Ratgeber 5 Tipps für bessere Ergebnisse mit additiver Fertigung

Autor / Redakteur: Niko Mroncz* / Stefan Guggenberger

AM verspricht viele Vorteile, die praktische Umsetzung stellt viele Anwender aber immer wieder vor Herausforderungen. Mit diesen 5 Tipps aus der 3D-Praxis können Sie Ihre Ergebnisse mit additiven Verfahren verbessern und typische Fehler vermeiden.

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Beim 3D-Druck kann schon das Dateiformat zwischen Erfolg und Misserfolg entscheiden. Wird die Druckdatei falsch exportiert, kann unter anderem die Auflösung des Objekts zu gering sein.
Beim 3D-Druck kann schon das Dateiformat zwischen Erfolg und Misserfolg entscheiden. Wird die Druckdatei falsch exportiert, kann unter anderem die Auflösung des Objekts zu gering sein.
(Bild: gemeinfrei // Pexels)

Der 3D-Druck mit seinen vielfältigen Produktionsmöglichkeiten wird in immer mehr Unternehmen eingeführt. Allerdings genügt es nicht, einfach nur einen teuren Drucker anzuschaffen. Für die additive Produktion gelten ganz eigene Regeln und Notwendigkeiten, die viele Anwender zunächst nicht kennen. Die Produktionsplattform Xometry Europe erhält täglich Anfragen von Nutzern des 3D-Drucks, die Schwierigkeiten mit der Umsetzung schildern. Bestimmte Fragen tauchen dabei immer wieder auf. Auf Basis dieser Erfahrungen wurden diese Praxistipps zusammengestellt, mit denen Sie in der additiven Produktion bessere Ergebnisse erzielen können.

1. Die Supportstrukturen machen undenkbare Konstruktionen möglich

Ohne sie können manche Teile nicht gedruckt werden – besonders in den Verfahren Metalldruck, Polyjet und SLA. Beim FDM-Verfahren hängt die Notwendigkeit von der Geometrie ab. Oftmals besitzen solche Strukturen einen sehr hohen Anteil am Bauteil. Das gilt besonders für komplexe Konstruktionen, die gerade den Reiz der additiven Produktion ausmachen. Durch den 3D-Druck werden schließlich Designs möglich, die bislang undenkbar waren. Anwender sollten sich deshalb gründlich mit den Supportstrukturen auseinandersetzen. So beginnt sich zum Beispiel ab einem Winkel von etwa 40 Grad die Oberfläche zu verändern. Ohne Support geht dann nichts mehr. Immer wieder lehnen Ingenieure aber Projekte ab, weil sie die Geometrie für nicht realisierbar halten. Tatsächlich wären diese mit den geeigneten Strukturen möglich. Um den Support möglichst gering zu halten ist unter anderem die Ausrichtung des Bauteils wichtig: Eine andere Positionierung macht Stützen möglicherweise unnötig. Zudem besteht die Möglichkeit, ein spezielles additives Design anzuwenden. Dann wird ein Bauteil so konstruiert, dass erst gar keine abfallenden Flächen vorkommen. Dieses Vorgehen erfordert eine völlig neue Art der Entwicklung mit speziellen Kenntnissen.

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2. Geringe Wanddicke sorgt für Stabilität

Mit dünneren Wänden erreicht man im 3D-Druck mehr Stabilität und bessere Oberflächen. Das klingt paradox, ist aber eigentlich logisch. Denn im Metalldruck bedeutet mehr Volumen auch geringere Erfolgsaussichten wegen der Deformierung beim Abkühlprozess. Zu viele Volumenknotenpunkte zum Beispiel führen beim Verfahren DLMS zur Rissbildung. Im Verlauf der Abkühlung reißt die Oberfläche, weil in der Regel bei Raumtemperatur gearbeitet wird. Dann ist eine zusätzliche Wärmebehandlung nötig, um den entstandenen Stress wieder aus dem Material zu entfernen.

3. Holprige Oberflächen sind bei guter Vorbereitung unproblematisch

Schon im Vorfeld ist es wichtig, dass sich alle Beteiligten detailliert über das Bauteil austauschen. So müssen vielleicht nicht sämtliche Oberflächen perfekt sein. An später nicht sichtbaren Stellen können Flächen durchaus holprig ausfallen, ohne die Funktion des Bauteils zu stören. Wenn solche Optionen bekannt sind und eingeplant werden können, werden auch Projekte möglich, die bislang unrealistisch waren. Ein anderes Beispiel: Bohrungen könnten nachträglich eingefügt werden, wenn sie additiv nicht in der richtigen Qualität realisierbar sind. Solche Details können sich stark auf die Kosten auswirken und über den Erfolg eines Projektes entscheiden.

4. Die Grenzen der additiven Fertigung kennen

Manches funktioniert einfach nicht im 3D-Druck. Wer das vorab weiß, erspart sich viel Aufwand und Frust. So lassen sich planare Oberflächen nicht drucken. Auch Gewinde werden im additiven Verfahren nicht schön. Diese sollten also besser geschnitten werden. Die Grundsatzfrage lautet meist: Wann produzieren wir maschinell - und wann drucken wir besser? Generell sind subtraktive Verfahren bei hoher Genauigkeit sinnvoll. Das gilt zum Beispiel für Passungen und Gewinde. Sehr große Präzision lässt sich additiv nur mit hohen Kosten erreichen. Das rechtfertigt ihre Wahl vor allem bei einer Serienfertigung.

5. Die richtige CAD-Datei für bessere Bauteilqualität

Die meisten Drucker lesen das Dateiformat STL. Die Ausgabe der Konstruktionsprogramme geschieht aber in der Regel in Formaten wie STEP oder Parasolid. Diese müssen also erst in STL konvertiert werden, wobei immer wieder Fehler passieren. Die Auflösung ist viel zu gering, so dass später Kanten sichtbar werden. Außerdem umfasst die Dateigröße schnell mehr als 100 MB. Ein Versenden per E-Mail wird damit fast unmöglich. Der Trick: Die CAD-Datei wird zunächst in STEP exportiert. Danach erst erfolgt eine STL-Aufbereitung, um die richtige Auflösung zu erhalten.

* Niko Mroncz arbeitet als Sales Engineer bei Xometry Europe.

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