Fischertechnik 3D-Drucker im Test: Bauklötzchen drucken Bauklötzchen
Einen 3D-Drucker in jedem Haushalt – davon spricht niemand mehr. In der Industrie sind die Geräte hingegen längst angekommen und werden für das Prototyping und die Produktion genutzt. Damit werden 3D-Drucker auch für die Berufsausbildung relevant. So ist es wenig überraschend, dass Fischertechnik sich ebenfalls des Themas annimmt. Auf der Nürnberger Spielwarenmesse im Frühjahr 2016 hat das Unternehmen einen kompletten 3D-Drucker auf Basis seines Baukastensystem demonstriert. Beim Test des Bausatzes(öffnet im neuen Fenster) haben wir gelernt, wie ein 3D-Drucker mit FDM-Technik(öffnet im neuen Fenster) funktioniert, welche Probleme beim Betrieb auftreten – und die Frage beantwortet, ob sich der Hersteller damit selbst abschafft.
Die technischen Daten begeistern nicht
Die technischen Daten und das Konstruktionsprinzip des 3D-Druckers entsprechen weitgehend denen preiswerter Komplett-Kits zum Selberbauen, die es mittlerweile fast nur noch bei chinesischen Händlern gibt. Der Druckraum ist mit 11,5 x 10,0 x 8,0 cm relativ klein, die minimale Schichtdicke liegt bei 0,2 mm. Die große Düse mit 0,5 mm Durchmesser ermöglicht in der Theorie ein schnelles Drucken, allerdings auf Kosten der Qualität und Genauigkeit bei kleinen Strukturen. Eine Steuerungskonsole zur autonomen Bedienung fehlt.
Fischertechnik macht keine Angaben zur Positionierungsgenauigkeit, was uns eher misstrauisch macht. Dabei handelt es sich üblicherweise um ein Qualitätsmerkmal für die verbauten mechanischen Komponenten. Um es vorwegzunehmen: Mit diesen Daten erscheint der 3D-Drucker von Fischertechnik überteuert im Vergleich mit anderen Bausätzen, aber auch Fertiggeräten.
Doch preisbewusste Hobbybastler oder perfektionistische Ingenieure sind auch nicht die Zielgruppe von Fischertechnik, wie wir im Gespräch mit dem Unternehmen erfuhren. Wichtigste Kunden sind Bildungsinstitute. Hierbei steht nicht das gedruckte Objekt selbst im Vordergrund, sondern der komplette Prozess von der Idee zum fertigen Objekt. Berufsschüler, Azubis und Studenten sollen lernen, was es beim Design eines zu druckenden Objektes zu beachten gibt, wie ein solcher Drucker funktioniert und wie er gewartet wird.
Das Objekt am Ende tatsächlich in Händen zu halten, ist das Sahnehäubchen. Da eine Unterrichtsstunde viel zu kurz ist, um komplexere und größere Objekte zu drucken, sind die technischen Daten durchaus akzeptabel – vorausgesetzt, den pädagogischen Anspruch erfüllt Fischertechnik tatsächlich.
Set umfasst alle erforderlichen Bauteile
Das Set umfasst alle zum Betrieb notwendigen Bauteile, es sind ingesamt rund 900 Stück. Die großen und schweren Nema17-Schrittmotoren überzeugen uns sofort, dass es sich nicht um ein Spielzeug handelt. Die Elektronik steckt in einem unscheinbaren grauen Kästchen, es wirkt etwas billig, wir werden aber später eines besseren belehrt.
Der Aufbau geht dank der ausführlichen gut bebilderten Anleitung ohne Probleme voran. Gut finden wir, dass die Anleitung immer wieder darauf hinweist, Achsen mit dem beiliegenden Silikonöl zu schmieren. Der Zeitaufwand zum Bau sollte nicht unterschätzt werden. Aufgrund der vielen, zum Teil kleinen Bauteile sollte ein Aufwand von bis zu acht Stunden je nach Bauerfahrung durchaus eingeplant werden – und auch Platz. Unsere Werkbank reichte für den immer größer werdenden Drucker und die Kartoneinsätze mit den noch nicht verbauten Bauteilen irgendwann kaum noch aus.
Nutzer brauchen Platz
Trotz der vielen einzelnen Bauteile ist die fertige Konstruktion schließlich bemerkenswert solide.
Und benötigt Raum: inklusive Filamenthalter ist der Drucker rund 50 x 50 x 30 cm groß. Er ist nicht unbedingt voluminöser als andere Drucker – doch haben diese zumeist auch einen deutlich größeren Druckraum. Hier macht sich das Baukastensystem nachteilig bemerkbar. Es wird auch zum Problem, als wir den Drucker umsetzen wollen.
