Richtlinien, Tipps und Tricks für das ideale 3D Druck Bauteil

Die unterschiedlichen additiven Herstellungsverfahren eröffnen eine nie dagewesene Konstruktionsfreiheit. Es sollte allerdings beachtet werden, dass nicht jedes Teil, welches in einem 3D Programm erstellt werden kann, gleichzeitig auch 3D druckbar ist. Aus den uns gesetzten technologischen bzw. materialspezifischen Grenzen lassen sich Richtlinien ableiten, an die sich ein Konstrukteur halten sollte, um ein optimal druckbares Bauteil zu erhalten.

Konstruktionsempfehlungen für den 3D Druck

Stützstrukturen bei Überhängen

Je nach verwendeter Technologie bzw. Material sind bestimmte Wandstärken, Form- und Lagetoleranzen sowie Oberflächengüten etc. zu beachten. Einen besonderen Unterschied zwischen den Verfahren stellen Überhänge dar. Überragen aufzubringende Schichten die Vorangegangenen stellt sich ein Winkel ein. Um einem Absacken des Materials entgegenzuwirken, muss hier mit einer Unterstützung gearbeitet werden. Dieser sogenannte „Support“ muss nach dem Druck händisch entfernt werden.

Technologiebedingt kann man pulverbasierten Verfahren hier die größere Freiheit zuschreiben. Bei diesen müssen keine ausgebildeten Stützkonstruktionen verwendet werden, da hier nicht gehärtetes Pulver als Unterstützung dient. Gleichzeitig sollten geschlossene Volumenkörper dementsprechend einen Auslass besitzen, um nicht genutztes Material nach dem Druck entfernen zu können. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit das Pulver im Bauteil zurückzulassen, entweder da keine Auslasslöcher gesetzt werden können oder um ein erhöhtes Gewicht zu erhalten. Je nach Komplexität des Bauteils kann dieser Entfernprozess mehr Zeit in Anspruch nehmen. Das ist beispielsweise insbesondere bei dünnen Rohren der Fall und wirkt sich negativ auf den Teilepreis aus.

Große Oberflächen vermeiden

Eine Weitere, nicht zu unterschätzende Fehlerquelle stellt das sogenannte „Warping“ dar. Bei den meisten 3D Druck Techniken wird das Material zumindest kurzzeitig erhitzt. Dabei kann es zu einer ungleichen Temperaturverteilung im Bauteil kommen, was zu internen Spannungen führt. Diese können im schlechtesten Fall dazu beitragen, dass sich ein Bauteil verzieht. Große und flache Oberflächen sollten aus diesem Grund nach Möglichkeit vermieden werden. Ebenso sollten die Kanten Ihres Bauteiles abgerundet werden, um Warping Effekte zu eliminieren.

Für einen guten Überblick der verfahrensspezifischen Designrichtlinien haben wir in dieser Tabelle weitere grundsätzlich zu beachtende Punkte zusammengefasst:

GeometrieVisuelle DarstellungBeschreibungFDM
Fused Deposition Modelling
SLS
Selektives Laser Sintern
MJF
Multi Jet Fusion
UnterstützungGrößter Winkel, mit dem eine Wand ohne Stützstrukturen gedruckt werden kann45°--
BrückenDie mögliche Bauraumüberbrückung ohne Verwendung von Stützstrukturen10 mm--
ToleranzZu erwartende Toleranz± 0.3mm (min +-0.5%)± 0.2mm (mind. ± 0.3%)± 0.4mm (mind. ± 0.4%)
Ungestützte WändeWände, die nur an einer Seite an die Bauteilgeoemetrie anschließen1 mm0.7 mm0.7 mm
WandunterstützungWände, die mindestens an beiden Enden an andere Bauteilgeometrien anschließen1 mm0.7 mm0.7 mm
Gravuren und ErhebungenTiefe bzw. Höhe von Details, welche auf der Außenwand aufgebracht werden0.8 mm breit; 1mm hoch0.5 mm in Höhe und Breite0.5 mm in Höhe und Breite
LöcherMinimaler Durchmesser, welcher erfolgreich gedruckt werden kann2 mm1.5 mm1.5 mm
AuslasslöcherMindestdurchmesser, um überflüssiges Baumaterial nach dem Druck zu entfernen-3.5 mm3.5 mm
KleinststrukturenMindestgröße (LxB) an Details, sodass diese gedruckt werden können2 mm x 2 mm0.5 mm x 0.5 mm0.5 mm x 0.5 mm
Verbindungen und bewegliche BauteileErforderlicher Freiraum zwischen zwei Bauteilen, um Bewegungen zu ermöglichen0.2 - 0.5 mm0.5 mm0.5 mm