Design-Tipps für den FDM 3D-Druck

Verbessern Sie Ihre Fused Deposition Modeling (FDM)-3D-Druckprojekte mit diesen Designtipps, die auf die Verbesserung von Effizienz und Qualität bei Fertigungsanwendungen in verschiedenen Branchen zugeschnitten sind.
FDM PLA parts

Fused Deposition Modeling ist ein extrudierendes 3D-Druckverfahren. Bei dieser Technologie wird ein Filament eines bestimmten Materials kontinuierlich durch eine erhitzte Düse geführt, die das Material zum Schmelzen bringt. Die Düse wird hin- und herbewegt, während sie das Material Schicht für Schicht in der Form des gewünschten Objekts aufträgt, bis das gesamte Objekt geformt wurde.

Hier gibt’s die wichtigsten Konstruktionstipps für den FDM 3D-Druck.

Größeneinschränkungen

Mit FDM lassen sich Bauteile mit Abmessungen von bis zu 914 x 610 x 914 mm drucken. Gleichzeitig beträgt die Mindestmerkmalgröße 0,2 mm. Die erreichbare Toleranz beträgt ±0,3% (min. 0,3 mm).

Support & Stützstrukturen

FDM fertigt Bauteile Schicht für Schicht. Wenn eine obere Schicht von den nachfolgenden Schichten nicht ausreichend gestützt wird, wird sie wahrscheinlich zusammenbrechen. Dieses Problem ist insbesondere bei Merkmalen wie Brücken und Überhängen von Bedeutung. Brücken entstehen beim FDM wenn horizontale Lagen zwischen zwei Ankerpunkten gefertigt werden. Diese Schichten neigen dazu abzusacken, da sich unter ihnen keine stützenden Lagen befinden. Eine Lösung besteht in der Verringerung des Abstands zwischen den Ankerpunkten. Eine weitere Lösungsmöglichkeit ist das Hinzufügen von Stützstrukturen, die obenliegende Lagen während des Drucks stützen und später entfernt werden.

Überhänge

Überhänge treten immer dann auf, wenn eine gedruckte Lage nur auf einer Seite durch darunterliegende Schichten gestützt wird. Unzureichende Stützung kann zu Biegung, Kippen, Wölbung und schlechter Haftung der Schicht führen. Diese Probleme treten nicht auf, wenn der Winkel zwischen dem Überhang und der Vertikalen 45° oder weniger beträgt. Bei diesem Winkel besteht immer noch 50% der Unterstützung durch tieferliegende Schichten. Bei steileren Überhängen müssen Stützstrukturen hinzugefügt werden.

Nicht unterstützte Überhänge müssen unter 45° betragen

Obwohl sie für bestimmte Merkmale unabdinglich sind, führen Stützstrukturen zu Materialverschwendung und längeren Druckzeiten. Außerdem bleiben nach ihrer Entfernung Spuren am Bauteil zurück. Wenn Sie Stützstrukturen vermeiden wollen, können Sie Ihr Modell in mehrere Entwürfe aufspalten, die Teile separat drucken und anschließend nach dem Druck zusammenbauen.

Löcher

Bei Extrusionsverfahren ist das Drucken von Löchern manchmal verzwickt. FDM druckt typischerweise zu kleine Löcher, da jede zusätzliche Lage den Umfang der vorherigen Lagen komprimiert. Das Ausmaß dieser Verkleinerung hängt von der Größe der Düse und dem Durchmesser des Lochs ab, das gedruckt werden soll, da die Verkleinerung proportional zum Verhältnis von Lochdurchmesser zu Düsendurchmesser ist.

Normalerweise wird die Lochverkleinerung von der Slicing Software vorher berücksichtigt. Die Genauigkeit kann hierbei jedoch schwanken. Wenn die Genauigkeit eines Lochs wichtig ist, kann es auch nach dem Druck gebohrt werden.

Elefantenfuß

Während des FDM-Drucks presst die Düse das Material gegen die vorherige Lage. Dies führt dazu, dass die niedrigste Lage, die in direktem Kontakt mit der Plattform steht, einen sogenannten „Elefantenfuß“ ausbildet. Dieses Phänomen wirkt sich auf die gesamte Maßgenauigkeit des Teils aus. Der „Elefantenfuß“ lässt sich durch Hinzufügen zusätzlicher Ausrundungen am unteren Ende des Objekts vermeiden.

Vermeidung des „Elefantenfußes“ durch Ausrundungen

Ecken

Alle scharfen Kanten und Ecken werden leicht abgerundet und erhalten einen der Düsengröße entsprechenden Radius. Dies liegt daran, dass die Düsen der FDM-Drucker rund sind. Für Teile, die keine Gegenstücke sind ist dies kein Problem. Bei der Herstellung von passenden Gegenstücken ist es jedoch wichtig, die Abrundung der Ecken zu berücksichtigen.

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