Der Weg zum passenden professionellen 3D-Drucker

Viele Unternehmen aus den verschiedensten Industrien nutzen den 3D-Druck für ihre Produktion. Von der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Konsumgütern; durch einen 3D-Drucker hergestellte Teile sind inzwischen omnipräsent.

Aber mindestens genauso viele Unternehmen hätten Interesse am 3D-Druck für ihre Produktion, haben jedoch Schwierigkeiten, sich für den richtigen professionellen 3D-Drucker zu entscheiden.

Die Technologie des 3D-Drucks kann undurchsichtig und labyrinthisch erscheinen. Technische Begrifflichkeiten, mit denen umhergeworfen wird, als wären es Konjunktionen, verschiedene Druckverfahren, für die zumeist nur Akronyme verwendet werden und eine Abundanz an Anglizismen erschweren den Weg, um den richtigen professionellen 3D-Drucker für die eigenen Anforderungen und Bedürfnisse auszuwählen.

Allerdings ist es nicht nur die technische Seite, welche diese Entscheidung verkompliziert. Ein 3D-Drucker ist für die meisten Unternehmen eine große Anschaffung. Solch eine große Anschaffung verlangt viele Fragestellungen, welche vor der Akquisition beantwortet werden müssen.

Was ist die Zielsetzung hinter dem Kauf eines 3D-Druckers? Mit welcher Art von 3D-Drucker kann diese Zielsetzung am besten erreicht werden? Welche Kosten entstehen durch diese Investition? Wann kann ich mit einem Return on Investment rechnen?

Natürlich sind viele der Antworten auf diese Fragestellungen sehr individuell. Nichtsdestotrotz möchte ich in diesem Blog versuchen, zumindest einige Anstöße und rudimentäre Antworten zu geben, um den Entscheidungsprozess für einen professionellen 3D-Drucker zu vereinfachen.

Durch korrekte Zielsetzung den Kreis der potenziellen 3D-Drucker einschränken

Ein 3D-Drucker kann viele Prozesse im Unternehmen erleichtern, verbessern oder ermöglichen. Eine Verringerung der Produktionskosten, eine Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit oder die Möglichkeit kundenspezifische Produkte anzufertigen sind nur einige der Ziele, die sich durch die 3D-Druck-Technologie erreichen lassen.

Diese Ziele schließen sich keineswegs gegenseitig aus. Um die Entscheidung für den passenden professionellen 3D-Drucker zu erleichtern, sollte man sich dennoch ein Hauptziel setzen, welches die Investition in einen 3D-Drucker erfüllen soll. Dieses Hauptziel muss in direkter Korrelation zu den Unternehmenszielen und der Industrie stehen. 

Da die Vielzahl professioneller 3D-Drucker, Drucktechnologien und Hersteller unterschiedliche Vor- und Nachteile bietet, kann durch eine bedachte und korrekte Setzung des Hauptziels der Kreis der potenziellen Drucker stark eingegrenzt werden.

Ist das Hauptziel beispielsweise eine Qualitätssteigerung, ergibt es keinen Sinn, in einen 3D-Drucker zu investieren, der zwar eine grandiose Geschwindigkeit, aber nur eine mittelmäßige Druckqualität bietet. Ist das Hauptziel wiederum kundenspezifische Produkte herzustellen, ist ein 3D-Drucker, der maximale Möglichkeiten der Druckindividualisierung besitzt einem 3D-Drucker, der bessere Qualität, jedoch kaum Individualisierungsmöglichkeiten bietet, vorzuziehen.

Aber welche Drucker bieten nun welche Vorteile? Hier jeden einzelnen Hersteller und jeden einzelnen Drucker von diesen aufzuzählen, würde den Rahmen dieses Blogs sprengen. Daher möchte ich lieber auf die Vor- und Nachteile der 4 verschiedenen Drucktechnologien eingehen.

