Vorteile und Grenzen des 3D-Drucks

Die Vorteile, und wann sie gelten

Jeder Vorteil unten gilt unter einer Bedingung. Fällt die weg, fällt der Vorteil mit.

Wie schwer er wiegt, ist von Teil zu Teil verschieden: Volumen, Druckzeit, Material und Nachbearbeitung sind die Preisfaktoren hinter dem Stückpreis, und beim letzten Punkt zählt der Materialverbrauch von Stützstruktur und Fehldrucken mit.

• Keine Form- und Werkzeugkosten: Die Datei steuert die Maschine: keine Form, kein Stempel, keine Investition vorweg. Das gilt, solange die Auflage klein bleibt — bei tausenden Stück verdient sich eine Form wieder herein.

• Geometrische Freiheit: Innen liegende Kanäle, Gitter, organische Formen und mehrere Funktionen in einem Teil kosten kaum extra: es muss keine Form aus dem Teil gezogen werden. Bei einfachen Formen gilt das nicht — ein Klotz mit vier Löchern kommt aus der Fräse genauso gut.

• Änderungen zwischen zwei Ausführungen: Eine Änderung kostet eine neue Datei, kein neues Werkzeug, und zwei Varianten legst du körperlich nebeneinander. Das gilt, solange du noch Änderungen erwartest; bei einem fertigen Entwurf zählt es nicht mehr.

• Fertigung auf Abruf, ohne Lager: Du lässt machen, was du jetzt brauchst, statt Lager einzukaufen. Das gilt nicht, wenn sofort ab Lager geliefert werden muss: rechne in der Regel mit 7–10 Arbeitstagen, und den Termin bestätigen wir bei der Bestellung.

• Keine Mindestmenge: Jedes Stück kommt neu aus einer Datei, ein Einzelstück kostet also nicht mehr als ein Stück aus einer Reihe. Bei vielen gleichen Teilen dreht sich das um.

• Preis sofort statt Angebotsschleife: Du lädst die Datei hinauf und siehst, was es kostet, ohne auf ein Angebot zu warten. Das gilt für Teile, die schon als 3D-Datei vorliegen; ohne Datei kommt zuerst ein Zeichenschritt dazu.

• Weniger Restmaterial als beim Fräsen: Du baust auf, was das Teil ist, statt es aus einem Block herauszunehmen. Das gilt nur zum Teil: Stützstruktur und Fehldrucke kosten auch Material.

Die Grenzen, und wann du sie spürst

Die Grenzen sind keine Fußnote. Oft entscheiden sie überhaupt, ob 3D-Druck in Frage kommt, und sie folgen daraus, wie das Verfahren arbeitet.

Drei davon überraschen am häufigsten. Die Maßgenauigkeit ist gröber als beim Fräsen, die Oberflächenqualität verlangt bei FDM Nachbearbeitung, und die Festigkeit hängt an der Schichtrichtung. Dazu kommt die schmälere Auswahl: wir drucken PLA, PETG, ASA, ABS, PC und Resin, dazu flexibles Filament.

• Der Stückpreis sinkt kaum bei mehr Stück: Drucken kostet pro Stück bei fünf etwa so viel wie bei fünfhundert. Es gibt keine Investition vorweg, die sich auf die Auflage verteilen lässt.

• Sichtbare Schichtstruktur bei FDM: FDM baut in Schichten auf, und die sieht und spürt man, auf schrägen Flächen erst recht. SLA ist feiner, lässt aber die Ansatzpunkte der Stützstruktur zurück.

• Begrenzte Maßgenauigkeit: In der Praxis bleibt ein FDM-Teil meist innerhalb von ± 0,3–0,5 mm vom gezeichneten Maß, je nach Geometrie und Material; SLA kommt feiner heraus. Für enge Passungen und Gewinde ist das oft zu grob.

• Festigkeit quer zur Schicht: In der Schichtebene kommt ein Druck nah an die Werte des Materials heran, quer dazu ist die Haftung zwischen den Schichten die schwächste Stelle. Die Lage im Drucker ist damit eine Konstruktionsentscheidung.

