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3D Druck
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3D Druck

 

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Kaufberatung 3D-Druck

3D-Objekte selbst gemacht

Druck in zwei Dimensionen war gestern – heute drucken Sie Ihre Spielzeuge, Modelle und Gebrauchsgegenstände in drei Dimensionen aus. Einfach am Computer das entsprechende Modell laden oder kreieren, und wenig später halten Sie ein plastisches Werkstück in Ihren Händen. 3D-Druck ist damit nicht mehr nur der Industrie oder finanzstarken Designstudios vorbehalten. Mit den ebenso preiswerten wie leicht bedienbaren 3D-Druckern der neuesten Generation fertigen Sie auch zu Hause detaillierte 3D-Objekte wie Figuren, Bausätze oder Ersatzteile selbst an.

 

Inhaltsverzeichnis

Drucken in drei Dimensionen
So funktioniert 3D-Druck
Anwendungsbereiche für 3D-Druck
Das brauchen Sie für Ihre eigene 3D-Fabrik
Kostengünstig drucken – eine Beispielrechnung
Fazit: 3D-Druck für alle

 

Drucken in drei Dimensionen

3D-Drucker produzieren aus digitalen Daten greifbare, solide Objekte in drei Dimensionen. Privatpersonen, die sich dem 3D-Druck verschrieben haben, bezeichnen sich selbst als „Maker", was im Englischen für „Macher" steht. Statt ihre kreativen Ideen lediglich in zwei Dimensionen am Bildschirm zu verwirklichen und „flach" auf einem Blatt Papier auszudrucken, erschaffen sie echte und greifbare Objekte in drei Dimensionen.

 

So funktioniert 3D-Druck

Während ein herkömmlicher Drucker lediglich Farbe im zweidimensionalen Raum auf den Achsen X (Breite) und Y (Höhe) verteilt, erschließt ein 3D-Drucker mit der Z-Achse (Tiefe) die dritte Dimension des Raums. Dabei arbeitet er natürlich nicht mit Farbe, sondern mit schmelzbarem Kunststoff, der im Fachjargon als Filament bezeichnet wird. Das Filament wird in einer Düse namens Extruder – sozusagen dem Druckkopf eines 3D-Druckers – auf Temperaturen zwischen 190 und 265 Grad erhitzt und somit verflüssigt. Der flüssige Kunststoff wird dann in einer hauchdünnen, zwischen 0,05 und 0,3 mm hohen Schicht auf die Bodenplatte des Druckers aufgebracht, wo er nach kurzer Zeit aushärtet und damit wieder fest wird. Diese Schicht können Sie sich wie eine dünne Scheibe vorstellen, die aus einem dreidimensionalen Körper herausgeschnitten wurde – der komplette 3D-Körper besteht aus Hunderten oder Tausenden solcher dünnen Schichten. Ist eine Schicht vollendet, fährt die Bodenplatte um den Bruchteil eines Millimeters nach unten, und der Extruder beginnt mit dem Auftragen der nächsten Objektebene. Auf diese Weise entsteht Schicht um Schicht das fertige 3D-Objekt.

 

Anwendungsbereiche für 3D-Druck

Die Anwendungsmöglichkeiten für selbst gemachte 3D-Objekte sind nahezu grenzenlos. Sie können Ihrer Fantasie freien Lauf lassen und alle erdenklichen Objekte zum dreidimensionalen Leben erwecken oder ganz gezielt Formteile für die praktische Nutzung herstellen – nachfolgend einige Anregungen für Ihre eigene 3D-Fabrik.

Spielzeug

Mit einem 3D-Drucker fertigen Sie im Handumdrehen Ihre persönlichen Spielzeugfiguren an. Kleine Roboter, realistisch wirkende Plastiksoldaten, Action-Figuren aus Film, Fernsehen oder Literatur, Spielzeugautos oder Bauklötze sind nur einige von Hunderten Möglichkeiten für Ihre eigene Spielzeugproduktion. Dann heißt es nicht mehr „made in China", sondern „zu Hause hergestellt"! Damit eignen sich 3D-Drucker ideal für Familien mit Kindern, ambitionierte Modellbauer und Comic-Fans. Ein 3D-Drucker selbst ist allerdings kein Spielzeug für kleine Kinder und erst von Jugendlichen ab circa zwölf Jahren eigenständig bedienbar.

