Additive Fertigung Konstruktionstipps für 3D-Metalldruck

Autor: Simone Käfer

Um ein Bauteil für den 3D-Druck zu konstruieren reicht es nicht, allein additiv zu denken. Besonders bei Metall braucht es hier und da ein paar Kniffe.

Jedes additive Verfahren hat seine Eigenheiten. Diese wirken sich auf die Konstruktion der Bauteile aus. Mit Altair haben wir uns Besonderheiten im 3D-Metalldruck angesehen.
Jedes additive Verfahren hat seine Eigenheiten. Diese wirken sich auf die Konstruktion der Bauteile aus. Mit Altair haben wir uns Besonderheiten im 3D-Metalldruck angesehen.
(Bild: Altair)
  • Beim SLM-Verfahren sind Bohrungen bis sechs Millimeter Durchmesser unproblematisch. Danach bedarf es konstruktiver oder mechanischer Hilfsmittel.
  • Beim WAAM lassen sich Stützstrukturen vermeiden, in dem beispielsweise eine Strebe ein wenig verändert wird.
  • Binder Jetting braucht eigentlich keine Stützstrukturen. Aber die Bauteile schrumpfen. Um dabei die Geometrie nicht zu gefährden, rentieren sich Supports.

Sie mag sich in vielem unterscheiden, aber wie bei allen Fertigungsmethoden liegt auch bei der Additiven Fertigung eine Herausforderung darin, die Gestaltungsmöglichkeiten mit den Leistungsanforderungen unter einen Hut zu bringen. Denn die Verfahren des 3D-Metalldrucks schränken die Gestaltungsfreiheit aufgrund ihres Fertigungsprozesses ein. Dass hat zur Folge, dass ein Bauteil mit gleichen Betriebsanforderungen, in verschiedenen additiven Verfahren gefertigt, immer ein wenig anders aussieht. Das ist bereits in der Simulation für eine fertigungsgerechte Konstruktion erkennbar - beziehungsweise sollten dort verfahrensspezifische Unterschiede ersichtlich sein. Für drei der gängigsten Verfahren haben wir mit Mirko Bromberger, Director Marketing Strategy bei Altair, die wichtigsten Desingtipps zusammengefasst.

Konstruktion für SLM

Das selektive Laserschmelzen (SLM, auch: LPBF, Laser powderbed fusion) ist wohl das bekannteste additive Verfahren mit Metall. Dabei wird Metallpulver schichtweise mit einem Rakel gleichmäßig auf einer Bauplattform aufgetragen, um dann an den geplanten Stellen mit einem Laserstrahl geschmolzen zu werden. Bei diesem Verfahren gibt es zwei wichtige Themen: thermischer Verzug und Überhang. Ein ungleichmäßiger Wärmeeintrag hat Verzug zur Folge. „Je nachdem, wie mein Bauteil konstruiert ist, habe ich unterschiedliche Temperaturverteilungen“, so Bromberger. An Stellen, an denen viel Material aufgeschmolzen wird, wird es auch sehr heiß. Das verzieht die Geometrie. Vorbeugen kann man diesem thermischen Verzug konstruktiv oder prozessseitig.

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 Simone Käfer

Simone Käfer

Redakteurin für Additive Fertigung