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3D Drucker

 

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3D Drucker - innovative Technik für Hobby und Beruf

 

Seitdem der 3D Drucker entwickelt wurde, findet er immer mehr begeisterte Interessenten. Hier im OTTO-Shop erhalten Sie 3D Drucker von verschiedenen Herstellern, die jeweils ihre besonderen technischen Vorzüge anzubieten haben. Die Unterschiede liegen zum Beispiel im Antriebssystem, in der Kapazität des internen Speichers oder im Betriebssystem. Die zu druckenden Produkte können je nach Druckermodell in verschiedenen Größen hergestellt werden. Bei einigen Geräten besteht die Möglichkeit, auch ohne PC-Anschluss zu arbeiten.

 

3D Drucker - werden Sie kreativ!

 

Jetzt können Ihre kreativen Ideen endlich greifbar werden! Die kompakten 3D Drucker passen auf jeden Schreibtisch und können je nach Modell über das Tablet gesteuert werden. Damit Sie Ihre Ideen auch tatsächlich ausdrucken können, erhalten Sie im OTTO-Shop das dazu notwendige Material aus Kunststoff, das PLA-Filament. Es ist in verschiedenen Farben und Qualitäten erhältlich und kann passend zu den angebotenen Druckermodellen bestellt werden.

 

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3D-Druck-Filament, 5 Farben

Kaufberatung 3D-Drucker

Faszination Drucken in der dritten Dimension

Mit einem 3D-Drucker erschaffen Sie eigene Objekte in drei Dimensionen. Drucken Sie Spielzeug für Ihre Kinder, Kaffeetassen für Ihren Frühstückstisch oder Prototypen für Ihre Businessidee. Lassen Sie Ihrer Kreativität freien Lauf und kreieren Sie Figuren, Modelle oder Gebrauchsgegenstände in hoher Qualität und in verschiedenen Farben. Im Folgenden erfahren Sie, wie 3D-Druck funktioniert, worauf es beim Kauf eines 3D-Druckers ankommt und welches Modell das richtige für Sie ist.

 

Inhaltsverzeichnis

Plastische Objekte selbst gemacht
So funktioniert das Drucken in drei Dimensionen
Auf diese Ausstattung kommt es an
Verbrauchsmaterialien für 3D-Drucker
So kommen die 3D-Modelle zum Drucker
So viel kosten 3D-Drucker
Fazit: Der richtige Drucker für Ihre persönliche 3D-Werkstatt

 

Plastische Objekte selbst gemacht

Gegenstände in drei Dimensionen „drucken" – was vor wenigen Jahren noch wie Zukunftsmusik aus einem Science-Fiction-Film klang, ist bereits in der Realität angekommen. Und das zu durchaus erschwinglichen Preisen und mit einem Höchstmaß an Bedienkomfort. So können selbst unerfahrene Nutzer nach wenigen Stunden ihre erste Kreation in den Händen halten.

Die Anwendungsfelder für 3D-Drucker sind vielfältig. Das Spektrum reicht von Spielzeugfiguren über Modellbau-Utensilien bis hin zu Gegenständen des täglichen Gebrauchs wie Tassen, Vasen oder Smartphone-Hüllen. Sogar funktionierende Geräte lassen sich drucken – von der Kamera bis hin zur Flugzeugturbine. Dazu drucken Sie einfach Bauteile wie Zahnräder, Gelenkstangen, Lager oder Gehäusekomponenten separat aus und fügen diese Einzelteile zu einem funktionierenden Ganzen zusammen. Auch kreative Naturen profitieren von einem 3D-Drucker: Die Form filigraner Kunstwerke, bestechender Schmuckkreationen und ansprechender Skulpturen ist nur durch ihre Fantasie begrenzt. Eher praktisch orientierte Zeitgenossen nutzen einen 3D-Drucker zur Herstellung passgenauer Ersatzteile aus Kunststoff.

