Basteln mit Elektronik

Preisgünstiger 3D-Drucker als Bausatz im

Zur Information: Was ist ein 3D-Drucker und wie funktioniert er?

3D-Drucker liegen absolut im Trend und wer sich mit Themen rund ums Basteln und Heimwerken, sowie technischen Produkten auseinandersetzt, kommt an ihnen nicht mehr vorbei. Der Selbstbau ist jedoch nicht so einfach und vernünftige Modelle kosten schnell mehrere Hundert Euro. Hinzu kommt, dass man sich mit dem Thema intensiv beschäftigen muss, um es verstehen und nutzen zu können.

Optimal für den Einstieg ist daher ein Bausatz. Mit dem Aufbau erhält man einen Einblick in die einzelnen Komponenten und Funktionen und lernt einen 3D-Drucker zu verstehen. Gefunden haben wir hierfür ein preisgünstiges Modell, den A8 3D-Drucker aus China, welches über Gearbest.com geliefert wurde. Nicht jeder wird diesen Umweg in Kauf nehmen wollen: Vergleichbare Modelle auf derselben Basis werden jedoch auch auf Amazon für etwas höhere, aber noch immer günstige Kosten angeboten.

Zur Information: Was ist ein 3D-Drucker und wie funktioniert er?

Der Begriff CNC (Computerized Numerical Control – rechnergestützte numerische Steuerung) dürfte fast jedem geläufig sein. Hierbei steuert ein Computer verschiedene Arbeitsebenen (Achsen) einer Werkzeugmaschine und ermöglicht eine Bearbeitung komplexer Formen. Schrittmotoren sorgen für die perfekte Positionierung von Werkstück oder Werkzeug bei der Bearbeitung. Als gelernter CNC-Zerspaner ist mir das System bekannt und nicht neu. Ähnlich arbeitet ein 3D-Drucker und wie der Name bereits sagt, arbeitet er dreidimensional mit drei Achsen:

  • X-Achse: links-rechts
  • Y-Achse: vor und zurück
  • Z-Achse: hoch und runter

Die Bearbeitung des Werkstücks erfolgt durch eine Bewegung der Achsen, die mittels Verfahren des Tisches oder der Werkzeugeinheit erfolgen kann. Im Falle des 3D-Druckers werden die Achsen X und Z mit dem Druckkopf verfahren und der Tisch in der Y-Achse bewegt. Die Programmierung hierfür erfolgt mittels G-Befehle. G0 gibt beispielsweise den Eilgang ohne Bearbeitung an und G1 den Vorschub mit Bearbeitung. Der Befehl “G0 X0 Y0 Z100” weist die Maschine an, von ihrer aktuellen Position auf die linke vordere Ecke und auf 100 mm über den Tisch zu fahren. Weitere Befehle beschreiben Kreisbewegungen, Pausen und alle weiteren benötigten Funktionen. Solche Programmierkenntnisse sind sicher sinnvoll, um gezielt in ein Programm eingreifen zu können, zur Bedienung des Druckers aber nicht nötig.

Eine CNC-Maschine ist somit mittels einer Computersteuerung in der Lage, Werkstück und Werkzeug so zu verfahren, dass dieses bearbeitet (drehen, fräsen, bohren..) werden kann. Der 3D-Drucker nutzt dasselbe Prinzip, bearbeitet jedoch kein Werkstück, sondern trägt erhitzten Kunststoff Schicht für Schicht auf und erstellt somit das gewünschte Werkstück.

Um mit einem 3D-Drucker arbeiten zu können, ist in erster Linie ein 3D-Modell nötig. Hiervon sind unzählige im Netz zu finden und dem ersten Druckspaß steht somit nichts im Wege. Der Sinn oder Vorteil eines 3D-Druckers liegt jedoch in der Möglichkeit eigene Werkstücke herstellen zu können, um geplante Konstruktionen zu ermöglichen oder benötigte Ersatzteile herzustellen. Hierfür ist es unumgänglich, sich mit einer entsprechenden 3D-Software zu beschäftigen. Geläufig ist das Programm SketchUp, mit dem auch ich mich befasst habe. Wer mit guten Grafikprogrammen nicht überfordert ist, kommt auch mit SketchUp schnell zurecht und erste 3D-Objekte können entstehen. Mittels eines Plugins werden diese in das STL-Format exportiert und können von der Druckersoftware gelesen werden.

