3Dnatives Labor: Test des 3D-Druckers Method X CFE von MakerBot

MakerBot, im Jahr 2009 gegründet, gilt als Pionier des Desktop-3D-Drucks und operiert seit 2013 als eigenständiges Tochterunternehmen von Stratasys. Mit der Einführung der Method-Serie im Jahr 2018 hat das Unternehmen bereits seine sechste Generation an 3D-Druckern vorgestellt. Diesen liegen 220.000 Stunden Testdruck und 30 Patente zu Grunde, welche das amerikanische Unternehmen zurück an die Spitze katapultiert haben.

Mit den Modellen Method, Method CFE, Method X und Method X CFE konnte MakerBot sein Angebot an FDM-3D-Druckern für Profis komplett neu gestalten. Zu den Hauptmerkmalen der Reihe zählen ein geschlossenes und beheiztes Gehäuse sowie ein gemeinsames maximales Fertigungsvolumen von 19 x 19 x 19,6 cm.  Die Geräte sind mit zwei Druckköpfen ausgestattet, die in der Lage sind, Schichten mit einer Mindestdicke von 20 Mikron zu drucken und mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von bis zu 500 mm/s arbeiten. Außerdem besticht die Serie gemäß Plug&Play durch Extruder, die in Sekundenschnelle austauschbar sind. Bei den CFE-Versionen (Carbon Fiber Edition) ist, wie der Name bereits erahnen lässt, der Druck von Teilen mit kohlefaserverstärktem Nylonfilament möglich. 

Das 3Dnatives Lab hatte die Möglichkeit, den Method X CFE 3D-Drucker zu testen, welcher zu einem Preis von € 6.247,- (inkl. MWSt) angeboten wird. Der 3D-Drucker wurde uns von  3Ddrucker.de, einer Division der medacom GmbH, zur Verfügung gestellt. 3Ddrucker.de ist zertifizierter Platinum Partner des Herstellers Stratasys / MakerBot. Was sind also die Besonderheiten dieser Maschine? Welche Materialien können gedruckt werden? Und wie schneidet der Method X im Vergleich zu anderen 3D-Druckern auf dem Markt ab? In unserem Bericht können Sie unseren Test Schritt für Schritt bis zum Fazit mitverfolgen.

Mit dem vertikalen Design besticht der MakerBot Method X CFE durch ein modernes minimalistisches Design.

1. Auspacken des Method X CFE

Für unseren Test haben wir den 3D-Drucker Method X CFE mit einer Auswaschstation für das lösliche Stützmaterial SR-30 erhalten. Die Maschine war in einem separaten Karton verpackt, und das Auspacken war dank vier Clips, mit denen sich die Oberseite der Verpackung leicht abheben lässt, relativ einfach. Im inneren der Verpackung befindet sich der 3D-Drucker in Schaumstoff und Kunststofffolie, welche das Gerät vor Brüchen oder Kratzern während dem Transport schützen.

Beim Auspacken der Maschine stößt man zunächst auf das Zubehör, das für den Einsatz der Maschine bzw. für die Nachbearbeitung benötigt wird: Schneidezange, Drahtbürste, Extruder (3 für die CFE-Edition), eine magnetische Federstahl-Bauplatte und ein Spatel zum  Ablösen der Teile von der Bauplatte. Außerdem wurden uns von 3Ddrucker.de mehrere Filamente mitgeliefert: eine 650g-Rolle ABS, eine 650g-Rolle ASA, eine 450g-Rolle SR-30 und eine 450g-Rolle kohlefaserverstärktes Nylon.

Das Design der Maschine wurde nach der 5. Generation der MakerBot 3D-Drucker überarbeitet und besticht durch ein vertikales Format, welches jedoch dem modernen und minimalistischen Stil des Herstellers treu bleibt. Mit Abmessungen von 437 x 413 x 649 mm ist der Method X CFE recht groß und mit 29,5 kg auch relativ schwer, was dem massiven Metallrahmen geschuldet ist (dieser sorgt für einen stabilen Stand und ist für gute Druckergebnisse essentiell). Die vier Modelle der Method-Serie sind zwar optisch identisch, unterscheiden sich jedoch in der Temperaturleistung des Bauraums sowie den mitgelieferten/kompatiblen Extrudern.

Innerhalb der Method-Serie ermöglicht der Method X CFE den 3D-Druck von Teilen aus kohlefaserverstärktem Nylon.

