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Ausprobiert: Stereolithographie-3D-Drucker Form 2 von Formlabs

Der Form 2 mit stärkerem Laser und größerem Bauraum gehörte zu den wenigen Neuheiten auf der diesjährigen 3D-Druck-Messe Euromold. Wir konnten eines der ersten Testgeräte ergattern – und sind beeindruckt.

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Als die MIT-Ausgründung Formlabs mit ihrem ersten 3D-Drucker namens Form 1 auf den Markt kam, war das ein Paukenschlag – zum ersten Mal gab es einen Stereolithographie-3D-Drucker, der Objekte mit einem Laserstrahl aus flüssigem Photopolymer materialisiert, für einen nur noch vierstelligen Betrag zu kaufen. Zwar war das Verfahren die erste additive Fertigungstechnik überhaupt und hat schon über 30 Jahre auf dem Buckel – bis vor ein paar Jahren war sie allerdings aus finanziellen Gründen ausschließlich der Industrie und professionellen Anbietern vorbehalten, etwa aus der Medizintechnik.

Der neue: Form 2 von Formlabs.

(Bild: Formlabs)

Nach dem Debut des Form 1 dauerte es aber drei Jahre, bis die Firma den von Grund auf neu entwickelten Form 2 vorstellte. Das war im September auf der Euromold in Düsseldorf; lieferbar ist die Maschine aber erst seit wenigen Wochen. Wir waren sehr gespannt darauf, denn seit unserem Test des Form 1+ (einer verbesserten Version der ersten Formlabs-Maschine) Anfang des Jahres sind wir von der Stereolithographie nachhaltig fasziniert. Seinem Vorgänger gegenüber bietet der Form 2 einen 50 Prozent stärkeren Laser und einen gut 40 Prozent größeren Bauraum.

Viel neugieriger waren wir aber auf die neue Methode, nach jeder Schicht das Druckobjekt vom Boden des Harzbeckens zu trennen. Während der Form 1 (und auch der billigere Konkurrent Nobel 1.0 von xyzPrinting) das Becken in einem Scharnier lagern und bei jedem Schichtwechsel leicht nach unten kippen, greift der Form 2 auf eine ausgefeiltere Choreographie zurück: Das Becken gleitet langsam zur Seite, während das Werkstück nach oben weggezogen wird. Dabei treten offenbar deutlich weniger Schälbelastungen am empfindlichen Werkstück auf als beim simplen Kippmechanismus. Zudem wird das Harz auf etwa 30 Grad geheizt und dadurch dünnflüssiger, was die Adhäsionskräfte zwischen Objekt und Beckenboden verringern hilft. Schließlich reinigt ein Schieber nach jeder Schicht den Grund des Harzbeckens von eventuell abgelösten winzigen Harzfragmenten, die die Belichtung stören könnten.

Stereolithographie-3D-Drucker Form 2 von Formlabs (22 Bilder)

Diesen Kristallhasen hat der Form 2 mit einer Schichtdicke von 0,05 Millimetern gedruckt. Er kam so wie hier gezeigt aus dem Drucker – die Stützen hat die Software zuvor automatisch hinzugefügt.

Wir wissen natürlich nicht, ob das nur an dieser neuen Trennmethode liegt, aber in unserem Test erwies sich der Form 2 als deutlich zuverlässiger als sein Vorgänger – nur ein einziger Druck ist uns misslungen, die Details zeigt die Bilderstrecke. Verglichen mit dem Nobel 1.0 von xyzPrinting (aktuell wohl dem günstigsten Stereolithographie-3D-Drucker auf dem Markt, den wir vor zwei Monaten im Testlabor hatten) sticht der Form 2 durch seine sichtbar bessere Druckqualität hervor: Während bei allen Werkstücken aus dem Nobel 1.0 stets horizontale Schichten zu erkennen waren, ganz unabhängig von der gewählten Druckauflösung, sieht man hingegen beim Form 2 mit bloßem Auge selbst bei 0,1 Millimeter "dicken" Schichten praktisch keine Stufen in der Objektoberfläche mehr. Klar, irgendwo muss sich ja der Preisunterschied zwischen den beiden Geräten niederschlagen; vermutlich arbeitet die Mechanik des Form 2 deutlich präziser.

3D-Druck

Der Sammelbegriff 3D-Druck steht heute für ein ganzes Bündel von Fertigungstechniken, die nach unterschiedlichen Prinzipien funktionieren und sich jeweils nur für ganz bestimmte Materialien eignen. Ihr gemeinsamer Nenner: Alle Verfahren bauen dreidimensionale Objekte, indem sie Material in dünnen Schichten auftragen und verfestigen.

