Bohrungen, Gewinde und Scharniere sind auch im 3D Druck unverzichtbar, wenn Komponenten dauerhaft, zuverlässig lösbar miteinander verbunden werden. In der additiven Fertigung ist die Herstellung von Gewinden und Bohrungen auch mit hoher Präzision möglich – sofern bereits im Konstruktionsprozess auf die besonderen Anforderungen im 3D Druck Rücksicht genommen wird. Welche technischen Anforderungen die Herstellung von Bohrungen, Gewinden und der Einsatz von Scharnieren in der additiven Fertigung zu beachten sind und wo die Grenzen liegen, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Bohrungen sind bei vielen Komponenten unverzichtbar. Das gilt sowohl für die konventionelle als auch additive Fertigung. Der kleine, aber feine Unterschied: Im 3D Druck können Bohrungen direkt mitgedruckt werden. Das Drucken der Bohrlöcher ist immer dann zu empfehlen, wenn das Druckmaterial eine spätere Bearbeitung durch Bohren nicht zulässt, weil es zu spröde oder zu dünnwandig ist und eine mechanische Bearbeitung im Nachgang zu Defekten oder gar Ausschuss führen würde. Sollen Bohrungen gedruckt werden, ist die Präzision und Realisierbarkeit direkt abhängig von der Richtung des Drucks. Bohrungen, die horizontal im Bauraum des Druckers liegen, werden fertigungsbedingt immer etwas oval, während vertikal herzustellende Bohrlöcher mit ausreichender Rundheit angefertigt werden können.
Wichtig zu wissen:
Im 3D Druck lassen sich sehr enge Toleranzen im Hunderstel- oder Tausendstel-Millimeter-Bereich nicht während des Drucks herstellen. Eine Bohrung mit 2,0 mm wird zumeist als 1,8 oder 1,9 mm Bohrung ausgeführt – der Grund ist der immer stattfindende Materialauftrag beim Druck. Besonders zu beachten sind die zu erwartenden Toleranzabweichungen beim Druck von Scharnieren oder Passungen. Scharniere aus dem 3D Druck lassen sich problemlos drucken, allerdings muss bei den Bohrungen ein Toleranzwert eingerechnet werden. So ist sichergestellt, dass der Splint, der die beiden Teile eines Scharniers schlussendlich verbindet, auch in die Bohrung hineinpasst. Bei Passungen, die engste Toleranzen zwischen Bohrloch und Splint erfordern, ist bei der Konstruktion unbedingt folgendes zu beachten:
Generell gilt bei Bohrungen im 3D Druck: Je größer die Bohrung, desto zuverlässiger gelingt ein präzises Ergebnis. Die Minimal-Größe eines Bohrlochs darf 2 Millimeter nicht unterschreiten. Ab etwa 5 Millimetern ist der Druck von Bohrungen in der additiven Fertigung problemlos möglich.
Beispiel:
Beim unten abgebildeten Gehäuse wären die Bohrungen zu klein gewesen. Aus diesem Grund wurden Gewindeeinsätze verwendet. Bilder: Visualisierung und gedrucktes Bauteil.
Schraubverbindungen ermöglichen eine dauerhafte, zuverlässige und vor allem auch wieder lösbare Verbindung von Bauteilen. Auch im 3D Druck sind Gewinde unter Berücksichtigung bestimmter Eigenschaften problemlos darstellbar. Generell lässt sich ein Gewinde drucken, wobei gilt: Je größer das Gewinde, desto einfacher ist es zu drucken.
Gewinde ab M5 sind gut im 3D Druck umsetzbar, ohne Einschränkungen oder Kompromisse sind Gewinde ab M8 druckbar. Im Zweifel empfehlen wir, nur das Kernloch zu drucken und das eigentliche Gewinde im Nachgang manuell nachzuschneiden.
Abhängig vom Ausgangsmaterial kann es bei gedruckten Gewinden zu Einbußen im Bereich der Stabilität kommen. Im Idealfall sollten daher Gewinde bei 3D-Druck-Bauteilen aus einer Kombination aus gedruckter Kernlochbohrung und Gewindeeinsatz umgesetzt werden. So wird maximale Präzision und Funktionalität auch ohne aufwendige Nacharbeiten ermöglicht.
Wichtig zu wissen, wenn es um den Gewinde 3D Druck geht:
Gerne beraten wir Sie ausführlich in einem persönlichen Gespräch zu den konkreten Anforderungen, wenn es um Gewinde im 3D Druck geht.