Die große und relativ transparente Abdeckung in Kombination mit den integrierten LED-Leuchten erlaubt eine gute Sicht auf die Teile während des Druckprozesses. Auf der Oberseite der Frontplatte befinden sich ein Netzschalter, ein USB-A-Anschluss sowie ein großer 5-Zoll-Farb-Touchscreen. Im unteren Teil finden sich zwei Materialschächte, in denen die beiden Spulen für das Bau- und Stützmaterial unter optimalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen untergebracht werden. Dort befindet sich auch ein RFID-Lesegerät, welches Art und Menge des Material der eingelegten Spule identifiziert und an die Slicer Software weitergibt (funktioniert nur mit original MakerBot Material). Außerdem gibt es eine integrierte Kamera mit einer Auflösung von 640x480px, mit welcher der Druckfortschritt aus der Ferne kontrolliert werden kann.

Der Netzschalter, der USB-A-Anschluss und der Farb-Touchscreen befinden sich auf der Oberseite der Method X-Frontblende.

2. Installation des Makerbot Method X CFE 3D-Druckers

Sobald der 3D-Drucker ausgepackt und gestartet wurde, wird der Benutzer dazu aufgefordert, den Anweisungen auf dem Touchscreen zu folgen, um die Installation des Geräts abzuschließen – die Einrichtung dauert dabei weniger als 20 Minuten. 

Im ersten Schritt sollte das Gerät mit dem Wi-Fi-Netzwerk verbunden werden, um die Maschine zu registrieren. Dies erfolgt mit der Erstellung eines MakerBot-Kontos bzw. der Anmeldung in einem bereits bestehenden Konto (das einem Thingiverse-Konto gleicht). In einem zweiten Schritt sind die beiden Extruder in den dafür vorgesehenen Steckplätzen zu installieren, während die Abdeckung auf dem oberen Teil des 3D-Druckers positioniert wird. Die Federstahl-Bauplatte wird in das Gehäuse des Method X CFE eingesetzt, die beiden Filament-Spulen kommen in die vorgesehenen Schächte, und sofort werden Art des eingelegten Materials und die jeweilige Füllmenge auf dem Bildschirm angezeigt.

Die Bedienung des Druckers ist tatsächlich sehr intuitiv und die einfache Handhabung bei der Konfiguration beweisen, dass die Benutzerfreundlichkeit bei MakerBot im Fokus steht. Allerdings sind uns leichte Fehler beim Touchscreen aufgefallen, als wir den Wi-Fi-Netzwerkzugang über die Tastatur eingeben mussten. Ein Problem, welches wahrscheinlich mit dem nächsten Firmware-Update behoben wird.

Der Method X CFE enthält versiegelte Steckplätze für die Aufbewahrung von zwei Filamentspulen.

Je nach Druckermodell gehören unterschiedliche Extruder (1, 2, 1XA, 2XA, 1C, LABS Experimental-Extruder) zum Lieferumfang, beim zur Verfügung gestellten Method X CFE sind das der 1C, 2 und 2XA Extruder. Mit dieser Auswahl ist es möglich eine breite Palette an Thermoplasten zu drucken: kohlefaserverstärktes Nylon, ABS, ASA, PC-ABS und SR30.

Angefangen haben wir mit der Verwendung des Modell 1C im linken Steckplatz und dem Modell 2 im rechten Steckplatz. Beim Einlegen des löslichen Filaments SR-30 in den Drucker identifizierte der Drucker das Filament dank des RFID-Chips in der Spule und gab eine Warnung, dass der von uns installierte Extruder nicht mit diesem Material kompatibel sei. Um das lösliche Filament SR-30 (ein von Stratasys entwickeltes Material) verwenden zu können, musste daher der 2XA-Extruder eingesetzt werden.

Der Method X CFE ist mit zwei leicht austauschbaren Extrudern ausgestattet.

Das modulare Extruder-System des Method X macht diesen mit einer Vielzahl an  Thermoplasten wie PLA, Tough PLA, ABS oder PETG, aber auch mit technischeren Materialien wie ASA, Nylon, kohlefaserverstärktes Nylon, PC-ABS und PC-ABS Fire Retardant kompatibel. Zudem können lösliche Stützmaterial-Filamente wie PVA oder SR-30 genutzt werden. Obwohl die Maschine mit Filamenten anderer Hersteller kompatibel ist (Voraussetzung dafür ist der MakerBot LABS Extruder, erhältlich für € 415,- inkl. MWSt.), wird vom Hersteller die Verwendung von MakerBot-Materialien empfohlen, um eine optimale Druckqualität gewährleisten zu können. Beachten Sie, dass die Spulen der Marke MakerBot in den beiden dafür vorgesehenen Fächern platziert werden können, während die Filamente anderer Hersteller mit Hilfe eines Spulenhalters, den Sie selbst drucken können, jeweils auf der Außenseite des Druckers positioniert werden können.

