Das Bauvolumen im FDM-3D-Druck

FDM 3D-Drucker sind derzeit auf dem Markt in einer Vielzahl von Bauraumgrößen erhältlich. Von Druckern mit Basen von 15 x 15 cm bis hin zu Basen von 50 x 50 cm. Es herrscht die allgemeine Überzeugung, dass je größer der Bauraum ist, desto besser. Dies liegt daran, dass alles, was auf einem kleinen Drucker gedruckt werden kann, auch auf einem großen gedruckt werden kann, jedoch nicht umgekehrt.

Obwohl dies im Prinzip korrekt ist und es scheint, dass ein großer Volumen-Drucker keinen Nachteil gegenüber einem kleinen hat, offenbart ein genauerer Blick auf die technischen Aspekte jeder Maschine einige wichtige Kompromisse, die das Gleichgewicht zugunsten von FDM-3D-Druckern mit kleinem Volumen verschieben können.

Bild 1: Creality CR10 S5 mit 50 cm Basis. Quelle: Creality

Zunächst einmal ist es notwendig, die Bauunterlage zu analysieren. Kleine Basen weisen eine wesentlich höhere Ebenheit auf als größere, da sie einfacher herzustellen sind. Darüber hinaus sollte bei größeren Basen zur Vermeidung von Verformungen die Dicke umso größer sein, was nicht immer der Fall ist. Dies bedeutet, dass während die Nivellierung einer 20 x 20 cm Basis sehr einfach ist, bei 30 x 30 cm oder 40 x 40 cm Basen häufig erhebliche Höhenunterschiede zwischen der Mitte und den Ecken auftreten. Dies ist insbesondere bei Aluminium-Basen bei Erwärmung deutlich wahrnehmbar, da größere Größen auch größere Verformungen bedeuten.

Dies erschwert das Erhalten einer qualitativ hochwertigen ersten Druckschicht, die für eine ordnungsgemäße Haftung bestimmter Materialien unerlässlich ist. Einige professionelle Drucker im Großformat wie der Raise3D Pro2 und Pro2 Plus enthalten zusätzliche Verankerungspunkte neben denen in den Ecken, um diese Verformungen auszugleichen und die Ebenheit zu verbessern.

Bild 2: Rückansicht der Bauunterlage eines Raise3D Pro2. Quelle: Filament2Print

Die Probleme großer Formatdrucker im Vergleich zu kleinen Formatdruckern beschränken sich jedoch nicht nur auf eine schlechtere Substrat-Ebenheit. Größere Basen bedeuten auch längere Fahrten des Druckkopfs, was sich in längeren Riemen und Führungen übersetzt. Längere Antriebsriemen sind ebenfalls mit einem Verlust an Positioniergenauigkeit verbunden, während längere Führungen oder Schienen anfällig für Verformungen und Linearitätsfehler sind.

Um dies auszugleichen, würden größere Formatdrucker spezifische Konstruktionen und hochwertigere Komponenten sowie engere Fertigungstoleranzen erfordern. Dies ist jedoch selten der Fall, daher könnte man sagen, dass die Genauigkeit eines FDM-3D-Druckers mit zunehmender Größe abnimmt.

Bild 3: Zortrax M200 Plus Kleinformat-Industriedrucker. Quelle: Zortrax

Ein weiterer verbreiteter Glaube ist, dass selbst wenn die hergestellten Teile klein sind, ein 3D-Drucker mit größerer Basis ermöglicht es, mehr Teile gleichzeitig herzustellen. Dies ist korrekt, hat jedoch mehr Nachteile als Vorteile. Die Druckzeiten beim FDM-3D-Druck sind proportional zur Anzahl der gleichzeitig gedruckten Exemplare. Dies bedeutet, dass der Zeitunterschied zwischen der Herstellung einer Produktion von 10 Teilen und der Herstellung von zwei Produktionen von je 5 Teilen vernachlässigbar ist, nur durch die Zeit zunehmend, die für das Entfernen der ersten Teile und das Starten der zweiten Produktion benötigt wird. Es hat jedoch einen großen Nachteil: Die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers steigt mit der Dauer des Jobs. Die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers bei einer 12-stündigen Produktion ist immer höher als im Fall einer 6-stündigen Produktion. Darüber hinaus ist es im Fall höherer Produktionsanforderungen immer eine bessere Lösung, zwei kleine Drucker zu kaufen, die parallel arbeiten, als einen Großformatdrucker, da die Zeiten und Verluste im Falle eines Fehlers halbiert werden.

Bei der Auswahl eines FDM-3D-Druckers sollte das Kriterium nicht darin bestehen, den größten zu wählen, der in das Budget passt, sondern den kleinsten, der den häufigsten Größenanforderungen des Benutzers entspricht. Wenn 95% der Teile auf einer 20 x 20 cm Basis hergestellt werden können, wäre es ratsam, die Möglichkeit in Betracht zu ziehen, eine Maschine mit kleinem Format zu erwerben und die größeren Teile in Teilen herzustellen und dann zusammenzubauen.