 

So funktioniert das Drucken in drei Dimensionen

Während herkömmliche Werkzeugmaschinen das rohe Werkstück durch Sägen, Bohren, Feilen, Fräsen und Drehen verkleinern, bis es die gewünschte Form aufweist, baut ein 3D-Drucker Material Schicht um Schicht auf. Das spart Werkstoff und vermeidet Abfall. Der 3D-Drucker benötigt auch keine Gussform wie konventionelle Urformverfahren. Stellen Sie sich eine Spritzgießmaschine vor, die den Werkstoff nicht in eine Form presst, sondern Schritt für Schritt nur dort aufträgt, wo er benötigt wird. Diese intelligente Konstruktionsweise realisiert der 3D-Drucker. Dabei arbeitet er so sauber, dass Sie ihn sogar auf Ihren Schreibtisch stellen können – wenn dieser groß genug ist.

Fused-Deposition-Modeling-Methode

Für die Herstellung von Gegenständen aus digitalen Modellen gibt es mehrere Verfahren, die meisten Geräte für den Heimgebrauch arbeiten aber nach der sogenannten Fused-Deposition-Modeling-Methode, kurz FDM. Dieses Verfahren ähnelt der Funktionsweise einer Heißklebepistole. Ein Kunststoffdraht wird im Druckkopf aufgeschmolzen und durch eine Düse gepresst, die im Fachjargon als Extruder bezeichnet wird. Davon abgesehen funktionieren 3D-Drucker ähnlich wie Tintenstrahl- oder Laserdrucker, außer dass sich ihr Druckkopf und die Druckfläche nicht nur in einer Ebene zueinander, sondern in allen drei Raumrichtungen bewegen. Außerdem haftet das verarbeitete Material nur während des Druckvorgangs auf dem Träger und bildet anschließend ein eigenständiges, greifbares Objekt in drei Dimensionen.

Fused-Filament-Fabrication-Methode

Auch bei den FDM-3D-Druckern gibt es Unterschiede. Die meisten verwenden einen dünnen Kunststoffdraht für die Zuführung des Druckmaterials. Sie werden als Fused-Filament-Fabrication- oder FFF-Drucker bezeichnet. Einzelne Hersteller verwenden aber auch andere Formen, beispielsweise kurze Stäbchen – sogenannte Filamente –, die sich mittels kleiner Häkchen an den Enden zu einem quasi endlosen Strang verketten. Ihr Vorteil ist, dass sie in vielen verschiedenen Druckern einsetzbar und in einer großen Auswahl an Farben und Kunststoffen lieferbar sind. Es gibt allerdings auch hier Unterschiede im Durchmesser der Kunststoffdrähte, der zwischen 1,75 und 3 mm beträgt. In diesem Zusammenhang kommen noch weitere Unterschiede zwischen 3D-Druckern zum Tragen, zum Beispiel die Auswahl an Werkstoffen, die sie verarbeiten können, und die Möglichkeit, verschiedene Materialien gleichzeitig zu drucken.

Aufgrund des Druckverfahrens können FDM-Drucker nur Werkstoffe verarbeiten, die beim Erhitzen flüssig werden. Die gängigsten Materialien, die diese Eigenschaft besitzen, sind die thermoplastischen Kunststoffe PLA (Polyactid), PVA (Polyvinylalkohol) und ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol). Es werden aber immer wieder neue Druckmaterialien entwickelt, beispielsweise Kunststoffe mit eingebettetem Metallpulver, das auch als Nylon bekannte Polyamid sowie holz- oder steinartige Materialien. Neben harten und biegsamen Kunststoffen verarbeiten einige 3D-Drucker auch elastische und gummiartige Werkstoffe.

Das Druckmaterial ist üblicherweise auf Spulen gewickelt, die ein problemloses Verarbeiten ermöglichen. Da der Austausch des Filaments eine Unterbrechung des Druckvorgangs erfordert, entsteht jeder 3D-Druck nur aus einem einzigen Material – es sei denn, Ihr Drucker hat mehr als eine Düse im Druckkopf.