3. MakerBot 3D-Druck-Software

Was die Software betrifft, so bietet MakerBot einen proprietären Slicer an, welcher sowohl als Desktop-Version (kompatibel mit Windows 7/10 (64-bit) und macOS 10.12+), sowie als Web-Version (CloudPrint) verfügbar ist. Die beiden Versionen sind sich sehr ähnlich, wobei die CloudPrint-Version die Funktion bietet, sich mit Thingiverse zu verbinden, sodass ein slicen des Modells möglich ist, ohne dieses vorher in den Slicer importieren zu müssen. Eine Option, welche unter anderem für Linux- oder Chromebook-Benutzer praktisch ist. Die Web-Version bietet zudem einige zusätzliche Features – dazu zählen ein schnelleres Slicing, regelmäßige Updates der Funktionen, Anpassung der Kompatibilität an die neuesten Materialien auf dem Markt sowie die Möglichkeit, vergangene Druckaufträge einzusehen und nachzudrucken oder die Option, mit anderen Anwendern an einem gemeinsamen Projekt zusammenzuarbeiten.

Gut zu wissen: beide Versionen des Slicers verfügen über eine drahtlose Verbindung zum Drucker über die Cloud, welche es dem Benutzer ermöglicht, den Druck aus der Ferne zu steuern, den Videostream von der im Gehäuse integrierten Kamera mitzuverfolgen und den Druckstatus zu überwachen. Zudem ist ersichtlich, welche Materialien und welche Menge zum aktuellen Zeitpunkt installiert sind. Beide Versionen sind einfach zu bedienen und erfordern für den Druck nur wenige zusätzliche Einstellungen. Alternativ lässt sich eine Datei auch völlig offline über den USB Port einlesen. Unser einziger Kritikpunkt: die Druckeinstellungen könnten um zusätzliche Parameter erweitert werden z. B. um die Wahl des Materials für die erste Schicht, die Einstellung der Gesamtdruckgeschwindigkeit oder die Art der ersten Schicht (zum jetzigen Zeitpunkt ist „Raft“ oder Padded Base“ möglich, Rims können alternativ hinzugefügt werden).

Das Touchscreen-Interface ist durchaus intuitiv, jedoch besteht bei der Geschwindigkeit des Touchscreens Verbesserungsbedarf. Die Taste an der Vorderseite des Druckers wird nur zum Einschalten des Druckers verwendet. Das Ausschalten erfolgt über das Einstellungsmenü. Hier wäre es wohl praktischer gewesen, wenn diese Taste auch zum Ausschalten des Geräts verwendet werden könnte. 

Mit der Makerbot Print App können Sie Ihre 3D-Modelle slicen und den Drucker über die Cloud steuern.

4. Erste 3D-Drucke mit dem Method X CFE

Für unseren ersten Druck haben wir das mitgelieferte ABS verwendet, um daraus einen Schraubenschlüssel des Made in Space-Projekts zu fertigen. Im Anschluss an den Druckprozess gelang es, diesen ohne besonderes Werkzeug mit wenigen Bewegungen von der Bauplatte zu lösen, da diese flexibel genug ist. Der Schlüssel scheint originalgetreu nachgebildet worden zu sein und funktioniert wie erwartet. Nach diesem ersten Druck mit ABS haben wir den Klassiker 3D-Benchy sowie ein Kaleidozyklus-Modell gedruckt um einen Toleranztest durchzuführen. Alle Drucke wurden ohne Schwierigkeiten ausgeführt und die beobachteten Toleranzen sind als sehr gut zu qualifizieren, da sich alle Teile bis zu einem Wert von 0,2 mm frei drehen.

In einem zweiten Drucktest haben wir eine Freiheitsstatue mit feinen Details gedruckt, welche darüber hinaus freitragende Teile umfasst. Damit der Method X diesen Druck bewältigt, haben wir uns dazu entschieden den zweiten Extruder einzusetzen, welcher den Druck mit SR-30, einem von Stratasys entwickelten Stützmaterial, ermöglicht. Nach dem Druck und dem Reinigen in der Auswaschstation (die uns zum Auswaschen des SR30 ebenfalls von 3Ddrucker.de ausgeliehen wurde), wurde das Modell originalgetreu reproduziert und zeigt keine spezifischen Mängel. Als nächstes sollte ein Lokomotivmodell mit mehreren kleinen und komplexen Teilen gedruckt werden. Der Druck ist jedoch zweimal fehlgeschlagen, weil das Filament an einigen Stellen des Teils Schwierigkeiten hatte an den anderen Schichten zu haften und schließlich um die Düse herum verklumpt ist. Schließlich mussten die Druckparameter, insbesondere die Druckgeschwindigkeit und die Rückzugsgeschwindigkeit angepasst werden, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten.  