• Schmälere Materialauswahl: Spritzguss kennt hunderte Kunststoffsorten, der Druck arbeitet mit einer kleineren Auswahl. Ein gedrucktes Teil verhält sich außerdem nicht genau wie dasselbe Material aus einer Form.

• Der Bauraum begrenzt das Maß: Ein Teil muss in den Bauraum passen. Größere Objekte werden geteilt und geklebt, und das gibt eine sichtbare Naht und eine schwächere Stelle.

• Wärme und UV setzen vielen Kunststoffen zu: PLA verzieht sich schon bei Temperaturen, die ein Auto in der Sonne erreicht, und viele Kunststoffe verspröden unter langem Sonnenlicht. ASA und PC halten das länger aus.

• Nachbearbeitung kostet Zeit: Stützstruktur entfernen, Nähte verputzen, schleifen und lackieren ist Handarbeit, die neben der Druckzeit mitläuft und sich rasch summiert.

Der Umschlagpunkt: ab welcher Stückzahl gewinnt die Form?

Du legst zwei Kostenlinien nebeneinander. Beim Spritzguss zahlst du zuerst die Form und danach wenig pro Stück; die Formkosten teilst du durch die Auflage, der Stückpreis sinkt also mit jedem weiteren Exemplar. Beim 3D-Druck gibt es keine Form, aber auch kein Sinken: der Stückpreis bleibt fast flach. Wo die fallende Linie unter die flache taucht, liegt der Umschlagpunkt. Beim Fräsen steckt diese Anfangsinvestition im Programmieren und im Aufspannen.

Als Daumenregel liegt dieser Punkt für viele kleine Kunststoffteile irgendwo zwischen einigen hundert und einigen tausend Stück. Das ist eine Daumenregel und keine Zusage: von Teil zu Teil ist es sehr verschieden. Für die Mengen, mit denen wir arbeiten — einige Dutzend bis einige Hundert Stück, in Absprache —, liegst du meist deutlich darunter; Kleinserien rechnest du im Drucktool durch, und was ein Auftrag im Service ausmacht, steht bei den Preisen im 3D-Druckservice.

Weißt du schon, dass eine Serie draus wird, dann hol vorher heraus, was am Teil selbst geht: dünnere Wände, weniger Stützstruktur, mehr Teile pro Druckbett. Was das bringt, steht unter für die Fertigung optimieren.

• Teilegröße: Eine große Form wird unverhältnismäßig teuer, der Umschlagpunkt wandert damit nach oben.

• Komplexität der Form: Hinterschneidungen und Schieber machen eine Form rasch teurer. Den Druck kümmert das kaum.

• Material: Braucht die Anwendung einen Kunststoff, den es nur über Spritzguss gibt, dann gibt es keinen Umschlagpunkt, sondern eine Anforderung.

• Erwartete Änderungen: Jede Änderung nach dem Fräsen der Form kostet Geld. Je unsicherer der Entwurf, desto weiter wandert der Punkt hinaus.

• Lager oder Abruf: Fertigst du auf Abruf nach, zählt auch mit, was liegendes Lager kostet.

Was sich über die Umweltwirkung sagen lässt

Zwei Dinge lassen sich benennen. Fertigung auf Abruf heißt, dass keine Auflage entsteht, die später unbenutzt abgeschrieben wird, und aufbauend fertigen lässt weniger Restmaterial übrig als einen Block ausfräsen.

Dagegen steht, dass ein Drucker stundenlang Strom zieht, dass Stützmaterial Abfall ist und dass ein Fehldruck Material und Energie ohne Ergebnis kostet. Beim Recyceln ist es in der Theorie einfacher als in der Praxis: PLA ist industriell kompostierbar, das braucht aber eine Anlage, die es längst nicht überall gibt.

Wir nennen 3D-Druck deshalb nicht einfach nachhaltig oder umweltfreundlich. Ob es günstiger ausfällt, hängt von Stückzahl, Material, Transportweg und davon ab, was mit dem Teil passiert, wenn es ausgedient hat.