3D Drucker: Bauteile fürs Boot einfach selbst machen.

Die Entwicklung bei  3D-Druckern hat in der letzten Zeit einen geradezu rasanten Verlauf genommen. Musste der Endverbraucher vor ein paar Jahren noch einige tausend Euro für einen gebrauchsfähigen Drucker ausgeben, so findet man heute einfache Geräte bereits für um die 200 Euro. Bereits in der Anfangspreisklasse werden gute Druckergebnisse erzielt und können auch verschiedene Materialien als Filament zum Einsatz kommen – von festen Materialien bis flexiblen Kunststoffen. Die Technik ist mittlerweile sehr ausgereift und auch ohne Vorkenntnisse kann der Spaß mit Einsteigergeräten losgehen. Druckbare 3D-Modelle, auch Ersatzteile aus dem Bootsbau, finden sich auf speziellen Internetplattformen oft kostenlos zum Download. Wer sich mit 3D Modellierung auskennt, kann sich seine Teile einfach selbst entwerfen und ausdrucken. Auch hier gibt es Freeware, die auch von Neulingen für die Erstellung einfacher Druckmodelle schnell verstanden werden kann.

Mittlerweile finden man unter Bootsportlern nicht wenige, die sich einen 3D-Drucker angeschafft haben und sich nützliche Dinge, speziell angepasste Bauteile und Ersatzteile selbst ausdrucken. Die Beschaffung gerade von älteren Ersatzteilen ist oft schwierig und in manchen Fällen kann es sich lohnen, sich mit dem Thema 3D-Druck zu beschäftigen. Auch, wenn Bauteile benötigt werden wie Blenden, Abdeckungen oder kleine Ersatzteile, die passgenau sein müssen und im Handel nicht erhältlich sind.

Die Technik der meisten 3D-Drucker ist im Prinzip ziemlich simpel: Das Druckmaterial wird in einem Schmelz- oder Härteprozess einfach Schicht für Schicht aufgetragen, bis ein dreidimensionaler Körper entsteht. Handelsübliche 3D-Drucker für den Hausgebrauch benötigen als Druckmaterial ein sogenanntes Filament – einen Kunststoff, der auf von einer Filamentspule ähnlich wie ein Draht vom Drucker eingezogen wird. Das Filament wird im Drucker zur Düse transportiert, die das Material durch Hitze zum Schmelzen bringt und auf die Druckplatte überträgt. Das flüssige Material wird nun auf einer Druckplatte Schicht für Schicht aufgetragen, bis ein fester Körper entsteht. Moderne Drucker können dabei sehr filigrane und komplexe Gebilde herstellen.

In Forschungseinrichtungen und Industrie kommen weitere Drucktechniken zum Einsatz, wie zum Beispiel die Stereolithographie, bei der Kunstharze mit Lasertechnik ausgehärtet werden. Diese Technik wird bereits bei kostengünstigen Heim-Druckern angeboten. Auch Metall, Keramik, Beton und sogar Schokolade können dreidimensional gedruckt werden. Mittlerweile werden im Hausbau sogar Rohbauten mit dieser Technik „ausgedruckt“.

Gesteuert wird der Druckvorgang von einer Software, die das virtuelle 3D-Modell für den Druck aufbereitet. Ein „Slicing-Programm“ wandelt virtuelle 3D-Modelle zu druckbaren Dateien um. Holhlkörper werden berechnet, Wände werden für die Festigkeit mit einer Innenstruktur versehen. Das gesamte 3D Modell wird gleichzeitig für Druck vorbereitet und die Daten für den Drucker erstellt, wie die Schichten im Ablauf des Druckvorganges aufgebaut werden. In den meisten Slicing-Programmen, die in der Regel bereits mit dem Drucker geliefert werden, können auch einfache Veränderungen am Modell vorgenommen werden, wie Skalierung oder Maßänderungen der einzelnen Achsen. Außerdem wird mit dem Slicer die Druckqualität bestimmt, wodurch die Oberflächen feiner oder gröber werden und die Heitemperaturen der Düse an das gewählte material angepasst.

Die meisten 3D-Drucker für den privaten Heimanwender können auf einer Größe bis etwa 15 x 15 Zentimetern drucken. Größere Bauteile können erzeugt werden, in dem der Körper in mehrere Stücke aufgeteilt und anschließend zusammengesetzt oder z.B. mit Epoxidharz oder Sekundenkleber verklebt wird.

Nachdem das 3D-Modell im Slicer aufbereitet wurde, wird die Datei an den Drucker übergeben. Viele Drucker können mittlerweile über das WLAN ins Heimnetz eingebunden werden. Nach einer kurzen Aufheizphase, in der der der Druckkopf je nach Material auf Drucktemperaturen von bis zu 280° Celsius erhitzt wird, beginnt der Druckvorgang. Hier wird zunächst auf die Druckplatte meistens eine Grundbasis gedruckt, die aus einer groben Struktur besteht, um das fertige Modell nach dem Druck von ihr Ablösen zu können. Auch die Druckplatte wird bei fast allen Modellen erwärmt, um ein besseres Ergebnis zu erzielen, um das Modell später besser von ihr lösen zu können. Auch diese Temperatur hängt vom Material ab. Druckreste auf der Platte werden mit einem feinen Spachtel restlos entfernt.

