Die Klonmaschine: BEETHEFIRST. Feuerwehrmodell im. 3D-Druck. 3D-Scanner Sense von 3DSystems. 3D-Drucker im Eigenbau. von BEEVERYCREATIVE

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1 D: 9,90 CH: 19,80 sfr A: 10,90 B/NL/L: 11,40 02/2014 Einsteigermodell: BEETHEFIRST von BEEVERYCREATIVE Die Klonmaschine: 3D-Scanner Sense von 3DSystems Do it yourself: Ansichtssache: Feuerwehrmodell im 3D-Druck 3D-Drucker im Eigenbau

2 Bild: canstockphoto Grundlagenprogramme Verschiedene Slicer in der Übersicht Wenn es derzeit schon schwierig ist, in der unüberschaubaren Menge von 3D-Druckern den passenden zu finden, so ist die zweite Hürde, nach dem Kauf die 3D-Software kennen und nutzen zu lernen. Meist liefern die Druckerhersteller eine Freeware-Software und für ihre Drucker passende Druckprofile für den ersten Einstieg mit. Aber beim Anwenden der Software wird spätestens nach den ersten nicht ganz idealen Drucken klar, dass guter FDM-3D-Druck nicht so einfach ist, wie es auf den ersten Blick erscheint. Petra Rapp Skeinforge: nicht gerade überzeugend in der Übersichtlichkeit, dafür aber mit sehr vielen Einstellungsmöglichkeiten Die 3D-Drucktechnik FDM (Fused Deposition Modeling) bietet sehr viele Möglichkeiten Druckteile zu optimieren, von filigranen oder dünnwandigen Deko-Objekten bis zum massiven und belastbaren Funktionsmodellbau, von der besten Oberfläche zur schnellsten Druckgeschwindigkeit. Aber genauso vielfältig, wie die gewünschten Druckteilergebnisse sind, sind auch die Einstellmöglichkeiten der 3D-Drucker-Software, die sogenannten Slicer. Der Name der Programme kommt vom englischen slicen in Scheiben schneiden denn das ist der erste Schritt bei der Berechnung eines Druckteils: die Einteilung in dünne Scheiben, die Layer genannt werden, von unten nach oben. Ich möchte hier einige der bekannteren Slicer-Programme vorstellen und deren Vorund Nachteile aufzeigen und so die Auswahl eines passenden Slicers vereinfachen. Viele Jahre Druckpraxis haben gezeigt, wie schwierig das Erreichen guter Druckergebnisse manchmal ist und wie viel von den Programmeinstellungen abhängt. In manchen veröffentlichten Druckertests ist erkennbar, dass das schlechte Druckergebnis gar nicht am Drucker, sondern an den schlechten Einstellungen der Software oder an schlecht kalibriertem Filament liegt. Auch mit dem besten Drucker lassen sich furchtbare Druckergebnisse erzeugen, wenn die Druckparameter in der Software schlecht eingestellt sind. Skeinforge: schichtweise Druckdarstellung Skeinforge: dreidimensionale G-Code-Darstellung 24

3 Cura: Expertenkonfiguration Cura: Programmansicht Hier werden vier der gängigsten und auch der ältesten und erprobtesten Slicer-Programme vorgestellt, der Markt bietet noch deutlich mehr Freeware hierzu. Skeinforge Das Ursprungsprogramm mit viel Potenzial und wenig Übersichtlichkeit Skeinforge wurde von den Gründern der ursprünglichen Reprap-Szene entwickelt. Es ist ein sehr vielfältiges und fähiges Tool, das auch heute noch zu den besten Slicern gerechnet werden muss. So hat es heute noch die am tiefsten gehenden Einstellmöglichkeiten an Druckparametern, ist aber leider etwas unübersichtlich und schwer zu verstehen. Viele englische Buttonbeschriftungen, die nicht nur wegen der Fremdsprache Englisch schwer zu interpretieren sind, sondern auch deshalb, weil die Begriffe der 3D-Drucktechnik dem Nutzer völlig unbekannte Größen sind. Was ist zum Beispiel unter Perimeter, Carve, Wipe, Skirt und Tower zu verstehen? Schon hier wird deutlich, dass es wichtig ist, sich mit