Was kostet ein 3D-Drucker?

Die drei derzeit am weitesten verbreiteten Technologien zum 3D-Druck von Kunststoffen sind die Schmelzschichtung (FDM), die Stereolithografie (SLA) und das selektive Lasersintern (SLS).

Jede 3D-Drucktechnologie hat eigene Vor- und Nachteile. Sehen Sie sich unser kurzes Vergleichsvideo an oder lesen Sie unseren detaillierten Leitfaden zum Vergleich von FDM, SLA und SLS.

Die Preise für 3D-Drucker sind in den letzten Jahren erheblich gesunken und heute sind alle drei Technologien als kompakte, kostengünstige Systeme verfügbar.

Als Faustregel kann gelten, dass FDM-3D-Drucker die billigsten Teile fertigen, sofern nur einfache Prototypen in kleinen Stückzahlen gedruckt werden. Kunstharzbasierte SLA-3D-Drucker bieten eine höhere Auflösung, bessere Qualität und eine breite Palette von 3D-Druckmaterialien zu einem leicht gehobenen Preis. Dieser Preisunterschied schwindet jedoch schnell, sobald komplexe Designs oder mehr Teile gedruckt werden, da er durch eine weniger aufwendige Nachbearbeitung wettgemacht wird. SLS-3D-Druck wiederum ist der kostengünstigste Prozess für mittlere und große Stückzahlen hochwertiger Funktionsteile.

Beim Kostenvergleich der unterschiedlichen 3D-Drucker kommt es auf mehr an als nur die Zahlen auf dem Preisschild – diese geben nämlich noch kein vollständiges Bild von den Kosten des 3D-Druckers und vor allem von den Kosten der Druckteile. Die Stückkosten werden massiv vom Preis der 3D-Druckmaterialien und von Arbeitskosten beeinflusst, abhängig von der geplanten Anwendung und den Produktionsansprüchen.

Sehen wir uns die verschiedenen Faktoren und die Kosten der einzelnen Technologien genauer an.

Bei der Schmelzschichtung (auch FDM für Fused Deposition Modeling oder FFF für Fused Filament Fabrication) werden Teile durch Schmelzen und Extrudieren eines drahtförmigen thermoplastischen Kunststoffs (genannt Filament) aufgebaut, der von einer Druckdüse schichtweise im Konstruktionsbereich aufgetragen wird.

FDM ist die bei Privatpersonen am häufigsten verbreitete Form des 3D-Drucks, da viele Hobbybastler damit den Einstieg in den 3D-Druck wagen. Professionelle und industrielle FDM-Drucker sind aber auch bei Fachleuten beliebt.

Bei den preiswertesten 3D-Druckermodellen handelt es sich fast ausschließlich um FDM-Drucker. Die Preise für die günstigsten DIY-Bausätze von FDM-3D-Druckern für Einsteiger beginnen bei ca. 200 €. Die meisten dieser Modelle kommen jedoch selbst eher Spielzeugen oder Bastelprojekten gleich, deren Zusammenbau, Feinanpassung und Kalibrierung eine Menge Zeit verlangt. Die Druckqualität hängt in hohem Maße davon ab, wie erfolgreich diese Schritte durchgeführt wurden. Und selbst danach erfordern die Geräte für einen stetigen Betrieb Reparaturen und regelmäßige Wartungen. Derartige Druckerbausätze empfehlen sich deshalb nur für Personen, die einen Ingenieurabschluss haben (oder gerade anstreben) und über reichlich Zeit und Geduld verfügen.

FDM-3D-Drucker für den Hobbygebrauch im Preissegment von etwa 500–1500 € sind als Bausatz oder fertig montiert erhältlich und erfordern weniger Feineinstellungen, haben größtenteils aber dennoch dieselben Nachteile wie die billigsten 3D-Drucker. Einige Modelle am oberen Ende dieses Preissegments bieten bereits größere Fertigungsvolumen und mehr Materialoptionen als nur Materialien für niedrige Temperaturen wie PLA.

