Experten-Tipps für FDM 3D-Druck: Präzision und Effizienz im Design

Fused Deposition Modeling (FDM) ist ein extrusionsbasiertes 3D-Druckverfahren. Dabei wird ein Materialfilament kontinuierlich durch eine beheizte Düse geführt, die das Material schmilzt. Die Düse bewegt sich und legt das Material Schicht für Schicht in der Form des gewünschten Objekts ab, bis dieses vollständig ist.

Hier sind die wichtigsten Design-Tipps für den FDM 3D-Druck:

Größenbeschränkungen

FDM kann Teile mit einem Bauraum von bis zu 914 × 610 × 914 mm fertigen. Die minimal druckbare Feature-Größe beträgt 0,2 mm. Erreichbare Toleranz: ±0,3 % (min. 0,3 mm).

Stützstrukturen

FDM baut Teile Schicht für Schicht auf. Wenn eine obere Schicht nicht ausreichend von der darunterliegenden Schicht gestützt wird, droht Einsturz. Dieses Problem tritt besonders bei Brücken und Überhängen auf.

Brücken entstehen beim FDM, wenn horizontale Schichten zwischen zwei Ankerpunkten aufgebaut werden. Diese Schichten neigen während des Drucks zum Durchhängen, da keine Stützschichten darunter existieren. Lösungen: Abstand der Ankerpunkte verringern oder Stützstrukturen einplanen, die nach dem Druck entfernt werden.

Überhänge

Überhänge liegen vor, wenn eine gedruckte Schicht nur einseitig von den darunterliegenden Schichten gestützt wird. Unzureichende Stützung führt zu Biegung, Aufrollen, Wulstbildung und schlechter Schichthaftung. Diese Probleme treten nicht auf, wenn der Überhang einen Winkel von 45° oder weniger zur Vertikalen aufweist – dann besteht noch 50 % Unterstützung durch untere Schichten. Bei steileren Überhängen sind Stützstrukturen Pflicht.

Stützstrukturen verursachen Materialverschwendung, längere Druckzeiten und hinterlassen nach der Entfernung Spuren am Bauteil. Um Stützen zu vermeiden, kann das Modell in separate Teile aufgeteilt, einzeln gedruckt und nachträglich montiert werden.

Bohrungen

Bohrungen sind im Extrusionsverfahren knifflig. FDM druckt tendenziell zu kleine Bohrungen, da der Perimeter jeder Schicht den der vorherigen komprimiert. Das Ausmaß der Unterdimensionierung hängt von Düsendurchmesser und Bohrungsdurchmesser ab – die Reduktion ist proportional zum Verhältnis Bohrungs- zu Düsendurchmesser.

Meist berücksichtigt die Slicing-Software diesen Effekt vorab. Die Genauigkeit kann jedoch variieren. Ist die Bohrungsgenauigkeit kritisch, sollte nachträglich gebohrt werden.

Elephant Foot (Elefantenfuß)

Beim FDM-Druck presst die Düse die Materialschicht gegen die vorherige. Die unterste, auf der Bauplattform aufliegende Schicht bildet einen Auswulst – den sogenannten „Elephant Foot“. Dies beeinträchtigt die Maßgenauigkeit. Abhilfe: Fasen an den bodenseitigen Kanten des Objekts.

Ecken und Kanten

Scharfe Kanten und Ecken werden durch einen Radius leicht abgerundet, der der Düsengröße entspricht (Düsen sind rund). Bei nicht passenden Teilen unproblematisch. Bei Fügeverbindungen müssen abgerundete Kanten jedoch berücksichtigt werden.

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