Vor- und Nachteile der verschiedenen Drucktechnologien

3D-Druck mit Filamenten

Der Klassiker unter den 3D-Druckern ist der 3D-Druck mit Filamenten. Dieses Verfahren, entweder Fused Filament Fabrication (FFF) oder Fused Deposition Modeling (FDM) genannt, ist heutzutage vor allem bekannt für seine Nutzerfreundlichkeit und Preisgünstigkeit, sowohl was die Drucker selbst als auch die Materialien angeht. Ein weiterer Vorteil ist die kurze Nachbearbeitungszeit im Gegensatz zu anderen 3D-Druckverfahren.

Qualitativ ist der 3D-Druck mit Filamenten inzwischen jedoch von anderen Druckverfahren überholt worden. Ob Oberflächengüte, Detailgenauigkeit oder Designfreiheit, der 3D-Druck mit Filamenten bleibt hinter anderen Druckverfahren zurück.

Dennoch hat der 3D-Druck mit Filamenten, als günstige Möglichkeit, simple und qualitativ anständige Teile herzustellen, seinen Platz in der Industrie gefunden. Dadurch kann er besonders für Unternehmen, die eine Kosteneinsparung zum Hauptziel haben, oder für Unternehmen, welche die Vorzüge des 3D-Drucks über eine längere Dauer selbst testen wollen, die richtige Lösung sein.

3D-Druck mit Metall

Als Nächstes kommen wir zum 3D-Druck mit Metall. Dieses Druckverfahren besitzt zwei große Unterkategorien, nämlich die laserbasierten (z. B. das Selektive Laserschmelzen) und die sinterbasierten Druckverfahren (z. B. das Metall Binder Jetting). Da die genaue Erklärung und Unterscheidung dieser zwei Unterkategorien den Rahmen dieses Blogs einmal mehr sprengen würden, konzentrieren wir uns lieber auf die generellen Vor- und Nachteile des Metall 3D-Drucks.

Der 3D-Druck mit Metall zeichnet sich in allererster Linie durch seine unbegrenzte Designfreiheit aus. Hohe Komplexität und Einzigartigkeit stellen für diese Art des 3D-Drucks kein Problem dar. Des Weiteren sticht bei diesem Druckverfahren die hohe Detailgenauigkeit der Druckjobs hervor.

Der größte Nachteil dieser Drucktechnologie sind die hohen Druckerkosten. Diese sind mit Abstand die Höchsten und dazu kommen gegebenenfalls noch nötige Nachbearbeitungsgeräte. Auch die Nutzerfreundlichkeit ist bei Metall 3D-Drucksystemen, vor allem durch teilweise sehr aufwendige Nachbearbeitung, nicht sonderlich hoch.

Durch seine hohe Detailgenauigkeit und unbegrenzte Designfreiheit bietet sich der Metall-3D-Druck perfekt für sehr komplexe oder kundenspezifische Druckteile an. Durch die hohen Kosten und niedrige Nutzerfreundlichkeit ist dieses Druckverfahren jedoch eher für Unternehmen geeignet, die bereits Erfahrung mit dem 3D-Druck sammeln konnten oder über Personal verfügen, welches mit diesen Maschinen umgehen kann.

3D-Druck mit Resin

Der Resin-3D-Druck arbeitet mit flüssigem Kunstharz, das unter dem Einsatz von UV-Licht schichtweise aushärtet. Inzwischen gibt es verschiedene Druckverfahren innerhalb des Resin 3D-Drucks, von der Stereolithografie (SLA) bis zum Nexa3D®-eigenen Lubricant Sublayer Photo-curing (LSPc®).

Dieses 3D-Druckverfahren sticht vor allem durch seine exorbitante Oberflächengüte und seine hohe Druckgeschwindigkeit heraus. Auch die Möglichkeit, transparente Bauteile herzustellen, ist ein großer Vorteil des Resin-3D-Drucks.

Dafür ist allerdings der Nachbearbeitungsaufwand sehr hoch. Einerseits muss das überschüssige Resin vollständig vom Bauteil entfernt, andererseits müssen die hergestellten Teile zusätzlich zum Druck noch nachgehärtet werden. Auch Supportstrukturen, die am Ende des Drucks abgelöst werden müssen, sind stets notwendig. Außerdem sind sowohl die Druckerkosten als auch die Materialkosten relativ hoch.