Im nächsten Schritt benötigt der Drucker ein Programm (G-Befehle), nach dem er das gewünschte Modell druckt. Dieses erstellt ein sogenannter Slicer (to slice = in Scheiben schneiden), der in der mitgelieferten Drucksoftware enthalten ist. Ein Klick und das Programm erstellt das benötigte Druckprogramm.

3D-Modell erstellen – Modell in der Druckersoftware laden – Slicer starten (Programmerstellung) – Drucken – fertig

Was auf den ersten Blick kompliziert erscheint, ist im Grunde recht einfach und schnell zu verstehen. Mit einer kurzen Einarbeitszeit von 2-3-endlos Stunden (je nach Aufwand des Modells) kann bereits ein eigenes Modell gedruckt werden. Komplizierter wird es erst mit dem Druck und den Ansprüchen an die Druckqualität. Hier gibt es unzählige Einstellungen, die die Verfahrgeschwindigkeit, Temperaturwahl, Flussmenge, Schichtdicke etc. bestimmen. Es dauert sicher Tage, Wochen oder sogar Monate, bis man sich eingearbeitet hat und für die verwendeten Komponenten die perfekten Erfahrungen gesammelt hat. Dann wird der 3D-Druck zum Hobby und kennt kaum noch Grenzen – das gehört jedoch nicht mehr zum Test.

Lieferung und Verpackung

Keine perfekte, aber ausreichende Verpackung

So eine Auslandsbestellung ist nicht jedermanns Sache, kann sich aber in vielen Fällen lohnen. Der Testdrucker wurde in unserem Fall zwar über eine Agentur geliefert, kam – erkennbar an der Umverpackung – aber offensichtlich auch aus China. Zwischen Bekanntgabe der Lieferadresse und Lieferung vergingen etwas über 3 Wochen, womit man in diesem Fall durchaus leben kann. Im Shop angegeben sind 10 bis 30 Arbeitstage.

Die Verpackung bestand aus einem einfachen, unbedruckten Karton (der Preis muss sich irgendwo auswirken), in dem sich drei Lagen Styropor mit den ganzen Einzelteilen befanden. Die einzelnen Lagen wurden mit Stretchfolie fixiert und das Auspacken gestaltete sich demnach recht einfach. Eine separate Verpackung und angepasste Fixierung aller Einzelteile sollte man nicht erwarten. Aufgrund der langen Reise hatten auch schon einzelne Trennstege der Styroporeinlagen gelitten.

Wichtige Kleinteile, wie Schrauben, befanden sich in einigen Tüten, das Netzteil in einem Extrakarton und auch die gelaserten Acrylteile trugen Schutzpapier. Selbst mit einer nicht perfekten Einlagerung aller Komponenten bleiben diese unbeschädigt und es ist nichts daran auszusetzen. Beim angebotenen Preis kann einfach nicht mehr erwartet werden. Insgesamt gestaltet sich die Aufteilung in drei Lagen dennoch recht übersichtlich und im Nachhinein ist festzustellen, dass kein Teil gefehlt hat und einige Kleinteile sogar in mehrfacher Ausführung belegt wurden.

Gelaserte Acryl-Teile ohne Schutzpapier
Viele Kleinteile, die verbaut werden müssen

Ein Aufbau ohne Anleitung?

