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Makerbot Method: schnell und präzise – FDM-Druck neu gedacht

Makerbot, Pionier des Desktop-3D-Drucks, hat eine ganze Weile nichts mehr von sich hören lassen. Das Unternehmen, das im Jahr 2013 von Stratasys gekauft wurde, stellte im Jahr 2016 den Replicator + vor, der Z18 ist seit 2014 im Programm. Seither gab es keine neuen Maschinen – bis jetzt. Nun stellt Makerbot mit dem Method ein völlig neues Gerät vor, das in die Lücke zwischen Desktop- und Industriemaschinen zielt. Dafür mussten die Entwickler die FDM-Technologie völlig neu interpretieren.

MakerBot Method
MakerBot Method: Ein extrem schneller 3D-Drucker zu einem vernünftigen Preis (Alle Bilder: MakerBot).

Makerbots Ursprung liegen in der RepRap-Bewegung, die 2008 den ersten 3D-Drucker zum Selbstbau vorstellte. Aus den Open Source-Entwicklungen entstanden die ersten Makerbot-Modelle, mit der Zeit verließ das Unternehmen dann den Pfad der quelloffenen Hard- und Software, 2011 mit dem Auslaufen der FDM-Patente ging das Unternehmen aggressiv auf den Markt. Mit dem Ende des ersten 3D-Druck-Hypes, in dem der damalige CEO Bre Pettis davon sprach, einen 3D-Drucker auf jeden Schreibtisch zu stellen, ging es auch mit Makerbot bergab, die Firme entließ massiv Mitarbeiter und wandte sich vom Privatmarkt ab und dem Education-Markt zu.

In der selben Zeit um 2015 brachen chinesische Anbieter mit Druckern auf Basis der RepRap-Geräte in den Markt und drückten die Preise bis auf aktuell um die 100 Euro für einen Bausatz 2013 hatte man noch etwa 600-800 Euro für vergleichbare Bausätze geboren. Diese Entwicklung brachte den Desktop-Markt praktisch zum Erliegen, es konnten sich noch einige Anbieter mit höherwertigen Geräten – die aber wie Makerbots bisher aktuelle Geräte nach wie vor auf der RepRap-Technologie basieren – im Preisbereich zwischen etwa 1.500 und 8.000 Euro halten.

Makerbot-CEO Nadav Goshen erläuterte im Gespräch, dass man im Jahr 2016 den Markt und die verfügbare Technologie analysiert habe und zum einen gesehen habe, dass der RepRap-Ansatz mehr oder weniger am Ende ist. Ein Fortschritt ließe sich nicht mehr durch inkre3mentelle Verbesserungen, sondern nur durch einen neuen Ansatz erzielen. Zum anderen öffnet sich zwischen den RepRap-Druckern, wie sie von den Replicator-Modellen, aber auch von Ultimaker und anderen verkörpert werden, und den industriellen Drucker, wie sie Stratasys vertreibt, eine Lücke.

Maketbot Method - Gestell
Der gegossene und CNC-bearbeitete Metallrahmen gibt dem Method Steifigkeit, um bei hoher Geschwindigkeit präzise drucken zu können.

Tatsächlich sind die Geräte im „RepRap-Style“ meist mit Arduino- oder ähnlicher Elektronik, Heizbett und offenen Materialspulen gebaut. Schaut man sich Geräte wie die F123-Serie von Stratasys an – die uPrint-Geräte sind anscheinend nicht mehr im Programm – so arbeiten diese mit präzise temperierten Bauräumen statt einer Heizplatte und proprietärer Elektronik. Die Geräte kosten aber auch 20.000 Euro und mehr. Dafür arbeitet man mit Geräten, die nach dem Prinzip  „Fire and Forget“ arbeiten – hier muss nicht mit Temperaturen und Geschwindigkeiten jongliert werden wie bei den Desktop-Geräten, diese Geräte werden mit Geometrie beschickt und drucken diese – schnell, zuverlässig und präzise.

Was fehlt, ist also ein Gerät im Preisbereich zwischen 5.000 und 10.000 Euro, das mit industriellem Anspruch arbeitet, also ebenso schnell, zuverlässig, präzise und einfach zu bedienen wie die großen Stratasys-Maschinen, aber preiswerter. Zielgruppe sind kleine und mittlere Unternehmen, die sich keinen Industriedrucker leisten können oder wollen und die schnell Ergebnisse brauchen – bei denen also Dienstleister nicht in Frage kommen.

Die Antwort von Makerbot ist der Method, ein Drucker mit sehr steifem Stahlguss-Gestell, das für die notwendige Präzision sorgt und hohe Kräfte aushält, wie sie beim schnellen Drucken auftreten. Dank des steifen Gehäuses und der CNC-gefrästen Bauteile, die eine extrem genaue Ausrichtung der Achsen ermöglichen, sei ist es nach Aussagen von Goshen möglich, Schlitze zwischen zwei Bauteilen zu erzeugen, die lediglich 0,05 Millimeter breit sind. In der Pressemitteilung werden als Maßstab für die Genauigkeit ± 0,2 mm oder ± 0,002 mm pro mm Bewegung genannt, je nachdem, welcher Wert größer ist.

