Ontwerpen voor 3D Printen: Tips van Professionals

Een briljant ontwerp op je scherm betekent niet automatisch een succesvolle 3D print. De technologie heeft zijn eigen regels en beperkingen, en de beste ontwerpers houden hier van begin af aan rekening mee.

Bij 3Dennis reviewen we dagelijks designs van klanten. Sommige zijn direct printbaar, andere vereisen aanpassingen. In dit artikel delen we de kennis die we hebben opgebouwd, zodat jij meteen goed ontwerpt.

Design for Manufacturing: een andere mindset

Bij traditionele productie denk je in termen van materiaal wegnemen: frezen, draaien, boren. Bij 3D printen bouw je laag voor laag op. Dit fundamentele verschil vraagt om een andere ontwerpbenadering.

Het goede nieuws is dat 3D printen complexiteit gratis maakt. Interne structuren, organische vormen, en geïntegreerde functionaliteit kosten niet meer dan simpele vormen. Maar je moet wel binnen de fysieke mogelijkheden van het proces blijven.

De belangrijkste ontwerpregels

Minimale wanddikte

Te dunne wanden printen niet goed of zijn te fragiel voor praktisch gebruik. De absolute minimale wanddikte hangt af van je nozzle, maar als vuistregel:

• Minimaal 1.2mm voor structurele wanden
• Bij voorkeur 1.6mm of meer voor stevigheid
• 0.8mm kan voor niet-dragende visuele elementen

Dunner dan 0.8mm is technisch soms mogelijk, maar zelden praktisch. De wand wordt te flexibel en kan makkelijk breken.

Overhangs en de 45-graden regel

3D printers kunnen niet in de lucht printen. Elke laag moet op iets steunen - de vorige laag of support materiaal. Overhangs tot 45 graden printen meestal zonder problemen; steiler dan dat is support nodig.

Hoe kun je hier slim mee omgaan?

Draai je model. Een onderdeel dat op z’n kant 60-graden overhangs heeft, heeft misschien geen enkele overhang als je het 90 graden roteert. Denk na over de optimale printoriëntatie.

Voeg chamfers toe. Een 45-graden afschuining onder een uitstekend deel elimineert de noodzaak voor support en maakt het model sterker.

Splits complexe vormen. Soms is het beter om een complex onderdeel in twee eenvoudige delen te splitsen die je later samenvoegt.

Bridges: horizontale overspanningen

Horizontale bruggen tussen twee steunpunten kunnen tot een bepaalde lengte zonder support geprint worden. De meeste printers kunnen 20-30mm overbruggen, afhankelijk van het materiaal en de instellingen.

Langere bridges verzakken in het midden en geven geen mooi resultaat. Ontwerp liever een tussenpunt of gebruik support voor lange overspanningen.

Toleranties voor bewegende en passende delen

Als twee onderdelen in elkaar moeten passen of langs elkaar moeten bewegen, heb je speling nodig. 3D geprinte onderdelen komen nooit exact op maat uit - er is altijd enige variatie.

Voor een losse passing (delen die makkelijk in elkaar schuiven) reken met 0.3-0.5mm speling per zijde. Voor een strakke passing (lichte frictie) is 0.1-0.2mm voldoende.

Schroefdraden vereisen extra aandacht. Geprinte interne schroefdraad werkt meestal niet goed - gebruik liever heat-set inserts of tap de draad na het printen.

Holle versus massief

Een massief ontwerp is zelden nodig en verspilt materiaal. Gebruik je CAD software om onderdelen uit te hollen, of vertrouw op de infill-instellingen van je slicer.

Bij zelf uithollen: zorg voor een voldoende dikke wand (minimaal 2-3mm) en overweeg een klein gaatje om ingesloten lucht te laten ontsnappen tijdens het printen.

Veelgemaakte ontwerpfouten

Te kleine details

Fijne details kleiner dan 0.5mm gaan verloren of printen onbetrouwbaar. Tekst, logo’s en versieringen moeten groot genoeg zijn om te printen. Embossed tekst van minimaal 1mm diep en 3mm hoog werkt meestal wel.

Scherpe binnenhoeken

Scherpe 90-graden binnenhoeken zijn stress concentrators en kunnen scheuren veroorzaken. Voeg een kleine radius toe (0.5-1mm) aan interne hoeken voor een sterker onderdeel.

Ontoegankelijke holtes

Als je ontwerp volledig gesloten holtes bevat, kan support niet verwijderd worden. Zorg altijd voor een opening waardoor support of los poeder kan ontsnappen, zelfs als het een klein gaatje is.

Extreem dunne cilinders

Dunne pinnen en cilinders zijn breekbaar en moeilijk te printen. Onder de 3mm diameter worden ze problematisch. Overweeg conische vormen of verstevigingen aan de basis.

Optimaliseren voor sterkte

De laagrichting bepaalt de sterkte van je print. Lagen zijn sterk in hun eigen vlak maar kunnen relatief makkelijk van elkaar scheiden.

Ontwerp onderdelen zodat de primaire belasting in het vlak van de lagen valt, niet loodrecht erop. Dit kan betekenen dat je een onderdeel in een andere oriëntatie print dan intuïtief logisch lijkt.

Bij kritieke verbindingen kun je versterkingen toevoegen: dikkere wanden, ribben, of gussets die de krachten verdelen over een groter oppervlak.

Software tips

Gebruik een geschikte tool

Voor mechanische onderdelen zijn parametrische CAD programma’s als Fusion 360, OnShape of SolidWorks ideaal. Je kunt exact dimensies invoeren en later eenvoudig aanpassen.

Voor organische vormen en kunst zijn mesh-based tools als Blender of ZBrush beter, al vereisen deze meer nabewerking voor printbaarheid.

Exporteer correct

Export je model als STL of 3MF met voldoende resolutie. Een te lage mesh-resolutie geeft facetten op gebogen oppervlakken. Voor de meeste onderdelen is een tolerantie van 0.01-0.05mm voldoende.

Check je model

Gebruik tools als Meshmixer of de ingebouwde analyse van je slicer om problemen te detecteren. Niet-manifold geometry, omgekeerde normals en overlappende vlakken kunnen printproblemen veroorzaken.

Wanneer hulp inschakelen

Niet elk ontwerp is direct printbaar, en dat is geen schande. Complexe vormen vereisen ervaring om optimaal te maken voor 3D printing.

Bij 3Dennis bieden we design reviews en aanpassingen aan. Stuur je ontwerp en we geven feedback over printbaarheid, suggesties voor verbeteringen, en een realistische inschatting van het eindresultaat.

Neem contact op om je ontwerp te laten beoordelen, of vraag naar onze design services als je vanaf nul begint.