Design für 3D-Druck: Professionelle Tipps

Ein brillantes Design auf Ihrem Bildschirm bedeutet nicht automatisch einen erfolgreichen 3D-Druck. Die Technologie hat ihre eigenen Regeln und Einschränkungen, und die besten Designer berücksichtigen diese von Anfang an.

Bei 3Dennis überprüfen wir täglich Kundendesigns. Manche sind direkt druckbar, andere erfordern Änderungen. In diesem Artikel teilen wir das Wissen, das wir aufgebaut haben, damit Sie von Anfang an richtig designen können.

Design for Manufacturing: eine andere Denkweise

Bei traditioneller Fertigung denken Sie in Bezug auf Materialabtrag: Fräsen, Drehen, Bohren. Beim 3D-Druck bauen Sie Schicht für Schicht auf. Dieser grundlegende Unterschied erfordert einen anderen Designansatz.

Die gute Nachricht ist, dass Komplexität beim 3D-Druck kostenlos ist. Interne Strukturen, organische Formen und integrierte Funktionalität kosten nicht mehr als einfache Formen. Aber Sie müssen innerhalb der physikalischen Möglichkeiten des Prozesses bleiben.

Die wichtigsten Designregeln

Minimale Wandstärke

Zu dünne Wände drucken nicht gut oder sind für praktischen Gebrauch zu zerbrechlich. Die absolute minimale Wandstärke hängt von Ihrer Düse ab, aber als Faustregel:

Minimum 1,2mm für strukturelle Wände
Vorzugsweise 1,6mm oder mehr für Steifigkeit
0,8mm kann für nicht tragende visuelle Elemente funktionieren

Dünner als 0,8mm ist technisch manchmal möglich, aber selten praktisch. Die Wand wird zu flexibel und kann leicht brechen.

Überhänge und die 45-Grad-Regel

3D-Drucker können nicht in der Luft drucken. Jede Schicht muss auf etwas ruhen - der vorherigen Schicht oder Stützmaterial. Überhänge bis 45 Grad drucken normalerweise problemlos; steiler erfordert Stützstrukturen.

Wie können Sie clever damit umgehen?

Drehen Sie Ihr Modell. Ein Teil, das auf seiner Seite 60-Grad-Überhänge hat, könnte gar keine Überhänge haben, wenn Sie es um 90 Grad drehen. Denken Sie über die optimale Druckorientierung nach.

Fügen Sie Fasen hinzu. Eine 45-Grad-Fase unter einem hervorstehenden Teil eliminiert die Notwendigkeit für Stützstrukturen und macht das Modell stärker.

Teilen Sie komplexe Formen auf. Manchmal ist es besser, ein komplexes Teil in zwei einfache Stücke aufzuteilen, die Sie später verbinden.

Brücken: horizontale Spannweiten

Horizontale Brücken zwischen zwei Stützpunkten können ohne Stützstrukturen bis zu einer bestimmten Länge gedruckt werden. Die meisten Drucker können 20-30mm überbrücken, abhängig von Material und Einstellungen.

Längere Brücken sacken in der Mitte durch und geben keine guten Ergebnisse. Entwerfen Sie stattdessen einen Zwischenstützpunkt oder verwenden Sie Stützstrukturen für lange Spannweiten.

Toleranzen für bewegliche und passende Teile

Wenn zwei Teile zusammenpassen oder aneinander vorbeibewegen müssen, brauchen Sie Spielraum. 3D-gedruckte Teile kommen nie exakt auf Maß - es gibt immer etwas Variation.

Für eine lose Passung (Teile, die leicht zusammengleiten) rechnen Sie mit 0,3-0,5mm Spielraum pro Seite. Für eine enge Passung (leichte Reibung) reichen 0,1-0,2mm.

Gewinde erfordern besondere Aufmerksamkeit. Gedruckte Innengewinde funktionieren normalerweise nicht gut - verwenden Sie stattdessen Einpressmuttern oder schneiden Sie das Gewinde nach dem Drucken.