den wichtigsten Begriffen der 3D-Drucktechnik zu beschäftigen. Beim Anblick der Programmoberfläche von Skeinforge wird klar, dass es für einen Neueinsteiger ohne eine ausführliche Anleitung und der Bereitschaft sich einzulesen fast unmöglich ist, gute Drucke zu generieren. Das dargestellte RAFT dient als gutes Beispiel, bis in welche Details auf die Druckparameter Einfluss genommen werden kann. Mit je sechs Einstellmöglichkeiten kann sowohl die Base die dicke stark haftende Raftkomponente als auch die Interface- Layer die dünne Sollbruchstelle des Raft, die das Trennen des Druckteils vom Raft ermöglicht eingestellt werden. Diese Funktion erlaubt auch für verschieden gut haftende Materialien gute Kalibrierung, ist in den meisten neueren Slicern aber radikal reduziert worden. Eine Funktion, die Kenner von Skeinforge auch vermissen, da sich bei einigen der neueren Slicer schlechter haftende und schlechter trennbare Rafts ergeben. Leider ist der Überblick über die vielen Variablen und deren Einfluss auf das Druckergebnis mit einiger Einarbeitung verbunden und für einen Neueinsteiger kaum zu bewältigen. Daher haben einige Programmierer sich daran gemacht, diesen Wust von Einstellparameter zu reduzieren, übersichtlicher zu gestalten und dem Benutzer eine einfachere Bedienoberfläche zu präsentieren. Die mathematischen Algorithmen und die Grundfunktionen von Skeinforge wurden zwar von den meisten nachfolgenden Slicern übernommen, aber es wurden Funktionen und Parameter reduziert. Das hat leider auch dazu geführt, dass dadurch Potenzial verloren geht, das in manchen Slicern durchaus noch wünschenswert wäre. Die Entwicklung der Slicer hat auch genau das gezeigt: zunächst wurde versucht, die Anzahl der Parameter auf eine möglichst kleine Basis zu setzen. Um dann aber schnell zu erkennen, dass tatsächlich damit gute Funktionen verloren gehen. Wie die Raffinesse und der Geschmack bei einem Kochrezept mit reduzierten Zutaten leiden, ist die FDM-Drucktechnik am besten zu optimieren, wenn möglichst viele Parameter einsetzbar sind. Das erste Fazit kann bereits vor der nä- Cura: dreidimensionale G-Code-Ansicht heren Darstellung von Slicer-Programmen genannt werden: das Druckergebnis wird so gut sein, wie der Koch sich mit den Zutaten und der Zubereitung vertraut gemacht hat. Die meisten Slicer-Programmierer sind den Weg gegangen, dem Bediener Basis- Einstellungen und tiefer gehende Einstellungen im sogenannten Advanced Mode zu ermöglichen. Leider hat Skeinforge kein Ansichtsfenster der zu druckenden Teile und des Bauraums, auf dem die Teile angesehen, angeordnet, verschoben oder rotiert werden können. Vor der Druck-Datei-Erzeugung muss sichergestellt werden, dass das Teil in der richtigen Lage und auf der richtigen Position auf dem Drucktisch liegt. Diese Funktion wird inzwischen von den meisten anderen Slicern mit übernommen. Nach der Berechnung der Druckdatei stellt Skeinforge übersichtlich und gut visualisiert die Druckwege und die Schichten sowohl in 2D- als auch in 3D-Ansicht dar. Ein Vorzug von Skeinforge ist die anschauliche Onlinehilfe, die einen guten Einstieg ermöglicht und die Grundbegriffe erläutert. Leider ist Skeinforge aufgrund fehlender Funktionen zum Einlesen von Zweifarbteilen 25

