Konnektivität im 3D-Druck

Zu Beginn war die Verwaltung des 3D-Drucks ein manueller und fragmentierter Prozess. Benutzer waren stark auf SD-Karten, direkte Verbindungen zu Computern oder sehr einfache Firmware-Schnittstellen angewiesen.

In den frühen Jahren des FFF-Heimdrucks wurden digitale Modelle über eine SD-Karte oder durch direkte Verbindung eines Computers per USB oder serieller Schnittstelle in den Drucker geladen. Die Firmware des Druckers akzeptierte G-Code-Befehle (die zuvor von auf einem PC ausgeführten Slicern generiert wurden), aber es gab keine Umgebung zur Überwachung des Druckvorgangs. Das einzige Fortschrittsanzeichen war die physische Bewegung der Maschine; Fernsteuerung oder Temperaturüberwachung waren praktisch nicht vorhanden.

Abbildung 1: RepRap-Drucker, der mit einem Laptop zur Druckverwaltung verbunden ist. Quelle: geeksocket.in.

In professionellen oder Bildungsumgebungen wurde oft mit CAD/CAM-Software gearbeitet, die Modelle in STL und dann in G-Code umwandelte, der manuell an den Drucker gesendet wurde. Die Überwachung war nicht zentralisiert: Jeder Drucker wurde lokal bedient. Die Slicing-Funktionen waren rudimentär und erforderten wiederholte physische Abläufe (z. B. Dateien auf SD-Karten laden, über USB mit dem Drucker verbunden drucken, manuelles Neustarten bei Fehlern). Dies erforderte hohe Aufmerksamkeit des Bedieners und führte zu einer hohen Fehlerquote, besonders bei langen oder komplexen Drucken.

Abbildung 2: Mendel-Drucker mit CAD-Software in universitärem Umfeld. Quelle: WikiCommons.

Die moderne Verwaltung des 3D-Drucks begann 2011 mit Repetier, einer Plattform, die sich durch effiziente Firmware und eine Host/Server-Umgebung für Windows, macOS und Linux auszeichnete, die Slicer wie Slic3r oder CuraEngine integrierte und Echtzeit-G-Code-Editing ermöglichte. Die professionelle Version, Repetier-Server, bot lokale Netzverwaltung und zentralisierte Steuerung mehrerer Drucker. Obwohl die Benutzeroberfläche wenig intuitiv war und manuelle Konfigurationen erforderte, machte die Vielseitigkeit und Leistung Repetier-Server lange Zeit zur Standardlösung in professionellen Umgebungen.

Abbildung 3: Repetier-Server-Oberfläche. Quelle: Repetier.

2012 brachte Gina Häußge OctoPrint heraus, eine schlanke Webschnittstelle, die die Notwendigkeit beseitigte, den Drucker direkt an einen Computer anzuschließen. Mit einem erweiterbaren Pluginsystem ermöglicht OctoPrint Temperaturüberwachung, Druckansicht per Webcam, Zeitrafferaufnahmen und Benachrichtigungen. Die offene Philosophie, unterstützt von einer aktiven Community und Patreon-Finanzierung, machte es zum Standard unter Maker-Umgebungen. Trotz Flexibilität begrenzen die Abhängigkeit von Hardware wie Raspberry Pi und fehlende native Tools zur Verwaltung von Druckerflotten die Skalierbarkeit in industriellen Anwendungen. OctoPrint bietet eine Weboberfläche, die von jedem Gerät zugänglich ist, und fortgeschrittene Anpassungsmöglichkeiten durch Plugins, aber erfordert technisches Wissen für komplexe Konfigurationen und bietet keine Unternehmenssicherheit.

Abbildung 4: OctoPrint-Oberfläche mit Temperaturdiagrammen. Quelle: Octoprint.

Die Einführung von Repetier und OctoPrint markierte einen Wendepunkt</strong: Sie ermöglichten die Steuerung von Druckern ohne ständige Verbindung zu einem Computer, das Verwalten von Druckwarteschlangen, die Überwachung von Parametern und die Fernsteuerung von Aufträgen. Die Entwicklung der Hardware von Desktop-Druckern verließ schrittweise 8-Bit-Controller zugunsten deutlich leistungsfähigerer 32-Bit-Boards. Diese Änderung erlaubte es, bessere Funktionen wie WLAN, Ethernet und sogar Webcams einzubauen. Die erhöhte Rechenleistung erlaubte parallele Verarbeitung und höhere Geschwindigkeit und ebnete den Weg für proprietäre Tools. Hersteller entwickelten so integrierte Lösungen, was einen bedeutenden Wandel in der 3D-Druckverwaltung nach dieser Pionierphase darstellte.

Abbildung 5: RaspberryPi als Druckserver und Steuergerät. Quelle: creativetools.se.

Zunächst boten diese Lösungen eine Plug-and-Play-Integration von Hardware und Software. Nutzer mussten kein System mit Raspberry Pi aufbauen, Plugins installieren, Slicer separat konfigurieren oder Dateiübertragungen manuell verwalten. Die Herstellerplattform kümmerte sich um alles: vom Modell-Upload bis zur Fernsteuerung und Verwaltung, alles über eine offizielle App oder Weboberfläche.

Auf professioneller Ebene ermöglichten sie zentralisierte und sichere Arbeitsabläufe. Cloud-basiertes Slicing und die Steuerung mehrerer Drucker über mobile Geräte oder Browser erleichterten die Automatisierung des Druckprozesses, reduzierten die Notwendigkeit ständiger Überwachung und verkürzten deutlich die Betriebszeiten.