Ich habe den Karton durchsucht, doch bis auf einen Ausdruck mit den Anschlüssen der Steuereinheit A8 habe ich weder eine Bedienungs- noch Aufbauanleitung gefunden. Stattdessen befinden sich auf der Rückseite des Ausdrucks Links zu YouTube und der Hinweis auf eine SD-Karte, die auch mit passendem USB-Kartenleser beiliegt. Die Links führen zu einer ausführlichen Video-Bauanleitung, beziehungsweise sollten es: Leider sind sie, vermutlich aufgrund des internationalen Versands, nicht ganz korrekt, daher hier die richtigen Links:

Bauanleitung Video 1: https://www.youtube.com/watch?v=-tiHfzBQZpI

Bauanleitung Video 2: https://www.youtube.com/watch?v=EbNocv6-OOQ

Druckereinrichtung: https://www.youtube.com/watch?v=Ml1XGhJF4_E

Perfekte Video-Bauanleitung

Automatische Justierung (optional): https://www.youtube.com/watch?v=uMQcnMVPcX4

Alle Videos sind, wenn auch teilweise ohne Ton oder nur mit Musik, absolut perfekt dargestellt und zeigen Schritt für Schritt den Aufbau und die Installation. Besser könnte es eine gedruckte Anleitung nicht machen und es besteht jederzeit die Möglichkeit das Video zu pausieren, um die Schritte nachzuvollziehen oder sich Etappen ein weiteres Mal anzusehen. Sprachprobleme treten dabei nicht auf, da die Bilder alles darstellen und selbst die benötigten Schrauben mit Maßen eingeblendet werden. Für mich die besten Anleitungsvideos, die ich bisher gesehen habe.

Ein Aufbau nach interessanter Technik

Im verlinkten Anleitungsvideo werden die gelaserten Kunststoffteile mit Schutzpapier verbaut, was im Video für eine sehr gute Darstellung sorgt. Im älteren Video und mit abgezogenem Schutzpapier sind die schwarz glänzenden Teile mitunter schwer in ihrer Lage zu erkennen. Beim eigenen Aufbau sollte das Schutzpapier jedoch vorher entfernt werden: Bei den vielen Kleinteilen mitunter eine recht fummelige Angelegenheit, die sich jedoch zum Schutz beim Transport nicht vermeiden lässt.

Interessante Form der Verschraubung

Anschließend habe ich alle Einzelteile auf meiner Werkbank ausgebreitet und war bei der Betrachtung der Teile überrascht: Absolut exakte Kanten und wirklich scharfkantige Ausschnitte. Auch beim Zusammenbau zeigte sich die perfekte Maßhaltigkeit, sodass zusammengefügte Teile straff und im perfekten rechten Winkel saßen. Diese Qualität hatte ich nicht erwartet.

Auch die Art der Verschraubung gefällt: Hierzu besitzt das zu befestigende Teil zwei sich kreuzende Nuten, die Platz für die Schraube bieten und die Mutter gegen ein Verdrehen sichern. Mitunter ist es zwar nicht so leicht, die Mutter richtig einzusetzen, dafür wird beim Verschrauben nur ein Schraubendreher benötigt. Nach einigen Versuchen stellte sich heraus, dass es sinnvoll ist, erst die Mutter in den Schlitz zu legen und die Teile anschließend zusammenzufügen. Bei Bedarf hilft auch etwas Klebeband, um die Mutter am Herausfallen zu hindern. So gestaltet sich der Aufbau recht einfach und es entsteht eine unerwartet verwindungssteife und rechtwinklige Konstruktion.

Fertig und der Druck kann beginnen
Mit dem Bau beginnt das Verstehen
Der Aufbau gestaltet sich einfach

Die Qualität überzeugt und bereits der Aufbau bereitet Spaß und Freude. Wer mag, kann die Schrauben nachträglich in den Nuten mit der Heißklebepistole gegen ein unbeabsichtigtes Lösen fixieren.