4 Cura: Nahtlos zusammengefügtes Zweifarbteil und zur Ausgabe von Werkzeugwechseln nicht für Dualdrucke geeignet. Dafür hat es zwei Funktionen, die kein anderer Slicer bietet und wohl kaum in Zukunft bieten wird: es kann auch für das Fräsen und das Gravieren/Cutten eingesetzt werden. Damit wird es möglich, mit multifunktionalen und stabilen 3D-Druckern wie zum Beispiel dem Multirap-3D-Drucker von Multec zu gravieren und zu fräsen. Zum Fräsen von Platinen, Gravieren von Kunststoffen, Fräsen von weichen Modellbauschaumstoffen oder auch Foliencutten sind in Skeinforge die Funktionen Mill und Cut vorhanden. Slic3r: Bauraumübersicht Cura: Zweifarbteil versetzt Cura von Ultimaker Cura ist eines der Programme, die mehrere Extruder unterstützen. Entwickler ist Ultimaker, einer der erfahrensten 3D-Druckerhersteller in Europa. Die aktuelle Version hat eine sehr übersichtliche Bedien- und Ansichtsoberfläche und gehört zu den besten und am einfachsten zu bedienenden Programmen und wird daher von vielen Druckerherstellern empfohlen. Cura hat sich bis zur Version auch der Funktionen von Skeinforge bedient, danach ist Ultimaker auf eine selbst programmierte Lösung umgestiegen. Es hat damit auch ein paar schöne Neuerungen, die Skeinforge nicht zur Verfügung stellt. Das Programm zeigt schon beim Öffnen seine gute Übersichtlichkeit. Der Bauraum des Druckers wird dreidimensional dargestellt, das Teil kann hier positioniert, rotiert, gespiegelt und skaliert werden. Es können mehrere Bauteile auf die Tischfläche gesetzt werden, die dann in einem Druckvorgang gedruckt werden. Simplify3D: Abstreifwand In der linken Leiste werden die wichtigsten Parameter wie Schichthöhe, Füllgrad, Geschwindigkeit, RAFT und Support und Filamentangaben eingestellt. Tiefer gehende Einstellungen können in den Reitern Advanced, Plug In und Start-/End-GCode justiert werden. Kenner der Drucktechnik können in den Experten-Einstellungen noch eine Ebene tiefer in die Parameter eingreifen. Cura hat damit den Balance-Akt zwischen einfacher Basis-Einstellung und tiefer gehenden Experteneinstellungen recht gut gelöst. Bei der Einarbeitung ins Programm kann sich der Benutzer Stück für Stück in die tiefer gehenden Einstellungen und das Feintuning der Drucke heranwagen. Das Handling der 3D-Modelle auf dem Tisch ist sehr gut intuitiv verständlich, mit verschiedenen Ansichtsmöglichkeiten ist eine gute Darstellung des tatsächlichen Druckteils, des nötigen Supports und der Druckpfade gewährleistet. Cura ermöglicht auch dem Einsteiger schon relativ schnell gute Druckergebnisse. Der Cura-Slicer an sich arbeitet schnell, was bei großen oder komplizierten 3D-Modellen keine Selbstverständlichkeit ist. Ein sehr schönes Feature von Cura ist, dass neben den Druckprofil-Speicherungen in ini-dateien auch das Einlesen von Druckprofilen aus bereits erzeugtem G-Code unterstützt wird. Im Hinblick auf Zweifarbdruck und Dualdruck mit löslichem Stützmaterial ist Cura gut zu bewerten. Es ist mit einem Klick möglich, den Support auf den zweiten Extruder zu setzen oder aus zwei 3D-Dateien einen Zweifarbdruck zu generieren. Hier hat Cura allerdings noch einen kleinen Nachteil: die beiden Teile sitzen nur dann nahtlos aneinander, wenn die Position der zwei Hälften schon vorher im STL-File richtig gesetzt wurde. 26

5 Slic3r: dreiteilige Profileinstellungen Cura: Abstreifwand Zur Vermeidung des bei Dualdrucken häufig auftretendem Problem des Nachtropfens hat Cura zwei gute Funktionen: das Ooze-Shield als umgebende Abstreifwand und den Wipe&Prime-Tower als zusätzliche Reinigungsfunktion. Diese Abstreifwand können zwar die meisten Slicer erzeugen aber nur Cura folgt mit dieser Außenhaut tatsächlich dem Druckteil im gleichen Abstand und ist so deutlich effektiver. Bei den meisten Slicern ist die Hülle immer so groß wie die maximale Ausdehnung