Durch diese Vor- und Nachteile eignet sich der Resin 3D-Druck vor allem für Unternehmen, die maximale Oberflächengüte und hohe Geschwindigkeit benötigen und bereit sind, dafür einiges an Kapital aufzuwenden oder für Unternehmen, die zwingend transparente Bauteile benötigen. Besonders im Dentalbereich ist der Resin 3D-Druck sehr beliebt.

3D-Druck mit Polymer-Pulver

Zu guter Letzt existiert noch der 3D-Druck mit Polymer-Pulver. Dieses Druckverfahren besteht aus dem Selektiven Lasersintern (SLS) und dem Binder Jetting (BJ).

Der Polymer-Pulver-3D-Druck bietet hochwertige Qualität mit sehr guter Detailgenauigkeit und Teile mit hoher Festigkeit und Hitzebeständigkeit. Auch die Wiederverwendbarkeit von überschüssigem Pulver ist ein großer Vorteil, da es Kosten einspart und die Umwelt weniger belastet.

Die größten Nachteile dieser Drucktechnologie sind die hohen Druckerpreise und das dauerhafte Pulverhandling. Dadurch können solche 3D-Drucker nicht in jedem Raum eingesetzt werden und Schutzkleidung bei der Benutzung ist unumgänglich.

Der 3D-Druck mit Polymer-Pulver ist durch seine hohe Qualität und die niedrigen kumulativen Materialkosten, dank der Wiederverwendbarkeit des Pulvers, in der Lage, sowohl die Qualität der Produktion zu erhöhen als auch die Kosten zu senken. Durch das dauerhafte Pulverhandling muss allerdings ein vom Alltagsgeschäft abgetrennter Raum für den 3D-Drucker vorhanden sein. Dadurch bietet sich diese Art des 3D-Drucks eher weniger für sehr kleine Unternehmen an.

Druckverfahren ausselektieren

Eine gute Setzung des Hauptziels kann stets mindestens ein, wenn nicht gar mehrere Druckverfahren ausschließen. Dadurch kann die Anzahl der möglichen professionellen 3D-Drucker auf ein überschaubareres Level verringert werden.

Und nun? Die Druckerauswahl auszudünnen ist schön und gut, aber eine endgültige Entscheidung ist damit nicht getroffen. Um diese zu erreichen, müssen wir bei den noch möglichen Druckern die Qualität der Maschine selbst und der damit hergestellten Druckjobs unter die Lupe nehmen und die Kosten für die Anschaffung evaluieren.

Qualität ist König ...

Die Qualität des Druckers selbst spiegelt direkt die Qualität der Drucke wider. Aber auch auf die Kosten hat die Qualität des Druckers eine direkte Auswirkung. Ist der Drucker schlecht verbaut, fallen häufiger Kosten für Fehldrucke und Reparaturen an. Im schlimmsten Fall kann es sogar zu einem vollständigen Investitionsverlust durch einen Totalschaden des Druckers kommen.

Um die Qualität der Drucker zu beurteilen, ist etwas Zeit nötig. Recherche im Internet, Reviews in Fachzeitschriften oder auf YouTube und der Besuch von Messen und Showrooms bieten ideale Möglichkeiten, um mehr über die Qualität der Maschinen zu erfahren.

Die Qualität der Druckjobs selbst lässt sich am besten durch Probedrucke bei einem Verkäufer/Hersteller testen. Viele von diesen bieten simple Probedrucke kostenlos an. Mit diesen Probedrucken lassen sich auch gewisse Eigenschaften des Druckjobs, die für die spätere Anwendung notwendig sind (z. B. Hitzebeständigkeit oder Biegsamkeit), wunderbar evaluieren.

Des Weiteren sind auch mögliche Materialeinschränkungen der Drucker zu beachten. Manche Drucker besitzen ein offenes Materialsystem, mit welchen auch Materialien von Third-Party-Herstellern druckbar sind. Andere Drucker sind hingegen auf herstellereigene Materialien beschränkt.

