3Dnatives Labor: Test des UltiMaker S7 3D-Druckers

Im Jahr 2010 beschloss ein Team niederländischer Enthusiasten im Rahmen des Projekts beziehungsweise der Bewegung Reprap, in einem Fablab ihren eigenen FDM-Drucker, den Elserbot, zu bauen. Ein Jahr später, 2011, gründete das gleiche Team das Unternehmen Ultimaker und brachte den FDM-Drucker Ultimaker Protobox/Original auf den Markt.

Ultimaker wurde 2010 von Martijn Elserman, Erik de Bruijn und Siert Wijnia gegründet und gehört zu den Pionieren des FDM-3D-Drucks für den Schreibtisch. Im Laufe der Jahre baute das Unternehmen seine Palette an 3D-FDM-Druckern weiter aus und entwickelte einen der bis heute bekanntesten/beliebtesten Slicer, den Cura. Parallel dazu entwickelte das Unternehmen Management Console (ehemals Cura Connect) und Digital Factory, Schnittstellen für die Fernsteuerung.

UltiMaker erlebte vor kurzem eine große Veränderung, als es mit seinem langjährigen Konkurrenten Makerbot fusionierte. Aus dieser Fusion ging die neue Marke UltiMaker hervor, deren erstes Produkt die S7 ist, die am 24. Januar auf den Markt kam. Obwohl der UltiMaker S7 der erste Drucker ist, der aus der Fusion der beiden Unternehmen hervorgegangen ist, setzt er die Tradition der S-Serie fort, die sich mit den Modellen S3 und S5 bewährt hat. Der S7 wird nach einem Jahr Forschung und Entwicklung als eine weiterentwickelte Version des S5 auf den Markt gebracht, indem er alle seine Mängel/Kritikpunkte anspricht. Sie verspricht also eine Verbesserung der Zugänglichkeit und der Benutzerfreundlichkeit des FDM-3D-Drucks.

Einige Tage vor der Veröffentlichung hatten wir die Gelegenheit, diese neue Maschine vorab auf unseren Prüfstand zu stellen. Lesen Sie jetzt unseren Testbericht und erfahren Sie mehr über die Funktionen und Leistungen des UltiMaker S7 im 3Dnatives Labor.

Auspacken des UltiMaker S7 3D-Druckers

Wir beginnen unseren Test mit dem Auspacken des S7, der bis auf die Filamentrolle komplett vormontiert geliefert wird. Nachdem wir den Drucker aus dem Karton genommen und von den Transportsicherungen befreit haben, stellen wir ihn für den Test auf einen Tisch. Auf den ersten Blick sieht der S7, obwohl er höher ist, dem S5 sehr ähnlich. Der S7 verwendet viele Komponenten aus dem S5 wieder. So teilen sich beide Drucker das gleiche kartesische Bewegungssystem und die gleichen Print Cores, die gleiche Fertigungsqualität und vor allem das gleiche Druckvolumen von 330 x 240 x 300 mm.

Der UltiMaker S7 enthält die Elemente der von der Marke vertriebenen FDM-Drucker S3 und S5

Nachdem wir die Fronttür geöffnet haben, entdecken wir die verschiedenen Zubehörteile, die mit der Maschine geliefert wurden. In der Zubehörpackung liefert UltiMaker 3 Print Cores (2 AA und 1 BB), einen angeschlossenen Filamentabroller für zwei Spulen (mit RFID/NFC-Lesegerät zur Erkennung geladener Spulen), einen Schraubenzieher, ein RJ45/Ethernet-Kabel, einen leeren USB-Stick, Schmierfett und Schmiermittel. Neben dem mitgelieferten Wartungszubehör (Schmiermittel, Fett) hätten wir uns über einige zusätzliche Werkzeuge wie ein Paar Seitenschneider, ein Paar Pinzetten mit feiner Spitze und ein Paar Pinzetten gefreut. Im 3D-Drucker finden wir auch die Druckplatte und zwei Filamentspulen.