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Wie der Nobel 1.0 verfügt der Form 2 über eine Nachfüllautomatik für das flüssige Material, sodass auch große Objekte unbeaufsichtigt gedruckt werden können. Während der Nobel dazu eine Pumpe benötigt, weil der Harzbehälter im Fuß des Geräts steckt, sitzt die Kartusche mit dem Photopolymer beim Form 2 in der Rückseite der Maschine und durchweg höher als das Harzbecken. Deshalb reicht zur Materialförderung die Schwerkraft. Die Ventilmechanik kann dazu viel einfacher gehalten werden und arbeitet vor allem praktisch lautlos.

Über eingebaute Chips erkennt der Drucker einzelne Materialkartuschen und Harzbecken, registriert Druckvorgänge und Materialverbrauch. Damit war auch eine der wenigen Schwierigkeiten bei der Inbetriebnahme verbunden, denn die Maschine verlor gelegentlich den Kontakt zur Materialkartusche und war in der Folge überzeugt, mit leerem Tank dazustehen. In einem Fall passierte das während des Drucks, der daraufhin stoppte. Als wir die Kartusche ein paar Mal herausgezogen und wieder eingeschoben hatten, klappte die Verbindung wieder und wir konnten den Druck fortsetzen. Auf Nachfrage riet uns Formlabs, auf dem Rahmen unter dem Harzbecken direkt neben den Kontakten für die Chip-Abfrage ein Stück isolierendes Klebeband anzubringen, weil es bei einigen frühen Exemplaren der Maschine dort zu ungewollten Kontakten kommen könne – in unserem Fall brachte dies Abhilfe, sodass wir unbehelligt weiterdrucken konnten.

Formlabs weist darauf hin, dass sich ihre Maschine auch mit Photopolymer anderer Hersteller benutzen lässt. Allerdings muss man dann auf die Füllstandüberwachung und die Nachfüllautomatik verzichten und das fremde Harz von Hand ins Becken einfüllen, wie das beim Vorgänger Form 1 Standard war. Wer was größeres vorhat, muss zwischendrin gegebenenfalls nachfüllen.

Aus dem Make-Testlabor

Die Make-Redaktion probiert viel mehr aus, als ins alle zwei Monate erscheinende Heft passt. Deshalb veröffentlichen wir auf unserer Webseite in loser Folge weitere Testberichte.

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Keine Frage: Die Objekte aus dem Form 2 sind faszinierend – mit den Plastikteilen aus den günstigen FDM-3D-Druckern haben sie kaum etwas gemein. Sie eignen sich längst nicht mehr nur noch zum Bestaunen, denn insbesondere mit den speziellen Materialien wie dem belastbaren Tough Resin, dem gummiähnlichen Stoff sowie dem ausschmelzbaren Material für Metallguss in verlorener Form lassen sich praktisch nutzbare Objekte herstellen. Die Nachteile der Stereolithographie liegen aber nach wie vor im deutlich höheren Preis für Maschinen und vor allem auch Verbrauchsmaterial, zu dem neben dem Harz noch Becken und Drucktisch zählen, die auch gelegentlich getauscht werden müssen. Bevor man in diese Technik investiert, sollte man sich also sorgfältig überlegen, was man in 3D drucken will. Für viele praktisch einsetzbare Teile eignen sich die Schmelzplastik-Dinge aus dem Ultimaker, MakerBot, Velleman & Co. dann eben doch auch ganz gut, sie sehen nur nicht so schick aus.

Hersteller Formlabs
Maximale Objektgröße 14,5 cm x 14,5 cm x 17,5 cm
Schichtdicken 0,025 mm, 0,05 mm, 0,1 mm, 0,2 mm
Abmessungen Gerät 35 cm x 33 cm x 52 cm
Betriebssysteme Windows ab 7, Mac OS X ab 10.7
Übertragen der Druckdatei über ... USB-Kabel, WLAN, Ethernet
Preis 3925 €

Darüber hinaus muss man nach wie vor die fertigen Drucke ausführlich in Isopropanol baden, um das restliche flüssige Harz zu lösen – bürotauglich ist dieser Arbeitsgang definitiv nicht (mehr dazu in unserem ausführlichen Hintergrundartikel zur Stereolithographie). Immerhin kann man den Form 2 ins Labor verbannen und über WLAN oder Ethernet vom Schreibtisch aus mit Druckaufträgen beschicken – das ist sehr bequem und funktionierte im Test hervorragend. Ein weiterer Pluspunkt des Form 2 gegenüber seinem Vorgänger: Die Objekte lassen sich jetzt deutlich leichter von der Druckplatte lösen, aber sie haften während des Drucks zuverlässiger daran als beim Nobel 1.0. (pek)