„Und kann man LEGO-Teile drucken?“ Diese Frage hören wir oft von Leuten, die die Anschaffung eines 3D-Druckers in Erwägung ziehen und sich fragen, für welche Zwecke sie ihn verwenden könnten. Und kein Wunder, dass sie nach diesen tollen kleinen Plastikbausteinen fragen – LEGO unterstützt Kreativität und technisches Denken und ist bei Kindern und Erwachsenen gleichermaßen beliebt. Aber können Sie wirklich LEGO-ähnliche Steine auf Ihrem 3D-Drucker ausdrucken? Die Antwort wird Sie vielleicht nicht überraschen. Natürlich können Sie das – es ist allerdings eine kleine Herausforderung. Lassen Sie uns Ihnen zeigen, wie man es macht!

Bevor wir uns jedoch mit genauen Anweisungen für verschiedene Materialien und Druckerkonfigurationen befassen, fassen wir einige grundlegende Fakten über 3D-gedruckte LEGO-ähnliche Steine zusammen.

Wir sind sicher, dass Sie wissen möchten, wie viel 3D-gedruckte Teile im Vergleich zu den im Spritzgussverfahren hergestellten Originalteilen kosten werden. Das ist keine einfache Antwort – das Drucken eines einzelnen Steins ist ziemlich einfach und billig, aber es ist auch die Zeit, die für die Nachbearbeitung benötigt wird, die Sie berücksichtigen müssen.

Hier ist ein gutes Beispiel: Stellen Sie sich vor, Sie benötigen 20 Stück graue, hohe 1×8 Blöcke. Sie können sie auf der offiziellen LEGO-Website kaufen. Die Kosten für 20 solcher Teile ohne Versand betragen 5,40 USD (der Preis kann je nach Ihrem Land variieren). Wenn Sie sich dazu entschließen, die Steine mit unserem Original Prusa i3 MK3S mit Prusament PLA galaxy silver zu drucken, werden Sie etwa 80 Gramm Material während eines 13-stündigen Druckauftrags verbrauchen. Wenn Sie nur den Preis des verwendeten Materials zählen, kostet Sie das weniger als 2,50 USD. Nicht schlecht, oder? Aber wenn Sie den Wert Ihrer Zeit für die Druckvor- und -nachbearbeitung (Entfernen der Ränder und eventuelles Glätten der ABS/ASA-Teile mit Aceton) hinzurechnen, werden Sie feststellen, dass die Kosten deutlich höher sein können.

Eine weitere Herausforderung ist die Genauigkeit. Die originalen LEGO-Steine aus ABS haben eine glatte Oberfläche und werden dank der Spritzgusstechnologie mit einer Präzision von 10 Mikrometern oder besser hergestellt. Dies ist ein Ziel, das mit Standard-FFF-3D-Druckern immer schwer zu erreichen sein wird. Dennoch gibt es weltweit eine ganze Reihe von Herstellern (z.B. io3dprint oder 3dprintingmentor), die versuchen, LEGO mit unterschiedlichem Erfolg zu drucken – dies bestätigt, dass man fast alles 3D-Drucken kann, auch wenn es nicht so einfach ist, wie das Drücken einer einzigen Taste.

Schauen wir uns also ein paar Tricks an, die Ihnen helfen werden, mit der geringeren Genauigkeit von Hobbymaschinen umzugehen, aber bedenken Sie, dass 3D-gedruckte Teile nicht ganz die Qualität von Original LEGO Steinen haben werden.

FFF 3D-Drucken

Der FFF-3D-Druck eignet sich für die Herstellung von klassischen Blöcken im LEGO-Stil und LEGO-Duplo-Blöcken. Herkömmliche LEGO-Steine sind etwas schwieriger zu replizieren, aber es ist möglich – unsere Experimente mit Original Prusa i3 MK3S Druckern bestätigen das. Im Allgemeinen gibt es 2 Regeln, die Sie berücksichtigen müssen:

1) FFF 3D-Drucker sind weniger genau als Spritzguss. Einige Teile haben mehr Probleme beim Verbinden, andere sind vielleicht etwas zu locker. Ihre 3D-gedruckten Teile passen möglicherweise nicht so gut wie die Originalteile.

2) Mit einem gut gewarteten und richtig kalibrierten 3D-Drucker erzielen Sie bessere Ergebnisse (jede 10 Mikrometer sind wichtig). Insbesondere die Kalibrierung der ersten Schicht ist für einen erfolgreichen LEGO-Druck besonders wichtig.

