Wie konstruiert man Bauteile für den FDM-3D-Druck?

### Druckgerechte Konstruktion im Maschinenbau (DFAM)

Um Bauteile additiv wirtschaftlich und hochfest herzustellen, müssen bestimmte Konstruktionsrichtlinien für das FDM-Verfahren eingehalten werden. Wer druckgerecht konstruiert, spart bis zu 40 % Druckzeit und vermeidet instabile Hilfsstrukturen.

1. Überhangwinkel und die 45°-Regel Da das FDM-Verfahren flüssigen Kunststoff in der Luft ablegt, benötigt jede Bahn eine darunterliegende Schicht zur Abstützung. * **Winkel bis 45°** gegenüber der Vertikalen können völlig ohne Stützstruktur gedruckt werden. * **Winkel ab 50°** erfordern meist Stützstrukturen (Support). Dieser muss nach dem Druck aufwändig manuell entfernt werden und hinterlässt rauere Oberflächen. * **Konstruktionstipp**: Ersetzen Sie Radien an Überhängen durch 45°-Fasen. Das spart Nacharbeit und Material.

2. Wandstärken und Perimeter-Kalkulation Die Festigkeit eines FDM-Bauteils wird primär durch die Anzahl der Außenbahnen (Perimeter) und nicht durch das Füllmuster bestimmt. * **Unbelastete Wände**: min. 1,2 mm bis 1,6 mm. * **Mechanische Funktionsteile**: min. 3,0 mm bis 4,0 mm (entspricht ca. 8-10 Perimetern bei einer 0,4 mm Düse). * **Bohrungen mit Gewindeeinsätzen**: Wandung um die Bohrung herum sollte mindestens 3 mm stark sein, um den thermischen Spannungen beim Einpressen standzuhalten.

3. Horizontale Bohrungen (Der „Teardrop“-Trick) Kreisrunde Bohrungen, die horizontal (quer zur Z-Achse) im Bauraum liegen, neigen am Scheitelpunkt zum Durchhängen, da dort die Bahnen kurzzeitig frei in der Luft liegen. * **Konstruktionstipp**: Konstruieren Sie horizontale Bohrungen ab 8 mm Durchmesser als Tropfenform („Teardrop“). Der obere Scheitelpunkt läuft spitz im 45°-Winkel zusammen und kann somit perfekt ohne Stützstrukturen gedruckt werden.

4. Radien gegen Kerbspannungen Die Schichtstruktur führt an scharfen Ecken zu mechanischen Spannungskonzentrationen. * Integrieren Sie an allen Innenkanten großzügige Radien (mindestens R 1,5 mm bis R 3,0 mm). * Dies erhöht die Festigkeit des fertigen Bauteils an kritischen Übergängen um bis zu 60 %.