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Ein schön gemaltes Bild regt die Fantasie der Betrachter an. Noch intensiver wird die Wirkung, wenn das Motiv in drei Dimensionen gemalt ist. Mit einem 3D-Stift ist eine solche kreative Arbeit buchstäblich ein Kinderspiel. Dieser Ratgeber erklärt die wichtigsten Fakten zum 3D-Stift und gibt Tipps für diese Art des Druckens.
Eigenschaften eines 3D-Stifts
Ein 3D-Stift hat die Form eines Filzstiftes oder Kugelschreibers. Allerdings besteht die Mine nicht aus einer farbigen Textur. Vielmehr fließt geschmolzener Kunststoff während des Malprozesses aus der Düse an der Spitze des Stifts. Schicht für Schicht entstehen so dreidimensionale Figuren. Für das Herausfließen wird der Kunststoff im Innern durch Erhitzen geschmolzen. Nach dem Materialauftrag auf einer geeigneten Unterlage härtet der Kunststoff in Sekundenschnelle aus. Die schmelzfähigen Kunststoffvarianten sind von unterschiedlicher Härte und Lebensdauer.
Aufbau und Funktionsweise von 3D-Stiften
Prinzipiell lässt sich ein 3D-Stift mit einem 3D-Drucker vergleichen. Allerdings ist das Malen und Erschaffen mit dem kleinen Stift schneller und einfach. Um Skulpturen und Formen in drei Dimensionen zu erschaffen, ist der Stift so aufgebaut:
Aufbau
Das Gehäuse von 3D-Stiften besteht aus einem harten und hitzebeständigen Kunststoff. Im Innern befinden sich Filamente aus schmelzfähigem Kunststoff sowie ein Heizelement. Das Heizelement wird entweder über ein Kabel oder einen Akku mit Strom versorgt. An der Spitze des Stifts sitzt eine Düse, meist aus Keramik oder Metall, seltener aus sehr hartem Kunststoff. Durch diese Düse tritt das Filament aus. Zur Ausstattung guter 3D-Stifte gehören ein Spatel und ein Fingerschutz sowie Filamente in vielen Farben. Die meisten Ausstattungs-Elemente können bei Bedarf auch separat nachbestellt werden.
Wie funktioniert ein 3D-Stift?
Der 3D-Stift wird zunächst mit einem Filament-Strang der gewünschten Farbe befüllt. Dann startet per Knopfdruck die Aufheizphase. In wenigen Minuten wird eine kleine Menge des Filaments geschmolzen. Wann dies fertig ist, zeigt eine LED-Lampe an. Vorn kommt nun aus der Düse das flüssige Material heraus. Durch mehrere Stufen kann die Arbeitsgeschwindigkeit angepasst werden. Ein zweiter Knopfdruck beendet den Prozess des Schmelzens wieder. Als Unterlage für das dreidimensionale Malen eignen sich Glas, sehr glattes Holz oder hitzebeständige, glatte Flächen aus Kunststoff. Die Düse der Stifte kann hin und wieder verstopfen. Für die Reinigung nach der Malarbeit lässt sie sich bei vielen Modellen abschrauben. Ist dies baulich nicht möglich, gehört zum Lieferumfang ein spezielles Reinigungs-Filament. Dieses ist allerdings nur zum Säubern, nicht jedoch zum Malen geeignet.
Anwendungsbereiche für 3D-Stifte
Die Verwendung von 3D-Stiften ist in vielen Bereichen verbreitet. Vor allem privat erfreuen sie sich wachsender Beliebtheit. Doch auch für gewerbliche Anwendungen erweist sich die Technologie als vorteilhaft:
Private Verwendung
Tatsächlich ist die Bedienung von 3D-Stiften so simpel, dass bereits Kinder damit malen können. Empfohlen wird der Einstieg in die neuartige Technologie ein Alter ab etwa acht Jahren. Online und offline gibt es eine große Zahl von Vorlagen für den 3D-Druck. Erwachsene Hobbybastler können mit der gleichen Methode Baum- und Zimmerschmuck, Prototypen für Bauwerke oder dreidimensionale Skulpturen erschaffen.
Gewerbliche Verwendung
Designer oder freischaffende Künstler erstellen ihre Modelle oft aus Holz oder anderen formbaren Materialien. Dabei sind der Kreativität und den möglichen Formen eines Prototyps Grenzen gesetzt. Auch zeitlich ist der Aufwand enorm. Mit dem 3D-Stift gelingen Modelle nach der eigenen Zeichnung oder einer Vorlage viel schneller. Auch Museen oder Universitäten machen sich die schnelle, simple Technologie zunutze. Selbst in der Industrie können kleine Ersatzteile, Einzelstücke oder Kleinserien mit Hilfe von 3D-Stiften in hoher Geschwindigkeit und Präzision hergestellt werden.
