Großformatige 3D-Drucker sind eines der am schnellsten wachsenden Segmente des 3D-Druckmarkts. Auch wenn man denken könnte, dass großformatige 3D-Drucker unzugänglich sind – vor wenigen Jahren kosteten sie noch mindestens 85 000 EUR –, so sind sie heute deutlich erschwinglicher.
Es gibt drei unterschiedliche 3D-Druckprozesse auf dem Markt in einem zugänglichen Benchtop-Format. Die Preisspanne reicht von 4500 bis unter 15 000 EUR. Angesichts der hohen Kosten beim Outsourcing großer Teile und Prototypen kann sich die Investition in einen großen 3D-Drucker innerhalb weniger Monate positiv auf den ROI auswirken.
Wie findet ein Unternehmen angesichts des wachsenden Angebots an großformatigen 3D-Druckern das richtige Gerät?
Dieser Einkaufsführer erklärt, wie Sie den besten großformatigen 3D-Drucker finden, der für jedes Budget und jede Anwendung geeignet ist.
Was ist ein großformatiger 3D-Drucker?
Im Grunde gelten heute quadratische Fertigungsvolumen mit Seitenlängen jenseits der typischen 15 bis 20 cm bei Desktop-3D-Druckern als großformatig.
Der ideale Wert für die meisten großen 3D-Drucker liegt heute bei etwa 30 cm in einer Dimension und zwischen 15 und 30 cm in den beiden anderen. Dieser zugängliche großformatige Benchtop-3D-Druck kann maßstabsgetreue Prototypen, Modelle und Produktionsteile für eine große Bandbreite an Anwendungen im Konsumbereich, dem Gesundheitswesen, der Produktion und vielen mehr fertigen.
Es gibt auch 3D-Drucker auf dem Markt, die deutlich größer sind und 50 bis 100 cm große Teile drucken können. Hierbei ist die Auswahl jedoch oft auf Industrie-3D-Drucker begrenzt, wodurch die Preise in die Höhe schießen, die Komplexität zunimmt und die Anforderungen an die Werksumgebung streng werden.
Großformatige 3D-Druckertypen
Hier die drei Großformat-3D-Drucktechnologien, die zu erschwinglichen Preisen erhältlich sind: Die Schmelzschichtung (FDM), die Stereolithografie (SLA) und das selektive Lasersintern (SLS). Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf die einzelnen Technologien werfen.
Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling, FDM)
Bei der Schmelzschichtung (FDM) werden Teile durch Schmelzen und Extrudieren eines drahtförmigen thermoplastischen Kunststoffs (genannt Filament) aufgebaut, der anschließend von einer Druckdüse schichtweise auf der Bauplattform aufgetragen wird. FDM ist die von Verbrauchern am häufigsten angewendete Form des 3D-Drucks, was besonders auf die Einführung von 3D-Druckern für die Hobbyanwendung zurückzuführen ist.
Großformatige FDM-Drucker im mittleren Marktsegment sind ab 3500 EUR erhältlich und können für gewöhnlich Drucke mit Abmessungen von ca. 30 × 25 × 30 cm drucken. Größere Systeme können bis zu 60 cm hohe Teile drucken und sind ab ca. 5000 EUR verfügbar.
Vorteile von FDM
FDM funktioniert mit verschiedenen Standardthermoplasten, wie ABS, PLA und deren Mischungen. Die Methode eignet sich gut für einfache Konzeptnachweise sowie für die kostengünstige Prototypenentwicklung einfacher Teile, so etwa für Teile, die für gewöhnlich mit Zerspanungsverfahren hergestellt werden.
Nachteile von FDM
FDM weist im Vergleich zu SLA oder SLS die geringste Auflösung und Genauigkeit auf und ist nicht die beste Option für den Druck von komplexen Designs oder Teilen mit filigranen Merkmalen. Um hochwertigere Oberflächen zu erzielen, sind arbeits- und zeitintensive chemische und mechanische Polierverfahren erforderlich. Einige großformatige FDM 3D-Drucker nutzen lösliche Stützstrukturen, um einigen dieser Probleme abzuhelfen. Sie bieten zudem eine größere Auswahl technischer Thermoplaste, sind jedoch auch sehr teuer. Bei größeren Teilen ist FDM ebenfalls meist langsamer als SLA oder SLS.
Stereolithografie (SLA)
Bei Stereolithografie-(SLA)-Druckern härtet ein Laser flüssiges Kunstharz zu gefestigtem Kunststoff. Dieser Prozess wird als Photopolymerisation bezeichnet. SLA ist einer der beliebtesten Prozesse bei Fachleuten, da er hohe Auflösung, Präzision und eine große Materialvielfalt bietet.
Früher wurde SLA nur bei kleineren Desktop-Druckern oder großen Industriedruckern eingesetzt, die mehr als 170 000 EUR kosten. Durch den Formlabs Form 3L haben Unternehmen jetzt Zugang zu SLA in Industriequalität mit einem großen Fertigungsvolumen von 30 × 33,5 × 20 cm für nur 10 000 EUR.