Hohl versus massiv

Ein massives Design ist selten notwendig und verschwendet Material. Verwenden Sie Ihre CAD-Software, um Teile auszuhöhlen, oder verlassen Sie sich auf die Infill-Einstellungen Ihres Slicers.

Beim selbst Aushöhlen: Sorgen Sie für ausreichende Wandstärke (mindestens 2-3mm) und denken Sie an ein kleines Loch, damit eingeschlossene Luft während des Druckens entweichen kann.

Häufige Designfehler

Zu kleine Details

Feine Details kleiner als 0,5mm gehen verloren oder drucken unzuverlässig. Text, Logos und Verzierungen müssen groß genug sein, um zu drucken. Erhabener Text mit mindestens 1mm Tiefe und 3mm Höhe funktioniert normalerweise.

Scharfe Innenecken

Scharfe 90-Grad-Innenecken sind Spannungskonzentratoren und können Risse verursachen. Fügen Sie einen kleinen Radius (0,5-1mm) zu Innenecken für ein stärkeres Teil hinzu.

Unzugängliche Hohlräume

Wenn Ihr Design komplett geschlossene Hohlräume enthält, können Stützstrukturen nicht entfernt werden. Sorgen Sie immer für eine Öffnung, durch die Stützstrukturen oder loses Pulver entweichen können, auch wenn es nur ein kleines Loch ist.

Extrem dünne Zylinder

Dünne Stifte und Zylinder sind zerbrechlich und schwer zu drucken. Unter 3mm Durchmesser werden sie problematisch. Erwägen Sie konische Formen oder Verstärkungen an der Basis.

Optimierung für Festigkeit

Schichtrichtung bestimmt die Festigkeit Ihres Drucks. Schichten sind in ihrer eigenen Ebene stark, können sich aber relativ leicht trennen.

Entwerfen Sie Teile so, dass die Hauptlast in der Ebene der Schichten liegt, nicht senkrecht dazu. Das kann bedeuten, ein Teil in einer anderen Orientierung zu drucken, als intuitiv logisch erscheint.

Für kritische Verbindungen können Sie Verstärkungen hinzufügen: dickere Wände, Rippen oder Versteifungen, die Kräfte über eine größere Fläche verteilen.

Software-Tipps

Verwenden Sie ein geeignetes Werkzeug

Für mechanische Teile sind parametrische CAD-Programme wie Fusion 360, OnShape oder SolidWorks ideal. Sie können exakte Maße eingeben und später einfach anpassen.

Für organische Formen und Kunst sind mesh-basierte Tools wie Blender oder ZBrush besser, obwohl diese mehr Nachbearbeitung für Druckbarkeit erfordern.

Richtig exportieren

Exportieren Sie Ihr Modell als STL oder 3MF mit ausreichender Auflösung. Zu niedrige Mesh-Auflösung gibt Facetten auf gekrümmten Oberflächen. Für die meisten Teile reicht eine Toleranz von 0,01-0,05mm.

Überprüfen Sie Ihr Modell

Verwenden Sie Tools wie Meshmixer oder die eingebaute Analyse Ihres Slicers, um Probleme zu erkennen. Nicht-manifolde Geometrie, umgekehrte Normalen und überlappende Flächen können Druckprobleme verursachen.

Wann Hilfe holen

Nicht jedes Design ist direkt druckbar, und das ist keine Schande. Komplexe Formen erfordern Erfahrung, um sie für 3D-Druck zu optimieren.

Bei 3Dennis bieten wir Design-Reviews und Modifikationen an. Senden Sie Ihr Design und wir geben Feedback zur Druckbarkeit, Vorschläge für Verbesserungen und eine realistische Einschätzung des Endergebnisses.

Kontaktieren Sie uns, um Ihr Design überprüfen zu lassen, oder fragen Sie nach unseren Design-Dienstleistungen, wenn Sie bei Null anfangen.