CAD-Konstruktion
Konstruktion von Modell- und Funktionsbauteilen
Die Konstruktion von Bauteilen für den 3D-Druck unterscheidet sich wesentlich von der klassischen CAD-Entwicklung. Durch den schichtweisen Aufbau entstehen besondere Anforderungen an Geometrie, Wandstärken, Toleranzen und Bauteilorientierung. 3DIK unterstützt Sie bei der druckgerechten Konstruktion und Optimierung Ihrer Bauteile. Im Folgenden werden die Möglichkeiten und Einflussfaktoren der CAD Konstruktion in der Additiven Fertigung zusammengefasst.
Druckgerechte Geometrieauslegung
Die Konstruktion für den 3D-Druck unterscheidet sich grundlegend von klassischen Fertigungsverfahren. Geometrien müssen so gestaltet werden, dass sie überhaupt druckbar sind und gleichzeitig die gewünschte Funktion erfüllen. Dazu gehört insbesondere die Vermeidung ungünstiger Formen sowie die Anpassung von Bauteilgeometrien an die Möglichkeiten des additiven Fertigungsprozesses.
Mit Stützstruktur
Überhänge stellen im 3D-Druck eine besondere Herausforderung dar, da Material nicht frei in der Luft aufgebaut werden kann. Ab einem bestimmten Winkel sind zusätzliche Stützstrukturen erforderlich, die nach dem Druck entfernt werden müssen.
Ohne Stützstruktur
Eine durchdachte Konstruktion vermeidet solche Bereiche möglichst oder gestaltet sie so, dass sie ohne Stützen realisierbar sind. Das reduziert Nacharbeit, verbessert die Oberfläche und spart Zeit sowie Kosten.
Wandstärken und Mindestmaße
Minimale Wandstärken und Detailgrößen sind zwingend einzuhalten, da zu filigrane Geometrien nicht herstellbar sind oder keine ausreichende Festigkeit aufweisen. Bereits in der CAD-Konstruktion werden Wandstärken, Kanten und filigrane Elemente so ausgelegt, dass sie eine ausreichende Festigkeit vorweisen und zuverlässig gefertigt werden können. Dadurch wird sichergestellt, dass das Bauteil sowohl funktional als auch langlebig ist.
Toleranzen und Passungen
Bauteile, die ineinandergreifen oder beweglich sein sollen, benötigen eingeplante Toleranzen. In der Konstruktion werden diese Toleranzen berücksichtigt, sodass Gewinde, Steckverbindungen, Führungen oder bewegliche Elemente zuverlässig funktionieren und nicht nachträglich angepasst werden müssen.
Funktionsintegration
Der 3D-Druck ermöglicht es, mehrere Funktionen in einem einzigen Bauteil zu vereinen. Bereits in der CAD-Planung können klassische Baugruppen reduziert und konstruktiv zusammengeführt werden. Dadurch entstehen effizientere Lösungen mit weniger Einzelteilen, geringerem Montageaufwand und reduzierten Fehlerquellen.
Bauteilsegmentierung
Komplexe und große Bauteile werden häufig in mehreren Teilen gefertigt und anschließend zusammengefügt. Hierzu wird ein passendes Montagekonzept entwickelt, das eine einfache Fertigung, Handhabung und Verbindung der Einzelteile ermöglicht.
Konstruktive Vereinfachung
Bestehende Konstruktionen sind häufig nicht direkt für die additive Fertigung geeignet.
Im Rahmen der CAD-Optimierung werden Geometrien vereinfacht, unnötige Elemente entfernt und das Bauteil an eine wirtschaftliche und fertigungsgerechte Umsetzung angepasst.