Konstruktionstipps - Für den wirtschaftlichen 3D Druck

Die wichtigsten Faktoren für eine Kostenoptimierung von 3D Druck Bauteilen

Was Sie erwartet

Der folgende Blogartikel behandelt ein paar grundlegende Themen für einen wirtschaftlichen 3D Druck und gibt Ihnen einige Konstruktionstipps an die Hand. Es werden die wichtigsten Faktoren behandelt, die Einfluss auf die Fertigungskosten im 3D Druck haben.

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Systematik

Die Kosten im 3D Druck setzten sich aus mehreren Faktoren zusammen. Die davon Wichtigsten sind: Materialkosten, Materialfüllung, Stützmaterialverbrauch, Schichtdicke, Druckzeit. Im Folgenden wird anhand dieser Punkte genauer dargestellt, wie man ein Bauteil konstruiert, um es wirtschaftlich Drucken zu können. Diese Regeln gelten für Einzelteile ebenso, wie für Kleinserien.

Materialkosten

Hier spielt zum einen die Menge des benötigten Materials eine Rolle, ebenso das ausgewählte Material selbst.

Um die Menge des Materials zu optimieren, stehen beispielsweise Optimierungswerkzeuge zu Verfügung. Mit deren Hilfe ist es möglich das Bauteil so zu optimieren, dass nicht Tragende Stellen aus dem Bauteil geschnitten werden können. Dadurch ist je nach Geometrie eine Materialeinsparung von 50 % und mehr möglich. Gerne helfen wir Ihnen bei der Formoptimierung Ihrer Bauteile weiter.

Bei der Materialauswahl selbst besteht das Optimierungspotenzial darin, zu prüfen, welche Anforderungen an ein Bauteil bestehen. Im nächsten Schritt sucht man das entsprechend günstigste Material, welches die Anforderungen erfüllt.

Materialfüllung

Die Materialfüllung beschreibt das Innere des Models. Hier ist es möglich, das Model nur teilweise mit einer Dreiecksstruktur zu füllen. Die Füllung selbst kann Prozentual von 0 – 100% frei gewählt werden. Auch bei der Struktur, welche im Inneren gedruckt wird, gibt es viele verschiedene Ausführungsmöglichkeiten je nach Anwendungsfall.

Bei unbelasteten Modellen reicht in der Regel ein Füllgrad von 20 % aus. Je höher der Füllgrad ist, desto höher ist auch die Druckzeit letztendlich.

Verschiedene Dichten von Bauteilfüllungen

Unterschiedliche Dichte Füllungen

Verschiedene Strukturen für die Bauteilfüllung

Verschiedene Füllstrukturen

Bauteil mit Stützmaterial

Stützmaterialverbrauch

Dieser Abschnitt gilt nicht für jedes Druckverfahren.

Der Stützmaterialverbrauch richtet sich maßgeblich nach den zu stützenden Bereichen. Ob ein Bereich gestützt werden muss oder nicht, ist nicht immer auf den ersten Blick ersichtlich. Als Faustformel kann man annehmen, dass alle Bereiche mit einem Winkel von größer 45° zur Vertikalen gestützt werden müssen. Dazu kommt das beim Stützmaterial bei jeder Schicht, wo Stützmaterial gedruckt wird ein Extruder Wechsel stattfindet. Dieser Extruder Wechsel treibt die Gesamtdruckzeit des Bauteils deutlich nach oben.

Aus dieser Faustregel ergibt sich auch das Optimierungspotenzial. Überhänge müssen soweit möglich vermieden oder mit Schrägen versehen werden, um den Druck von Stützmaterial so weit wie möglich von vornherein zu verhindern.

Schichtdicke

Die Schichtdicke steuert 2- Faktoren. Von der Schichtdicke sind die Druckzeit und die Oberflächenqualität abhängig. Hier kann man keine pauschale Aussage treffen, was nun besser oder schlechter ist.

Ein Modell mit hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität sollte mit einer niedrigen Schichtstärke gedruckt werden, was natürlich die Druckzeit und den Preis nach oben treibt. Gibt es hingegen keine hohen Anforderungen an die Oberfläche, kann man eine niedrige Schichtdicke wählen und so Druckzeit und Kosten sparen.

Druckzeit

Die Druckzeit lässt sich nicht direkt beeinflussen. Sie wird maßgeblich von den Faktoren Schichtdicke, Materialfüllung und Stützmaterialverbrauch beeinflusst. Eine niedrige Druckzeit setzt die Optimierung der genannten Faktoren voraus.

Fazit

Um ein optimales Preisleistungsverhältnis von 3D Druck Bauteilen zu erreichen ist ein ganzheitliches Optimieren der Bauteile erforderliche. Durch Anpassen einzelner Faktoren lassen sich schon Verbesserungen erzielen, das Optimum wird aber erst durch das Zusammenspiel aller Faktoren erreicht.