Dieser setzt auf drei große Grundplatten auf, die nur punktweise aneinander befestigt sind. Beim Anheben erweist sich die Konstruktion als instabil, ganz abgesehen davon, dass sie sich allein mit zwei Händen nur umständlich hochheben lässt. Es empfiehlt sich, den Drucker gleich zu Baubeginn auf eine große Holzplatte zu setzen und nach der Fertigstellung darauf zu verschrauben. So kann er auch transportiert werden.
Durch die großen Grundplatten bietet der Drucker aber auch genug Raum für eigene Anbauten. So bietet sich die große Abdeckung des Y-Achsmotors dazu an, eine selbstgebaute Schaufel zum Herunterschieben eines fertigen Druckobjektes vom Drucktisch zu bauen.
Die Verkabelung wirkt etwas windig. Zwar sind im Design Kabelführungen vorgesehen, deren Öffnungen sind aber viel zu groß, um die Kabel sicher zu halten. Außerdem fehlt in der Anleitung ein Hinweis, wie die Kabel am besten zum Steuerungsgerät geführt werden sollten. Es empfiehlt sich, mit zusätzlichen Kabelbindern oder Kabeltüllen zu arbeiten.
Beiliegendes Steuerungsprogramm ist austauschbar
Schließlich wollen wir den Drucker in Betrieb zu nehmen. Dazu muss die Z-Achse mit dem Druckkopf gleichmäßig zum Drucktisch ausgerichtet und die Höhe des Druckkopfes kalibriert werden.
Da eine Steuerungskonsole fehlt, müssen wir den Drucker zwangsläufig per Software steuern. Dafür installieren wir die dem Baukasten beiliegende Druckersoftware von Fischertechnik für Windows. Dabei handelt es sich um eine umgelabelte Lösung von Repetier(öffnet im neuen Fenster) in Kombination mit Slic3r(öffnet im neuen Fenster) als Slicer-Programm. Beide Programme sind für den Betrieb mit dem 3D-Drucker konfiguriert. Da die Steuerungselektronik über G-Codes gesteuert wird, kann auch jede andere offene 3D-Drucksoftware verwendet werden. Um die korrekte Konfiguration muss sich der Nutzer dann aber selbst kümmern.
So richten wir die Z-Achse und den Abstand des Druckkopfes zum Druckbett ein. Der Vorgang wird zwar nicht mehr in der beiliegenden Anleitung erklärt, aber in einem zusätzlichen PDF, das von der Webseite(öffnet im neuen Fenster) heruntergeladen werden kann. Es erläutert den Kalibrierungsvorgang und liefert auch eine leicht verständliche Erklärung zu den Baugruppen und der Funktionsweise des Druckers. Zu knapp sind darin aus unserer Sicht die Hinweise bei Druckproblemen geraten.
Der erste Druck begeistert uns nicht
Schließlich sind wir soweit. Wir spannen das beiliegende Druckfilament ein, versorgen den Drucker über das beiliegende Laptop-Netzteil mit Strom und schließen die Steuerungseinheit per USB an den PC an. In der Software laden wir ein Druckobjekt; Fischertechnik liefert einige Beispieldateien mit, darunter auch Bauteile des eigenen Baukastensystems. Ein Designprogramm liefert Fischertechnik nicht mit, stellt aber einige Programme in seiner Anleitung vor.
Wir klicken den Drucken-Button an und der Drucker legt los. Gerade die ersten kritischen Schichten werden korrekt gedruckt. Dank der auf dem Drucktisch aufgeklebten Buildtak-Folie haften sie sehr gut. Die XY-Abmaße unseres Druckobjekts sehen exakt aus. Mit zunehmender Höhe des gedruckten Objekt wird aber ein Problem deutlich: Der Druckkopf fräst sich zunehmend in das noch warme und weiche Druckmaterial. Er bewegt sich bei einem Schichtwechsel nicht hoch genug.
Nachzählen löst das Problem
Wahrscheinlich drehen sich die beiden Gewinde zum Senken und Heben der Z-Achse nicht wie erforderlich. Wir prüfen das Spiel der Z-Achse, doch sie sitzt stabil. Wir prüfen, ob der Schrittmotor richtig angesteuert wird. Ob die mittlerweile relative warme Steuerungselektronik Probleme verursachen könnte? Fischertechnik gibt nach einer Rücksprache Entwarnung. Wir erhalten den Tipp, noch einmal großzügig zu schmieren. Doch auch das hilft nicht.
Auf die Lösung kommen wir eher durch Zufall: Die einzelnen Glieder der Antriebskette für die Gewinde müssen von Hand zusammengesetzt werden – es müssen 137 Glieder sein. Wir zählen nach und tatsächlich haben wir 139 verbaut, der Kettenantrieb hat zu viel Spiel. Nachdem wir zwei herausgenommen haben, klappt es auch mit der Z-Achse.
Bei der Fehlersuche kommt uns die offene Bauweise sehr entgegen. Wir können problemlos die Bewegungen der Mechanik verfolgen und auf Unregelmäßigkeiten achten oder den festen Sitz aller Bauelemente prüfen.
