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3d-Druck Spezial: Überhänge

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Sie haben bestimmt selbst auch schon den Spruch gehört: 3d-Druck eröffnet eine neue Welt, in der jeder alles drucken kann und man in Zukunft gar nicht mehr in den Laden gehen muss, sondern einfach nur noch die Baupläne herunterlädt und schon steht der neue Mixer vor einem auf dem Tisch.

Leider sind 3d-Drucke aber nicht ganz so einfach, dass dies demnächst passieren wird. Abgesehen davon, dass handelsübliche 3d-Drucker noch nicht mit beliebigen Materialien drucken können, gibt es bestimmte Situationen, in denen der 3d-Druck nicht oder nur mit Methoden, die günstige 3d-Drucker leider nicht zur Verfügung stellen, umsetzbar ist.

Heute möchte ich etwas über die üblichste Problemstellung beim 3d-Druck-Design erzählen: Überhänge.

Die am weitesten verbreiteten 3d-Drucker-Typen sind „Fused Deposition Modeling“-Drucker (FDM-Drucker). Dabei wird eine geschmolzene Schicht Kunststoff auf eine andere aufgetragen und dadurch ein 3d-Objekt Schicht für Schicht erzeugt.

Überhänge sind dabei Bereiche eines Objekts, die mitten in der Luft gedruckt werden müssten ohne eine unterliegende Schicht als Trägermaterial verwenden zu können. Stellen Sie sich einfach ein „T“-förmiges Objekt vor. Baut man dieses von unten nach oben auf, so ist der ganze Bereich bis zum Querstrich kein Problem, allerdings müsste der Querträger nun in der Luft gedruckt werden.

Dies kann natürlich bei einem klebrig-flüssigen Kunststofffaden nicht zu einem sauberen Ergebnis führen. Es gibt verschiedene Lösungen für dieses Problem, die je nach Drucker-Typ angewendet oder nicht angewendet werden können:

  • Unterstützungsmaterial / Supportmaterial in poröser Druckart im selben Material:
    Diese Form des Drucks beherrscht beinahe jeder FDM-Drucker, sie erzeugt aber auch eher problematische Drucke, die ohne Nachbearbeitung mit Schleifpapier und Zange kaum bis nicht verwendbar sind. Die Supportmaterialien werden dabei herausgebrochen und hinterlassen häufig Rückstände, die z. B. durch eine Feile oder Schleifpapier abgetragen werden müssen.

 

  • Supportmaterial in einem anderen Material, dass z. B. laugen- oder wasserlöslich sein kann.
    Diese Form des Drucks benötigt einen Drucker mit mindestens 2 Extrudern (also der Möglichkeit mindestens 2 Materialien gleichzeitig drucken zu können). Dabei kann z. B. PVA, ein sich in Wasser auflösender Kunststoff als Supportmaterial eingesetzt werden. Dies ist eine der besten Varianten, auf dieses Problem zu reagieren – leider gibt es aber im günstigen 3d-Druckerbereich nur wenige 3d-Drucker, die 2 Extruder mitbringen. Durch ein Bad in Seifenlauge kann dabei das Supportmaterial in einigen Stunden vollständig aufgelöst werden und hinterlässt beinahe rückstandsfreie, saubere Objekte.

 

  • Intelligentes Design oder Zerlegung des 3d-Objektes in ohne Überhänge druckbare Einzelteile, die zum Schluss verklebt werden.
    Egal wie gut die anderen Verfahren auch sind: Ein Design, bei dem solche Überhänge vermieden werden können, stellt immer die beste Lösung dar und sollte selbst bei Druckern mit 2 Extrudern in Betracht gezogen werden, um saubere 3d-Modelle zu erzeugen.

Es ist also doch etwas Arbeit, ein Modell 1-zu-1 ausdrucken zu können.

Im nächsten Teil meiner kleinen Serie möchte ich etwas über verschiedene Druckertypen mit den jeweiligen Vor- und Nachteilen erzählen.

Seien Sie also gespannt!

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Autor: Gerald Zum Gahr

Sportlicher Programmierer, der gerne mal etwas länger bleibt.

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