 

Auf diese Ausstattung kommt es an

Da 3D-Drucker immer beliebter und auch preiswerter werden, wächst das Angebot in verschiedenen Preis- und Leistungsklassen. Bei der Auswahl des für Ihre Zwecke idealen Modells sollten Sie auf die folgenden Punkte achten.

Bausatz oder Fertiggerät

Mit dem Kauf eines Bausatzes können Sie Geld sparen, sollten jedoch die Zeit und das nötige Geschick für den Zusammenbau der Einzelteile mitbringen. Ein weiterer Nachteil von Druckerbausätzen ist ihre meist offene Konstruktion – entweichende Hitze führt zu einem höheren Energieverbrauch und der Geruch von geschmolzenem Kunststoff kann sich leichter verbreiten. Fertiggeräte sind zwar etwas teurer als Bausätze, verfügen jedoch meist über Gehäuse mit dicht schließenden Türen.

Maximale Objektgröße

Preiswerte und oftmals sehr kompakte 3D-Drucker können nur kleine Objekte mit einer Kantenlänge von maximal 15 cm herstellen. Das liegt am Volumen des Druckraums, den sich Werkstück, Druckbett, Extruder und Führungsmechanik teilen müssen. Drucker im mittleren Preissegment bieten Platz für Objekte mit einer Kantenlänge von 20 bis 30 cm, wobei die maximale Objekthöhe oftmals geringer ausfällt als die Länge und Breite. Profimodelle für mehrere Tausend Euro bieten sehr hohe Druckräume für Objekthöhen von bis zu 40 cm.

Druckbett (Bodenplatte)

Die Abmessungen der Bodenplatte limitieren die druckbare Objektgröße. Achten Sie darauf, ob das Druckbett mit einer Beschichtung zum leichten Entnehmen des fertigen Werkstücks ausgestattet ist. Beheizbare Bodenplatten sorgen für gleichmäßigere Druckergebnisse: Sie erlauben die Verwendung nahezu aller verfügbaren Filamente, da manche Materialien nur mit der entsprechenden Unterhitze korrekt verarbeitet werden können und auf einem kalten Druckbett schrumpfen würden.

Druckpräzision

Beim 3D-Druck wird zwischen der 2D-Auflösung (Länge und Breite oder x- und y-Achse) und der Auflösung der Höhe (z-Achse) unterschieden. Letztere ist durch die Präzision der Mechanik vorgegeben, die das Druckbett während des Druckvorgangs in ganz feinen Schritten nach unten fahren lässt. Gute 3D-Drucker erzielen Auflösungen von 0,01 mm für die x- und y-Achse sowie 0,005 mm für die z-Achse. Preiswerte Modelle erzielen zwar im x- und y-Bereich ähnlich gute Werte, verfügen aber über deutlich gröbere z-Werte, die bis zu 0,1 mm betragen können. Das klingt zwar nach sehr wenig, doch die daraus resultierende Schichthöhe kann deutlich sichtbare Abstufungen an den Rändern des Werkstücks verursachen.

Druckgeschwindigkeit

3D-Drucker gehen behäbig zu Werke, was am komplexen Aufbau des Werkstücks in Tausenden Schichten, die jeweils nur wenige Mikrometer hoch sind, liegt. So kann die Produktion eines großen Objekts zehn Stunden und mehr in Anspruch nehmen. Hinzu kommt, dass mit der Komplexität der Vorlage auch die Druckzeit stark ansteigen kann. Aus diesem Grund sind die Herstellerangaben lediglich als grobe Richtwerte für den direkten Vergleich mehrerer infrage kommender Modelle anzusehen. 300 mm pro Sekunde gelten als guter Wert, der sich in der Praxis allerdings kaum erzielen lässt. Deshalb verzichten viele Hersteller auf die Angabe eines Geschwindigkeitswerts, da dieser für den ohnehin langsamen 3D-Druck von wesentlich geringerer Bedeutung ist als andere Merkmale wie Präzision, Auflösung und Verarbeitung.