Wie lange ein Modell druckt, hängt natürlich von der Größe ab und von der Druckauflösung. Der in diesem Artikel gezeigte Karabiner druckte im Test mit PLA Filament insgesamt 6 Stunden – 4,5 für die schwarzen und großen Bauteile, 1,5 Stunden für die kleinen Teile in bronzefarben – in mittlerer Druckstufe. Bei einem Feindruck würde diese Druckzeit um etwa 30% verlängert. Große und komplexe Bauteile können so schon mal einen ganzen Tag oder mehr benötigen.

Die Filamente können aus unterschiedlichen Materialien sein. Hauptsächlich wird PLA verwendet, aber auch ABS sowie flexible TPU-Kunststoffe und Filamente mit Kohlefasern kommen hier zum Einsatz. Welche Materialien gedruckt werden können, hängt vom Druckermodell und dem Extruder (Druckkopf) ab. Verschiedene Filamente benötigen unterschiedliche Temperaturen und Düsenstärken. Mitgeliefert werden meist breit einsetzbare Extruder, die über die Steuerungssoftware des Druckers auf verschiedene Temperaturen für die meisten Filamente eingestellt werden können.

Es gibt fast keine Grenzen, welche Bauteile aus Kunststoff gedruckt werden können. Egal ob kleine Klampen, Leinenklemmen, Behälter, Lüftungsgitter, Handyhalter, Mastrutscher oder Ösen und Augen, die verlorengegangenen Kompasshalterung oder die Verschlusschraube des Wassertanks – der Kreativität und den Möglichkeiten sind kaum Grenzen gesetzt. Sogar flexible Teile, wie Abdeckungen für die Bordinstrumente inklusive Bootsnamen sind mit TPU-Filament einfach herstellbar.

Beachtet werden sollte indes, dass Bauteile, die einer hohen Belastung ausgesetzt werden, wir zum Beispiel Festmacherklampen, aus Sicherheitsgründen nicht selbst gedruckt werden sollten, weil Ihnen die Lastfähigkeit fehlt. Für den Bootsgebrauch eignet sich PLA-Filament am besten, weil es sehr recht hohe Festigkeit besitzt. Allerdings ist PLA nicht sehr wärmestabil, was bei hoher thermischer Belastung zu leichten Verformungen führen kann. Letztlich hängt der Einsatzbereich der fertigen Modelle auch immer davon ab, in welchem Material gedruckt werden soll.

Druckmodelle können auch in verschiedenen Farben gedruckt werden, in dem man die Einzelteile im Druck trennt und in verschiedenen Filamentfarben ausdruckt. Im gezeigten Beispiel in den Bildern wurde ein Karabiner mit Drehverschluss gedruckt – einige Teile in schwarz, andere in bronzefarben. Auch hier gilt jedoch: ein solcher Karabiner eignet sich nicht für hohe Lasten, aber zum Beispiel für Fender oder um Dinge im Cockpit oder unter Deck aufzuhängen.

Auch für Einsteiger und absolute Neulinge gibt es zahlreiche fertige Druckmodelle im Internet. Vor allem das große Portal Thingiverse sei hier genannt, auf der unzählige, lizenzfreie 3D-Modelle kostenlos zum Download zur Verfügung stehen. Hier findet man auch bereits viele Druckdateien aus dem Bootsbereich, wie Klemmen, Klampen, Augen, Dekoelemente und auch teilweise spezielle Ersatzteile. Mit der Suchfunktion lassen sich die entsprechenden Gegenstände finden.

Neben Thingiverse gibt es jedoch weitere Webseiten und Online-Communitys, auf denen Druckmodelle zum Download zur Verfügung stehen, teilweise gegen Gebühr.

Richtig ausreizen lassen sich die Möglichkeiten eines eigenen 3D-Druckers jedoch erst, wenn die Modelle selbst erstellt werden. Erste Schritte lassen sich hier mit der Browser-basierten online Freeware SketchUp erzielen. Hier gibt es auch gute Tutorials zum üben und ausprobieren. SketchUp bietet darüber hinaus verschiedene Bezahlmodelle, wenn weiter und tiefer in die Materie 3D-Modellierung eingestiegen werden soll.

Kaum Grenzen gesetzt sind mit der kostenlosen, aber dennoch professionellen Open-Source-Freeware Blender, die es für Apple- und Windows-PCs zum Download gibt. Dieses 3D-Grafikprogramm benötigt jedoch einiges an Einarbeitung, bzw. Vorkentnisse. Hier gibt es z.B. auf YouTube aber viele Tutorials und Videokurse, um die Möglichkeiten der Software zu erlernen. Mit Blender können eigene Ersatzteile oder Bauteile millimetergenau nach Maß erstellt und als druckfähige Datei umgesetzt werden.

Die Möglichkeiten, die 3D-Drucker bieten, sind auch für Bootssportler sehr groß. Verlorengegangene Gegenstände und schwer zu bekommene Ersatzteile können erstellt, angepasst und ausgedruckt werden. Ein Kosten-Nutzungsverhältnis ist kaum darstellbar, weil die Kosten immer vom Zeitaufwand abhängen und vom Materialverbrauch. Kleine Kunststoffteile, wie zum Beispiel Leinenklemmen, sind im Handel oft günstiger zu bekommen, wenn man auch den zeitlichen Aufwand für den Druck einbezieht. Es gibt jedoch auch viele Anwendungen, bei denen es die gesuchten Bauteile nicht oder nur sehr teuer zu kaufen gibt.

Letztlich ist die Anschaffung eines 3D-Druckers sicherlich keine Frage der Kostenersparnis. Hier geht es eher um den Spaß am Machen, an der Gestaltung und der Möglichkeit, bestimmte Dinge, passgenau, farblich abgestimmt, nach bestimmten Vorstellungen und dekorativ herzustellen.