Das mitgelieferte Zubehör

Bei näherer Betrachtung des S7, obwohl er optisch dem S5 sehr ähnlich ist, fallen uns einige bemerkenswerte Unterschiede auf:

• Zunächst einmal verfügt der S7 über eine vollständig geschlossene Druckkammer (zur Erinnerung: der S5 war oben offen), die mit einem Luftaufbereitungssystem (dem sogenannten Air Manager) für eine bessere Temperaturkontrolle und Luftfilterung ausgestattet ist. Konkret überwacht ein Thermometer die Temperatur in der Druckkammer und passt die Geschwindigkeit des Abluftventilators an, um die Temperatur zu regulieren.
• Zweitens hat UltiMaker den S7 mit einer neuen flexiblen magnetischen Druckplatte aus Stahl mit einer PEI-Beschichtung ausgestattet. Diese umkehrbare Druckplatte ersetzt die Glasplatte, die zuvor in anderen UltiMaker 3D-Druckern verwendet wurde. UltiMaker begründet diese Änderung mit der Zuverlässigkeit. Aus dem Feedback seiner Kunden hat UltiMaker geschlossen, dass etwa einer von sechs misslungenen Drucken auf eine schlechte Haftung der ersten Schicht zurückzuführen ist. Daher verspricht UltiMaker mit seiner neuen, mit strukturiertem PEI beschichteten Platte eine 50-prozentige Reduzierung der Fehldrucke, die auf eine schlechte Haftung der ersten Schicht zurückzuführen sind.
• Drittens: ein Induktionssensor, um eine Abtastung und damit eine verbesserte Nivellierung zu gewährleisten. Die S3 und S5 sind mit kapazitiven Sensoren für die Abtastung ausgestattet. UltiMaker stellte jedoch fest, dass dieser Sensor manchmal durch elektromagnetische Interferenzen destabilisiert werden kann. Daher verwendet der S7 induktive Sensoren, die weniger anfällig für Rauschen und elektromagnetische Störungen sind, um eine bessere Datenerfassung zu gewährleisten.
• Viertens ist der S7 mit Sensoren und Ausrichtungspads ausgestattet, um Fehlbedienungen weitestgehend zu vermeiden. So prüft der Drucker vor dem Drucken, ob die Ablage installiert und die Frontabdeckung geschlossen ist. Außerdem richten sich die Löcher in den vier Ecken der Druckplatte an kleinen Metallstiften aus, um eine korrekte Ausrichtung der Platte zu gewährleisten.
• Fünftens: Der größere Blickwinkel und die höhere Auflösung der Kamera ermöglichen eine bessere Sicht auf die Drucke, sodass sie aus der Ferne überwacht werden können.
• Sechstens: Die Vorderseite der S7 hat eine einzelne Glastür anstelle der doppelten Flügeltür, die bei der S5 zu finden ist.
• Siebtens und letztens verfügt der S7 über 5 GHz Wi-Fi-Konnektivität (zusätzlich zu den 2,4 GHz, die bereits beim S3 und S5 vorhanden sind).

Der S7 ist mit starken Magneten ausgestattet, um die flexible Magnetplatte während des Drucks zu fixieren.

Abgesehen von diesen sieben bemerkenswerten Unterschieden ergänzt der UltiMaker S7 den S3 und den S5, um die UltiMaker S-Familie zu verstärken. Eine Familie kartesischer 3D-FDM-Drucker, die sich durch einen doppelten Bowdenextruder und austauschbare proprietäre Druckköpfe, sogenannte „print cores“, auszeichnet. Eine weitere Besonderheit der S-Serie ist, dass alle Drucker über :

• Einen 4,6-Zoll-Farb-Touchscreen ;
• Ein Bewegungssystem mit Stahlstangen und Kugellagern, drei Nema-17-Schrittmotoren, Riemenscheiben und Riemen;
• Einem Gehäuse aus maschinell bearbeiteten Aluminiumblechen und Acrylglasplatten, das mit einigen eingespritzten Kunststoffteilen versehen ist.

UltiMaker S 3D-Drucker verwenden austauschbare Druckköpfe

Installation des 3D-Druckers UltiMaker S7

Nach dem Auspacken ist der UltiMaker S7 praktisch sofort einsatzbereit. Sie müssen lediglich die magnetische Druckplatte, den zweiten Print Core und den Filamenthalter installieren und Filament einlegen, um mit dem Drucken beginnen zu können.

