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3D-Drucken in Farbe: Diese Möglichkeiten gibt es

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Bild: Mosaic MFG

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Farbig 3D-Drucken für einige hundert Euro? Das ist theoretisch möglich – geht aber mit starken Einschränkungen einher. Wir zeigen die Möglichkeiten.

Die meisten 3D-Drucker arbeiten aktuell nach dem FDM-Verfahren. Der zu verarbeitende Kunststoff (Filament, mehr Informationen im Ratgeber) wird geschmolzen und mit einer feinen Düse Schicht für Schicht zum zu druckenden Objekt zusammengesetzt. Das klappt mit Druckern ab etwa 150 Euro (Vergleichstest) schon überraschend gut, wenn man bereit ist, sich mit der Materie zu beschäftigen.

Bei dieser Drucktechnik ist das Filament üblicherweise einfarbig. Wer seinen R2D2 in Grau haben möchte, legt graues Filament ein, Weißes oder Blaues, ein automatisches Mischen der Farben passiert im Drucker nicht – stattdessen kann man mit Pinsel oder Airbrush-Set nacharbeiten.

Es gibt aber bereits verschiedene Ansätze, die farbiges 3D-Drucken erlauben. Wir werfen einen Blick auf die verschiedenen Verfahren.

Standardmäßig arbeiten 3D-Drucker nur einfarbig: Das Verbauchsmaterial (Rolle im Bild rechts) gibt die Farbe der Objekte vor.

Der taiwanische Hersteller XYZ Printing hat mit seinem Da Vinci Color bereits seit über einem Jahr ein fertiges Gerät im Programm, das Farbdrucken Out-of-the-Box verspricht. Das Prinzip ist einfach: Der Drucker verarbeitet weißes Filament und färbt die äußeren Schichten der Objekte mit einer Art integriertem Tintenstrahldrucker ein. Das erlaubt echten Vollfarbdruck, allerdings ist eben nur die Oberfläche eingefärbt.

Der Preis dafür ist relativ hoch. Der Drucker selbst ist ab knapp 2700 Euro zu haben. Dazu kommt das Verbrauchsmaterial – und zwar zum einen das Kunststoff-Filament, das bei XYZ Printing traditionell per Chip gesichert ist, um günstigeres Fremdfilament auszuschließen, um zum anderen die Tinte zum Einfärben.

Die gute Nachricht: Mit dem Da Vinci Color Mini hat der Hersteller einen kleinen Bruder angekündigt, der den Einstiegspreis nach unten setzt. Der Bauraum, also die maximale Größe der herzustellenden Objekte, ist mit 13 × 13 × 13 Zentimeter zwar tatsächlich Mini, dafür kostet das Gerät bei jetziger Vorbestellung mit 1399 US-Dollar (aktuell ca. 1220 Euro) auch weniger als die Hälfte. Die hohen Kosten für Verbrauchsmaterialien bleiben zwar, unterm Strich wird das aber wohl zu verschmerzen sein, wenn man gelegentlich mal etwas für das Hobby ausdruckt und keine Fließband-Fertigung im Wohnzimmer startet. Das Einfärben der Oberflächen erfolgt in der hauseigenen Slicing-Software.

Bei Palette laufen unten vier Filamente rein, die passen geschnitten und zusammengefügt werden. Nach oben wird das fertige Ergebnis zum Drucker ausgegeben.

Einen ganz anderen Ansatz geht Palette von Mosaic Manufacturing. Statt weißes Filament einzufärben, kommt hier direkt Filament in der passenden Farbe zum Einsatz – und das nachrüstbar für quasi jeden verbreiteten 3D-Drucker.

Das Prinzip: Vier verschiedenfarbige Filamente werden in einen Kasten eingespannt, auf der anderen Seite kommt nur noch ein Filament heraus, das zum Drucker führt. Im Inneren trennen Messer die farbigen Filamente an den richtigen Stellen ab, mit Hitze werden sie wieder zusammengeschmolzen – und am Drucker kommt jeweils die Farbe an, die gerade nötig ist.

Prinzipbedingt ist die Farbauflösung dabei nicht hoch. Echtes Mischen von Farben ist nicht möglich, wohl aber das Drucken unterschiedlicher Segmente in unterschiedlichen Farben. Der anfangs erwähnte R2D2 klappt beispielsweise gut, wenn man weißes, blaues, graues und schwarzes Filament einspannt, echter Vollfarbdruck ist das aber nicht.

Die Nachteile sind erhöhter Filamentverbrauch, weil der Drucker die Mischfarbe beim Wechsel der Filamente an der Seite „wegdruckt“. Dazu kommen die Kosten des Geräts (599 Dollar) und die Frage nach der Langzeithaltbarkeit. Wohl nicht umsonst endet die Garantie nach 90 Tagen, gegen 100 Dollar Aufpreis (16,5 Prozent des Gerätepreises) lässt sie sich auf ein Jahr oder maximal 50.000 Schnittvorgänge verlängern. Eine bessere Haltbarkeit verspricht die Pro-Version für 799 Dollar, aber auch hier endet die Garantie standardmäßig nach 90 Tagen.

Das Slicen der 3D-Modelle übernimmt ein Web-Service des Herstellers, in dem auch die Farben definiert werden.

Der günstige Weg zum Mehrfarbdruck sind Drucker mit zwei Extrudern. Sie können zwei unterschiedliche Filamente mehr oder weniger gleichzeitig verarbeiten; in der Praxis laufen beide Extruder auf der gleichen Achse und geben abwechselnd Filament aus. Damit lässt sich schon einiges realisieren, das Drucken von Logos in Vereinsfarben beispielsweise – aber ein Mischen der beiden Farben ist nicht möglich.