Weniger Spaß bereitet das mitgelieferte Werkzeug. Zwar fällt beim Verschrauben wenig Kraftaufwand an und der doch sehr billig ausgeführte Schraubendreher ist dafür ausreichend, jedoch liegt er nicht gut in der Hand und die Verarbeitungsqualität macht sich schnell durch scharfe Kanten bemerkbar. Allerdings besitzt jeder Hobbyhandwerker auch einen guten Schraubendreher und ist sicher nicht auf das mitgelieferte Modell angewiesen. Würde dieser Schraubendreher nicht zum Lieferumfang gehören, hätte ich es auch nicht bemängelt. Gerade solches Zubehör-Werkzeug wird selten für mehr als den Zusammenbau genutzt, sammelt sich irgendwo oder landet kaum genutzt im Müll. Bis auf eventuell benötigtes Spezialwerkzeug, würde ich sogar gerne generell darauf verzichten: Das senkt Kosten und spart Müll.

Nach dem mechanischen Aufbau erfolgt die elektrische Installation und Verkabelung. Auch wenn die Bezeichnung “idiotensicher” nicht die schönste ist, trifft sie auch hier zu 100 % zu. Jedes Kabel besitzt eine eindeutige Kennzeichnung, die ebenfalls auf der Steuereinheit zu finden ist. Unterschiedliche Steckverbindungen helfen zusätzlich Fehler zu vermeiden. Vorgegebene Kabellängen optimieren die Verlegung und in der Videoanleitung wird eindeutig gezeigt, wann welches Kabel wo zu verwenden ist.

Sinnvoll ist der Spiralkabelschlauch, der für Ordnung am 3D-Drucker sorgt. Selbst diese Verwendung ist in der Anleitung beschrieben – wobei ich mich mitunter dennoch für ein anderes Verlegeschema entschieden und so eine noch kompaktere Form gefunden habe. Wer mag (ich werde es tun), kann später die Steuereinheit, das Display und das Netzteil extrahieren und in einem externen Bedienpult unterbringen. Einerseits verringert das die Verkabelung am Drucker, anderseits wären die Netzteilanschlüsse mit 230 V besser gesichert. Auch wenn die Standard-Netzteile vielfach Verwendung finden, gefällt mir persönlich die offene Anschlussvariante nicht.

Hinweis: Litzenleitungen sollten nicht ohne Aderendhülsen verschraubt werden, die allerdings nicht beiliegen.

Nach der Installation aller Leitungen kann der Stecker in die Steckdose gesteckt werden und der 3D-Drucker bootet binnen weniger Sekunden. Bis auf die korrekte Ausrichtung der Höhenlage, welche mittels Endschalter und gefederten Schrauben an der Heizplatte erfolgt, muss zum Betrieb erst mal nichts Grundlegendes eingerichtet werden. Der Drucker arbeitet auf Anhieb mit der mitgelieferten Software zusammen und liefert gute Druckergebnisse. Gut – da es, wie eingangs beschrieben, etliche Feinjustierungen gibt, die man erlernen und ausprobieren muss. Diese Arbeiten sind jedoch individuell, personenbezogen und gehören somit nicht zum Testumfang.

Welche Ausstattung benötigt ein 3D-Drucker und wieso lässt sich Holz verarbeiten?

Klares Display für wichtige Funktionen

Der Anet A8 3D-Drucker (Prusa i3-Klone) ist in Bezug auf den Preis als Einsteigermodell zu betrachten und wie bereits gesagt, ist der 3D-Druck ein sehr umfangreiches Hobby, in das man sich einarbeiten muss. Viele technische und programmiertechnische Raffinessen werden erst mit der Zeit und komplizierteren Druckmodellen benötigt. Dennoch liefert das Testmodell eine auf den ersten Blick sehr gute Ausstattung, die mir bisher keine Wünsche offen lässt.