Professionelle FDM-3D-Drucker gibt es ab einem Preis von ca. 2000 €, wobei deren großformatige Versionen bei ca. 4000 € beginnen. Für die fortschrittlichsten industriellen FDM-Drucker können auch Preise von über 15 000 € fällig werden. Die meisten dieser Drucker werden fertig montiert und kalibriert geliefert oder verfügen über eine Funktion zur Auto-Kalibrierung. Drucker dieser Kategorie bieten eine höhere Druckqualität, eine breitere Materialauswahl, größere Fertigungsvolumen sowie höhere Zuverlässigkeit und sind leichter zu benutzen und zu warten. Anders als bei preiswerten Druckern wird für professionelle 3D-Drucker von den Herstellern auch ein Kundenservice zur Fehlerbehebung angeboten.

Die Materialpreise liegen bei FDM-3D-Druckern für die meisten Standard- und technischen Filamente bei ca. 50–150 €/kg, für Stützmaterialien hingegen bei 100–200 €/kg. Es mag kostengünstigere Alternativen geben, die allerdings wiederum mit Qualitätseinbußen verbunden sind.

Zu guter Letzt kann das FDM-Druckverfahren auch sehr arbeitsaufwendig sein. Bei vielen Designs, insbesondere bei komplexen Modellen, sind für erfolgreiche Drucke Stützstrukturen erforderlich, die entweder von Hand entfernt oder, im Fall von löslichen Stützstrukturen, gelöst werden müssen. Um eine hohe Oberflächenqualität zu erzielen und Schichtlinien zu entfernen, müssen Druckteile langwierig nachbearbeitet werden, etwa mithilfe von Schleifpapier.

SLA-3D-Drucker verwenden einen Laser, um flüssige Kunstharze (auch Resin genannt) zu festen Teilen auszuhärten. Dieser Prozess nennt sich Photopolymerisation. SLA ist einer der beliebtesten Prozesse bei Fachleuten, da er hohe Auflösung, Präzision und eine große Materialvielfalt bietet.

SLA-Teile liefern die höchste Genauigkeit, den höchsten Detailgrad und die glattesten Oberflächen 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.

Früher kam die SLA-Technologie nur bei großen und komplexen Industriedruckern zum Einsatz, die mehr als 200 000 € kosteten, doch heute ist der Prozess um einiges erschwinglicher.

Am unteren Ende der Skala stehen kostengünstige LCD-3D-Drucker, die für 200 € bis 1000 € erhältlich sind. Solche Geräte können sich für Hobbyanwendungen oder für den Einstieg eignen, aber sie erfordern Kalibrierung und Feinjustierung für jeden Harztyp und sind in der Regel weder zuverlässig noch langlebig. Das führt häufig zu höheren Kosten aufgrund von Wartung, vergeudeter Zeit, Fehldrucken und Materialverschwendung.

Professionelle Kunstharz-3D-Drucker umfassen SLA-Technologien wie etwa laserbasierten SLA-Druck, DLP-Druck und LCD-/MSLA-Druck. Die Preisspanne erstreckt sich in der Regel von 2000 € bis 10 000 €, wobei großformatige Kunstharz-3D-Drucker typischerweise für 5000 € bis 25 000 € erhältlich sind. Es gibt eine Menge Faktoren, die den genauen Preis beeinflussen, angefangen von zuverlässigeren und leistungsstärkeren Lichtquellen (ob LEDs, Laser oder Projektor) bis hin zur Lichtverarbeitungskomponente, der allgemeinen Produktionsqualität, der Software, dem Zubehör und dem Serviceplan.

Mit dem Form 3+ von Formlabs bekommen Unternehmen heute SLA in Industriequalität ab gerade einmal 2399 €, während die neueste Generation, der blitzschnelle MSLA-Drucker Form 4 ab 4349 € erhältlich ist. Für den Druck größerer Teile ist der großformatige Kunstharz-3D-Drucker Form 4L ab 9499 € zu haben.

