3D Druck Konstruktionsrichtlinien

Tipps und geometrische Gestaltungsrichtlinien

4 wichtige Tipps für einen optimalen 3D Druck
  1. Belastung immer quer zur Faserrichtung (vergleichbar mit einem Holzbrett)
  2. Freiformflächen beim Drucken möglichst in x oder y Richtung legen
  3. Überhänge vermeiden spart Stützmaterial
  4. Ausdehnung in z Richtung kostet Zeit – Bauteil wenn möglich flach bauen

3D Druck Konstruktionsrichtlinien – Darauf sollten Sie achten!

Die herkömmliche 3D-CAD Konstruktion von Bauteilen oder Baugruppen ist für das Generative Fertigungsverfahren mit einem 3D Drucker nicht geeignet. Für die Generative Fertigung gibt es deshalb ein paar wichtige Konstruktions- und Gestaltungsrichtlinien.

  • Geometrische Freiheitsgrade

Dank des Schichtbauverfahrens von 3D Druckern können völlig abstrakte und kreative Formen entstehen. Es ist daran zu denken, je mehr Überhänge das Bauteil aufweist, umso mehr Stützstrukturen sind notwendig. Am Besten vermeiden Sie durch richtiges Positionieren Ihres Bauteils im 3D Drucker unnötige Übergänge, das spart Stützmaterial.

  • Wandstärke

Die minimale Wandstärke ist je nach 3D Drucktechnologie unterschiedlich. Es können dabei Genauigkeiten von bis zu 16µm erzielt werden.

  • Zug- und Druckkräfte

Belastungen durch Einwirken von Kräften werden am Besten abgefangen, wenn die Faserrichtung quer zum Bauteil liegt. (vergleichbar mit einem Holzbrett) Mittlerweile gibt es bereits Drucktechnologien, die Bauteile mit Carbonfasern versteifen. (Kohlefaser 3D Drucker)

  • Leichtbau

Das Innenleben des Bauteils kann mit einer Stützstruktur (Wabenstruktur) versehen werden. Dadurch wird Baumaterial eingespart und das Bauteil ist wesentlich leichter.

  • Kanten und Ecken

Sehr spitze Kanten und Ecken sind problematisch. Aufgrund der Schichtstärke kann es hier zu ungewollten Abstumpfungen kommen. Es ist daher notwendig, einen minimalen Ecken- und Kantenwinkel einzuhalten.

  • Volumen und Körper

Geschlossene Volumenkörper steigern die Qualität des Bauteils. Darauf ist bereits bei der Erstellung der STL-Datei zu achten. Schlechte STL-Dateien aus zwei nicht vereinigten Volumen, können beim Drucken große Probleme bereiten.

  • Kanäle

Zur Beförderung von Luft oder Flüssigkeiten, können Kanäle direkt mitgedruckt werden. Diese dienen als Transportwege des Mediums oder als Kühlung des Bauteils. Kanäle können zudem gleichzeitig als tragende Struktur eingesetzt werden. Bauteile können durch Materialeinsparung dadurch sehr leicht werden.

  • Bohrungen

Um zusätzliche Arbeitsschritte zu vermeiden, können Bohrungen direkt mit eingebaut werden. Die Rundheit der Bohrungen ist jedoch abhängig von der Lage im Bauraum des 3D Druckers. Größere Bohrungen lassen sich problemlos drucken. Bei Bohrungen mit einem Durchmesser von kleiner als 2,5 mm bietet es sich an nur eine Zentrierung/Senkung anzudeuten und die Bohrung anschließend manuell aufzubohren.

  • Gewinde und Passungen

Werden spezielle Bohrungen oder Gewinde benötigt, ist es möglich nach dem Druck das Loch aufzubohren und das Gewinde manuell zu schneiden. Für Passungen z.B. 8H7 kann die Bohrung am CAD Modell verändert und kleiner ausgedruckt werden. Anschließend kann die Bohrung zur Passbohrung entsprechend aufgerieben werden.

  • Elastische Elemente

Bei elastischen Elementen wie Federn oder Membranen sind drei Hauptkategorien zu beachten
– Zug und Druck: Zug- und Druckstab, Ringfeder
– Biegung: Blattfeder, Spiralfeder, Drehfeder, Tellerfeder, Membranfeder
– Verdrehung: Drehstabfeder, Schraubenfeder (Zylindrisch), Schraubenfeder (nicht Zylindrisch)

  • Festkörpergelenke

Einteilige Gelenke (Festkörpergelenke), wie Filmscharniere haben den Vorteil, dass sie spiel- und verschleißfrei sind. Diese Gelenke müssen jedoch sehr gut auf die jeweilige Beweglichkeit ausgelegt werden. Alternativ können auch Kreuzfedergelenke eingesetzt werden.

  • Bewegliche Bauteile

Zwei gegeneinander bewegliche Teile oder Bereiche eines Bauteils benötigen einen minimalen einzuhaltenden Abstand. Baugruppen oder Funktionsgruppen sollten etwas Luft ca. 0,2-0,3 mm zwischen den einzelnen Bauteilen oder Wandungen aufweisen. Hiermit ist gewährleistet, dass sich die vermiedenen Bauteile nicht miteinander verschmelzen und seine volle Funktionsfähigkeit erhalten bleibt. Dies gilt für Gelenke oder auch eingebaute Aktoren in den Bauteilen.

  • Einteilige Verschlüsse, Flexible Verschlüsse

Verschlusssysteme sind gerne gesehene Funktionalitäten. Beispiele sind Bajonettverschlüsse, Schraubverschlüsse, Spannverschlüsse und Schnappverschlüsse.

  • Lineare Führungen

Profilführungen sind möglich, jedoch schwierig handelbar. Dies liegt sehr an der Genauigkeit des 3D Druckers.

  • Nachbearbeitung von 3D Druck Teilen
  • Glättung der Oberfläche mit Aceton-Dampf
  • Stützstruktur auswaschen und entfernen
  • Lackieren in alle RAL-Farben
  • Bohren, Gewinde schneiden und reiben
  • Kunststoffmetallisierung und Kunststoffgalvanisierung
  • Nanoversiegelung der Oberflächen

 

Quelle:
Buch: Generative Fertigung mit Kunststoffen / Springer Vieweg Verlag

 


Johannes LutzSie haben Fragen, brauchen Antworten?

Schreiben Sie mir eine Nachricht oder rufen Sie mich an!

Name: Nummer: Geeignete Zeit: