Miniaturen und maßgefertigte Figuren aus dem 3D-Drucker: So werden sie so lebendig wie das Original

3D-Drucker sind in den letzten Jahren günstiger, einfacher in der Handhabung und zuverlässiger geworden. Immer größeren Anklang findet die Technologie daher auch in der Unterhaltungsindustrie sowie unter Gamedesignern und Hobbyanwendern. Für sich entdeckt hat man den 3D-Druck hier etwa für die Fertigung von Miniaturmodellen. 

In diesem umfassenden Leitfaden zeigen wir auf, wie Sie hyperrealistische Digitalmodelle mit dem 3D-Drucker in lebensechte Miniaturen und Figuren verwandeln: von den dabei anzuwendenden Verfahren über die Nachbearbeitung bis hin zum Lackieren der Drucke. Außerdem geben wir Tipps für Bezugsquellen fertiger 3D-Modelle für Miniaturen und gehen auf einige Unternehmen ein, die ihre digitalen Modelle bereits durch den 3D-Druck zum Leben erwecken.

In zahlreichen Branchen mausert sich der 3D-Druck zunehmend zur Technologie Nummer 1 für die Realisierung individueller, maßgefertigter Modelle. So auch in den Bereichen Modellbau und Unterhaltung, in denen im 3D-Druckverfahren Figuren und Miniaturen von einzigartiger Realitäts- und Detailtreue in reproduzierbarer Qualität entstehen. Von Actionfiguren, Charaktermodellen und Skulpturen über Requisiten und Stop-Motion-Modellen bis hin zu Kunst- und Dekorationsobjekten fertigt man hier Teile verschiedenster Art zu erschwinglichen Kosten bei kurzen Durchlaufzeiten. 

Auch in der Filmindustrie schätzt man die innovativen Möglichkeiten und Potenziale des 3D-Drucks. So setzten etwa Requisiteure wie Russell Bobbitt für Marvel-Kinoumsetzungen und Jaco Snyman bei der Serie „Raised by Wolves“ oder auch das Visual-Effects- und Designstudio Aaron Sims Creative bei der Serie „Stranger Things“ auf die Technologie, da sie den Bau von Requisiten nicht nur erheblich beschleunigt, sondern auch die Kreativität in ihrer Gestaltung fördert. Der Designprozess wird durch sie flexibler und plastischer, die Herstellung der Requisiten und Modelle zudem deutlich effizienter. 

_{Blick hinter die Kulissen: So entstand beim VFX- (Visual Effects) und Designstudio Aaron Sims Creative die Figur des Demogorgon aus Stranger Things}

Eine Bereicherung ist der 3D-Druck auch für das Gaming-Universum. Hier sind inzwischen ganze Online-Communitys entstanden, in denen die Mitglieder für Tabletop-Spiele wie etwa Dungeons & Dragons einzigartige Kreationen von Miniaturen und Figuren, Terrains, Landschaften und anderem Spielezubehör aus dem 3D-Drucker präsentieren.

Ob professionelle Anwender und oder begeisterte Hobby-Miniaturdesigner: Die additive Fertigung gibt ihnen herausragende Möglichkeiten zur Gestaltung und Entwicklung ihrer Designideen an die Hand, die 3D-Drucker in einzigartiger Weise zum Leben erwecken.

Alle im 3D-Druck eingesetzten Technologien nutzen das Verfahren der sogenannten additiven Fertigung. Das Prinzip: Mittels Computer-Aided Design (CAD), also computerunterstützem Entwerfen, wird ein dreidimensionales Modell erstellt, das 3D-Drucker dann durch schichtweises Hinzufügen von Material drucken, bis ein fertiges Teil entsteht. Requisiteuren, Gamedesignern und Hobbyanwendern stehen die folgenden 3D-Drucktechnologien zur Auswahl, mit denen sich Requisiten, Miniaturen und Figuren verschiedenster Art realisieren lassen.

Fused Deposition Modeling (FDM) bzw. Schmelzschichtung, auch bekannt als „Fused Filament Fabrication“ (FFF), ist die gängigste Form des 3D-Drucks im Privatverbraucherbereich, was an der immer breiteren Verfügbarkeit entsprechender Geräte für Hobbyanwender liegt. FDM 3D-Drucker fertigen Teile durch Schmelzen und Extrudieren eines drahtförmigen thermoplastischen Kunststoffs (genannt Filament), der anschließend von einer Druckdüse schichtweise auf dem Konstruktionsbereich aufgetragen wird.

Verglichen mit anderen Verfahren des 3D-Drucks sind bei FDM die Schichtlinien im Endprodukt sichtbar stärker ausgeprägt, das Ergebnis ist also weniger detailgenau. FDM 3D-Drucker sind eine gute Wahl, wenn Miniaturen kostengünstig und schnell für Anwendungen gefertigt werden sollen, bei denen weniger Wert auf feine Oberflächendetails gelegt wird.