Professionelle Kunstharz-3D-Drucker werden fertig montiert und kalibriert geliefert. Sie arbeiten auch in Produktionsumgebungen zuverlässig und erfordern kaum Wartung. Auch ein Kundendienst steht zur Verfügung, um im unwahrscheinlichen Fall, dass doch mal etwas schiefgeht, Probleme zu beheben.

Die Materialkosten für SLA-Kunstharze liegen bei ca. 99–200 €/l für die meisten Standard- und technischen Kunstharze, wobei Mengenrabatte für Kunden mit hohem Druckbetrieb verfügbar sind.

Die Benutzung von SLA-Druckern ist einfach und ein Großteil des Arbeitsablaufs, wie das Waschen und Nachhärten, kann weitgehend automatisiert werden, um den Arbeitsaufwand zu verringern. Die Druckteile haben schon bei der Entnahme aus dem Drucker eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit, sodass nur noch einfache Nachbearbeitungsschritte zur Entfernung der Stützspuren nötig sind.

SLS-3D-Drucker verwenden einen Hochleistungslaser, um kleine Polymerpulverpartikel zu sintern. Bei dieser Technologie wird das Teil beim Druck durch das ungesinterte Pulver gestützt, sodass keine Stützstrukturen erforderlich sind. SLS eignet sich somit ideal für komplexe Geometrien, auch im Inneren von Teilen, sowie für Hinterschneidungen, dünne Wände und Vertiefungen. 

SLS-Teile bieten herausragende mechanische Eigenschaften, deren Festigkeit mit der von Spritzgussteilen vergleichbar ist. Daher ist SLS für industrielle Anwendungen das am weitesten verbreitete Kunststoff-3D-Druckverfahren.

Genau wie SLA war auch SLS früher nur über großformatige und komplexe 3D-Drucksysteme ab 200 000 € verfügbar. Dank Formlabs' Fuse 1+ 30W haben Unternehmen heute schon ab unter 30 000 € Zugang zu einem SLS-Drucker in Industriequalität (inklusive Pulverbefreiungszubehör), während das komplette Ecosystem mit einer kompakten, effizienten Pulververwaltungsstation und einer vollautomatisierten Reinigungs- und Polituranlage für unter 60 000 € erhältlich ist.

Wie SLA-3D-Drucker werden auch SLS-Drucker fertig montiert und kalibriert geliefert. Sie arbeiten zuverlässig und sind auf durchgehende Produktion ausgelegt. Außerdem erhalten Unternehmen dazu fortgeschrittene Schulungen und schnellen Kundenservice.

Polyamidmaterialien (Nylon) für den SLS-Druck kosten etwa 100 €/kg. SLS erfordert zum einen keine Stützstrukturen, zum anderen kann ungesintertes Pulver wiederverwendet werden, wodurch die Materialkosten sinken.

Darüber hinaus ist SLS in Produktionsumgebungen das am wenigsten arbeitsintensive 3D-Druckverfahren für Kunststoffe, da die Teile bereits direkt nach dem Druck eine hervorragende Qualität aufweisen und lediglich zur Entfernung von Pulverresten einfache Reinigungsabläufe nötig sind.

Neben Kunststoffen gibt es auch für Metalle mehrere 3D-Druckprozesse. 

• Metall-Schmelzschichtung

Metall-FDM-Drucker funktionieren ähnlich wie traditionelle FDM-Drucker, extrudieren aber Metallstäbe, die von Polymerbindestoffen zusammengehalten werden. Die fertigen „Grünteile“ werden dann in einem Brennofen gesintert, um den Bindestoff zu entfernen. 

• Selektives Laserschmelzen (SLM) und Direct Metal Laser Sintering (DMLS)

SLM- und DMLS-Drucker funktionieren ähnlich wie SLS-Drucker, doch anstelle von Polymerpulver werden Metallpulverpartikel Schicht für Schicht von einem Laser verschmolzen. SLM- und DMLS-3D-Drucker erstellen starke, präzise und komplexe Metallprodukte, weshalb sich diese Verfahren ideal für die Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und medizinische Anwendungen eignen.