  • Druckbereich: 220 x 220 x 240 mm
  • Düsendurchmesser: 0,4 mm
  • Schichtstärke: 0,1 – 0,3 mm
  • Steckplatz für Speicherkarte
  • direkte USB-Verbindung
  • beheizbare Druckplatte
  • Temperaturanzeige und -regelung für Heizplatte und Druckdüse
  • Druckgeschwindigkeit: 100 mm/s
  • Materialverarbeitung: ABS, Nylon; PVA, PLA, PP, Holz
  • Materialdurchmesser 1,75 mm
  • Dateiformate: G-Code, OBJ, STL
  • Positionsgenauigkeit X- und Y-Achse: 0,012 mm
  • Positionsgenauigkeit Z-Achse: 0,004 mm
  • Software: Cura, Repetier-Host

Als Einsteiger lässt sich mit zu vielen komplizierten Angaben nur wenig anfangen und diese können sogar verwirren. Bezieht man sich jedoch auf bekannte Werte, wie Genauigkeiten von 0,012 und 0,004 mm, Temperatursteuerung und -anzeige oder beheizbare Tischplatte, erweckt das Testgerät einen sehr guten Eindruck. Wer sich intensiv in das Thema eingearbeitet hat, wird sicher später auf weitere Angaben und Werte achten, die beim Einstieg irrelevant sind. In meiner bisherigen Einarbeitungszeit, in der ich bereits eigene Modelle gedruckt habe, hat es mir an nichts gefehlt und auch sämtliche im Netz gefundenen Optimierungen konnten umgesetzt werden.

Unter Materialverarbeitung wird auf der Verkaufsseite “Holz” angegeben, was ein wenig verwirrt. Holz lässt sich sicher nicht drucken und ich bin mir auch nicht sicher, worauf sich der Hersteller bezieht. Jedoch bereits bevor ich Holz als Verarbeitungsmaterial gelesen hatte, kam mir die Idee, die doch recht massiv ausgeführte Druckkopfhalterung zweckzuentfremden: Der recht einfache Aufbau ohne besonders geformte Teile ermöglicht es, vieles zu verändern oder anderweitig zu nutzen. So wird die Aluminium-Halterung für den Druckkopf sicher später mal einen kleinen Fräskopf oder ein Multifunktionswerkzeug aufnehmen, sodass kleine Fräs- oder Gravurarbeiten möglich sind. Der “heimwerkerartige” Aufbau aus einzelnen Platten lässt viel Spielraum für eigene Veränderungen und auch die Erweiterung des Druckbereichs sollte kein Problem sein.

Als Test ein eigenes Projekt von der Planung bis zum Druck

Ein 3D-Drucker macht sich dann bezahlt, wenn es benötigte Teile nicht zu kaufen gibt – wie ein spezielles Gehäuse, welches zwei Leiterplatten und einen Raspberry Pi aufnehmen soll. Eigens ausgemessen, geplant und als 3D-Modell stand der Druck auf dem Plan. Offensichtlich habe ich mich jedoch zu zeitig an ein doch recht großes Projekt gewagt: Feine ungenaue Einstellungen ziehen sich Schicht für Schicht mit und multiplizieren sich auf, sodass sie irgendwann deutlich zu sehen sind. Nach 45 % habe ich den Druck abgebrochen und beschlossen ihn später mit mehr Wissen erneut zu starten. Der bis dahin fertige Drucke zeigt jedoch, dass die Planung zu 100 % richtig war und auch die gedruckten Maße perfekt stimmen. Die Leiterplatten passen fast spielfrei in die vorgesehenen Schlitze und auch die Bohrlöcher zur Lüfterbefestigung sitzen gut. Ich bin mit dem Ergebnis zufrieden und so wie die Druckergebnisse bei anderen Testobjekten immer besser werden, wird auch das Gehäuse später perfekt gedruckt werden.

Nicht perfekt, aber alles passt wie geplant
Das fast fertig gedruckte Modell
Das eigene Modell auf dem Drucker

Ein Fazit, das absolut begeistert

Der Anet A8 3D-Drucker als Prusa i3-Klon wurde von einem 3D-Druck-Einsteiger für 3D-Druck-Einsteiger getestet. Zwar mit CNC-Kenntnissen, aber ohne Erfahrungen mit dem 3D-Druck bin ich mit dem Testgerät das Thema angegangen und kann nach einer Woche sagen, dass ich weiß, wie ein 3D-Drucker aufgebaut ist, wie er funktioniert, worauf zu achten und welche Software nötig ist. Ich kann den Drucker bedienen, eigene Modelle erstellen, in den Drucker übertragen und den Ausdruck verfeinern. Die Lernaufgabe hat der Anet A8 zu 100 % erfüllt. Ich bin mit dem getesteten Modell zum 3D-Drucker geworden.