Fehlender Lüfter stört nicht nur an Sommertagen
Ein anderes Problem lässt sich allerdings prinzipbedingt nicht einfach lösen: Es fehlt ein Lüfter am Druckkopf. Bei flachen Objekten, Objekten mit nur geringe Wandstärken und ohne Schrägen beziehungsweise Überhängen fällt das nicht sehr auf. Je höher aber das Objekt, je massiver oder bei vielen kleinen Details, desto mehr macht sich das bemerkbar. Dann wird das Druckbild sehr unsauber, da die schon ausgedruckten Schichten nicht schnell genug abkühlen und sich verziehen
Wenn wir per Tischventilator eine zusätzliche Kühlung bereitstellen, können wir zum Beispiel das gern für Druckertests verwendete Benchy-Schiffchen(öffnet im neuen Fenster) in durchaus akzeptabler Qualität drucken. Ohne Lüfter ist das eher ein Glücksspiel. Nach einigen entmutigenden Versuchen verzichten wir darauf, die Test-Druckmodelle(öffnet im neuen Fenster) des US-Make-Magazins zu Ende zu bringen, ohne Lüfter haben wir hier keine Chance. Kleine, einfache Objekte, die auch innerhalb einer Schulstunde gedruckt werden können, klappen allerdings trotzdem. Erfolgserlebnisse sind für Schüler also möglich.
Auch wenn der fehlende Lüfter den Eindruck erweckt, der Drucker wäre von Laien konzipiert worden, andere Details sprechen dagegen. Um die Haftung des Druckobjektes auf dem Tisch zu verbessern, liegt Buildtak-Folie(öffnet im neuen Fenster) zum Aufkleben bei, die unter 3D-Druck-Profis beliebt ist und empfohlen wird. Teil des Sets ist auch ein Spachtel, um einen fertigen Druck einfacher vom Drucktisch zu lösen – ein preiswertes und nützliches Werkzeug, dessen Kauf Anfänger aber oft vergessen.
Auch die Elektronik überrascht in diesem Zusammenhang. Nachdem wir das Gehäuse aufgeschraubt haben, zeigt sich, dass Anschlüsse für einen Lüfter und ein beheiztes Druckbett zu Verfügung stehen. Es handelt sich bei der Platine auch nicht um eine Entwicklung von Fischertechnik, sie stammt vom deutschen 3D-Druckerhersteller German Reprap(öffnet im neuen Fenster).
Preis und Verfügbarkeit
Die unverbindliche Preisempfehlung für den Fischertechnik-3D-Drucker liegt bei rund 700 Euro. Bei verschiedenen Onlinehändlern gibt es ihn aber bereits ab etwa 630 Euro. Für eine neue Buildtak-Klebefolie liegt der empfohlene Preis bei rund 19 Euro. 50 Gramm 1,75mm-PLA-Filament von Fischertechnik kostet rund 4 Euro, 500 Gramm kosten rund 33 Euro, PLA von Drittfirmen ist meist preiswerter.
Fazit
Der 3D-Drucker von Fischertechnik ist so, wie er ausgeliefert wird, kein Gerät für die Werkstatt oder Fabrik. Das liegt nicht am Baukastensystem an sich. Im Gegenteil, obwohl die Konstruktion im Wesentlichen aus den Kunststoff-Standardbauteilen des Bausystems besteht, ist die Positionierungsgenauigkeit bemerkenswert. Was dem Drucker für konkurrenzfähige Druckergebnisse fehlt, ist ein Lüfter am Druckkopf. Der fehlende Kabelschutz verlangt im Arbeitsalltag Umsicht. Das Druckvolumen ist für die Gerätegröße zu klein.
Doch ein Arbeitswerkzeug soll der 3D-Drucker auch gar nicht sein. Fischertechnik hat ihn als Anschauungs- und Experimentierobjekt konzipiert, und diese Aufgabe erfüllt er sehr gut. Insbesondere, da es von namhaften Anbietern nur noch Fertiggeräte gibt, die das Innere zuweilen gut verstecken. Dass hinter der Konstruktion Menschen mit 3D-Druck-Erfahrung standen, wird an Details wie dem beiliegenden Spachtel und der Buildtak-Folie deutlich. Um so mehr irritiert aber der Verzicht auf einen Lüfter.
Die komplett offene Konstruktion bietet einen guten Einblick in die Mechanik und erlaubt es auch gut, Störungen zu verfolgen, ohne dabei den Drucker zerlegen zu müssen. Dank des Baukastensystems ist es auch möglich, eigene Ergänzungen anzubauen oder den Drucker zum Beispiel in eine Modell-Produktionsstraße einzubauen. Zu einer Konkurrenz für die richtigen Produktionsstraßen von Fischertechnik werden die Schüler mit dem Fischertechnik-Drucker aber trotzdem nicht.
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