Wenngleich die Preise für Metall-3D-Drucker langsam sinken, sind diese Systeme mit 100 000 bis 1 Mio. € immer noch unerschwinglich für die meisten Unternehmen.

Als Alternative bietet sich SLA-Druck in Verbindung mit Gussverfahren an. So fertigen Sie Metallteile zu niedrigen Kosten, mit mehr Gestaltungsfreiheit und in kürzerer Zeit als bei herkömmlichen Verfahren.

Aufgrund der unterschiedlichen Vorzüge der einzelnen 3D-Drucktechnologien für Kunststoffe und Metall eignen sie sich jeweils für verschiedene Anwendungsbereiche am besten. Wir haben dazu die folgende Übersicht erstellt.

Bei der Berechnung der Stückkosten müssen die Gesamtbetriebskosten für die Geräte sowie die Material- und Arbeitskosten berücksichtigt werden. Dabei ist ein Verständnis dafür, welche Faktoren die einzelnen Kostenkomponenten beeinflussen, eine große Hilfe. Es ist außerdem wichtig zu wissen, welche Fragen Sie stellen müssen, um alternative Produktionsmethoden bewerten und versteckte Kosten aufdecken zu können.

Fixkosten wie der Preis des 3D-Druckers, Kundenservice-Verträge, Aufbau und Wartung zählen zu den Gesamtbetriebskosten. Diese Ausgaben fallen unabhängig davon an, ob Ihr 3D-Drucker stillsteht oder jede Woche dutzende Teile fertigt.

Teilen Sie die Gesamtbetriebskosten auf einzelne Teile auf, indem Sie sämtliche für die Laufzeit eines Geräts erwarteten Fixkosten zusammenzählen und die Summe durch die Anzahl der Teile dividieren, die auf dem Drucker voraussichtlich gefertigt werden. Als Faustregel gilt: Je höher die Produktivität und je häufiger die Nutzung eines Geräts, desto geringer ist der Anteil der Gesamtbetriebskosten an den Stückkosten.

Desktop-3D-Drucker haben in den letzten Jahren beeindruckende Fortschritte hinsichtlich der Senkung der Gesamtbetriebskosten gemacht. Bei Kaufpreisen, die ein Zehntel oder ein Hundertstel des Preises traditioneller industrieller 3D-Drucker betragen, und mit einer Fertigungsleistung von mehreren Tausend Teilen während der Lebensdauer sind die Gesamtbetriebskosten der Geräte oft vernachlässigbar.

Wichtige Fragen:

• Fallen neben dem Kaufpreis des Geräts Installations-, Schulungs- oder zusätzliche Kosten zur Inbetriebnahme an?

• Gibt es einen (Pflicht-)Servicevertrag? Welche Leistungen umfasst er?

• Welche Zubehörteile und Werkzeuge sind neben dem Gerät notwendig, um Teile zu fertigen?

• Was sind die Wartungsanforderungen des Geräts bei normaler Nutzung? Wie hoch sind die voraussichtlichen Wartungskosten pro Jahr? Wie werden sie durch steigende Produktion beeinflusst?

Rohmaterialien für den 3D-Druck und andere Verbrauchsmaterialien, die für die Fertigung benötigt werden, sind variable Kosten. Diese Kosten hängen stark von der Anzahl der Teile ab, die Sie fertigen.

Ermitteln Sie die Materialkosten, indem Sie die Materialmenge berechnen, die für ein einziges Teil benötigt wird, und multiplizieren Sie sie mit den Kosten des jeweiligen 3D-Druckmaterials. Berechnen Sie Verschnitt und weitere erforderliche Verbrauchsmaterialien mit ein. Während die Gesamtbetriebskosten pro Teil mit steigender Produktion abnehmen, stagnieren die Materialkosten für den 3D-Druck schnell. Um den 3D-Druck für große Stückzahlen rentabel zu machen, bieten einige Hersteller wie Formlabs erhebliche Mengenrabatte auf Materialien.