Modellbau

Indem Sie mehrere Bauteile ausdrucken, können Sie auch komplexe Modelle von Fahr-, Flug- und Wasserfahrzeugen oder Raumschiffen mit einem 3D-Drucker realisieren. Mit Filamenten, die Werkstoffe wie Holz, Stein oder Metall nachbilden, verleihen Sie Ihren Bausätzen den gewünschten Look. Und mit geeigneten Farben und Lacken gestalten Sie zudem die Oberflächen der Bauteile nach Ihren persönlichen Vorstellungen. 3D-Drucker werden auch gerne zur Produktion von Kunststoffkarosserien bereits bestehender Modellautos verwendet. Dabei gibt es keine Größenbeschränkung: Einige Enthusiasten haben komplette Fahrzeuge in Originalgröße aus Tausenden im 3D-Drucker entstandenen Kacheln zusammengefügt.

Architektur

Als Bauherr, Eigenheimbesitzer oder Architekt bilden Sie Ihr Haus, Ihren Garten oder bekannte Gebäude maßstabsgerecht als 3D-Modell nach. Dieses Verfahren ist sowohl zur Dokumentation als auch zur Planung von Bauprojekten oder nachträglichen Erweiterungen ideal geeignet.

Schmuck

Dank metallisch glänzender Filamente, denen echtes Metallpulver beigemischt wurde, eignen sich 3D-Drucker auch für die Produktion individueller Schmuckstücke wie Anhänger, Armbänder, Ringe, Ohrringe, Uhrengehäuse und vieles mehr. Davon profitieren sowohl kommerzielle Schmuckdesigner als auch Menschen, die sich die Schmuckgestaltung zum Hobby gemacht haben.

Gebrauchsgegenstände

Vom Schlüsselanhänger über die Smartphone-Ständer bis hin zur Blumenvase – Gegenständen für den persönlichen Gebrauch oder den Einsatz im Haushalt verleihen Sie mit einem 3D-Drucker Ihren ganz individuellen Touch. Sowohl Privatpersonen als auch kleine Unternehmen können somit nahezu jeden erdenklichen Gegenstand kreieren.

Ersatzteile

Wenn im Haushalt kleine Verschleißteile aus Kunststoff zu Bruch gehen – etwa die Plastikhalterung einer Türverriegelung oder die Tastenkappen an einem Elektro-Großgerät –, drucken Sie das entsprechende Ersatzteil einfach selbst. Viele Filamente zeichnen sich durch besondere Härte und Langlebigkeit aus, sodass selbst Bauteile ersetzt werden können, die unter hoher Belastung stehen.

Funktionsfähige Geräte

Da Sie mit einem 3D-Drucker auch bewegliche Teile wie Zahnräder, Gelenkstangen oder Lager anfertigen können, steht dem Aufbau komplexer und mechanischer Geräte nichts im Weg. Profis haben bereits komplette Flugzeugtriebwerke als Modelle mit beweglichen Einzelteilen im 3D-Drucker entstehen lassen. Das eröffnet zum Beispiel im Modellbau ungeahnte Möglichkeiten.

Prototypen

Die Industrie hat's vorgemacht, und nun können Sie dank erschwinglicher 3D-Drucker auch als Privatanwender oder Kleinunternehmer Ihre eigenen Prototypen gestalten, die als greifbare Vorlage für die finalen Produkte dienen.

 

Das brauchen Sie für Ihre eigene 3D-Fabrik

Um mit dem 3D-Druck loslegen zu können, brauchen Sie nur drei Dinge: die entsprechende Hardware, das Verbrauchsmaterial und die Software zum Gestalten eigener Modelle oder Importieren bestehender Vorlagen.

Hardware

Das Herzstück Ihrer eigenen Produktionsanlage ist der 3D-Drucker selbst. Die Geräte werden zwar mit zunehmendem Entwicklungsstand immer kompakter, doch im direkten Vergleich mit einem herkömmlichen Drucker fallen sie nach wie vor wuchtig aus. Sie benötigen also eine ausreichend große Stellfläche für das Gerät – auf dem Schreibtisch ist meist nicht genug Platz für die ausladenden und hohen Gehäuse.