Abhängig vom Modell ist bei der Nachbearbeitung von FDM-Druckteilen nichts weiter nötig, als die Stützstrukturen zu entfernen. Bei komplexeren Modellen erfordern FDM-Drucker allerdings zusätzliche Stützstrukturen, die mitunter nur schwer von der fertigen Miniatur zu entfernen sind und Stützspuren hinterlassen, die durch Schleifen nachbearbeitet werden müssen.

FDM-Drucker sind die verglichen mit den anderen Varianten preisgünstigste Wahl. Einstiegsmodelle sind bereits unter 500 $ zu haben, FDM-Drucker für stärker professionell orientierte Figurendesigner rangieren in einem Preisbereich von im Schnitt 2000–4000 $.

SLA-Drucker bieten die vielseitigste und präziseste derzeit auf dem Markt verfügbaren Lösungen für 3D-Drucker im Desktop-Format. Bei der Stereolithografie wird über das Verfahren der sogenannten „Vat“-Photopolymerisation (bzw. auch einfach „Drucken mit Kunstharz“ genannt) flüssiges Kunstharz mithilfe eines Lasers zu gefestigtem Kunststoff ausgehärtet. Für den 3D-Druck auf Basis von Kunstharz steht ein breites Spektrum spezialisierter Materialien zur Verfügung, mit denen auch bei Miniaturen und Figuren mit besonders filigranen Details eine hohe Oberflächenqualität erzielt wird. 

3D-Drucker auf Kunstharzbasis liefern eine hohe Auflösung für Miniaturen, Figuren und Modelle, die selbst bei Druckteilen in kleinsten Maßstäben durch höchste Detailtiefe besticht.

Die Nachhärtungsdauer von Figuren aus dem SLA-Drucker bewegt sich im mittleren Bereich, allerdings sind hierfür auch automatisierte Lösungen verfügbar. Zudem lassen sich die Stützstrukturen bei SLA-Druckern leicht entfernen, dies insbesondere beim Formlabs Form 3 und Form 3L, die mit Low Force Stereolithography (LFS) eine Weiterentwicklung des SLA-Verfahrens zum Einsatz bringen.

Für SLA-3D-Drucker steht außerdem eine breite Auswahl an Materialien zur Verfügung, die über den klassischen 3D-Druck hinaus auch Anwendungen wie den Silikonguss, Hartzinnguss oder Wachsausschmelzguss ermöglichen.

Formlabs bietet für Miniaturen und Figuren hochauflösende SLA-3D-Drucker im Desktop-Format ab 3499 $, die Modelle im Großformat sind ab einem Preis von 10 999 $ erhältlich.

Selektives Lasersintern (SLS) bringt einen Hochleistungslaser zur Anwendung, mit dessen Hilfe kleine Partikel von Polymerpulver verschmolzen werden. Da das ungesinterte Pulver das Teil beim Drucken stützt, sind keine dedizierten Stützstrukturen erforderlich. Der 3D-Druck auf Basis von Pulvermaterial eignet sich somit ideal für filigrane Modelle und komplexe Geometrien, wie Merkmale im Inneren von Teilen, Hinterschnitte, dünne Wände und Vertiefungen. 

SLS-Teile haben eine leicht grobe Oberflächenbeschaffenheit, weisen aber nahezu keine sichtbaren Schichtlinien auf. Das üblichste Material im SLS-Druck ist Nylon, ein leistungsstarker technischer Thermoplast, der sich sowohl für funktionales Prototyping als auch für die Herstellung von Produkten für die Endverwendung eignet.

Bei SLS-Druckern handelt es sich um technisches Gerät für den Industrieeinsatz. Mit entsprechend hohen Preisen – rund 100 000 $ aufwärts – lagen sie bislang für viele Unternehmen außer Reichweite. Formlabs hat diese Lücke jedoch jüngst mit dem Fuse 1 geschlossen, dem ersten Benchtop-SLS-3D-Drucker, der die hohe Qualität klassischer industrieller SLS-Systeme bietet, jedoch mit Preisen ab 18 499 $ zu einem Bruchteil ihrer Kosten.

Binder Jetting ist ein dem SLS-Druck ähnliches Verfahren, jedoch mit dem Unterschied, dass das Pulvermaterial anhand eines Bindemittels anstatt von Hitze zu einem Teil verbunden wird. Im Modellbau wird Binder Jetting in der Regel für die Fertigung von Figuren aus Sandstein in Vollfarbe verwendet.