Der Aufbau erfolgt nach einer perfekten Videoanleitung, die keine Fehler zulässt, und die eindeutige Kabelkennzeichnung ermöglicht sogar den Anschluss ohne detaillierte Hilfe. Alle Trägerteile aus Acryl sind exakt gearbeitet und besitzen eine perfekte Passgenauigkeit. Unzulänglichkeiten gibt es keine.

Auch ohne fundiertes Wissen ist die Einarbeitung einfach und mit jedem Schritt erweitert sich das Wissen um den 3D-Druck. Bei Preisen von bis zu 1.000 € für einfache 3D-Drucker, hebt sich das DIY Kit auf der Basis des Prusa i3 mit rund 200 € deutlich von der Masse ab. Der eigene Zusammenbau erleichtert das Verständnis der Funktionen und mindert das Endergebnis in keinem Fall. Konstruktionsfehler sind durch einen falschen Zusammenbau kaum möglich.

Wer in den 3D-Druck einsteigen möchte, ohne gleich in einen teuren Drucker zu investieren, ist mit dem Anet A8 optimal bedient. Leichter und günstiger lässt es sich kaum lernen und erste Ergebnisse erzielen. Zwar bietet die Steuerung und auch die mitgelieferte Software viele Einstellungsmöglichkeiten, die erst mit der Zeit verstanden werden, aber auch ohne diese Optimierungen werden schnell gute Ergebnisse erzielt. Bereits nach wenigen Stunden für den Aufbau und die Installation verfügt man über die Fähigkeit, erste Modelle zu drucken und den Vorgang zu verstehen.

Der sehr gute Preis und die tolle Verarbeitung rechtfertigen ein sehr gutes Testergebnis. Aufgrund der nicht ganz eingehaltenen Sicherheitsbestimmung, muss ich jedoch einen Stern abziehen.

Nachtrag im längeren Test

Wie im Testurteil beschrieben, war ich von der Einstiegsfunktion des Druckers absolut begeistert und daran hat sich nach vielen Ausdrucken (Beispiele sind hier zu finden: 3D-Drucker: Vorlagen, Ideen und Anleitungen) auch kaum etwas geändert. Was jedoch bereits auf dem Titelbild zu sehen ist und mich oder den Druck anfänglich wenig beeinflusste, führte bei größeren (höheren) Druckaufgaben zu Problemen. Die weißen Stangenführungen links und rechts sind leider nicht so hochwertig, wie die restlichen Teile. Das führt gerade bei der rechten Führung dazu, dass die Gewindespindel leicht schief steht und mitunter Spannung aufbaut, die zu Ungenauigkeiten bei der Höhenpositionierung führt. Als angehender 3D-Druck-Meister habe ich diese Teile inzwischen mit SketchUp neu erstellt und in besserer Qualität gedruckt. Beide Gewindespindeln liegen nun exakt parallel zu den Führungsstangen.

Es macht weiterhin viel Spaß mit dem Drucker zu arbeiten und bisher sehe ich keinen Grund in ein teureres Produkt zu investieren. Es werden jedoch Umbauarbeiten folgen, die der Stabilität dienlich sein werden.

Nach Hinweisen eines Elektrikers soll das Netzteil nicht den deutschen Bestimmungen entsprechen, was ich als Laie auf diesem Gebiet nicht bestätigen oder widerlegen kann. Dennoch werde ich zur Sicherheit auch das Netzteil noch so verbauen, dass ein Kontakte damit vermieden wird. Der Prusa A8 3D-Drucker ist ein Bausatz und richtet sich an Bastler, deren Bastelleidenschaft nicht mit dem Aufbau beendet ist. Weitere Nutzungen und Umbauarbeiten werden ich auf unseren Seiten veröffentlichen.