Weitere Merkmale, auf die Sie bei der Auswahl Ihres 3D-Druckers achten sollten:

  • Die minimale Schichthöhe: Sie hängt von der Präzision der Mechanik ab, mit der die Bodenplatte während des Druckvorgangs nach unten abgesenkt wird.
  • Die Ausstattung mit mehreren Extrudern zum gleichzeitigen Drucken mit zwei Farben oder einer Farbe plus Stützmaterial. Letzteres ist erforderlich, um zu verhindern, dass 3D-Objekte mit großen Überhängen während des Druckvorgangs in sich zusammenstürzen. Drucker mit nur einem Extruder fertigen die nötigen Stützpfeiler aus dem gleichen Material wie das Objekt selbst, sodass diese später manuell mit Schere, Zange, Feile und Schleifpapier entfernt werden müssen. Ein Drucker mit zwei Extrudern kann mit einem speziellen Stütz-Filament bestückt werden, das sich nach dem Druckvorgang ganz einfach unter fließendem Wasser auswaschen lässt.
  • Eine beheizbare Bodenplatte zum Verzögern der Aushärtung während des Druckbetriebs für gleichmäßigere Druckergebnisse und die Verwendung spezieller Filamente.
  • Ein luftdicht abschließendes Gehäuse, das einen Einsatz in schlecht belüfteten Räumen ermöglicht, da dann die Dämpfe des geschmolzenen Filaments nicht nach draußen dringen können. Darüber hinaus geht ein Drucker mit geschlossenem Gehäuse deutlich energiesparender zu Werke, da kaum Hitze entweichen kann.
  • Eine große Zubehörpalette mit einer Grundausstattung an Filament-Rollen, Klebebändern zum Fixieren des Werkstücks an der Bodenplatte, Gratis-Software und mehr.

Verbrauchsmaterial

Die als Filament bezeichneten Kunststofffäden zum Füttern Ihres 3D-Druckers erhalten Sie in vielen Farben, Ausführungen und Materialeigenschaften. Neben speziell für die Modelle bestimmter Hersteller konzipierten Filament-Rollen gibt es auch universell einsetzbare, geräteunabhängige Filamente zu vergleichsweise günstigen Preisen. Dabei wird zwischen folgenden chemischen Zusammensetzungen unterschieden:

  • PLA: PLA-Filament (Polylactid) besteht aus umweltfreundlicher, biologisch abbaubarer Polymilchsäure und ist das beliebteste Grundmaterial im 3D-Druck. Es zeichnet sich durch eine hohe Farbstabilität, geringes Verziehen und weitgehende Unempfindlichkeit gegen UV-Licht aus. PLA lässt sich mit Extruder-Temperaturen zwischen 190 und 230 Grad verarbeiten und benötigt keine beheizbare Bodenplatte. PLA-Filament gibt es in fester Ausführung und als flexible Variante, die das Drucken vergleichsweise weicher Objekte mit einer gummiartigen Oberfläche ermöglicht.

  • PVA: PVA-Filament (Polyvinylalkohol) dient als wasserlösliches und umweltverträgliches Stützmaterial für den Aufbau komplexer 3D-Objekte. Es lässt sich bei 190 bis 220 Grad verarbeiten und benötigt ein auf 55 bis 115 Grad beheizbares Druckbett.

  • ABS: Filament aus Acrylnitril-Butadien-Styrol zeichnet sich durch hohe Beständigkeit und eine exzellente Schlagfestigkeit aus, was es bei professionellen Anwendern sehr beliebt macht. Es erfordert vergleichsweise hohe Extruder-Temperaturen von 235 bis 265 Grad und ein auf rund 80 bis 115 Grad beheizbares Druckbett.

  • Spezial-Filamente: Viele Hersteller bieten Filamente mit beigemischten Substanzen wie Holz oder Metall an, die das Aussehen der gedruckten Objekte entsprechend verändern.

Je nach Ausführung und Qualität ist eine Rolle Filament in den gängigen Stärken 1,75 mm oder 2,85 mm und mit einem Materialgewicht zwischen 500 und 1.000 g zu Preisen von rund 20 € bis hin zu 80 € erhältlich.