Bei der Inspektion unseres S7 fiel uns jedoch auf, dass der Drucker, mit dem wir unseren Test durchführen, nicht ausreichend geschmiert war und die Stahlstifte der Y-Achse etwas locker waren.

Der Druckkopf des S7 bewegt sich entlang von Stahlstangen

Wir beschlossen daher, dies zu korrigieren, bevor wir unseren Test fortsetzten, um mögliche Probleme beim Drucken zu vermeiden. Diese Unannehmlichkeiten konnten auch bei den 3D-Druckern S3 und S5 durch den Transport auftreten, sind aber einfach zu beheben.

Wie Sie wahrscheinlich schon bemerkt haben, haben wir noch nicht über die manuelle Nivellierung der Druckplatte gesprochen. Und das aus gutem Grund: Dieser Schritt entfällt im Installationsprozess dank der Werkskalibrierung, die UltiMaker während des Zusammenbaus durchführt. Die Platte muss also nie manuell nivelliert werden und der Induktionssensor sorgt dafür, dass der Druckvorgang parallel zur Platte erfolgt.

Wie der S5 wird auch der S7 mit dem Metal Expansion Kit kompatibel sein, das der Hersteller vor einigen Monaten auf den Markt gebracht hat. Mit diesem Kit können die Nutzer grüne Metallteile drucken, die dann von einem Partnerservice zu einem 3D-Metalldruck gesintert werden. Obwohl wir dieses Kit nicht selbst testen konnten, hielten wir grüne und gesinterte Teile in unseren Händen und konnten so die Leistung der UltiMaker S-Drucker beim Drucken von metallgefüllten Filamenten bezeugen. Der Hersteller fügt hinzu:

Mit dem Kit können grüne Teile gedruckt werden, die von einem Netzwerk von Partnern gesintert werden können.

Obwohl die S7 in ihren Funktionen der S5 mit dem pro bundle ähnelt (vor allem dank des integrierten Air Managers), müssen Sie die Materialstation hinzufügen, um ein ähnliches Angebot zu nutzen und von der Lagerung von Filament unter idealen Bedingungen sowie dem automatischen Filamentwechsel zu profitieren.

Cura-Software und Digital Factory-Schnittstelle

Wie bereits erwähnt, teilt der S7 hinsichtlich der Komponenten und der Herstellung starke Ähnlichkeiten mit dem Rest der S-Linie, aber diese Ähnlichkeiten werden auf der Softwareebene noch verstärkt. Tatsächlich verwenden alle drei Drucker die gleiche selbst entwickelte Open-Source-Slicing-Software Cura und können über die webbasierte Schnittstelle des Digital Factory UltiMaker sowohl lokal als auch aus der Ferne gesteuert werden.

Auch wenn alle drei Drucker heute die gleiche Version von Cura verwenden, hat sich der Slicer seit der Einführung des 3D-Druckers S5 im Jahr 2018 stark verändert. Seitdem hat UltiMaker Cura um mehr als 280 Materialien von Drittanbietern sowie seine Palette von 12 proprietären Materialien erweitert.

Neben der Diversifizierung des Portfolios an verfügbaren Materialien wird Cura regelmäßig aktualisiert, um die Druckgeschwindigkeit, die Vordruckzeit (Optimierung der Aufwärm- und Tastsequenz), die Zuverlässigkeit oder die Druckprofile zu verbessern.

Cura ist eindeutig der beliebteste Slicer auf dem Markt. Dieser ist Open Source, mit sehr vielen Maschinen kompatibel und enthält alle grundlegenden Funktionen sowie erweiterte Funktionen wie „Baum“-Materialien und „Blitz“-Füllungen. Der Hersteller erklärt:

Ein weiterer Punkt der Digital Factory ist, dass die UltiMaker 3D-Drucker aus der Ferne gesteuert werden können, entweder für den persönlichen Gebrauch oder für die Zusammenarbeit durch die Bildung eines Benutzerteams. Zusätzlich zur Fernsteuerung der Drucker berät die Digital Factory den Nutzer bei der Wartung, damit die Geräte im Laufe der Zeit optimal funktionieren.

Cura wurde am Tag der Veröffentlichung des S7 aktualisiert, um seine Druckprofile zu integrieren.