Informieren Sie sich, welche Materialien Sie benötigen, um das jeweilige Teil zu fertigen, da die Kosten der Verbrauchsmaterialien für den 3D-Druck variieren. Beachten Sie auch, dass manche 3D-Drucker nur mit proprietären Materialien benutzt werden können und Ihre Optionen zur Nutzung von Materialien von Drittanbietern somit begrenzt sind.

Wichtige Fragen:

• Wie hoch sind die Kosten für die einzelnen 3D-Druckmaterialien?

• Wie viel Material ist erforderlich, um das jeweilige Teil unter Berücksichtigung von Verschnitt zu fertigen?

• Wie lang ist die Haltbarkeit der Materialien?

• Sind zusätzliche Verbrauchsmaterialien zur Fertigung der Teile erforderlich?

• Unterstützt das Gerät den Einsatz von Materialien von Drittanbietern?

Obwohl der 3D-Druck die komplexen Arbeitsabläufe von traditionellen Fertigungsmethoden ersetzen und abhängig von der 3D-Drucktechnologie signifikante Zeiteinsparungen erzielen kann, ist der Prozess mitunter dennoch recht arbeitsintensiv.

Professionelle Desktop-3D-Drucker sind üblicherweise auf größtmögliche Benutzerfreundlichkeit ausgelegt. DIY-3D-Drucker und Hobbygeräte erfordern zum Finden der richtigen Einstellungen oft mehr Tüftelei. Bei traditionellen industriellen Geräten wiederum können Routinewartungen oder Materialwechsel mit zeitaufwendigen Aufgaben einhergehen, die hohe Fachkenntnis verlangen.

Die Arbeitsabläufe zur Nachbearbeitung unterscheiden sich je nach dem gewählten 3D-Druckverfahren, doch in den meisten Fällen ist das Waschen der Teile und das Entfernen von Stützstrukturen oder überschüssigem Material notwendig. Es gibt Lösungen zur Automatisierung bestimmter Arbeiten; beispielsweise vereinfachen der Form Wash und Form Cure das Waschen und Nachhärten beim Druck mit SLA-3D-Druckern, während der Fuse Sift eine Komplettlösung zur Nachbearbeitung und Pulverrückgewinnung für die SLS-Drucker der Fuse-Serie bietet.

Um eine hohe Druckteilqualität zu erreichen, sind bei fortschrittlichen Verfahren wie SLA und SLS keine zeitaufwendigen Arbeitsschritte nötig, wobei FDM-Teile jedoch ein langwieriges Nachbearbeiten von Hand verlangen, um die Oberflächenqualität zu verbessern und Schichtlinien zu entfernen.

Wichtige Fragen:

• Wie sieht der gesamte Arbeitsprozess zum Fertigen von Teilen aus? Welches sind die spezifischen Schritte zum Einrichten eines Drucks, zum Austausch von Materialien und zum Nachbearbeiten von Teilen?

• Wie viel Zeit nimmt die Nachbearbeitung des jeweiligen Teils in Anspruch?

• Gibt es Werkzeuge oder Geräte, um einige dieser Aufgaben zu automatisieren?

Das Outsourcing der Fertigung an Dienstleister oder Labore empfiehlt sich, wenn Sie den 3D-Druck nur gelegentlich nutzen, sowie für große Teile oder Anwendungen, bei denen spezielle Materialien verwendet werden müssen. Dienstleister verfügen generell über mehrere 3D-Drucktechnologien, wie SLA-, SLS-, FDM- und Metall-3D-Drucker. Sie können außerdem Ratschläge zu verschiedenen Materialien geben und bieten Mehrwertleistungen wie Design oder fortgeschrittene Nachbearbeitung.