Anzahl der Extruder (Düsen)

Eine zweite Druckdüse ermöglicht nicht nur den Druck zweifarbiger Gegenstände, sie erleichtert auch die Fertigung komplizierter und besonders filigraner Objekte, die während des Druckvorgangs nicht stabil genug sind. Mit der zweiten Düse können Sie gleichzeitig ein wasserlösliches Stützmaterial drucken, das Sie im Anschluss an den Druckvorgang ganz einfach auswaschen.

Extruder-Temperatur

Filamente mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung verfügen über verschiedene Schmelzpunkte. So lassen sich die verbreiteten PLA- und PVA-Filamente bei Temperaturen zwischen 190 und 230 Grad verarbeiten, während das stabile und beständige ABS-Filament 235 bis 265 Grad benötigt. Ein Extruder, der den Temperaturbereich zwischen 180 und 260 Grad beherrscht, eignet sich für nahezu alle verfügbaren Filamente inklusive Spezialtypen mit Holz- oder Metallanteilen.

Tipp: Viele Hersteller versorgen Sie mit Listen der Materialien, die das jeweilige Modell verarbeiten kann. Die entsprechenden Angaben finden sich normalerweise auf der betreffenden Hersteller-Website.

SD-Kartenschacht

Einige 3D-Drucker verfügen über eine Schnittstelle für Speicherkarten im SD-Format, sodass Sie den Druck auch unabhängig von einem angeschlossenen Computer vornehmen können. Dazu müssen Sie lediglich die entsprechenden Modelldateien auf die Speicherkarte übertragen, die Karte in den Drucker einstecken und die entsprechenden Befehle über die Bedientasten oder das integrierte Display eingeben.

 

Verbrauchsmaterialien für 3D-Drucker

Für einen 3D-Ausdruck brauchen Sie zunächst ein Filament aus einem geeigneten Werkstoff und in der Farbe, die Ihr Werk haben soll. Bei den Farben stehen Ihnen verschiedene Volltöne, Schwarz, Weiß und Grau sowie transparente Filamente, aber auch fluoreszierende Farben zur Verfügung. Dazu kommt gegebenenfalls noch ein wasserlösliches Stützmaterial, wenn Ihr Drucker es verarbeiten kann und das Modell es erfordert.

Tipp: Treten beim Drucken Haftungsprobleme des Druckobjekts an der Trägerplatte auf, die sich nicht durch ein Anpassen der Temperatur beheben lassen, hilft in der Regel ein Bekleben der Platte mit Kapton-Band, Malerkrepp oder speziellem „Blue Tape". Weiteres Material ist bei einem 3D-Druck, der nach der FDM-Methode arbeitet, nicht notwendig.

 

So kommen die 3D-Modelle zum Drucker

Damit ein 3D-Drucker einen Gegenstand herstellen kann, benötigt er genaue Anweisungen, an welchen Stellen und in welcher Reihenfolge er das Material auftragen soll. Diese Befehle sind in der DIN 66025 festgelegt und werden auch G-Code genannt. Den G-Code erzeugen Sie mit einer speziellen Software auf dem Computer, die auch als Slicer (von englisch „to slice", „in Scheiben schneiden") bezeichnet wird. Ausgangspunkt ist im Allgemeinen ein dreidimensionales Bild, das beispielsweise als sogenannte STL-Datei vorliegt. Manche 3D-Drucker sind in der Lage, den G-Code selbst zu erzeugen und ohne PC zu drucken. Die STL-Datei erhalten Sie auf drei verschiedenen Wegen, indem Sie

  • ein vorhandenes Objekt mit einem 3D-Scanner einscannen,
  • ein fertiges Modell aus einer Online-Bibliothek herunterladen oder
  • mit einer entsprechenden Software selbst ein Modell konstruieren.