Von den Profis abgeschaut ist auch die Luftheizung des Bauraums, die dafür sorgt, dass im gesamten Bauraum bis auf wenige Grad Celsius identische Verhältnisse herrschen. Das verhindert Verzug, wie er gerne auftritt, wenn man nur mit einer beheizten Bauplattform arbeitet. Die senkrechten Stützen des Gehäuses dienen gleichzeitig als Luftkanäle, die die Luft möglichst zugfrei und gleichmäßig verteilen.

Der MakerBot Method arbeitet standardmäßig mit einem Druckmaterial plus PVA in der zweiten Düse. PVA ist ein wasserdichter Stoff, der sich im Druck sehr gut mit PLA verträgt und zum Druck wasserlöslicher Stützstrukturen verwendet werden kann. So lassen sich nahezu beliebige Geometrien drucken, ohne auf Überhänge Rücksicht nehmen zu müssen.

Method Materialschubladen
Das Druckmaterial ist in zwei luftdichten Schubladen geschützt von Umwelteinflüssen untergebracht.

Ein weiteres Profi-Feature ist die geschlossene Lagerhaltung des Materials in Schubladen unterhalb des Bauraums. Die Schubladen sind temperiert und garantieren gleichmäßige Luftfeuchte – besonders wichtig bei PVA, das sich in feuchter Luft schnell zersetzt.

Wichtigstes Feature, das den neuen MakerBot Method vom Desktopmarkt absetzen soll, ist jedoch die hohe Druckgeschwindigkeit. Goshen gab eine Druckgeschwindigkeit von 200mm/Sekunde an, im Eilgang – also beim Verfahren ohne zu drucken – gar 500mm/s. Zum Vergleich: Ultimaker gibt als Druckgeschwindigkeit für seinen neuen S5 in der Slicersoftware bei mittlerer Geschwindigkeit 50mm/Sekunde vor, im Eilgang werden 150mm/s vorgegeben.

Damit nicht genug – die 200mm/s sind noch nicht die Grenze des Druckers, wie Goshen sagte; man wolle jedoch erst einmal stärker auf Zuverlässigkeit schauen als auf Höchstgeschwindigkeit. Doch es reicht nicht, wenn der Drucker seinen Schlitten schnell bewegen kann, die übrigen Komponenten müssen ebenso angepasst sein. Dazu gehört eine eigenentwickelte Steuerelektronik mit speziellen Bewegungsstrategien, aber auch spezielle Extruder mit Getriebeuntersetzung und ein Hotend mit einer besonders langen Schmelzzone. Diese Kombination soll für eine Flow Rate von 50mm³ pro Sekunde gut sein.

Vor allem das Extruder-/Hotendgespann finde ich bemerkenswert. Im RepRap-Bereich versucht man, beispielsweise mit Kühlkörpern und eine Heatbreak wie beim E3D V6, die Schmelzzone vor der Düse so kurz wie möglich zu halten – je länger die Zone ist, in der das Material geschmolzen ist, desto mehr Kraft braucht man, um das Material durch die Düse zu fördern. Und da kommen die üblichen Extruder schnell an Grenzen. Ist die Schmelzzone jedoch kurz, ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Faden verarbeiten lässt, sehr begrenzt.

Vollfarb-Touchdisplay
Ein Vollfarb-Touchdisplay mit 5 Zoll Diagonale dient zur Bedienung

Integrierte Sensoren überwachen den Druckprozess im Makerbot Method, Automatisierungsfunktionen unter anderem für das Laden von Material vereinfachen die Bedienung. Als Benutzerschnittstelle dient ein 5 Zoll großes Vollfarb-Touchdisplay. Die Spulen besitzen RFID-Chips, die nicht nur dem Drucker bekanntgeben, welches Material in welcher Farbe geladen ist, sondern es lässt sich auch der aktuell verbleibende Materialvorrat auf der Spule speichern. So ist es möglich, dass das Gerät vor dem Starten eines Druckauftrags berechnet, ob das geladene Material ausreicht und den Benutzer fragt, ob er lieber nach dem Ende der Spule neues Material laden möchte oder vor dem Drucken eine vollere Spule laden möchte. Animationen auf dem Display geben Hilfestellung bei der Bedienung.

Ich bin sehr gespannt darauf, die versprochene Geschwindigkeit und Präzision des Makerbot Method in der Praxis zu sehen. Wenn Makerbot diese Versprechungen tatsächlich einhält, halbieren sie die Druckzeiten mindestes und bieten dann in der Preisregion professioneller Desktopdrucker die kurzen Druckzeiten, die sich Entwickler heute wünschen.

Die ersten Geräte sollen schon im ersten Quartal 2019 auf den Markt kommen. Ich habe mich auch gleich für ein Testgerät beworben. Der Preis soll bei 6499 Euro liegen.

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