Gutes 3D-Druck-Design

Ein Leitfaden für Einsteiger

Was Sie bei der Konstruktion für den 3D-Druck beachten sollten

Ein durchdachtes Design ist einer der wichtigsten Faktoren für den erfolgreichen 3D-Druck. Selbst modernste Maschinen stoßen an Grenzen, wenn die Bauteile nicht auf das gewählte Verfahren abgestimmt sind. Wir stellen Ihnen hier einige grundlegende Prinzipien vor, die beim Designprozess hilfreich sein können – am Beispiel der beiden pulverbasierten Verfahren Selektives Lasersintern (SLS) und Selektives Laserschmelzen (SLM).

Die genannten Regeln und Empfehlungen bieten Orientierung, ersetzen aber keine individuelle Prüfung. Deshalb stehen unsere Experten bei PROTIQ jederzeit mit Rat und Tat zur Seite, wenn es um die Einzelfallbewertung und Herstellbarkeit geht.

Grundprinzipien der Designoptimierung

Beim Konstruieren für SLS oder SLM haben sich einige Gestaltungsprinzipien in der Praxis bewährt:

Mindestwandstärke: Sowohl im Kunststoff- als auch im Metall-3D-Druck gibt es Grenzen, wie dünn Wände oder Stege sein dürfen, damit sie stabil genug sind und zuverlässig gedruckt werden können. Je nach Materialwahl und Geometrie sollte man daher auf ausreichend robuste Strukturen achten. Im Zweifel gilt: lieber etwas stärker planen – oder unser Team einbeziehen.

Überhänge und Stützstrukturen: Beim SLS-Verfahren können Geometrien ohne zusätzliche Stützen gedruckt werden, da das umliegende Pulver während des Drucks stabilisierend wirkt. Beim SLM hingegen sind Stützstrukturen für überhängende Bereiche erforderlich. Unsere Fertigungsexperten platzieren diese gezielt in der Datenaufbereitung – bereits bei der Konstruktion kann man jedoch durch clevere Geometrien wie Abrundungen oder Entlastungslöcher unterstützend mitwirken.

Bohrungen, Kanäle und Hohlräume: Innere Strukturen wie Bohrungen oder Kanäle sollten so gestaltet sein, dass sie im Nachgang gut gereinigt werden können. Dabei gilt: je komplexer und länger ein Kanal, desto schwieriger lässt sich das Pulver entfernen. Idealerweise sollte ein beweglicher Draht oder ähnliches Reinigungswerkzeug noch hindurchgeführt werden können. Auch der Durchmesser sollte nicht zu klein gewählt werden, um Entpulverungsprobleme zu vermeiden. Bei Hohlräumen ist zu beachten: Vollständig geschlossene Strukturen führen dazu, dass das Pulver im Inneren eingeschlossen bleibt – was Gewicht, Materialkosten und Funktionalität beeinträchtigen kann. Deshalb sollten Hohlräume entweder offen konstruiert oder mit Entlüftungsöffnungen versehen sein.

Maßhaltigkeit und Toleranzen: Durch das schichtweise Fertigungsverfahren ergeben sich gewisse Maßabweichungen, die bei der Konstruktion eingeplant werden sollten. Ob Steckverbindung oder Schnappmechanismus – ein gewisses Spiel zwischen Bauteilen ist essenziell. Auch geplante Nachbearbeitungen wie Fräsen oder Bohren lassen sich bereits beim Design berücksichtigen, z. B. durch gezieltes Übermaß an relevanten Stellen.

Typische Fehler und wie man sie vermeidet

Gerade am Anfang passieren gerne Konstruktionsfehler, die zu Problemen im Fertigungsprozess führen. Hier sind einige typische Fehlerbilder – und Tipps, wie man sie vermeiden kann:

Zu dünne Strukturen: Sehr dünne Bereiche neigen zum Brechen oder lassen sich nur schwer fehlerfrei drucken. Besser ist es, auf solide Wandstärken zu achten oder sich im Zweifelsfall beraten zu lassen. 

Geschlossene Hohlräume ohne Entlüftung: Ohne entsprechende Öffnungen bleibt Pulver im Inneren eingeschlossen. Das kann später das Gewicht oder die Funktion beeinträchtigen. Am besten: Öffnungen einplanen – so groß und zugänglich wie möglich. 

Unzureichendes Spiel bei Passungen: Bewegliche oder zusammensteckbare Bauteile benötigen konstruktiv etwas Abstand – sonst droht ungewolltes Verschmelzen oder Verkleben beim Druckprozess.