Nach ABS haben wir uns an das kohlenstofffaserverstärkte Nylon (PA-CF) unter Verwendung des 1C-Extruders gewagt, welcher mit dieser Version des Methode X mitgeliefert wird. Grundsätzlich gilt dieses Material als schwieriger zu druckendes technisches Material. Es sollte eine Aufhängungshalterung für ein RC-Auto gedruckt werden. Dabei handelt es sich um ein Teil, das sowohl stark als auch steif sein muss, weshalb PA-CF das ideale Material zu sein scheint. Letztendlich war der Druck dieses vermeintlich komplexen Materials einfach und das Ergebnis sehr zufriedenstellend.

Anschließend haben wir unseren Test mit ASA fortgesetzt, einem Material, das ähnlich zu ABS ist und für seine UV-Beständigkeit bekannt ist. Mit diesem wurde eine Astronautenstatuette gedruckt. Weil dieses Modell aber sehr detailreich ist, benötigt es Stützen an Stellen, die nach dem Druck unzugänglich sind. Dem zu Folge wurde SR-30 als Stützmaterial verwendet. Der Start des Drucks verlief sehr gut, jedoch löste sich im zweiten Drittel des Druckprozess der Purge-Tower von der Bauplatte und Filamentstücke blieben am fertigen Teil hängen. Trotzdem war das Ergebnis noch zufriedenstellend.

Zuletzt wurde ein 3-teiliger Stickrahmen gedruckt (bestehend aus Innenrahmen, Außenrahmen mit Schraube und Schraubgewinde). Diesen hatten wir zuvor bereits versucht mit einem anderen Drucker zu fertigen, aber die Toleranzen wurden nicht eingehalten und die Schraube hat nicht in das Gewinde gepasst. Beim Method X haben wir den gegenteiligen Effekt mit „zu“ guten Toleranzen beobachtet. Die Schraube passt zwar in das Gewinde, war jedoch etwas zu klein und rutschte unter Spannung zurück. Dieser Fehler fundiert jedoch eher auf dem Modell, welches solch eine Präzision nicht vorsieht.

Ursprünglich wollten wir mit dem Method X noch einen Bridging und Overhang Test durchführen. Weil bei diesen Torture-Tests das Teil jedoch ohne Druckstützen gedruckt wird, um zu überprüfen, wie das Gerät den Druck von Überhängen (d. h. nicht unterstützte Teile) bewerkstelligt, ist dieser Test für den Method X auf Grund seines beheizten Bauraums nicht geeignet. Zur Erklärung: Bei einem FDM-3D-Drucker mit beheiztem Bauraum, wie dem Method X CFE, bleibt die Temperatur in der Druckkammer hoch, wodurch das Filament relativ formbar bleibt. Deshalb ist es auf Grund der Gegebenheiten unmöglich, freitragende Teile (z. B. eine Brücke) ohne Stützen zu drucken. Die beheizte Kammer sorgt dafür, dass eine bessere Haftung zwischen den Schichten gewährleistet wird und Warping reduziert bzw. eliminiert wird. Zusammenfassen kann gesagt werden, dass dies die mechanischen Eigenschaften und die Maßhaltigkeit der Teile verbessert.

Sollen Teile mit großen Überhängen gedruckt werden, kann dafür das entsprechende Stützmaterial, SR-30, im zweiten Extruder verwendet werden. SR-30 ist ein speziell von Stratasys entwickeltes und patentiertes lösliches Material, das mit ABS, ASA oder anderen Hochtemperaturmaterialien kompatibel ist.

Es wäre zudem noch interessant gewesen, die Maschine mit anderen FDM-Druckern im Einsatz von PLA zu vergleichen. Da für dieses Vorhaben jedoch ein Makerbot Labs Extruder für den Test mit PLA von Drittanbietern bzw. das Makerbot PLA benötigt wird, war es uns dies nicht möglich. Angesichts der Tatsache, dass mit den komplexeren Filamenten sehr gute Ergebnisse erzielt worden sind, gehen wir davon aus, dass es beim Druck mit PLA keine Schwierigkeiten geben sollte.

Schlüsselmodell aus dem Made in Space-Projekt, gedruckt mit ABS.

Wir beobachten eine Toleranz von etwa 0,2 mm // Toleranztest von Louis-Simon Guay auf MyMiniFactory.

„Kaleidocycle“ mit ABS gedruckt. Modell von Enrique Coiras auf Thingiverse.

Freiheitsstatue modelliert von MyMiniWorld, gedruckt mit ABS und löslichem SR-30 Stützmaterial.

RC-Car-Aufhängungshalterung gedruckt vom Method X mit PA-CF.