4 wichtige Designüberlegungen für den 3D-Druck

Die Gestaltungsfreiheit ist einer der Hauptvorteile der additiven Fertigung. Da sich die Konstruktion für den 3D-Druck jedoch erheblich von der Konstruktion für die traditionelle Fertigung unterscheidet, erfordert dies einen neuen Ansatz in der Konstruktionstechnik. Um 3D-druckfähige, qualitativ hochwertige Teile zu erstellen, müssen Designer und Ingenieure daher mit dem Wissen um neue Ansätze und Anforderungen bei der Konstruktion für die additive Fertigung gewappnet sein. Obwohl die Besonderheiten jeder 3D-Drucktechnologie und jedes 3D-Materials ihre spezifischen Designansätze diktieren, werden wir in diesem kurzen Leitfaden allgemeine Designüberlegungen hervorheben, die auf alle 3D-Drucktechniken angewendet werden können.

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Wichtige Überlegungen beim Entwerfen von 3D-druckbaren Teilen

1. Überhänge und Stützen
Überhänge sind die hervorstehenden Teile einer Struktur und kommen oft in komplexeren Designs vor. Der wichtigste Punkt bei der Konstruktion von Teilen mit Überhängen ist der Winkel, da jeder 3D-Drucker seine eigenen Grenzen hat und es wichtig ist sicherzustellen, dass die Überhänge die zulässigen Werte nicht überschreiten.

Der geeignete Winkel für FDM und SLA sollte beispielsweise 45 Grad nicht überschreiten. Wenn der Winkel größer ist, benötigen die Überhänge zusätzliche Stützen, um eine Beschädigung des Teils zu vermeiden. Im Allgemeinen empfiehlt es sich, die Anzahl der Überhänge zu reduzieren, da dies die Stützen begrenzt und somit Druckzeit und -material spart. Dadurch wird auch die Nachbearbeitung viel einfacher.

2. Wandstärke

Der nächste entscheidende Punkt, der in der Planungsphase berücksichtigt werden muss, ist die Wandstärke. Probleme mit der Wandstärke gehören zu den typischsten Designproblemen und können zu Druckfehlern führen. Wenn die Wände Ihres Teils zu dünn sind, führt dies zu einem sehr zerbrechlichen Druck, der leicht zerbrochen oder beschädigt werden kann. Andererseits verursachen zu dicke Wände innere Spannungen, die zu unerwünschten Ergebnissen wie Rissbildung führen.

Obwohl die empfohlene Mindestwandstärke hauptsächlich vom verwendeten Material und der Gesamtkonstruktion des 3D-Modells abhängt, gilt als Faustregel, die Wände etwas dicker zu machen. Eine Wandstärke von mehr als 0,8 mm ermöglicht in der Regel das erfolgreiche Drucken von Teilen mit allen 3D-Druckverfahren.

3. 3. Schrumpfung und Verwerfung

Der 3D-Druckprozess beinhaltet typischerweise Veränderungen innerhalb des Materials, da es gesintert, geschmolzen oder auf andere Weise erhitzt wird. Beim Abkühlen des Materials treten jedoch in der Regel Probleme auf, da dies zu Verzug oder Schrumpfung führt, was wiederum zu Rissbildung und Verformung führt. Teile mit langen, ebenen Oberflächen sind besonders anfällig für Schrumpfung, da die Wärmebehandlung eine Längskontraktion induziert.

Deformationen können auch durch scharfe Ecken erzeugt werden, da sie als Spannungskonzentrationspunkte wirken. Mit dem richtigen Design können diese Probleme jedoch vermieden werden. Ziehen Sie in Erwägung, einem 3D-Modell eine abgerundete Krempe anstelle von scharfen Ecken hinzuzufügen, und versuchen Sie, lange flache Oberflächen zu vermeiden. Da die Ecken abgerundet sind, kann die Belastung gleichmäßiger verteilt werden. Verrundungen können auch in einem 3D-Modell entworfen werden, um das Verziehen im Kontaktbereich einer Bauplatte und der unteren Oberfläche eines Teils zu mindern.

3. 3. 4. Dateiauflösung

Um eine gute Druckqualität zu gewährleisten, ist es wichtig, den Detailgrad zu berücksichtigen und die richtige Auflösung für Ihr Teil zu wählen. Der Detaillierungsgrad hängt natürlich von der verwendeten 3D-Drucktechnologie und den verwendeten Materialien ab. Das Entwerfen eines Modells mit extremer Detailgenauigkeit kann jedoch dazu führen, dass 3D-Drucker ein Objekt einfach nicht drucken können. Stellen Sie also sicher, dass Sie Details gemäß den Spezifikationen Ihres 3D-Druckers entwerfen.

Zusammenfassend

Ein erfolgreicher Druck beginnt immer mit einem richtig gestalteten 3D-Modell. Andere wichtige Faktoren, die Designer berücksichtigen sollten, sind das Material und die Art der verwendeten 3D-Drucktechnologie. Grundlegende Designregeln werden in vielerlei Hinsicht von diesen Schlüsselfaktoren bestimmt. Letztendlich wird die Untersuchung von Designüberlegungen und -anforderungen der erste Schritt sein, um einen erfolgreichen Druckprozess sicherzustellen.