Daher muss auch darauf geachtet werden, dass die Qualität der verwendbaren Materialien den eigenen Ansprüchen entspricht. Der beste 3D-Drucker der Welt bringt einem nichts, wenn die verwendeten Materialien von minderwertiger Qualität sind.

... doch die Kosten der Thronfolger

Die Kosten dürfen bei einer Investition selbstverständlich nie außer Acht gelassen werden. Wie viel Kapital ein Unternehmen aufwenden möchte, ist sehr individuell. Nichtsdestotrotz gibt es einige Punkte, die immer zu beachten sind, wenn es um die Kosten geht.

Dass ein professioneller 3D-Drucker Geld kostet, sollte jedem bewusst sein. Je nach Druckverfahren, Bauvolumen, zusätzlichen Funktionen (z. B. Automatisierungsmöglichkeiten) und vielem mehr können die Kosten für einen professionellen 3D-Drucker stark variieren.

Doch auch die Nebenkosten müssen bei solch einer Anschaffung stets miteinberechnet werden. Stromkosten, Materialkosten, Kosten der Inbetriebnahme, Personalkosten, möglicherweise nötiges Zubehör und mehr muss alles in die Kostenkalkulation miteinbezogen werden.

Auch der angebotene After-Sales-Service der Verkäufer/Hersteller sollte beachtet werden, sowohl was dessen Inhalt als auch dessen Kosten angeht. Ein guter After-Sales-Service kann vieles rund um den Kauf des 3D-Druckers erleichtern. Sei es die Installation des Druckers, der Schulung in die Nutzung des Druckers, einen Reparaturservice oder dauerhaft erreichbare Hotlines, der After-Sales-Service kann in jedem Abschnitt des Produktlebenszyklus eine Hilfestellung leisten.

Die wichtigste Kennzahl für solch eine große Anschaffung ist stets der Return on Investment. Wann dieser erreicht werden kann, ist von Druckverfahren, Nutzung, Produktionsgeschwindigkeit, Nachfrage und einigen weiteren Punkten abhängig.

Grundsätzlich gilt: Mit dem 3D-Druck können bis zu 70 % der Produktionskosten eingespart werden! Wie hoch dieser Prozentsatz im Einzelfall ist, hängt stark von der Nutzungshäufigkeit ab. Umso mehr der 3D-Drucker genutzt wird, desto schneller wird der Return on Investment erreicht.

Je nach Zielsetzung und Budget müssen Qualität und Kosten miteinander verglichen werden. Es muss nicht immer das teuerste oder beste Modell sein, um bestimmte Zielsetzungen eines Unternehmens zu erfüllen!

Die wichtigsten Fragestellungen zusammengefasst

Die wichtigsten Fragestellungen, welche vor der Anschaffung eines 3D-Druckers gestellt und beantwortet werden müssen, sind:

- Welches Hauptziel verfolge ich mit der Anschaffung?

- Welche Druckverfahren kommen für mein Ziel und meine Möglichkeiten in Frage?

- Welche Qualität erwarte ich?

- Welche Maschine und welcher Probedruck konnten mich am meisten überzeugen?

- Welche Kosten darf der Drucker verursachen?

- Habe ich die Nebenkosten beachtet?

Sollten Sie all diese Fragen mit Leichtigkeit beantworten können, sind Sie mit Sicherheit bereit den Schritt zu einem professionellen 3D-Drucker und damit den Schritt in die Zukunft zu gehen!

Der 3D-Druck ist eine zukunftsträchtige Technologie, welche schon heute vielen Unternehmen dazu dient, ihre Ziele besser und schneller zu erreichen und in Zukunft noch vielen weiteren Unternehmen dazu dienen wird.

Sollten Sie mehr über den Prozess und die Fragestellungen rund um die Anschaffung eines professionellen 3D-Druckers erfahren wollen, können Sie sich hier für ein Webinar zu genau dieser Thematik anmelden!