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6 Designtipps zur Herstellung besserer 3D-gedruckter Metallteile Nov 17, 2021

6 Designtipps zur Herstellung besserer 3D-gedruckter Metallteile

Metal 3D printing

Dank jahrelanger Innovation und Entwicklung wird der 3D-Metalldruck schnell zu einem gängigen Verfahren in der Fertigung. Mit der additiven Fertigung können viele Industriezweige die Geschwindigkeit, Kosteneffizienz und den Konstruktionsvorteil des 3D-Drucks nutzen, um eine unterschiedliche Anzahl von Komponenten für Endverbrauchsteile herzustellen. Der 3D-Druck bietet weiterhin spannende Möglichkeiten für Teile der nächsten Generation, die große Gestaltungsfreiheit, komplexe Geometrien und ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis aufweisen müssen.

Die additive Fertigung mit Metallen verbessert auch die Lieferketten, reduziert Prozessengpässe und passt die Produktion schlüsselfertig an. So aufregend dies alles auch erscheinen mag, es ist wichtig zu beachten, dass der Metall-3D-Druck mit einigen Einschränkungen verbunden ist. Zum einen ist es nicht so einfach wie der 3D-Druck von Kunststoffteilen. Dies liegt an dem Schwierigkeitsgrad beim Drucken von Metallteilen, den Gesetzen der Physik, den Überlegungen zur Bearbeitung und mehr. Der heutige Blog befasst sich mit dem 3D-Metalldruck und den einfachen Designtipps, die Sie integrieren können, um bessere 3D-gedruckte Metallteile herzustellen.


1. Verwalten Sie die Wandstärke in Ihrem Design

Wir empfehlen, die Wandstärke und andere Merkmale im Design nicht unter 0,5 mm zu halten. Denn viele Prozesse in der Produktion können dazu führen, dass die Wände bei Abmessungen von weniger als einem halben Millimeter unter ihrem Eigengewicht zusammenbrechen. Obwohl es möglich ist, eine dünnere Wandstärke auszuführen, kann das schnelle Aufheizen und Abkühlen des Schmelzprozesses während des Metall-3D-Drucks dazu führen, dass diese Merkmale verzerrt werden. Das Erzielen dünnerer Wände hängt auch von der Druckerausrichtung, dem Materialtyp und anderen Druckparametern ab. Versuchen Sie zur Sicherheit immer, Ihre Wände nicht dünner als 0,5 mm zu halten.


2. Minimieren Sie Überhänge

Halten Sie alle Überhänge niedriger als 0,5 mm, um ein Einstürzen der unteren Oberfläche zu verhindern. Behalten Sie beim Entwerfen Ihres Teils alle nach unten gerichteten Features mit einer abgeschrägten, konkaven oder konvexen Geometrie (und einem Winkel) bei, damit sie selbsttragend sind. Dieser Winkel (oft 45 Grad zur horizontalen Oberfläche) kann auch verringert werden, indem die Laserparameter des Druckvorgangs auf optimalem Niveau gehalten werden. Überhänge, die über 0,5 mm hinausgehen, führen schließlich zu einem Zusammenbruch des Builds.


3. Lücken und Löcher

Es gibt keinen festen Ansatz für Lücken und Löcher. Dies liegt daran, dass hier viele Faktoren eine Rolle spielen. Zu diesen Faktoren gehören die Art der verwendeten Grundierung, die Komplexität des Designs, die Geometrie und die Art des verwendeten Metalls. Vermeiden Sie im Allgemeinen, ein Loch oder eine Lücke unter 0,5 mm zu entwerfen, um das Risiko zu vermeiden, dass beide Seiten zusammenlaufen und den Hohlraum füllen. Fluchtlöcher können verwendet werden, um ungeschmolzenes Pulver in 3D-gedruckten Metallteilen zu entfernen. Wenn Sie ein Fluchtloch haben, stellen Sie sicher, dass Ihr Bohrungsdurchmesser nicht weniger als 2 mm und nicht mehr als 5 mm beträgt. Sie können auch mehr als ein Austrittsloch in Ihrem Teil entwerfen, um das Entfernen von ungeschmolzenem Pulver nach dem Drucken zu erleichtern. Sie benötigen eine Art Stützstruktur, um vertikale oder horizontale Löcher auszugleichen, die einen Durchmesser von mehr als 10 mm haben müssen.


4. Stützstrukturen und nicht unterstützte Winkel

Stützstrukturen sind notwendig, um den Aufbau durchzusetzen und die Wärmeableitung während des 3D-Drucks zu fördern. Jeder Bereich in Ihrem Design, der weniger als 45 Grad von der horizontalen Ebene entfernt ist, benötigt normalerweise Stützstrukturen.

Selbsttragende Winkel sollten über 45 Grad gehalten werden, um ein Einklappen und Versagen aufgrund einer übermäßigen Schwerkraft von unten zu verhindern. Dies tritt auch bei allen nicht unterstützten Winkeln in der Konstruktion auf, die gegenüber dem vertikalen Punkt zu stark geneigt sind.


5. Teileorientierung

Überlegen Sie vorher, wie sich die Druckausrichtung Ihres Teils auf seine physikalischen und mechanischen Eigenschaften auswirken kann. Da die Druckausrichtungsebene die anisotropen Eigenschaften des Aufbaus stark beeinflusst, müssen Sie berücksichtigen, wie der Druck in Bezug auf die Kraft oder den Druck erzeugt werden soll, denen jeder Teil des Produkts ausgesetzt ist.


6. Betrachten Sie Gitterdesigns

Ziehen Sie die Verwendung von Gitterstrukturen in Betracht, um unerwünschte Masse zu entfernen, ohne die Festigkeit Ihres Teils zu beeinträchtigen. Im Gegensatz zu CNC-Bearbeitung und Spritzguss ermöglicht die additive Fertigung die Erstellung feiner, komplexer Gitterkonstruktionen, die die Festigkeit des Teils erhöhen, aber die Materialmasse, die verwendet werden würde, um das Teil zu füllen und es vollständig fest zu machen. Dies wird im Design dringend empfohlen, da Gitter eine garantierte Möglichkeit sind, mehr Festigkeit zu verleihen und Ihrem Metalldruckteil eine optische Attraktivität zu verleihen.


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