großvolumiger Drucker keinen Nachteil gegenüber einem kleinen hat, zeigt ein genauerer Blick auf die technischen Aspekte der beiden Drucker einige wichtige Kompromisse auf, die das Gleichgewicht zugunsten der kleinvolumigen FDM-3D-Drucker kippen können.
Bild 1: Creality CR10 S5 mit 50 cm Sockel. Quelle: Creality
Zunächst ist es notwendig, die Fertigungsbasis zu analysieren. Kleine Sockel haben einen viel höheren Ebenheitsgrad als größere, da sie einfacher zu produzieren sind. Um Verformungen zu vermeiden, sollte außerdem die Dicke der Basis umso größer sein, je größer sie ist, was aber nicht immer der Fall ist. Das bedeutet, dass die Nivellierung einer 20 x 20 cm großen Basis sehr einfach ist, während es bei 30 x 30 cm oder 40 x 40 cm großen Basen häufig zu erheblichen Höhenunterschieden zwischen der Mitte und den Ecken kommt. Dies macht sich besonders bei Aluminiumsockeln bei Erwärmung bemerkbar, da größere Größen auch größere Verformungen bedeuten.
All dies erschwert es, eine qualitativ hochwertige erste Druckschicht zu erhalten, die für eine gute Haftung bei bestimmten Materialien unerlässlich ist. Einige professionelle Großformatdrucker, wie z. B. der Raise3D Pro2 und Pro2 Plus, enthalten zusätzlich zu den Ankerpunkten in den Ecken weitere Ankerpunkte, um diese Verformungen auszugleichen und die Ebenheit zu verbessern.
Bild 2: Rückansicht der Konstruktionsbasis eines Raise3D Pro2. Quelle: Filament2Print
Die Probleme von Großformatdruckern im Vergleich zu Kleinformatdruckern beschränken sich jedoch nicht auf die schlechtere Ebenheit der Unterlage. Eine größere Basisgröße bedeutet auch längere Druckkopfwege, was sich in längeren Bändern und Führungen niederschlägt. Längere Antriebsriemen sind auch mit einem Verlust an Positioniergenauigkeit verbunden, während längere Führungen oder Schienen anfällig für Verformungen und Linearitätsfehler sind.
Um dies zu kompensieren, würden größere Formatdrucker spezielle Designs und höherwertige Komponenten sowie geringere Fertigungstoleranzen erfordern. Dies ist jedoch nur selten der Fall, sodass man sagen könnte, dass die Genauigkeit eines FDM-3D-Druckers in Abhängigkeit von seiner Größe abnimmt.
Bild 3: Zortrax M200 Plus Kleinformat-Industriedrucker. Quelle: Zortrax
Ein weiterer weit verbreiteter Glaube ist, dass die produzierten Teile zwar klein sind, aber mit einem 3D-Drucker mit größerer Basis jedes Mal mehr Teile hergestellt werden können. Das ist richtig, hat aber mehr Nachteile als Vorteile. Die Druckzeiten im FDM-3D-Druck sind proportional zur Anzahl der gleichzeitig gedruckten Kopien. Das bedeutet, dass der Zeitunterschied zwischen der Herstellung einer Produktion von 10 Stück und der Herstellung von zwei Produktionen von 5 Stück vernachlässigbar ist und sich nur in der Zeit erhöht, die benötigt wird, um die ersten Stücke zu entfernen und die zweite Produktion zu starten. Sie hat jedoch einen wichtigen Nachteil: Die Ausfallwahrscheinlichkeit steigt mit der Dauer des Auftrags. Die Ausfallwahrscheinlichkeit bei einer 12-Stunden-Produktion ist immer höher als bei einer 6-Stunden-Produktion. Außerdem ist es bei höheren Produktionsanforderungen immer eine bessere Lösung, zwei parallel arbeitende Kleindrucker anzuschaffen als einen Großformatdrucker, da sich die Zeiten und Verluste im Falle eines Ausfalls um die Hälfte reduzieren.
Bei der Auswahl eines FDM-3D-Druckers sollte nicht das Kriterium gelten, die größte Größe zu wählen, die in das Budget passt, sondern die kleinste Größe, die den häufigsten Anforderungen an die Teilegröße des Anwenders entspricht. Wenn 95 % der Teile auf einer Grundfläche von 20 x 20 cm gefertigt werden können, wäre es ratsam, die Möglichkeit zu erwägen, eine kleinere Anlage anzuschaffen und die größeren Teile in Einzelteilen zu fertigen und dann zu montieren.