Vorteile von 3D-Stiften
- Selbsterklärender Aufbau auch für ungeübte Anwender
- Förderung von räumlicher Vorstellungskraft und Kreativität
- Gestalterische Freiheit von filigranen Skulpturen, einfachen Darstellungen und komplexen Formen
- Auf dem Markt kabelgebunde 3D Stifte und immer mehr Akkumodelle für mobilen Einsatz erhältlich
- Modellvielfalt für Kinder, Erwachsene und Profis in unterschiedlichen Preisklassen verfügbar
- Viele 3D Stifte für verschiedene Filamente gleich gut geeignet
So wird mit dem 3D-Stift gezeichnet
Zunächst ist für das Zeichnen mit dem 3D-Stift folgendes Zubehör erforderlich:
- Filament aus geeignetem Material für den jeweiligen 3D-Stift
- Glatte Unterlage zum Zeichnen
- Eigene erstellte Zeichenvorlage oder 3D Vorlage aus E-Books bzw. dem Internet
- Fingerschutz und Spatel
Zunächst wird der Filament-Strang wie die Mine eines Kugelschreibers in den 3D-Stift geschoben. Dann können Druckgeschwindigkeit und bei vielen Modellen auch die Zieltemperatur (kann je nach Material schwanken). Auf einem übersichtlichen Display werden die gewählten Leistungsstufen angezeigt. Per Knopfdruck startet die Erhitzung und somit das Schmelzen des Filaments. Nach einigen Sekunden, modellabhängig auch etwas über einer Minute, zeigt eine LED-Kontrollleuchte die Betriebsbereitschaft an. Jetzt wird der Fingerschutz auf den Finger gesteckt, der den 3D-Stift an der Düse hält und führt.
Das Filament aus der Düse kann jetzt bei langsamer Druckgeschwindigkeit in feinen Linien und Strichen auf der Unterlage verteilt werden. Durch den Wechsel des Filaments können auf diesen Linien immer höhere Schichten aufgetragen werden. Ist die gewünschte Höhe erreicht, lässt sich jetzt das dreidimensionale Kunstwerk nach belieben noch kompakt in Flächen drucken. Dazu wird die Druckgeschwindigkeit erhöht und in groberen Strichen gezeichnet. Unterbrechungen der 3D-Arbeit sind mit einem zweiten Knopfdruck möglich. Auch nach Beendigung der Zeichnung stoppt ein Knopfdruck das Schmelzen. Nach wenigen Sekunden ist die Filament-Masse auf der Unterlage ausgekühlt und fest. Die Skulptur, Figur oder andere Darstellungen lassen sich jetzt mit dem Spatel ganz einfach von der Unterlage lösen.
Reinigung, Wartung und Aufbewahrung von 3D-Stiften
Am 3D-Stift muss nur die Düse gereinigt werden. Die Reinigung ist herstellerseitig unterschiedlich gelöst. Viele Modelle haben eine Düse zum Abschrauben. Diese wird nach dem Erkalten einfach abgenommen. Anschließend klopft der Anwender leicht dagegen. Dadurch löst sich der Filamentrest ganz einfach. Viele Modelle auf dem Markt können nur befüllt, nicht aber für die Reinigung geöffnet werden. Für diese 3D-Stifte bieten die Hersteller ein spezielles Cleansing-Filament an.
Es wird wie das normale Filament zu etwa zehn Zentimeter in den Stift eingeführt. Durch den Prozess der Erhitzung schmilzt es und drückt verstopfte Filamentreste vollständig aus der Düse heraus. Dieses Cleansing-Filament ist allerdings zum Zeichnen nicht geeignet. Eigenmächtige Wartungs- und Reparaturversuche sollten keinesfalls vorgenommen werden. Die besten Hersteller von 3D-Stiften bieten lange Garantiezeiten an. So kann bis wenigstens ein, oft bis zwei Jahre ein kostenloser Austausch im Falle eines Defekts verlangt werden. Die Aufbewahrung der 3D-Stifte ist in einer Schublade lose oder in der Original-Verpackung möglich.
Filamente für 3D-Stifte
Die am häufigsten verwendeten Filamente für 3D-Stifte sind ABS und PLA. Außer dem Schmelzpunkt unterscheiden sich beide Materialien wie folgt:
Filamente aus PLA
Der Kunststoff Polymilchsäure (PLA) wird aus Maisstärke hergestellt. Er schmilzt bei etwa 180 Grad Celsius. Das Aushärten fertiger 3D-Objekte dauert ein paar Minuten. PLA gilt als gesundheitlich unbedenklich und sehr umweltfreundlich. Denn Modelle aus diesem Material sind vollständig biologisch abbaubar. Ein materialbedingter Nachteil sind die Härte und Lebensdauer. Für kleine Kunstwerke von Kindern oder Hobby-Bastelarbeiten reicht dies jedoch aus.
ABS-Filamente
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) wird auch in der Industrie häufig verwendet, beispielsweise für die Gehäuse von Küchen- und Haushaltsgeräten. Bekannt sind die extreme Härte und unverwüstliche Lebensdauer des Materials auch von Bausteinen im Bereich Kinderspielzeug. Um das Filament aus der Düse zu bekommen, muss es auf etwa 210 Grad Celsius erhitzt werden. Das Auskühlen dauert nach Fertigstellung des Modells nur wenige Sekunden. Leider sind Verstopfungen der Düse mit Resten des ABS-Filaments durch die äußerst hohe Hitzebeständigkeit häufig ein Problem.
Fazit:
3D-Stifte sind ein kreatives Werkzeug für Kinder ab etwa acht Jahre, für erwachsene Künstler oder Designer. Sie fördern die Kreativität nicht nur in Zeichnungen, sondern gleich dreidimensional. Verfügbar sind sie mit Kabelanschluss oder Akku sowie mit Filamenten verschiedener Kunstststoffe. Die Sicherheit im Betrieb und für die Anwendung ist mit verschiedenen Abschaltfunktionen und über einstellbare Betriebsbedingungen hoch.