Passgenaue und saubere Bauteile konstruieren

Ein gutes 3D-Druck-Ergebnis beginnt bereits im CAD-Programm. Anstatt Perfektion vom Drucker zu erwarten, können wir Bauteile von vornherein so gestalten, dass sie die Stärken des FDM-Verfahrens ausnutzen und dessen Schwächen kompensieren.

Dieser Briefdoc fasst die wichtigsten Konstruktionsprinzipien zusammen, um passgenaue und saubere Bauteile zu erhalten. Er basiert auf den fundamentalen Erkenntnissen aus dem exzellenten Artikel Design for 3D Printing von Rahix.

Kanten: Horizontale Kanten (Unterseiten) erhalten eine Fase (Chamfer) für saubere Überhänge. Vertikale Kanten eine Abrundung (Fillet) für glatte Oberflächen.
Löcher: Werden als Tropfenform (Teardrop) designt, um die Z-Naht zu verstecken (vertikal) oder Überhänge zu vermeiden (horizontal).
Presspassungen: Funktionieren am besten mit Geometrien, die sich gezielt verformen können, wie sechseckige Löcher, “Crush Ribs” (permanent) oder “Grip Fins” (lösbar).

1. Kanten richtig gestalten: Fasen statt Abrundungen (und umgekehrt)

Scharfe 90-Grad-Kanten sind in der realen Welt selten und im 3D-Druck oft problematisch. Die richtige Behandlung von Kanten verbessert die Druckqualität und die Haptik des Bauteils enorm.

Horizontale Kanten: Fasen für saubere Überhänge

Problem: Eine Abrundung an einer Unterkante beginnt mit einem 90-Grad-Überhang, was fast immer zu unsauberen, durchhängenden Kanten führt.
Lösung: Eine 45-Grad-Fase ist ein selbsttragender Überhang und führt zu einer scharfen und präzisen Kante.

Vertikale Kanten: Abrundungen für glatte Oberflächen

Problem: An scharfen vertikalen Ecken muss der Druckkopf abrupt seine Richtung ändern, was Vibrationen und “Geisterbilder” (Ringing) erzeugt.
Lösung: Eine Abrundung ermöglicht dem Drucker eine sanfte Kurve mit konstanterer Geschwindigkeit, was zu einer glatteren Oberfläche führt.

2. Perfekte Löcher für Schrauben und Stifte

Löcher sind im 3D-Druck selten perfekt rund oder maßhaltig. Mit zwei einfachen Tricks im CAD-Design lässt sich dieses Problem elegant lösen.

Vertikale Löcher: Die Naht mit einer Tropfenform verstecken

Problem: Die Z-Naht erzeugt eine kleine Beule an der Wand des Lochs, was die Passgenauigkeit stört.
Lösung: Gestalten Sie das Loch als leichte Tropfenform (Teardrop). Der Slicer platziert die Naht in der scharfen Ecke, und der runde Teil des Lochs bleibt sauber.

Horizontale Löcher: Überhänge mit einer Tropfenform stützen

Problem: Die oberen Schichten eines horizontalen Lochs sacken ohne Stützmaterial ab.
Lösung: Konstruieren Sie das Loch von Anfang an als Tropfenform. Die 45-Grad-Schrägen sind selbsttragend und ergeben ein sauberes, rundes Loch.

Teardrop-Horizontal Teardrop-Vertical

3. Presspassungen, die funktionieren

Problem: Ein runder Stift in einem runden Loch erzeugt hohe Spannungen und führt oft zum Aufspalten der Layer.
Lösung: Konstruieren Sie das Loch so, dass es gezielt nachgeben kann.
- Sechseckige Löcher: Ein runder Stift in einem sechseckigen Loch hat mehrere definierte Kontaktpunkte. Die flachen Wände dazwischen können sich leicht biegen und Toleranzen ausgleichen, ohne das Bauteil zu sprengen.
- “Crush Ribs”: Fügen Sie dem Loch kleine, vorstehende Rippen hinzu. Diese Rippen verformen sich beim Einpressen gezielt und sorgen für einen festen, spielfreien Sitz. Ideal für einmalige, permanente Verbindungen.

4. Die Kunst des Einstellens statt Perfektion

Manchmal ist eine höhere Genauigkeit erforderlich, als der Drucker liefern kann.

Wenn du es nicht präzise machen kannst, mach es einstellbar.

Problem: Bauteile müssen exakt ausgerichtet werden, aber kleine Druckungenauigkeiten verhindern dies.
Lösung:
- Verwenden Sie Langlöcher statt runder Löcher, um die Position eines Bauteils feinjustieren zu können.
- Nutzen Sie Einstellschrauben, um eine Position millimetergenau zu fixieren.

Hole-Adjustment

Intelligentes Design schlägt Drucker-Tuning: Anstatt stundenlang den Drucker zu optimieren, löse Passungsprobleme direkt im CAD.
Vermeide Spannungen: Konstruiere Bauteile so, dass sie nachgeben und Toleranzen ausgleichen können (z.B. bei Presspassungen).
Nutze die Stärken des FDM-Drucks: 45-Grad-Winkel sind deine Freunde. Nutze sie für Fasen und selbsttragende Öffnungen, um saubere Ergebnisse ohne Stützmaterial zu erzielen.