Beim Drucken mit zwei getrennten Extrudern sind saubere Kanten zwischen den Farben möglich.

Dafür sind Dual-Extruder-Drucker schon für einen geringen Aufpreis zu haben. Wer bereit ist, zu basteln, bekommt einen entsprechenden Bausatz ab etwa 200 Euro. Außerdem auf der Haben-Seite: Das Verfahren ist bewährt, es gibt bereits fertige Dual-Color-Modelle zum Ausdrucken auf Webseiten wie Thingiverse zum Download – und jede wichtige Slicing-Software kommt mit diesem Verfahren zurecht. Mehr Informationen zum Thema gibt's bei den Kollegen von c't im Artikel Zweischichtbetrieb.

Außerdem auf der Habenseite: Das gleichzeitige Drucken unterschiedlicher Materialien ist hier möglich.

Eine Variante des Dual Extruders nennt sich Two in, one out. Technisch gibt es wie beim Dual-Extruder zwei getrennte Filamente mit jeweils eigenem Antrieb, die aber in diesem Fall nicht in jeweils einem Druckkopf enden, sondern in einem Hotend zusammengeführt werden; unten gibt es nur einen Auslass. Auf diese Weise ist ein beliebiges Mischen der Filamente möglich, etwa 10% Anteil des einen und 90% des anderen. Im Gegensatz zum Dual Extruder gibt es hier aber auch nur eine Temperatureinstellung, damit ist das Verarbeiten von zwei unterschiedlichen Materialien nicht möglich.

Hat der Drucker zwei Farben und ein Hotend, ist sind Mischen und Farbverläufe möglich.

Die Firmware der Drucker ermöglicht bei den meisten Geräten auch eine automatische Farbmischung. Dabei fängt der Drucker beim untersten Layer mit 100 Prozent der einen Farbe an, der oberste Layer erhalt 100% der anderen Farbe – und dazwischen wird geradlinig gemischt.

In der Praxis ist dieses Verfahren etwas fummeliger, weil die meisten Slicer-Programme nur mit zwei Farben (respektive Extrudern) zurechtkommen. Der „klassische“ Zweifarbdruck ist hier ohne weiteres möglich, allerdings nicht mit sauberer Trennung: Schaltet der Drucker von der einen auf die andere Farbe um, wird zunächst noch etwas Mischfarbe ausgegeben. Wer bereit ist, sich tiefer in das Thema einzuarbeiten, kann damit tolle Effekte erzielen.

Eine Erweiterung stellt der Diamond-Extruder dar, bei dem sich drei verschiedene Filamente ein Hot-End teilen. Theoretisch ist damit Vollfarbdruck möglich; in der Praxis fehlen aber Schwarz und Weiß – sowie die Marktreife.

Die meisten Slicing-Programme unterstützen zwei Extruder ab Werk, ab drei wird's fummelig.

Die Diamond Extruder sind zum Nachrüsten für diverse Standard-3D-Drucker zu bekommen. Fertigmodelle gibt es kaum, ein Beispiel dafür ist der inzwischen nur noch schwer zu bekommene Kossel Rostock 310. Unsere Recherchen zeigen, dass es einen guten Grund dafür gibt, dass sich dieses Verfahren noch nicht durchgesetzt hat.

Es scheitert vor allem an der Software. Die bekannten Slicer können mit Vollfarbdruck nicht umgehen, dementsprechend arbeiten die chinesischen Hersteller an Firmware-Quickhacks. In der Praxis bedeutet das etwa beim Kossel Rostock 310, dass der Nutzer ein einfarbiges Modell an den Drucker schickt, der mit seiner Arbeit beginnt – und der Anwender während des Drucks über den Dreh-Drücksteller am Gerät das Mischverhältnis zwischen den drei Filament-Farben beeinflussen kann. Damit sind zwar theoretisch tolle Farbverläufe möglich, echter Farbdruck – mit blauen Augen auf weißem Grund – aber nicht.

Ganz frisch sind Vierfach-Extruder, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten – etwa das Multi Material Upgrade für den Prusa i3 oder den Fertig-Drucker M3D Crane Quad.

XYZprinting da Vinci Color (3FC1XXEU00C)

xyzprinting Davinci Color

XYZprinting da Vinci 2.0 Duo (3F20AXEU00D)

Davinci 2.0 Duo Dual-Extruder

Wanhao Duplicator 4S, Dual Extruder

Wanhao Duplicator Dual Extruder

(Kein Produktbild vorhanden)

Hotend 2-in-1-out

(Kein Produktbild vorhanden)

Hotend 2-in-1-out

Wenn Geld keine Rolle spielt, empfehlen wir einen Blick auf den Davinci Color. Bislang konnte oder wollte der Hersteller uns aber kein Testgerät zur Verfügung stellen, weswegen wir zu einer gesunden Vorsicht beim Kauf raten – am besten mit Rückgaberecht. Ebenfalls teuer ist Palette. Auf den ersten Blick ist das eine tolle Lösung, in der Praxis wären wir aber vorsichtig, vor allem im Hinblick auf die Garantiebestimmungen.

Wer es günstig haben will, greift je nach Wunsch am besten zu Dual-Extruder- oder Two-in-One-out-Druckern. Damit sind zwar nur zwei Farben möglich, dafür ist die Technik aber bewährt und kaum teurer als Drucker mit einem Extruder.

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