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.

Ich unterstütze Sie bei der druckgerechten Konstruktion und Optimierung Ihrer Bauteile – von der Idee bis zum fertigen Produkt. Ziel ist eine wirtschaftliche, funktionsgerechte und materialeffiziente Umsetzung.

 

Im Folgenden erhalten Sie einen Überblick über die Möglichkeiten der CAD Konstruktion in der Additiven Fertigung. Neben der metrischen Konstruktion von Bauteilen können zudem weitere Zubehörbauteile eingeplant werden um die Funktionalität der Bauteile zu erhöhen. Nähere Details dazu finden Sie unter den entsprechenden Unterpunkten.

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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.

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Wandstärken und Mindestmaße

Im 3D-Druck sind minimale Wandstärken und Detailgrößen zwingend einzuhalten, da zu filigrane Geometrien entweder nicht druckbar sind oder keine ausreichende Festigkeit aufweisen.
Bereits in der CAD-Konstruktion werden Wandstärken, Kanten und filigrane Elemente so ausgelegt, dass sie stabil und zuverlässig gefertigt werden können. Dadurch wird sichergestellt, dass das Bauteil sowohl funktional als auch langlebig ist.

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Überhänge und Stützstrukturen

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.
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.

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Toleranzen und Passungen

Im Vergleich zu klassischen Fertigungsverfahren weist der 3D-Druck größere Fertigungstoleranzen auf. Bauteile, die ineinandergreifen oder beweglich sein sollen, benötigen daher gezielt eingeplante Spielmaße.
In der Konstruktion werden diese Toleranzen berücksichtigt, sodass Steckverbindungen, Führungen oder bewegliche Elemente zuverlässig funktionieren und nicht nachträglich angepasst werden müssen.

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Funktionsintegration in einem Bauteil

Der 3D-Druck ermöglicht es, mehrere Funktionen in einem einzigen Bauteil zu vereinen.
Bereits in der CAD-Phase können klassische Baugruppen reduziert und konstruktiv zusammengeführt werden. Dadurch entstehen effizientere Lösungen mit weniger Einzelteilen, geringerem Montageaufwand und reduzierten Fehlerquellen.

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Bauteilsegmentierung und Montagekonzept

Bauteile werden häufig so konstruiert, dass sie in mehreren Teilen gefertigt und anschließend zusammengefügt werden können.
Bereits in der CAD-Konstruktion wird ein passendes Montagekonzept entwickelt, das eine einfache Fertigung, Handhabung und Verbindung der Einzelteile ermöglicht.

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Konstruktive Vereinfachung und Bauteiloptimierung

Bestehende Konstruktionen sind häufig nicht direkt für den 3D-Druck geeignet.
Im Rahmen der CAD-Optimierung werden Geometrien vereinfacht, unnötige Elemente entfernt und das Bauteil an eine wirtschaftliche und fertigungsgerechte Umsetzung angepasst.