Creality Cloud, 2020 eingeführt, unterstützt die Steuerung von Creality-Druckern mit Cloud-Slicing, Fernsteuerung via App oder Browser und Verwaltung mehrerer Geräte. Creality Print synchronisiert Modelle und G-Code mit der Cloud, bietet technischen Support und eine Nutzergemeinschaft. Allerdings ist das Ökosystem auf Creality-Drucker beschränkt, und Sicherheits- und Rückverfolgbarkeitsfunktionen sind begrenzt, was die Einsatzmöglichkeiten in professionellen Umgebungen einschränkt.

Abbildung 6: CrealityCloud mit integriertem Shop und Modellgalerie. Quelle: Creality.

Ähnlich bietet Bambu Lab eine integrierte Erfahrung mit seinen X-Serie-Druckern, kombiniert automatisches Slicing, Kameraüberwachung und Fernsteuerung. Kürzlich wurde der Druckermanagement-Service Bambu Farm Manager gestartet. Obwohl für die eigene Hardware optimiert, beschränkt die OEM-Strategie die Kompatibilität mit anderen Marken, und das Flottenmanagement ist weniger ausgereift als bei dedizierten Lösungen.

Abbildung 7: BambuFarmManager, die neueste Ergänzung der BambuLab Cloud. Quelle: BambuLab.

Sowohl Creality als auch Bambu Lab fehlen Skalierbarkeit und Sicherheit, die für industrielle Umgebungen notwendig sind, und ihre geschlossene Herangehensweise begrenzt die Vielseitigkeit.

Parallel dazu hat Obico, früher The Spaghetti Detective genannt, 2019 einen innovativen Ansatz mit Künstlicher Intelligenz vorgestellt, die Fehler in Echtzeit erkennt, z. B. fehlgeschlagene Drucke, indem der Druck gestoppt und Benachrichtigungen gesendet werden, um Verschwendung zu minimieren. Kompatibel mit OctoPrint, Klipper und Duet3D bietet Obico Zeitraffer, Statistiken und Benachrichtigungen, funktioniert lokal und in der Cloud. Während die Fehlererkennung ideal für Maker-Umgebungen ist, fehlen fortschrittliche Flottenmanagement- und Unternehmenssicherheitsfunktionen, was den Einsatz in industriellen Kontexten einschränkt.

Abbildung 8: Obico warnt bei Druckproblemen dank KI. Quelle: Obico.

RaiseCloud, 2018 von Raise3D eingeführt, definiert 3D-Druckmanagement neu mit einer professionellen Plattform, die Creality, Bambu Lab und Obico übertrifft. Für Unternehmenseinsätze konzipiert, integriert die Cloud-Plattform ideaMaker zum Hochladen von .3mf- oder STL-Modellen und weist Aufgaben automatisch je nach Druckerverfügbarkeit zu. RaiseCloud ermöglicht Echtzeitüberwachung per Kamera, Anpassung der Druckparameter während des Druckens, Erstellung von Zeitraffern und Snapshots sowie detaillierte Metriken wie Filamentverbrauch, Maschinen- oder Benutzerproduktivität und vollständige Druckhistorie. Diese Funktionen sind essenziell für Branchen wie Automobil, Architektur und On-Demand-Fertigung. Mit RaiseOcto erweitert es die Kompatibilität auf Drucker anderer Hersteller, überwindet so die Beschränkungen geschlossener Ökosysteme von Creality und Bambu Lab. RaiseCloud bietet Unternehmenssicherheit mit Datenverschlüsselung, Schlüssel-Authentifizierung, AWS-gehosteter Firewall und weltweiter CDN-Verteilung, Merkmale, die andere Plattformen nicht bieten. Zudem automatisiert es Arbeitsabläufe durch konfigurierbare Aufträge und automatische Aufgabenverteilung, reduziert manuellen Aufwand und steigert Effizienz gegenüber Repetier, OctoPrint und Obico.

Abbildung 9: RaiseCloud mit Unterstützung zur Verwaltung mehrerer Drucker. Quelle: Raise3D.

RaiseCloud ermöglicht unter anderem die Verwaltung von Arbeitsgruppen, die mehrere Benutzer zusammenfassen und diesen die Kontrolle der zugeordneten Drucker erlauben. Dies vermeidet das Teilen von Zugangsdaten und beschleunigt den Workflow in professionellen Umgebungen, indem es die Verwaltung mehrerer Drucker durch mehrere Benutzer erleichtert.

Abbildung 10: Erweiterte Arbeitsgruppen- und Aufgabenverwaltung in RaiseCloud. Quelle: Raise3D.

RaiseCloud kombiniert die Flexibilität von OctoPrint, die Innovation von Obico und die Hardware-Software-Integration von Creality und Bambu Lab, geht jedoch weit darüber hinaus mit Enterprise-Features für Sicherheit und Automatisierung. Für professionelle Nutzer, die eine robuste und skalierbare Plattform suchen, ist RaiseCloud die Zukunft der 3D-Druckverwaltung.

Abbildung 11: Vollständiges RaiseCloud-Dashboard mit detaillierten Metriken. Quelle: Raise3D.

Abschließend sollte die Wahl einer 3D-Druckmanagement-Plattform folgende Aspekte berücksichtigen:

• Das Integrationsniveau mit vorhandener Hardware und Software.
• Spezifische Anforderungen an Überwachung und Fernsteuerung.
• Skalierbarkeit und Sicherheit für industrielle oder professionelle Umgebungen.
• Benutzerfreundlichkeit und Lernkurve für Bediener.
• Kompatibilität mit mehreren Marken und Druckermodellen.

Für professionelle Umgebungen, die Skalierbarkeit, Sicherheit und Automatisierung suchen, sind Plattformen wie RaiseCloud zu empfehlen. Für Maker- oder Bildungszwecke bleiben OctoPrint und Obico aufgrund ihrer Flexibilität und Community beliebte Optionen.