Die dritte Möglichkeit erfordert ein wenig Einarbeitung, hat aber den Vorteil, dass Sie Ihre eigenen Entwürfe exakt so umsetzen können, wie Sie möchten, und nicht auf Vorlagen zurückgreifen müssen. Für die Erstellung solcher dreidimensionalen Modelle gibt es verschiedene, teils kostenlos erhältliche Programme. Dazu gehören unter anderem die englischsprachige Open-Source-Software Blender sowie das Programm 123D, das Sie ebenfalls kostenfrei herunterladen können.

 

So viel kosten 3D-Drucker

Die Filamente stellen den größten Kostenfaktor beim 3D-Druck dar. Je nach Materialgüte, Farbe und Beschaffenheit kostet eine Spule mit 1 kg Filament zwischen 20 und 100 €. Somit schwankt der reine Materialpreis für ein 200 g schweres Objekt zwischen 4 und 20 €. Weitere Kosten entstehen beim Betrieb Ihres 3D-Druckers durch den Stromverbrauch. Dieser wird vor allem durch die Heizung des Druckkopfs und der Trägerplatte verursacht und kann bei großen Geräten 300 Watt übersteigen. In dieser Hinsicht ist auch die Bauform des Druckers von Bedeutung. Geschlossene Druckergehäuse halten die Wärme und reduzieren vor allem den Bedarf an Heizenergie für die Trägerplatte. Beim Stromverbrauch sind vornehmlich die typischen langen Druckzeiten zu beachten. Wenn Ihr Drucker zehn Stunden läuft und 100 Watt benötigt, hat er bereits 1 kWh Strom, die derzeit im Schnitt rund 30 ct kostet, verbraucht.

Unterm Strich sind die Kosten für 3D-Drucke unter Berücksichtigung ihrer Einzigartigkeit und des hohen Nutzwerts jedoch nicht so hoch, wie oftmals angenommen wird. So kostet eine selbst gedruckte, individuelle Smartphone-Hülle mit einem Gewicht von 50 g und einer Druckzeit von drei Stunden mit einem günstigen Filament gerade einmal 1 € für das Material und durchschnittlich 10 ct für den Stromverbrauch. Dieses Kosten-Nutzen-Verhältnis kann 3D-Drucker auch für Nutzer, die ihre Dienste kommerziell anbieten möchten, interessant machen.

 

Fazit: Der richtige Drucker für Ihre persönliche 3D-Werkstatt

Die Auswahl des richtigen 3D-Druckers beginnt mit den Fragen, wie groß und wie kompliziert die Gegenstände sind, die Sie drucken möchten. Ein kleiner 3D-Drucker schafft einen Würfel mit 12 cm Kantenlänge, große Geräte mehr als 20 cm. Drucker mit Dualdruckkopf ermöglichen den Druck von löslichem Stützmaterial, das Sie anschließend aus dem Druck auswaschen können. Bei 3D-Druckern mit einer einzigen Düse werden gegebenenfalls Stützen mitgedruckt, die anschließend mit einem feinen Messer zu entfernen sind. Ein entscheidender Faktor ist auch die Auswahl an Materialien, die ein 3D-Drucker verarbeiten kann. Wenn Sie ungewöhnlichere Materialien, wie zum Beispiel elastische Kunststoffe, stein- oder holzartige Objekte drucken möchten, schränkt das die Geräteauswahl deutlich ein.

Einfache 3D-Drucker für kleine Objekte sind bereits ab rund 600 € zu haben, sowohl als Bausatz als auch als geschlossenes Fertiggerät. Bei zunehmender Objektgröße, Präzision und Zusatzfeatures wie Doppel-Extrudern steigt der Preis auf bis zu 3.000 € an. Mittelklassemodelle zu Preisen zwischen 1.000 und 1.500 € stellen einen guten Kompromiss aus Größe, Auflösung und Ausstattung dar.

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