Basic Designguide

Will man ein Objekt im 3D Drucker ausdrucken, so erzielt man die besten Ergebnisse, wenn man bereits beim Designen darauf achtet es so zu designen, damit es schnell gedruckt werden kann.

Was muss beim Designen für den FDM Druck beachtet werden?

Wichtig ist zu beachten, dass beim 3D Druck die Positionierung des Druckobjekts eine große Rolle für die Druckqualität und Stabilität ausschlaggebend ist. 

1. Platzierung des Objekts

Vor dem Start mit der CAD Zeichnung sollte man einen groben Plan des fertigen Objekts im Kopf haben und sich überlegen, welche Seite auf der Grundplatte liegen soll. Die Bodenfläche sollte so groß wie möglich sein und idealerweise eben.

1.1 Überhänge Vermeiden!

Überhänge größer als 45° können zu schlechterer Druckqualität beitragen. Je nach Filament ist es möglich sogar bis zu 60° ohne Support zu drucken ohne Einbußen in der Qualität zu haben. 

Ja, es ist möglich die Überhänge zu kühlen um eine Besseres Druckbild zu erhalten, aber dies ist nur minimal möglich ohne die Stabilität des Filaments zu beeinträchtigen.

1.2 Brücken / Stützmaterial vermeiden

Ein 3D Drucker kann nur einen Schicht über der Anderen drucken. Der Drucker kann also keine neue Schicht in der Luft drucken. Kleine Bereiche können überbrückt werden, aber immer mit Einbußen in der Druckqualität.

Will man eine neue Schickt drucken, wo unterhalb keine Schicht wäre muss man Stützmaterial drucken. Das stützmaterial kann aus einem Wasserlöslichen Material sein, aber die meisten Drucker haben nur eine Düse und nutzen somit das gleiche Filament für das Modell und den Support. 

Das Drucken von Supports verlängert die Druckzeit, speziell bei einem Drucker mit 2 Düsen, da jede Schichte in der beide Filamente benötigt werden muss zwischen den Düsen gewechselt werden. Zusätzlich fallen bei Support immer eine Nachbearbeitungszeit an, die bei Wasserlöslichen Support bei großen Objekten sehr lange sein kann. 

1.3 Ausrichtung der Schichten für maximale Stabilität

Druckobjekte sind generell in Schichtrichtung nicht so stabil. Nur wenige Filamente haben perfekte Schichthaftung und diese wird auch nur dann erzielt, wenn die Slicereinstellungen perfekt sind und keine zusätzliche Kühlung wegen überhängen genutzt wird.
Oft ist es besser ein Bauteil in mehrere Teile zu zerlegen um  die Kraftwirkung auf die Belasteten Teile so zu richten, dass der Druck nicht auf die Druckschichten wirkt, damit diese nicht delaminiren, sprich wie Holz in Richtung der Maserung splittern.

3. Wahl der richtigen Wandstärke

Will man eine stabiles Objekt drucken, so ist es oft besser die Wandstärke nicht zu dick zu wählen, denn hier zählt "weniger ist mehr".  Man muss berücksichtigen, dass im FDM 3D Druck die Druckobjekte innen hol sind und nur ein "Infill" haben, damit man die Decke drucken kann. Das infill trägt zwar zur Stabilität bei, in den meisten Fällen ist es aber besser die Wand (bzw. die Wandstärke beim Slicen) so zu wählen dass kein Infill verwendet wird.

4. Wahl der richtigen Versteifung

Wenn man Versteifungen für den FDM 3D Druck richtig optimiert kann man sehr stabile Druckteile in kurzer Zeit mit wenig Filament drucken

5. Designen für eine optimierte Druckzeit

Wenn man versteht, wann der Drucker langsam fahren muss, dann  kann man die Druckobjekte einfach optimieren um die Druckzeit bei gleicher (oft sogar höheren) Stabilität in deutlich kürzerer Druckzeit.

Folgende Elemente sind langsam zu drucken:

• • Boden und Deckenschichten
  • Überhänge / Brücken
  • Kanten

Also man kann viel Druckzeit sparen, wenn man keine großen Flächen, bzw. Dicken platten druckt. Schafft man es das Druckobjekt so zu designen, dass es keine Überhänge oder Brücken gibt. 

Bei scharfen Kanten muss der Druckkopf abgebremst und wieder beschleunigt werden. Bei runden kanten kann der Druckkopf deutlich schneller verfahren und man erhält schönere Druckergebnisse in kürzerer Zeit. Zusätzlich habe ich die Erfahrung gemacht, dass Rundungen deutlich stabiler sind als Kanten.

Wahl des richtigen Filaments
Je nach gewünschten Eigenschaften ist das richtige Filament zu wählen. Hierfür ist zu bedenken, dass unterschiedliche Arten von Filament sich unterschiedlich verhalten. Die meisten stabilen und flexiblen Filamente sind deutlich schwerer zu drucken. Die meisten Hochstabile Filamente tendieren bei nicht perfekten Druckeinstellungen und Druckbedingungen (ideale Bauraumtemperatur) zu warpen, sprich die Kanten biegen sich nach oben.