Der Form 3L eignet sich zum 3D-Druck größerer Prototypen wie etwa eines maßstabsgetreuen Helms.
Vorteile von SLA
SLA-Teile liefern die höchste Auflösung und Genauigkeit, den höchsten Detailgrad und die glatteste Oberfläche aller 3D-Drucktechnologien. Der Hauptvorteil der Stereolithografie ist allerdings ihre Vielseitigkeit. SLA-Kunstharzformulierungen bieten unterschiedliche optische, mechanische und thermische Eigenschaften, die denen von Standard-, technischen und industriellen Thermoplasten in nichts nachstehen.
SLA eignet sich ideal für große, sehr detaillierte Prototypen mit engen Toleranzen und glatten Oberflächen sowie für Formen, Werkzeuge, Modelle, Medizinmodelle und Funktionsteile. Für SLA gibt es auch das Material mit der höchsten Wärmeformbeständigkeit bis 238 Grad Celsius. So ist die Technologie die ideale Wahl für bestimmte Anwendungen im Maschinenbau und der Fertigung. Zudem bietet SLA die größte Auswahl an biokompatiblen Materialien für zahnmedizinische und medizinische Anwendungen. Mit Draft Resin ist der Form 3L ebenfalls die schnellste Möglichkeit zum 3D-Druck großer Teile. Er ist zehnmal schneller als FDM.
Nachteile von SLA
Die große Vielfalt von SLA bringt einen etwas höheren Preis mit sich. SLA-Kunstharzteile müssen ebenfalls nach dem Druck nachbearbeitet werden, was das Waschen und Nachhärten von Teilen umfasst.
Hier einige Beispiele für große 3D-Druckteile, die mit dem Form 3L hergestellt wurden:
Here are some examples of large 3D printed parts manufactured on the Form 3L:
Einige Beispiele für große 3D-Druckteile, die mit dem Form 3L hergestellt wurden.
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Selektives Lasersintern (SLS)
3D-Drucker mit selektivem Lasersintern (SLS) verwenden einen Hochleistungslaser, um kleine Partikel aus Polymerpulver zu festigen. Das ungesinterte Pulver stützt das Teil beim Drucken und erspart die Verwendung dedizierter Stützstrukturen, wodurch SLS eine besonders effektive Wahl für komplexe mechanische Teile ist.
Da mit der Technologie Teile mit herausragenden mechanischen Eigenschaften hergestellt werden können, ist selektives Lasersintern (SLS) das häufigste additive Fertigungsverfahren für Industrieanwendungen.
Genau wie SLA war SLS früher nur bei Industriegeräten ab 170 000 EUR verfügbar. Dank des Formlabs Fuse 1 SLS-Druckers haben Unternehmen jetzt Zugang zu industriellem SLS ab 14 999 EUR, wobei das Fertigungsvolumen 32 × 16,5 × 16,5 cm beträgt.
Teile, die auf dem Fuse 1 SLS 3D-Drucker gedruckt wurden.
Vorteile von SLS
Bei dieser Technologie sind keine dedizierten Stützstrukturen erforderlich. SLS eignet sich somit ideal für komplexe Geometrien, wie Merkmale im Inneren von Teilen, Hinterschneidungen, dünne Wände und negative Details. Teile, die mit SLS gefertigt wurden, bieten herausragende mechanische Eigenschaften, deren Festigkeit mit der von Spritzgussteilen vergleichbar ist.
Das am häufigsten für SLS eingesetzte Material ist Nylon, ein beliebter technischer Thermoplast mit exzellenten mechanischen Eigenschaften. Nylon ist leicht, fest und flexibel und bietet Schlagfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Wärmebeständigkeit sowie Beständigkeit gegenüber UV-Licht, Wasser und Schmutz.
Die Kombination aus geringen Kosten pro Teil, hoher Produktivität und bewährten Materialien macht SLS zu einer beliebten Wahl für die Herstellung funktionsfähiger Prototypen. Selektives Lasersintern stellt auch eine kosteneffiziente Alternative zum Spritzguss bei der Kleinserienfertigung und der Bridge-to-Production-Fertigung dar.
Nachteile von SLS
SLS hat den höchsten Einstiegspreis der drei Technologien. Wenngleich Nylon ein hervorragendes Allzweckmaterial ist, ist die Materialauswahl bei SLS beschränkter als bei FDM und SLA. Die Teile kommen mit einer etwas rauen Oberflächenbeschaffenheit aus dem Drucker und müssen gestrahlt werden, damit eine glatte Oberfläche erzielt wird.