Die größten Nachteile beim Outsourcing sind allerdings 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 Tage oder gar Wochen später ankommt. Mit wachsender Nachfrage und höheren Fertigungsvolumina wird das Outsourcing zudem schnell teurer.

Desktop-3D-Drucker sind eine ideale Lösung, wenn Sie Teile schnell benötigen. Abhängig von den gefertigten Stückzahlen und dem Druckvolumen kann sich die Investition in einen professionellen 3D-Drucker schon innerhalb von Monaten auszahlen. Bei Desktop- und Benchtop-Druckern müssen Sie nur in so viel in Kapazitäten investieren, wie Ihr Unternehmen benötigt, und können die Produktion später skalieren, indem Sie zusätzliche Geräte erwerben, wenn die Nachfrage steigt, ohne dabei eine große Investition in einen großformatigen 3D-Drucker tätigen zu müssen. Durch den Einsatz mehrerer 3D-Drucker haben Sie auch die Flexibilität, gleichzeitig Teile aus unterschiedlichen Materialien zu drucken. Für größere Teile oder den Einsatz seltenerer Materialien können Sie diesen flexiblen Arbeitsprozess immer noch durch Fertigungsdienstleister ergänzen.

Nutzen Sie unser interaktives ROI-Tool zur Berechnung Ihrer Zeit- und Kostenersparnis beim 3D-Druck mit einem Formlabs-Drucker verglichen mit Outsourcing.

Investitions-, Material- und Arbeitskosten sind relativ einfach zu berechnen. Aber was ist mit indirekten Kosten und Faktoren, die schwer zu quantifizieren sind und dennoch Ihr Geschäft beeinflussen? Wir wollen nun einige wichtige Gesichtspunkte beim Vergleich von Desktop-3D-Druck mit Outsourcing oder anderen Fertigungsmethoden betrachten.

Zeitersparnis: Was, wenn Sie Ihre Produkte mehrere Monate früher auf den Markt bringen könnten? Oder die Durchlaufzeit für Ihre Produkte um Tage oder Wochen verkürzen könnten? Der 3D-Druck vereinfacht die herkömmlichen Arbeitsabläufe bei der Prototypenherstellung und der Produktion und hilft Ihnen so, Zeit zu sparen und der Konkurrenz immer einen Schritt voraus zu sein.

Bessere Ergebnisse: Der 3D-Druck hilft Ihnen dabei, mehr Iterationen zu schaffen, Fehler schneller beheben zu können und bessere Endprodukte zu erzielen. Indem Sie Designmängel früh erkennen und ausbessern, vermeiden Sie auch kostspielige Designrevidierungen und Werkzeugwechsel während der Produktion.

Kommunikation: Hochwertige Prototypen und Teile führen zu einer besseren Kommunikation mit Kunden, Zulieferern und anderen Akteuren. Vermeiden Sie Unklarheiten und teure Fehler.

Schutz Ihres geistigen Eigentums: Arbeiten Sie mit vertraulichen Informationen? Bei der betriebsinternen Fertigung müssen Sie geistiges Eigentum nicht gegenüber Dritten offenlegen. So wird die Gefahr des Bekanntwerdens oder Diebstahls von geistigem Eigentum verringert.

Um Stückkosten und Durchlaufzeiten zu berechnen oder Alternativen zur Evaluierung ihres geschäftlichen Nutzens zu vergleichen, müsste im Normalfall eine aufwendige, detaillierte Tabellenkalkulation erstellt werden, und außerdem wären die – oft versteckten – Informationen mühsam vom Hersteller einzuholen.

Sie können diesen Aufwand vermeiden, indem Sie unseren einfachen, interaktiven Kostenrechner für den 3D-Druck nutzen, um die Kosten und Durchlaufzeiten für den Druck auf Formlabs-3D-Druckern zu ermitteln. Sie können so auch Zeit- und Kosteneinsparungen mit anderen Fertigungsmethoden vergleichen.