Wie auch das SLS-Verfahren kommt Binder Jetting ohne Stützstrukturen aus, da das um das Modell liegende Pulver bereits den nötigen Halt liefert. Im Binder-Jetting-Verfahren gedruckte Teile sind jedoch sehr spröde und weisen eine hohe Porosität auf. Für komplexe Designs ist es daher weniger gut geeignet, da es bei der Nachbearbeitung aufgrund der hohen Sprödigkeit des Materials zum Bruch der Teile kommen kann.

Binder Jetting ist ein im Industriebereich angewandtes Verfahren und daher äußerst kostspielig. Für entsprechende 3D-Drucker ist mit Preisen von 30 000 bis 100 000 $ und mehr zu rechnen.

Miniaturen erfordern ein Maß an Präzision und Detailtreue, das beim Drucken leicht zur Herausforderung gerät. Zudem hat über das jeweils verwendete Druckverfahren hinaus auch die Nachbearbeitung erheblichen Einfluss auf das Endergebnis. Die nun folgenden Tipps helfen Ihnen bei der Vorbereitung Ihrer Miniaturen und dabei, ein besseres Druckergebnis zu erzielen.

Auf die Qualität Ihrer 3D-Drucke entscheidenden Einfluss haben einmal die Schichtlinien und außerdem die Stützstrukturen. 

In Bezug auf die Schichtlinien gilt: Diese sind umso ausgeprägter sichtbar, je dicker die einzelnen Schichten beim 3D-Druck Ihrer Figur sind. Auf flachen oder abgeschrägten Oberflächen resultieren dicke Schichtlinien in einem Treppenstufeneffekt, auf runden Oberflächen erscheinen sie „verpixelt“. Mit abnehmender Schichtdicke verbessert sich also die Oberflächenqualität, wirkt das Druckergebnis insgesamt glatter.

Beim FDM-Verfahren fallen die Schichten tendenziell dicker aus, und selbst bei einer verglichen mit anderen Verfahren gleichen Schichthöhe bleiben die Schichtlinien ausgeprägter aufgrund des Prinzips, nach dem die Teile geformt werden. SLA-Drucker sind dagegen in Bezug auf die Schichtdicke äußerst variabel, gehen – sofern eine entsprechende Druckqualität gewünscht ist – sogar herunter auf extrem dünne 25 Mikrometer. Das macht sie zur idealen Wahl für besonders detailgenaue Drucke. Bei SLS- und Binder-Jetting-Druckern liegt die Schichtdicke mit rund 100–110 Mikrometern etwas höher, auf den fertigen Teilen sind die Schichtlinien aber dennoch weitestgehend unsichtbar.

Bei FDM- und SLA-Druckern wird an die 3D-Drucke ein Gerüst aus Stützstrukturen angefügt, um das Teil während des Druckvorgangs zu halten. Diese Stützstukturen müssen Sie anschließend entfernen; ein bei FDM-Drucken bisweilen deutlich schwierigeres Unterfangen als bei Teilen aus dem SLA-Drucker – was bei Letzteren allerdings auch von der Ausrichtung des Modells abhängt. Lassen sich die Stützstrukturen nur schwer entfernen, bleiben am fertigen Produkt Spuren zurück, die Sie schleifen und polieren müssen, um eine hochwertige Oberfläche zu erhalten.

_{Entfernen von Stützstrukturen bei einem Druckteil aus dem SLA-3D-Drucker Form 3}

Zur Fertigstellung Ihres Modells fehlt dann nur noch eines: das „perfekte Finish“. Nach dem Drucken können Sie der Miniatur dazu durch Grundieren und Lackieren eine makellose Note verleihen und sie durch die individuelle Kolorierung zum echten Einzelstück machen.

Bei der Art der Fertigstellung ihres 3D-Druckteils haben Sie freie Hand: Erlaubt ist alles, was die seiner beabsichtigten Verwendung zuträglich ist. Viele Modelle machen zwar schon direkt aus dem Drucker Einiges her. Doch eine Lackierung hebt die Optik Ihrer Miniaturen noch einmal zusätzlich.

Befreien Sie die Figur vor dem Lackieren zunächst von allen Stützstrukturen, und schleifen Sie sie ab, um die Stützspuren zu entfernen. Zu welchem Grad sie das Objekt schleifen und polieren müssen, hängt dabei von der Beschaffenheit seiner Oberfläche ab. Teile aus FDM-Druckern bedürfen gegebenenfalls zusätzlicher Schleifarbeit aufgrund des besagten Treppenstufeneffekts der Schichtlinien, während solche aus SLA-Druckern in der Regel direkt eine glatte Oberfläche aufweisen.

Nach dem Schleifen Ihrer Miniatur sollten Sie sie außerdem grundieren. Für ein professionelles Ergebnis ist die Wahl der richtigen Grundierung ein wichtiger Faktor bei Miniaturen aus dem 3D-Drucker.