Vergleichen Sie den großformatigen Druck mit FDM, SLA und SLS
Technologien für den großformatigen 3D-Druck sind nicht austauschbar. Sie weisen alle besondere Vor- und Nachteile auf, wodurch sie für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind.
| Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling, FDM) | Stereolithografie (SLA) | Stereolithografie (SLA) | |
|---|---|---|---|
| Auflösung | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ |
| Genauigkeit | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | ★★★★★ |
| Oberflächengüte | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Durchsatz | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Komplexe Designs | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Benutzerfreundlichkeit | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Fertigungsvolumen | 30 × 25 × 30 cm und größer | 30 × 33,5 × 20 cm | 32 × 16,5 × 16,5 cm |
| Preisspanne | Ab 3500 EUR | Ab 9000 EUR | Ab 14 000 EUR |
| Materialien | Standardthermoplaste, wie ABS, PLA und deren Mischungen. | Verschiedene Harze (Duroplaste). Standard, technisch (ABS-ähnlich, PP-ähnlich, flexibel, wärmebeständig, hart), gießbar, für Dental- und medizinische Anwendungen (biokompatibel). | Thermoplaste für den Maschinenbau, für gewöhnlich Nylon und seine Verbundwerkstoffe. |
| Ideale Anwendungen | Einfache Proof-of-Concept-Modelle, kostengünstige Prototypen einfacher Teile. | Sehr detaillierte Prototypen mit engen Toleranzen und glatten Oberflächen, Formen, Werkzeuge, Modelle, Medizinmodelle und Funktionsteile. | Complex geometries, functional prototypes, short-run or bridge manufacturing. |
| Nachteile | Geringste Auflösung und Genauigkeit, nicht die beste Option für den Druck von komplexen Designs oder Teilen mit filigranen Merkmalen. Die langsamste 3D-Drucktechnologie für das Großformat. | Teile müssen nach dem Druck nachbearbeitet werden. | Die Materialauswahl ist begrenzt; Teile müssen für eine glatte Oberflächenbeschaffenheit gestrahlt werden. |
Die richtige 3D-Drucktechnologie für den Desktop wählen
Brauchen Sie Hilfe bei der Wahl der richtigen 3D-Drucktechnologie, zugeschnitten auf Ihre Bedürfnisse? In diesem Videoleitfaden vergleichen wir die FDM-, SLA- und SLS-Technologien in Bezug auf häufige Kaufkriterien.
Großformatiger 3D-Druck: Outsourcing im Vergleich zu interner Produktion
Ein großformatiger 3D-Drucker erfordert eine erhebliche anfängliche Investition, macht diese jedoch oft noch schneller als kleinere Geräte wett.
Das Outsourcing der Fertigung an Dienstleister empfiehlt sich, wenn Sie den 3D-Druck nur gelegentlich nutzen. Dienstleister verfügen generell über mehrere 3D-Drucktechnologien, wie SLA-, SLS-, FDM- und Metall-3D-Drucker. Sie können ebenfalls Ratschläge zu verschiedenen Materialien geben und bieten Mehrwertleistungen, wie Design oder fortgeschrittene Nachbearbeitung.
Die größten Nachteile beim Outsourcing sind Kosten und Durchlaufzeiten. Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks ist seine Schnelligkeit im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden, was jedoch schnell an Relevanz verliert, wenn ein outgesourctes Teil erst eine oder gar mehrere Wochen später ankommt.
Das Outsourcing großer 3D-Druckteile ist auch häufig sehr teuer. Abhängig von der Anzahl der Teile und des Druckvolumens kann sich die Investition in einen großformatigen 3D-Drucker schon innerhalb von wenigen Monaten amortisieren.
Beispielsweise hat Black Diamond, ein Hersteller von Kletter- und Skiausrüstung, einen großformatigen Form 3L SLA-Drucker zu seiner Flotte hinzugefügt, um maßstabsgetreue Prototypen betriebsintern fertigen zu können.
„Wir haben unsere Kosten für Prototypen in Originalgröße von 425 USD auf 70 USD pro Druck gesenkt. Mit diesen Einsparungen würde sich der Form 3L in nur drei Monaten bezahlt machen“, so F+E-Techniker Matt Tetzl.
| Outsourcing | Betriebsintern | |
|---|---|---|
| Zeit | 7 Tage | 3 Tage |
| Kosten | ca. 350 EUR | ~$70 |
Durch den betriebsinternen 3D-Druck maßstabsgetreuer Prototypen auf einem Form 3L hat Black Diamond seine Kosten in der Prototypenfertigung um 80 bis 90 % reduziert.
Ihre Zeit- und Kosteneinsparung berechnen
Nutzen Sie unser interaktives ROI-Hilfsmittel zur Berechnung Ihrer Zeit- und Kostenersparnis beim 3D-Druck mit einem Formlabs-3D-Drucker.
Großformatigen 3D-Druck nutzen
Die neueste Generation an großformatigen 3D-Druckern haben die Herstellung großer Prototypen und Teile schneller und deutlich kostengünstiger gemacht, wodurch so gut wie jedes Unternehmen 3D-Druck nutzen kann, um seine Produktentwicklung und Produktion zu verbessern.
Mit dem Form 3L und dem Fuse 1, den ersten zugänglichen SLA und SLS 3D-Druckern im Großformat, strebt Formlabs danach, den professionellen 3D-Druck zu revolutionieren. Wenn Sie für den 3D-Druck in Ihrem Unternehmen bereit sind, finden Sie noch heute den richtigen Formlabs-3D-Drucker, zugeschnitten auf Ihre Bedürfnisse.