Während unserer Tests haben wir mehrere LEGO-Teile gedruckt, die kostenlos auf PrusaPrinter oder Thingiverse erhältlich sind. Die besten Ergebnisse wurden mit Eisenbahnteilen erzielt, die mit denen aus der LEGO City-Serie kompatibel sind. Der Hauptvorteil besteht darin, dass die Verbindung mit normalen „Pins“ im Vergleich zu anderen LEGO Teilen minimal ist. Bei diesen Modellen geht es mehr um die Gleise selbst und die Verbindungen zwischen ihnen, daher ist die Genauigkeit hier nicht entscheidend. Die besten Ergebnisse haben wir mit Prusament ASA erzielt (was auch bei anderen Teilen hervorragend funktioniert hat), vor allem aufgrund der Ähnlichkeit mit dem ABS, das für Original LEGO-Stücke verwendet wird.

Die überwiegende Mehrheit der anderen kostenlos im Internet erhältlichen Teile schien jedoch aufgrund geringer oder gar keiner Toleranz ungeeignet zu sein. Die Autoren machten ihre Modelle so präzise wie die Originale, berücksichtigten aber nicht die für den FFF-3D-Druck erforderlichen größeren Abstände. Das häufigste Problem ist, dass die Steinwände in der Regel zu dick sind, so dass es unmöglich ist, 2 Steine nebeneinander zu setzen.

Wir haben aus diesen Fehlern etwas gelernt und einen Satz von mehreren Basisstücken entworfen, die mit unserem Original Prusa i3 MK3s gedruckt werden können. Diese Bausteine haben etwas dünnere Wände, so dass Sie nicht befürchten müssen, dass sie nicht nebeneinander passen. Zwischen den Steinen wird ein kleiner Spalt sein. Außerdem sollten alle Teile zu anderen 3D-Druckteilen und auch zu Originalteilen passen (und leicht zu entfernen sein). Wie wir bereits gesagt haben, hängt es stark von Ihrer Druckereinrichtung und der Wahl des Filaments ab. Es kann etwas dauern, bis Sie die optimalen Einstellungen für Ihren Drucker und Ihre Slicer finden.

Denken Sie daran, dass es wichtig ist, die erste Schicht richtig kalibriert zu haben. Und selbst damit ist es gut, den Elefantenfußausgleich (Druckeinstellungen – Erweitert) auf 0,4 mm anzuheben und den Baustein mit der Unterseite (Hohlkörper) auf dem Heizbett liegend mit einem Rand um ihn herum zu drucken. Ohne den Rand riskieren Sie, dass sich der Druck aufgrund der geringen Grundfläche vom Blech löst.

Nachbearbeitung und empfohlene Materialien

Sobald der Baustein gedruckt ist, sollten Sie den Rand entfernen. Sie sollten ihn leicht von Hand entfernen können, aber wenn Sie die erste Schicht nicht richtig kalibriert haben, kann es notwendig sein, ihn mit einem Messer zu schneiden. Schichten, die durch den FFF-3D-Druck erstellt wurden, können zu Problemen beim Verbinden der Bausteine führen. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, drucken Sie Ihre Bausteine mit ASA oder ABS und legen sie über ein Acetonbad, um sie mit den Acetondämpfen zu glätten. Dies sollte kein langer Prozess sein, da die Teile bei längerer Einwirkung ihre Form verlieren. Die mit ASA oder ABS gedruckten und in Aceton geglätteten Blöcke passen gut zu den Original LEGO Teilen. Wenn Sie andererseits Originalteile mit PLA kombinieren, riskieren Sie, dass die Originalteile (durch Abrieb) beschädigt werden, was bedeutet, dass sie nicht mehr gut zusammenpassen. Wir haben für unsere Tests Prusament ASA wegen einiger bemerkenswerter Vorteile verwendet: ASA hat ähnliche Eigenschaften wie ABS (zur Herstellung von Original-LEGO-Steinen), ist aber wesentlich einfacher zu drucken. Der Geruch ist weniger auffällig, es verzieht sich nicht so stark und es ist einfacher, dieses Material in Acetondämpfen zu glätten.

Was funktioniert gut mit FFF-3D-Druckern?

Sie haben wahrscheinlich schon bemerkt, dass wir große Projekte mögen 🙂 Und dieser Artikel ist keine Ausnahme – dieses Mal haben wir Prusament und unseren Original Prusa i3 MK3S Drucker verwendet, um ein LEGO-Modell unseres Hauptsitzes zu bauen, in dem wir alle unsere Drucker und Filamente entwickeln und herstellen. Wir haben dieses Projekt nur benutzt, um zu zeigen, wie Sie Ihre Kreativität entfalten können, um etwas von persönlichem und emotionalem Wert aufzubauen 🙂

In der Regel ist es besser, fehlende oder spezielle Teile zu drucken, die LEGO entweder nicht anbietet oder zu einem sehr hohen Preis verkauft – wie z.B. große Grundplatten. Ob Sie bestimmte Teile drucken können, hängt auch von den Fähigkeiten Ihres Druckers ab: Generell ist es nicht empfehlenswert, FFF-3D-Drucker zu verwenden, um winzige und zerbrechliche Teile wie Hände von LEGO-Minifiguren herzustellen. Dasselbe gilt für größere Mengen winziger Blöcke (z.B. 1×1 niedrig). Deren Nachbearbeitung (Entfernen des Randes etc.) dauert zu lange und ist recht schwierig. Es ist besser, einen SLA-Drucker zu verwenden, zum Beispiel unseren Original Prusa SL1. Apropos SLA-3D-Drucker…