Software

Um den Drucker mit den korrekten Beschreibungen Ihrer Modelle versorgen zu können, benötigen Sie eine spezielle 3D-Software. Viele 3D-Drucker werden bereits mit einer einfachen und leicht zu bedienenden Software ausgeliefert. Wenn Sie sich noch mehr kreative Möglichkeiten wünschen, können Sie auch zu einem separaten Programm greifen. Nahezu jede Software erlaubt den Import bestehender Modelle aus dem Web, sodass Sie direkt mit dem Drucken loslegen können. Auf den Community-Seiten der 3D-Drucker-Gemeinde finden sich Abertausende, teilweise sehr aufwendig gestaltete 3D-Modelle für den direkten Import und Ausdruck.

Ein weiterer Weg, 3D-Daten für den Drucker zu bekommen, besteht im Scannen bestehender Objekte. Dazu benötigen Sie einen 3D-Scanner, der das betreffende Objekt im 360-Grad-Winkel abtastet und die ermittelten Daten direkt an die Software übermittelt.

 

Kostengünstig drucken – eine Beispielrechnung

Dass 3D-Drucke sehr teuer sind, ist eine weitverbreitete Annahme, die nicht ganz richtig ist. Die reinen Druckkosten können Sie durch den Kilopreis des verwendeten Filaments und die anfallenden Stromkosten für den Druckvorgang leicht selbst berechnen.

Nehmen wir an, Sie drucken eine Vase mit einem Gewicht von 250 g und verwenden dazu ein günstiges PLA-Filament zu einem Preis von rund 20 € pro Kilogramm. Wenn Sie noch rund 50 % Filament für Stützelemente und Ausschuss berechnen, landen Sie bei einem Materialeinsatz von 375 g, was 7,50 € entspricht. Wenn der Ausdruck rund zehn Stunden dauert, fallen zusätzlich Stromkosten für eine durchschnittliche Leistungsaufnahme von 200 Watt an, was 2 kWh entspricht. Legen wir einen angenommenen Strompreis von 30 ct pro Kilowattstunde zugrunde, kommen zu den 7,50 € Materialkosten nochmals 60 ct Stromkosten hinzu. Somit kostet die selbst gemachte Vase gerade mal 8,10 € – ein Schnäppchenpreis für ein exklusives Einzelstück. Dieser Umstand kann Gewinnmargen für Unternehmen oder Freiberufler, die 3D-Druck als Dienstleistung anbieten wollen, erhöhen.

 

Fazit: 3D-Druck für alle

Das Thema 3D-Druck hat die professionellen Gefilde verlassen und ist dank günstiger Preise für Hardware und Verbrauchsmaterial zu einem durchaus erschwinglichen Hobby für Privatleute und einer interessanten Einnahmequelle für kleine Unternehmen geworden.

  • Preislich liegt der Einstieg in die Welt der „Maker" bei rund 600 bis 700 € für einfache Geräte, die alle nötigen Grundfunktionen für den kreativen 3D-Druck im Hobbybereich mitbringen. Bei den vergleichsweise kompakten Modellen in dieser Preisklasse ist die maximale Objektgröße auf rund 15 x 15 x 15 cm beschränkt, sodass Sie größere Modelle in mehreren Arbeitsgängen erstellen und später zusammensetzen können.
  • Wenn Sie größere Objekte drucken möchten, werden Sie im Preissegment zwischen 900 und 1.500 € fündig. Solche Drucker ermöglichen die Ausgabe von Objekten mit einer Kantenlänge von 20 bis 30 cm, wobei die Objekthöhe und -breite meist auf einen niedrigeren Wert beschränkt ist.
  • Profigeräte für 2.000 € aufwärts bauen sehr hoch, sodass Sie damit bis zu 40 cm hohe 3D-Objekte drucken können. Solche Modelle sind meist mit vielen Komfortmerkmalen wie mehreren Düsen und umfangreicher Software ausgestattet.
  • Eine Besonderheit stellen Bausätze dar, die zu einem vergleichsweise günstigeren Preis als ähnlich leistungsstarke Fertigdrucker erhältlich sind, aber vor dem Einsatz erst einmal zusammengebaut werden müssen. Darüber hinaus verfügen die meisten Bausätze über offene Gehäuse, wodurch der Energieverbrauch während des Druckens steigt.
  • Haben Sie viel Spaß bei Ihren ersten Erfahrungen als frischgebackener „Maker"!
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