_{Mit einer Grundierung wird das Lackieren von 3D-Druckteilen zum Kinderspiel. Sehen Sie hier, warum.}

Wenn Sie vorhaben, Ihre 3D-gedruckte Miniatur in allen Details von Hand zu bemalen, bietet Acrylfarbe vielfältige Möglichkeiten. Acrylfarbe haftet zwar in aller Regel gut auf Kunststoff, verwenden Sie aber dennoch nur solche Farben, die entweder explizit als für Kunststoff geeignet oder als universell für alle Untergründe einsetzbar ausgewiesen ist. Tragen Sie zudem immer erst eine Grundierung auf. 

Sprühlack bietet sich ebenfalls an, um Ihrer Miniatur einen individuellen „Anstrich“ und eine gleichmäßig glatte, glänzende Oberfläche zu verleihen – eine korrekte Anwendung vorausgesetzt. Für eine Sprühlackierung in professioneller Qualität gilt es, die Farben auf einer hochwertigen Grundierung in einer großzügigen Schicht aufzutragen, um eine gleichmäßige Deckung zu gewährleisten. Tragen Sie abschließend außerdem immer auch eine Deckschicht auf.

_{Mit Sprühlack vom simplen 3D-Druckteil zum eindrucksvoll kolorierten Modell – hier erfahren Sie, wie‘s geht.}

Bevor es an den 3D-Druck geht, braucht es zunächst einmal ein digitales Modell. Um dorthin zu gelangen, bestehen verschiedene Möglichkeiten: Sie können das Modell Ihrer Miniatur von einem kostenlosen oder kostenpflichtigen Anbieter herunterladen, das Design selbst gestalten oder auch mithilfe eines Scanners eine 3D-Datei aus einem bestehenden Objekt erstellen. 

Insbesondere Einsteigern eröffnen zum Download verfügbare Designs einen einfachen Weg in die Welt des 3D-Drucks. So bestehen etwa für das Gaming-Universum ganze Online-Communitys mit einer Fülle von Modellen für Figuren aus Titeln wie Dungeons & Dragons. Gute Anlaufstellen sind etwa Pinshape, MyMiniFactory, Cults oder Thingiverse, auf denen Sie eine Vielzahl kostenloser 3D-Designs zur Verwendung für Ihre eigenen Miniaturdrucke finden.

Um Ihre eigenen, für den 3D-Druck fertigen Miniaturendesigns zu kreieren, benötigen Sie 3D-Modellierungssoftware, wobei aufgrund der hohen Detailtiefe von Miniaturen besonders präzise Funktionen erforderlich sind. Häufig stellt speziell für Gamedesign oder Animationen konzipierte CAD-Software die für realitätsnahe Miniaturen nötigen Werkzeuge zur Detailbearbeitung bereit. 

ZBrush beispielsweise ist eine Software für digitale Modellierung, die eine Vielzahl gestalterischer Techniken für die Erstellung hochauflösender Modelle vereint. Zum Einsatz kommt sie unter Anwendern in erster Linie beim Design für Filmproduktionen, Computer- und Videospiele sowie Animationen und ist damit auch für realitätsgetreue Figuren ideal geeignet. Wenn Sie mehr über den Einsatz von ZBrush in der digitalen Modellierung und schnellen Visualisierung erfahren möchten, sehen Sie sich dieses Webinar an.

Für maßgefertigte 3D-Druckteile braucht es nicht zwingend ein komplett neues Digitaldesign. Alternativ können Sie nämlich auch ein einen 3D-Scan eines bestehenden Objekts erstellen. Hierfür stehen von kostengünstigen Tiefenkameras über Fotogrammetrie bis hin zu hochauflösenden Scannern für professionelle Anwendungen zahlreiche Optionen zur Auswahl.

Häufig sind noch bestimmte Anpassungen und Optimierungen der 3D-Scans vonnöten, um sie für den 3D-Druck zu finalisieren. Mit Meshmixer können Sie nicht nur ein Gitternetz aus Dreiecken optimieren, sondern auch ganze Bereiche umformen, das Modell stilisieren oder nützliche Merkmale hinzufügen.

Ob professioneller Plastiker, Modellbauer, Hobbydesigner oder begeisterter Gamer: Mit dem SLA-basierten 3D-Druck sind Sie bestens aufgestellt, um Ihre hyperrealistischen Digitalmodelle in nicht mehr als ein paar Stunden in den Händen zu halten – direkt an Ihrem Arbeitsplatz. 

Ihr perfekter Einstieg in den 3D-Druck Ihrer Miniaturen- und Figurenkreationen ist der Form 3, der diese zum erschwinglichen Preis in atemberaubender Detailtreue zum Leben erweckt. Und geht es dann an Ihre größten Ideen, realisieren Sie diese mit dem Form 3L.