Die Herstellung innenliegender Kanäle mit anspruchsvollen, verschlungenen Geometrien ist eines der großen Vorteile der additiven Fertigung. Was mit konventionellen Fertigungsmethoden nicht realisierbar ist, gelingt im 3D-Druck mit ausreichend angepasster Konstruktion. Bei der Fertigung von Kanälen ist besonders beim Druck im Pulverbett aber zu berücksichtigen, dass das Pulver nach dem Druck mittels Druckluft entfernt werden muss. Dies ist bei besonders kleinen oder stark in sich verschlungenen Kanälen nicht immer möglich. Auch die Länge der einzelnen Kanäle ist bei der Konstruktion zwingend zu beachten – je länger ein Kanal ist, desto kritischer ist das Entfernen des Pulvers.
Wir empfehlen hier einen konischen Aufbau der Kanäle mit kleiner Öffnung und nach innen größer werdendem Kanal. Dies gewährleistet in vielen Fällen das gründliche Entfernen von Pulver. Vorteilhaft sind auch transparente Materialien, wenn Kanäle gedruckt werden sollen. So lässt sich anhaftendes Pulver in innenliegenden Bereichen deutlich besser erkennen.
Bitte nehmen Sie im Vorfeld der Auftragsvergabe mit Ihrem Solution Partner Kontakt auf, vor allem bei toleranzkritischen Bauteilen, bei Komponenten mit Kanälen oder bei fehlender eigener Erfahrung im 3D. Unter Umständen müssen Bauteile im Bauraum gesondert ausgerichtet werden, um die gewünschte Präzision sicherzustellen. Wir beraten Sie hierzu gerne in einem persönlichen Gespräch, ganz unverbindlich!
Scharniere im 3D Druck sind – auch in der klassischen Form mit einer Splint-Verbindung – möglich. Es sind hier aber unbedingt einige Besonderheiten im Bereich der Konstruktion zu berücksichtigen. Scharniere mit Splint-Verbindung müssen unbedingt mit etwas größeren Toleranzen gezeichnet werden, damit die umgesetzten Bohrungen auch zum Splint passen. Wichtig auch: Scharniere mit Splint bestehen naturgemäß aus zwei einzelnen Bauteilen. Bitte stellen Sie unbedingt eine individuelle Anfrage, wenn Sie bei uns Scharniere drucken lassen möchten, da unser System keinen Upload von zwei Teilen in einer Datei erlaubt. Gerne entwickeln wir hier eine passgenaue Lösung für Ihren Bedarf!
Bild: 3D gedruckter Kabelführungskanal mit beweglichen Scharnieren
Als Alternative zu klassischen, mechanischen Scharnieren bieten sich in vielen Fällen sogenannte Filmscharniere an. Filmscharniere verfügen über keinen Klappmechanismus, sondern bestehen aus einem verformbaren, ermüdungsresistenten Material. Bekannt sind Filmscharniere vor allem von den Deckeln von Shampoo-Flaschen oder ähnlichen Gebrauchsgegenständen des Alltags. Als Material für Filmscharniere kommen sehr schlagzähe, ermüdungsarme Kunststoffe wie PP oder TPU in Betracht. Bei Filmscharnieren, die nicht häufig gebogen werden, kann auch auf PETG, PA12 oder PA11 zurückgegriffen werden. Diese Werkstoffe sind besonders dann empfehlenswert, wenn Werkstücke nur einmal in Form gebogen werden sollen. Ein praktischer Anwendungsfall wären hier beispielsweise Werbegeschenke, die flach gedruckt und für die Verwendung zusammengefaltet werden sollen (Faltboxen oder ähnliches).
Beim 3D Druck von Scharnieren ist wichtig:
Gerne beraten wir Sie in einem persönlichen Gespräch zu unseren Möglichkeiten, Gewinde, Bohrlöcher und Scharniere wirtschaftlich, schnell und präzise Sie zu realisieren. Schreiben Sie uns einfach eine Nachricht oder rufen Sie uns gleich einmal an! Wir freuen uns bereits darauf, bald auch Ihre Druckideen im Bereich „3D Druck Teile verbinden“ in die Tat umsetzen zu dürfen!
Lesen Sie mehr Rund um die Konstruktion von additiv gefertigten Bauteilen:
Bleiben Sie informiert und abonnieren Sie unseren Newsletter.