SLA 3D-gedrucktes LEGO

SLA-Drucker haben einen großen Vorteil – ihre Genauigkeit liegt nahe an den im Spritzgussverfahren hergestellten Teilen. Es gibt jedoch noch andere Schwierigkeiten, denen wir uns stellen müssen. Eine davon ist eine ziemlich hohe Reibung zwischen zwei aus Harz hergestellten Teilen. Dadurch sind die Blöcke nicht nur anfangs schwer zu verbinden und zu trennen, sondern sie sind auch anfällig für Abrieb, was zu gelösten Verbindungen führt. Der andere Nachteil sind die höheren Kosten der gedruckten Teile im Vergleich zur FFF-Technologie. Was wir jedoch empfehlen können, ist die Verwendung von SLA-3D-Druckern für das Prototyping spezieller Teile, insbesondere wenn der Fokus auf Details liegt (z.B. spezifische LEGO-Minifiguren).

Vergessen Sie nicht, dass die meisten Harze, die für den SLA-3D-Druck verwendet werden, nicht für Objekte geeignet sind, die von kleinen Kindern gehandhabt werden sollten – bei unzureichender Wasch- und Aushärtungsgrad können die Harze einen Hautausschlag oder eine allergische Reaktion auf der Haut verursachen. Dies gilt auch für Erwachsene!

Die reale Verwendung von 3D-gedruckten LEGO-kompatiblen Teilen

Im Allgemeinen ist der 3D-Druck gut für Spezial- oder Ersatzteile, die zu Original LEGO passen, oder in besonderen Fällen auch für die Erstellung größerer Sets, aber definitiv nicht für die Massenproduktion. Er wird nie so genau sein wie das Spritzgussverfahren. Und in großen Mengen ist es auch teurer (wenn man die Druckvor- und -nachbearbeitung berücksichtigt). Die meisten Leute werden es wahrscheinlich verwenden, um spezielle Teile zu drucken, die in den Original-Sätzen nicht zu finden sind, oder fehlende/ersetzende Teile.

Wir müssen darauf hinweisen, dass 3D-gedruckte LEGO-Teile normalerweise nicht für kleine Kinder geeignet sind. Zum Beispiel lassen sich Blöcke, die mit PLA auf dem Original Prusa i3 MK3S gedruckt werden, gut verbinden, erfordern aber eine größere Kraft, die kleine Kinder vielleicht nicht haben. Und vergessen wir nicht die Gesundheit der Kinder – sie sollten unter keinen Umständen irgendwelche 3D-Druckteile in den Mund nehmen. Besonders SLA-Harze können giftig sein und kann besonders auf nackter Haut einen Ausschlag oder eine allergische Reaktion hervorrufen!

Die Herstellung von LEGO-ähnlichen Steinen wird zusätzlich erschwert durch Taten und Aktionen der Firma LEGO, die sich kürzlich an 3D-Druckergemeinschaften wandte und sie dazu brachte, ihre Kreationen aus dem Internet zu entfernen. Beispielsweise sind umfangreiche Sites wie printabrick.com nicht mehr für die Öffentlichkeit zugänglich und die Leute sind auf die wenigen Modelle beschränkt, die online geblieben sind oder die sie selbst erstellen – wie wir es getan haben.

Schlussfolgerung

LEGO ist ein sehr beliebter und kreativer Baukasten. Und dank des 3D-Drucks kann er mit vielen interessanten Teilen ergänzt werden. Es versteht sich von selbst, dass man mit einer Geschäftsidee zum Verkauf von 3D-gedruckten LEGO-Teilen keinen Durchbruch erzielen wird. Das liegt vor allem an den Kosten, der Druckpräzision und der Gesundheitssicherheit. Selbst mit den oben genannten Problemen kann man sehr schöne Ergebnisse erzielen. Lassen Sie sich von diesen Problemen nicht entmutigen, versuchen Sie, etwas Erstaunliches für sich selbst zu drucken und zu bauen! Und vergessen Sie nicht, die Ergebnisse zu teilen. Wenn Sie wirklich enorme Herausforderungen lieben, versuchen Sie, unser Set „Josef und die Druckerfabrik“ zu drucken. Sie müssen „nur“ 1680 Bausteine drucken, das sind 847 Stunden Druckzeit und 4976g Material.

Fröhliches Drucken!

Übrigens: Jeder hier liebt LEGO! Jo hat sogar diesen erstaunlichen Bausatz mit Original LEGO-Stücken zu seinem 30. Geburtstag von einem unserer Entwickler bekommen. 🙂