Ein weiterer Punkt, der die Ähnlichkeiten zwischen der S5 und der S7 belegt, ist die Kompatibilität des G-Codes.

Für die neue Maschine, die S7, wurde am Tag der Markteinführung ein neues Cura-Update, 5.2.2, veröffentlicht, das die Profile des S7 enthält. Parallel zu den Updates der Slicing-Software Cura sorgt UltiMaker mit regelmäßigen Firmware-Updates für die Langlebigkeit seiner Maschinen. So wurden wir bereits bei der ersten Inbetriebnahme unseres S7 aufgefordert, ein Update mit der neuesten verfügbaren Firmware durchzuführen. Obwohl die Firmware des S7 zum Zeitpunkt unseres Tests noch einige Fehler und Verzögerungen aufwies, stellten wir fest, dass UltiMaker aktiv daran arbeitet, diese über die regelmäßigen Updates zu beheben.

Mit der neuen Onboard-Kamera kann man seine Drucke aus der Ferne überwachen

Erste Drucke

Nachdem wir unsere erste Datei in Cura importiert und geschnitten haben, starten wir unseren Druck über den mitgelieferten USB-Stick mit der PLA Tough Spule, die mit dem S7 geliefert wurde. Nach dem Drucken stellen wir leider fest, dass sich unsere verschiedenen Modelle von der Platte gelöst haben und der Druck fehlgeschlagen ist. Da dieser erste Test vor der offiziellen Veröffentlichung dem S7 durchgeführt wurde, hatten wir noch eine Version vor dem Update, die die Profile der S7 integriert hatte, und schnitten sie daher mit den Standardprofilen der S5 ab.

Als die neue Version von Cura verfügbar war, entschieden wir uns, den Test mit den neuen, speziell für den S7 entwickelten Profilen zu wiederholen und die Platte mit Isopropylalkohol zu reinigen. Diesmal verläuft der Druck wie erwartet und die Modelle werden mit validierten Toleranzen von bis zu 0,2 mm originalgetreu reproduziert. Das Modell weist einige Engelshaare auf, ein Phänomen, das durch eine feinere Einstellung der Extruderschrumpfung beseitigt werden könnte.

Während unserer Tests hatten wir die Gelegenheit, eine Vielzahl von Materialien zu testen, die von den Fähigkeiten dieses neuen FDM-3D-Druckers zeugen. Mit PLA Tough konnten wir die Fähigkeiten des Geräts (Toleranz, Maßhaltigkeit, Bridging, Überhang, …) beurteilen, während wir mit komplexeren Materialien wie PA-HT CF15 die Kompatibilität der verfügbaren Druckkerne und die Vorteile des geschlossenen Druckgehäuses und des integrierten Air Managers testen konnten. Mit der Vielzahl der angebotenen Print Cores und der Fähigkeit der UltiMaker-Maschinen, Extrusionstemperaturen von 300 °C zu erreichen, sind die UltiMaker S-Drucker mit Fasermaterialien und Metallen kompatibel. Darüber hinaus ist die Druckplatte beheizt und kann bis zu 110 °C erreichen.

Bei unserem ersten Druck aus PA-HT CF15 bemerken wir viele Engelshaare und bei einem unserer Modelle lösen sich die Schichten ab. Diese Druckprobleme sind typisch für ein feuchtes Filament und lassen sich auch an dem Geräusch von kochendem Wasser beim Drucken erkennen. Nachdem dieser erste Druckvorgang abgeschlossen war, trockneten wir unser Filament und starteten unsere Tests erneut. Sobald das Filament getrocknet ist, laufen die Drucke erfolgreich ab und geben die Details der geschnittenen Vorlagen fein wieder. Wir beobachten keine besonderen Druckartefakte.

Zusätzlich zu den Testdrucken mit einem Extruder entschieden wir uns, den zweiten Print Core für den Druck komplexerer Modelle zu verwenden, die lösliche Medien benötigten. Nachdem wir diese Drucke erstellt hatten, vereinfachten wir die Nachbearbeitung, indem wir den Druck in die „PVA Removal Station“ eintauchten, in der das Wasser gerührt wird, um die Auflösung der löslichen PVA-Medien zu beschleunigen.