Hubs, ein Dienstleister für 3D-Druck und CNC-Bearbeitung, hat mir einen interessanten Artikel zur Verfügung gestellt, der wertvolle Tipps zum Design von 3D-Druckteilen enthält. Den wollte ich meinen Lesern nicht vorenthalten:
Es gibt diverse 3D-Druckverfahren, die unterschiedliche Möglichkeiten, aber auch in der Designplanung verschiedene Anforderungen mit sich bringen. Damit Sie die diversen Designüberlegungen auch entsprechend umsetzen können, möchten wir in diesem Beitrag die Anforderungen der verschiedenen 3D Druckverfahren zusammenfassen.
Beachten Sie den Grundgedanken im 3D Druck
Wenn Designs und Objekte digital erstellt werden, dann ist der Kreativität und den Schaffensmöglichkeiten kaum eine Grenze gesetzt. Was viele Personen immer wieder vergessen: Aus diesen digitalen Vorlagen soll ein physisches Objekt entstehen. Dieses ist nicht nur an die Naturgesetze der Gestaltung, sondern auch an die Möglichkeiten des entsprechenden 3D Druckers gekoppelt.
Jeder 3D Druck Service kommt an seine Grenzen. Damit Sie bei Ihrer Idee nicht unnötige Zeit und auch Kreativität opfern müssen, gehen wir nun detailliert auf die unterschiedlichen Punkte bei der Gestaltung ein, die Sie bei der Planung beachten sollten.
Die Gestaltung der Überhänge
Bei einem 3D Druck Service werden Objekte Schicht um Schicht aufgebaut. Um eine Schicht also aufbringen zu können, müssen die darunterliegenden die oberen entsprechend stützen. Sollten solche Überhänge also in Ihrem Modell geplant sein, dann müssen Sie auch die Statik des Bauteils beachten.
Komplett vermeiden lassen sich diese Gestaltungsformen in der Regel nicht, auch wenn Sie diese so sparsam wie möglich einsetzen sollten. Sollte es sich doch nicht umgehen lassen, dann sind die Winkel zu beachten. Im FDM und SLA ist die Vorgabe bei etwa 45 Grad. Nicht nur aus diesem Grund sollten Überhänge in einem Modell so wenig wie möglich auftauchen, denn diese „in die Luft“ gedruckten Elemente weisen zudem in der Regel oft eine rauere Oberflächenbeschaffenheit auf.
Die Wandstärke in 3D Elementen
Ein 3D Modell kann mit der aktuellen Technik sehr präzise erstellt werden. Nicht nur aus diesem Grund ist es ein immer beliebter werdendes Verfahren. Dennoch kommt man mit den aktuellen Möglichkeiten in der CNC Bearbeitung an eine Grenze, nämlich dann, wenn die Wandstärke zu dünn gewählt wird.
Auch wenn es im Einzelfall möglich sein könnte, auch dünnere Wandstärken zu realisieren, sollten Sie bei der Planung doch ein Minimum von 0,8 mm nicht unterschreiten. Diese können in allen Prozessen erfolgreich gedruckt werden.
Stabilität und Verziehen von Modellen
Das Material selbst, das für den Druck eines 3D Modells verwendet wird, kann sehr unterschiedlich sein in den entsprechenden Eigenschaften. Durch Verschmelzen, Sintern oder auch Laser werden die Materialien verfestigt oder auch gescannt. Eines haben aber alle Verfahren gemeinsam, denn es entsteht Wärme. Jedes Material reagiert unterschiedlich auf diese, meist sehr hohen Temperaturunterschiede. Vor allem auf die eigene Stabilität und Festigkeit kann das Auswirkungen haben. Diese Tatsache können Sie zu Ihrem Vorteil nutzen, aber in aller Regel sind die Anforderungen an einen 3D Druck doch, so fest wie möglich zu sein, um auch Belastungen standhalten zu können. Würde es sich also wegen der eigenen Materialschwäche verziehen, würde es auch den vorgesehenen Zweck nicht erfüllen können.
Besonders bei langen und großflächigen Modellen lassen sich Verformungen immer wieder erkennen. Die entsprechende Maschinenkalibrierung und auch die Oberflächenhaftung, zwischen Bauteil und Druckbrett können ein Verziehen ausschließen beziehungsweise minimieren. Einen 100-prozentigen Schutz gibt es bei dieser Art der Planung allerdings nicht und so sollten Sie wenn möglich auf die Erstellung von besonders dünnen und großen Flächen verzichten.
Wie detailliert darf ein 3D-Druck-Modell sein?
Andere Methoden wie eine CNC Bearbeitung waren nicht in der Lage ein entsprechendes Bauteil zu erstellen und der 3D Druck kann jetzt deutlich diffizilere Modelle erstellen. Wie detailliert darf ein Teil aber werden, damit es auch noch alle Anforderungen erfüllen kann? Der minimale Detaillierungsgrad wird von Mechanik und Fähigkeit des entsprechenden 3D Druckprozesses vorgegeben, ebenso wie vom verwendeten Druckmaterial und der Zeit, die für die Erstellung eingeplant wird.
Bei Ihrer Planung ist es also überaus wichtig, die Ansprüche an den Druck genau zu definieren. Sind Funktionalität oder nur eine entsprechende Optik ausschlaggebend? In dieser sehr individuellen Frage sollten Sie dann die Qualitäten festlegen und dafür sorgen, dass diese auch aus technischer Sicht eingehalten werden können.
[Ursprünglich stammt der Artikel von 3DHubs, die inzwischen von Protomold aufgekauft und in Hubs umbenannt wurden. Der Artikel wurde entsprechend aktualisiert.]