des Teils, was die Wirkung der Abstreif-Funktion beim Dualdruck deutlich reduziert. Cura ist eines der empfehlenswertesten Freeware-Programme für die G-Code-Erzeugung für Einsteiger und auch Fortgeschrittene. Das Handling und die Übersichtlichkeit sind sehr gut, die Parametereinstellungen mit etwas Einarbeitung bis zum Experten- Niveau verständlich. Hier zeigt sich die langjährige Erfahrung des Herstellers Ultimaker. Für den Zweifarbdruck ist es eines der besten Freeware-Tools, auch wenn noch einige Funktionen wünschenswert wären. Hier ist das bessere Zusammenfügen von Zweifarbdrucken zu nennen wie auch die Auswahl für den RAFT-Extruder. PVA haftet sehr schlecht auf fast allen Materialien, daher wäre es hier wünschenswert, den RAFT auf die PLA-Düse zu legen. Cura ist in stetiger Weiterentwicklung begriffen, sodass diese Features möglicherweise schon demnächst verfügbar sind. Leider ist Cura nur in einer englischen Version verfügbar, dies gilt jedoch für die meisten Slicer-Programme. Slic3r Da Slic3r derzeit mit rasanter Geschwindigkeit weiter entwickelt wird und speziell die neueste Experimentalversion Slic3r einige sehr interessante neue Features beinhaltet, wird an dieser Stelle diese neue Version beschrieben. Wer sichergehen will, sollte zunächst mit der Stable-Version von Slic3r starten. Grundsätzlich ist Slic3r ein sehr zuverlässiges und fähiges Tool, das sowohl Einsteigern in seinem sogenannten Simple Mode als auch Fortgeschrittenen im Expert Mode Übersichtstabelle der vier vorgestellten Slicer gute Bedienbarkeit und dennoch auch eine tief gehende Druckoptimierung erlaubt. Slic3r teilt die Druckeinstellungen in drei Unterprofile ein: erstens die Druckeinstellungen unter Print Settings, zweitens die Filament-Einstellungen unter Filament Settings und drittens die druckerspezifischen Printersettings. Diese Einteilung ist sehr praktisch, da die Profile gut kombinierbar sind. Kriterien Skeinforge Cura Slic3r Simplify3D Integrierte Druckersteuerung (Hostfunktion) Nein, dafür in Reptier-Host integriert Nicht im Standard Nein, dafür in Reptier- Host integriert Eignung für Druckanfänger Schwieriger Gut Gut Gut Programm Übersichtlichkeit Schlecht Gut Sehr gut Sehr gut Druckparameter Feinjustierung Sehr weit gehende Einstellmöglichkeiten Etwas reduzierte Einstellmöglichkeiten, die übersichtlich zu guten Drucken führen Breit gefächerte Einstellmöglichkeiten Deutsche Progammversion Nein Nein Nein Nein Hilfe-Dokumentation Dualdruck mit löslichem Stützmaterial Online-Hilfe, sehr gut (englisch) Online-Hilfe, Mouse-over-Funktion, sehr gut (englisch) Online-Hilfe, Mouse-over-Funktion (englisch) Nein Ja Ja Ja Zwei- oder Mehrfarbdruck Nein Ja Ja Ja Übersichtlichkeit Bauraum und Druckteil Mehrere Druckteile auf dem Tisch möglich Mehrere Profile für ein Bauteil All-in-one-Lösung Breit gefächerte Einstellmöglichkeiten Online- Tutorials, Mouse-over- Funktion, englisch Support In Foren In Foren In Foren Mailsupport und eigenes Forum Funktion für Fräsen und Gravieren Sehr gut Nein Nein Nein Preis Freeware Freeware Freeware Ca

6 Slic3r: Druckteil und Modifier- Quader (grün) in 3D-Ansicht Sind gute Einstellungen für verschiedene Druckprofile und mehrere Filamenttypen gespeichert, können diese durch Auswahl in den seitlichen Dropdown-Menüs kombiniert werden. Slic3r bietet mehr Einstellmöglichkeiten als Cura an, was für Kenner des 3D-Drucks bessere Druckergebnisse ermöglicht. Anders als bei Skeinforge bleibt dabei die Übersichtlichkeit nicht auf der Strecke. Durch die innovativen Neuerungen der Version hebt sich Slic3r deutlich hervor. Ein einzigartiges Feature ist der sogenannte Modifier, mit dem man beliebige Bereiche eines Druckteils mit eigenen Einstellungen drucken kann. Im dargestellten Beispiel wird einem Werkzeughalter im Bereich der besonders belasteten Befestigungsbohrungen ein Quader (grün dargestellt) überlagert, der als Modifier die Bereiche des Werkzeughalters definiert, der besonders massiv zu drucken ist. Das Wabenmuster zeigt im Bereich des Quaders eine 80%ige Füllung, im restlichen Bereich eine Füllung von nur 40%. Diese Modifier-Funktion bietet ganz neue Freiheitsgrade für variable Geschwindigkeiten, Füllmuster und sogar Extruderauswahl innerhalb eines Druckteils. Ein dreidimensionales Wabenmuster ist ebenfalls eine Neuerung von Slic3r, die für verbesserte Festigkeiten des Druckteils sorgt. Zusätzlich ist es möglich, einem Teil mehrere verschiedene Schichthöhen zuzuweisen. Ein sehr schönes Feature, um beispielsweise ein Teil relativ schnell und doch mit guten Abschlussflächen zu drucken. Gegen Vibrationen, die speziell bei sehr schmalen Füllungen auftreten, verfügt Slic3r über zwei hilfreiche Features: den Linear Gap Infill und die Eingabe einer Vibrationsfrequenz, die nicht überschritten werden darf. Das Programm verlangsamt den Druck Slic3r: Programmübersicht und Profilanwahl dann, wenn diese Frequenz auftritt und verbessert so den Druck. Für den Dualdruck ist Slic3r ebenfalls bestens ausgerüstet, so ist sowohl der Druck mit wasserlöslichem Support als auch der Zweifarbdruck problemlos konfigurierbar. Slic3r hat wie die zuvor gezeigten Programme keine Hostfunktion, das heißt, für die Druckersteuerung muss ein Hostprogramm wie Repetier-Host oder Printrun eingesetzt werden. In Repetier-Host sind Slic3r und Skeinforge integriert, daher bietet sich diese Kombination an. Leider ist Slic3r bisher nur in englischer Version erhältlich, aufgrund seiner vielseitigen Einsetzbarkeit und innovativen Weiterentwicklung lohnt sich das Einarbeiten in dieses Programm auf jeden Fall. Simplify3D die professionelle Slicer-Software Mit einem Kaufpreis von wenig mehr als 100 ist Simplify3D ein noch erschwingliches Programm für die G-Code-Erzeugung. Es sticht durch eine sehr gut verständliche und übersichtliche Bedienoberfläche sowohl für die G-Code-Erzeugung als auch für die G-Code-Vorschau und die Druckerbedienung hervor. Es vereint alle Schritte von der Druckmodell-Korrektur (Mesh Repair), G-Code-Erzeugung und Druckerbedienung und bietet variable Einstellmöglichkeiten in Form von sogenannten Prozessen. Diese Prozesse beinhalten die Druckparameter und können sowohl verschiedenen Druckteilen als auch nur Bereichen von Druckteilen zugewiesen werden. Ähnlich wie bei Slic3r kann man so z.b. ein Druckteil mit vollgefülltem unterem Bereich und hohlem, dünnwandigen oberen Bereich erzeugen. Ein sehr gutes Feature von Simplify3D ist die manuelle Positionierung von Stützmaterial, dies eröffnet zusätzliche Freiheitsgrade. Die Prozesse sind durch die Einteilung in Basic und Advanced Mode übersichtlich einstellbar, die Parameter werden in der Hilfefunktion erklärt. Die Bandbreite der Parameter lässt eine gute Druckoptimierung zu, wenn auch manche Funktionen von den zuvor beschriebenen Programmen fehlen. Es fehlt zum Beispiel die Einstellung des Füllgrads der ersten Lage, ein wichtiger Parameter für gute Haftung. Was ebenfalls fehlt und für gute Oberflächen sehr hilfreich ist, ist das Drucken der Außenlagen in feineren Schichthöhen als die Füllung, wie Slic3r oder Skeinforge das bieten. Leider ist auch Simplify3D nur in englischer Version erhältlich und bietet keine Test- oder Demoversionen an, wie es die Freewareprogamme ermöglichen. Es ist aber für Einsteiger ein relativ gut intuitiv erlernbares Programm. Fazit Wer nur Standardteile mit wenig Augenmerk auf Oberflächen-, Festigkeits- oder Druckzeitoptimierung drucken möchte, wird mit den meisten gängigen Slicern klar kommen. Sobald es ins Detail geht, lohnt 28

