So funktioniert ein 3D-Drucker: Schicht für Schicht, einfach erklärt

Vom Modell zum fertigen Teil: vier Stationen

Jeder Druck läuft durch dieselben vier Stationen. Nur die letzte passiert im Drucker selbst.

1. Das Modell

   Am Anfang steht eine 3D-Datei. Du lädst sie aus einer Sammlung mit Vorlagen herunter oder zeichnest sie selbst. Das häufigste Format heißt STL. Was darin steckt, erklärt STL-Datei. Wo du fertige Modelle findest, steht unter 3D-Druck-Vorlagen.

2. Das Zerlegen in Schichten

   Ein Programm, der Slicer, schneidet das Modell in viele dünne Scheiben. Für jede Scheibe berechnet es, wo die Düse fahren muss und wie schnell. Daraus entsteht G-Code, eine Liste von Fahrbefehlen, die der Drucker versteht. Bei Bambu Lab heißt dieses Programm Bambu Studio. Mehr dazu unter Software für den 3D-Druck.

3. Das Vorbereiten

   Filament einlegen, Druckplatte auflegen, Drucker kalibrieren. Moderne Geräte erledigen das Kalibrieren selbst.

4. Das Drucken

   Der Drucker legt die erste Schicht auf die Platte, dann die zweite darauf, und so weiter. Jede neue Schicht liegt ein kleines Stück höher als die vorige.

Was im Drucker passiert

Schau dir den Weg des Filaments an, dann verstehst du den ganzen Drucker.

Das Filament ist ein Kunststoffdraht von 1,75 mm Durchmesser, aufgewickelt auf eine Spule. Für den Anfang ist das fast immer PLA. Was PLA ist, erklärt Was ist PLA?.

Der Extruder ist ein kleiner Motor mit Zahnrädern. Er zieht den Draht von der Spule und schiebt ihn genau dosiert weiter. Damit bestimmt er, wie viel Kunststoff aus der Düse kommt.

Die heiße Düse sitzt im Druckkopf. Fachleute nennen den beheizten Teil Hotend. Hier schmilzt der Draht. PLA druckt Bambu Lab bei etwa 210 bis 220 °C, PETG bei etwa 250 bis 260 °C. Die Öffnung der Düse misst ab Werk 0,4 mm. So dünn ist auch jede Linie, die der Drucker legt.

Der Lüfter bläst direkt neben der Düse Luft auf das frische Material. Der Kunststoff soll schnell wieder fest werden, damit die nächste Linie auf etwas Stabilem liegt.

Das Druckbett ist die Platte, auf der das Teil wächst. Es wird beheizt, damit die erste Schicht gut haftet. Darauf liegt eine abnehmbare Druckplatte, beim A1 aus Edelstahl mit einer rauen PEI-Schicht.

Drei Achsen bewegen alles

Damit die Düse jeden Punkt erreicht, bewegt sich der Drucker in drei Richtungen. Beim Bambu Lab A1 sieht das so aus:

Andere Drucker teilen die Bewegungen anders auf. Das Prinzip bleibt gleich: X und Y zeichnen die Fläche einer Schicht, Z sorgt für die nächste Ebene.

Warum die erste Schicht über alles entscheidet

Die erste Schicht ist das Fundament. Sie haftet nur gut, wenn die Düse überall denselben Abstand zur Platte hat. Ist die Platte ein wenig uneben, liegt die Linie an manchen Stellen zu hoch und hält schlecht. Löst sich die erste Schicht, ist meist der ganze Druck verloren.

Deshalb vermessen moderne Drucker die Platte vor dem Druck. Der A1 tastet sie mit der Düse an 49 Punkten ab und speichert eine Höhenkarte. Beim Drucken gleicht er kleine Dellen und Schrägen damit aus. Wie das heute abläuft, steht unter 3D-Drucker kalibrieren.

Innen Gitter, außen Wand, darunter Stützen

Ein gedrucktes Teil ist meist nicht massiv. Außen entsteht eine geschlossene Wand, innen ein Füllmuster. Dieses Muster heißt Infill. Wie dicht es ist, stellst du im Slicer ein. Mehr dazu unter Infill.

Für Überhänge, etwa den ausgestreckten Arm einer Figur, braucht der Drucker Stützen. Ohne sie würde das weiche Material in der Luft absacken. Die Stützen entfernst du nach dem Druck. Mit einem eigenen Stützmaterial geht das leichter, wasserlösliches PVA löst sich sogar ganz auf.

FDM und FLM: zwei Namen für dasselbe

Das Verfahren mit geschmolzenem Draht hat mehr als einen Namen. FDM steht für „Fused Deposition Modeling“, auf Deutsch Schmelzschichtverfahren. FLM meint dasselbe. Die Unfallversicherung nutzt zum Beispiel den Begriff „Fused Layer Modelling“. Alles Wichtige zum Begriff steht unter FDM-Drucker. Weitere Fachwörter wie Slicer, G-Code oder Retraction erklärt das Wörterbuch für Einsteiger.

Daneben gibt es andere Verfahren. In der Industrie entstehen Teile auch aus Pulver, das ein Laser verschmilzt, oder aus Flüssigkeiten. Für zu Hause und für Einsteiger ist FDM der Standard. Alle drei Drucker, die wir auf der Startseite vergleichen, arbeiten so.

Was du daraus für den Kauf mitnimmst

Für Einsteiger zählt vor allem, wie viel der Drucker selbst erledigt. Ein Gerät, das die erste Schicht allein einstellt, nimmt dir die größte Fehlerquelle ab. Genau das kann der Bambu Lab A1, unser Favorit für den Anfang. Wie der erste Druck praktisch abläuft, zeigt Der erste Druck mit dem A1.