7 Slic3r: Einstellbare Schichthöhen in einem Bauteil Slic3r:Druckteil mit Modifier variiert: im Bereich des Quaders ist die Wabenstruktur feiner und dichter es sich, die unterschiedlichen Slicer genauer zu betrachten. Die abgedruckte Tabelle kann bei der Auswahl als Grundlage dienen. Wer Wert auf eine All-in-One-Lösung mit professionellem Support legt, ist bei Simplify3D gut aufgehoben und findet dort für gute Druckoptimierung viele Einstellmöglichkeiten und Anpassungen vor. Da die Freeware-Programme kostenlos getestet werden können, bietet es sich an, mehrere Programme zu testen und sich ein Bild von der Druckqualität und der verfügbaren Hilfe zu machen. Von der Funktionalität unterscheiden sie sich zwar, es bieten aber alle Programme meist gute Übersichtlichkeit, Hilfe und Druckeinstellungen. Wichtig ist für gute 3D-Drucke grundsätzlich, dass die Begrifflichkeiten und die Einflüsse der verschiedenen Parameter und Funktionen bekannt sind. Dazu gibt es im Internet und im Buchhandel gute Informationsquellen, ebenso bieten manche Druckerhersteller Kurse zur Druckoptimierung und Software an. Zum Abschluss möchte ich Ihnen noch ein paar der wichtigsten Tipps für gute Druckeinstellungen vorstellen, die den Einstieg noch weiter erleichtern. Zunächst sollte immer mit Standardeinstellungen gestartet und mit deren Hilfe das verwendete Filament gut kalibriert Simplify3D: Manuell einfügbare Stützstruktur Simplify3D: Programmansicht werden. Dies gelingt am schnellsten mit großen Schichthöhen und langsamen Druckgeschwindigkeiten. Im Internet (z.b. unter gibt es Tipps und Druckteile zur Kalibrierung von Drucker und Filament, die auch sehr gewissenhaft vorgenommen werden sollte. Denn wenn die Grundparameter wie Drucktemperatur, Filamentdurchmesser und -dichte nicht zum verwendeten Filament passen, wird mit dem besten Feintuning kein gutes Druckergebnis zustande kommen. Ein weiterer Tipp: ändern Sie nie mehr als einen Parameter es sei denn, Sie sind sich ganz sicher, dass die Änderungen sich nicht gegenseitig beeinflussen. So kann sich eine gleichzeitige Änderung von Druckgeschwindigkeit und Kühlungsparametern gegenseitig beeinflussen. Ebenfalls ein guter Hinweis ist, dass Grundeinstellungen und Profile gespeichert werden sollten und experimentelle Parameteränderungen separat abgespeichert werden sollten, damit im Notfall wieder auf die funktionierenden Profile zurückgegriffen werden kann. Dann lohnt es bei neuen Versionen eines Programms, sich die neuen Funktionen und auch die noch bekannten Probleme sowohl bei den Programmierern als auch in Foren anzuschauen. Bei Updates auf stabil laufende Versionen zu warten ist sicher ebenfalls empfehlenswert. Was sich hier vielleicht teilweise schwierig anhört, ist in der Realität mit etwas Interes- Simplify3D: Druck mit verschiedenen Druckparameter (unten hoher Füllgrad, oben hohl gedruckt) Simplify3D: Druckparameter-Einstellung se für das Thema gut umzusetzen und wird mit mehr Erfahrung und zunehmendem Feintuning zu sehr guten Druckergebnissen auch bei ausgefallenen oder komplexeren Teilen führen. 29