Ausrichtung von Teilen
Ganz gleich, ob der Druck mit Kunststoff oder Kompositmaterial, im Schmelzschichtverfahren oder mit Endlosfilament erfolgt, 3D-gedruckte Teile sind am stärksten, wenn die Schichten parallel zum Druckbett gedruckt werden. 3D-Drucker die das Depositionsverfahren anwenden, bauen Teile aus Kunststoff, der Schicht für Schicht aufeinandergelegt wird. Fast immer sind die molekularen Bindungen, die die Materialextrusion selbst bilden, stärker als die Klebeverbindungen einer Kunststoffextrusion, die auf einer anderen liegt. Stellen Sie sich die Schichten wie Risse oder Holzmaserungen vor. Es handelt sich um übereinander gestapelte Materialschichten, die sich vertikal leicht durch Druck oder Scherung voneinander lösen lassen.
Machen Sie sich vor dem Drucken Ihres Teils Gedanken darüber, wie Drücke und Lasten auf Ihr Teil einwirken und wie sie sich im Modell ausbreiten werden. Wo ist das Teil Biegekräften ausgesetzt? Wo Zugkräften? Scherkräfte? Wenn Sie sich nicht sicher sind, überlegen Sie, wie, wo und aus welchen Richtungen das Teil berührt wird. Fertigen Sie gegebenenfalls eine Skizze an! Dies wird Ihnen helfen, eine fundierte Entscheidung über die Druckausrichtung zu treffen.
Schichthöhe
Die Schichthöhe beim 3D-Druck hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Festigkeit des Teils. Bei dünneren Schichten wird mehr Material pro Teil extrudiert, die Stränge haben jedoch einen kleineren Querschnitt. Dickere Schichten haben weniger, dafür dickere Extrusionen. Schichthöhe und Wulstquerschnitt gleichen sich im Wesentlichen aus und sorgen für eine etwa gleiche Festigkeit der verschiedenen Schichthöhen. Die Besonderheiten hängen oft von den Einstellungen bestimmter Materialien und Drucker ab.
Infill & Hüllen
Gemäß der Sandwichtheorie wird die Anzahl der Hüllen oder Dach- und Bodenschichten immer einen größeren Einfluss auf die Zugfestigkeit des Teils haben als das Infill. Hüllen verbessern im Allgemeinen auch die Zugfestigkeit entlang von Ebenen, die parallel zur Bauplatte verlaufen, da sie entsprechend der Teilegeometrie dazu neigen, Lastpfaden zu folgen.
Auch wenn Infill die Biegefestigkeit von Bauteilen nicht so sehr beeinflusst wie Hüllen, gibt es einige Gründe, warum Infills nützlich sind. Infill dient als innere Stützstruktur für das Teil. Ohne sie würden die Wände oder Schalen nicht zusammenhalten! Infill verleiht dem Teil eine gewisse Steifigkeit und verhindert, dass sich die Wände eines Teils verformen und die Dachschicht einbricht. Ein weniger dichtes Infillmuster führt zu einer geringeren Druckqualität und minderwertigen Teilen. Typische Infillmuster für den 3D-Druck liegen daher in der Regel zwischen 30 % und 50 %.
Die Art des Infill hat nur minimale Auswirkungen auf die Zugfestigkeit. Um stärkere Teile zu erhalten, können Sie die Hüllen mit einem Grundgerüst aus Endlosfasern verstärken, um eine höhere Festigkeit oder Steifigkeit des Teils zu erreichen. Endlosfasern verbessern die Teilequalität. Teile mit Infills werden schneller und zuverlässiger gedruckt als vollständig massive Teilen. Für unterschiedliche Anforderungen können außerdem unterschiedliche Füllgeometrien verwendet werden.
Dreieckiges Infill: Ein dreieckiges Infill weist die höchste Festigkeit auf, da Dreiecke die stärkste Form besitzen. Sie können sich am wenigsten verformen und bieten die beste Stützstruktur hinter den Wänden des Bauteils. Diese Art von Infill wird relativ schnell gedruckt, da der Druckkopf meist in geraden Linien über das Teil fährt. Die Kombination aus Stärke und Geschwindigkeit macht das dreieckige Infill zur besten Wahl für Infills im 3D-Druck.
Rechteckiges Infill: Ein rechteckiges Infill ist das einzige Infill, mit dem ein Teil mit 100% Dichte erreicht werden kann, da es aus einem Gitter aus parallelen und senkrechten Extrusionen besteht. Auch ein rechteckiges Infill wird schnell gedruckt, da sich der Druckkopf in geraden Linien bewegt.
Sechseckiges Infill: Ein sechseckiges Infill besitzt das beste Verhältnis von Stärke zu Gewicht aller Infillmuster, da es aus mosaikartigen Sechsecken besteht. Allerdings dauert der Druckvorgang von allen Infill-Typen am längsten, da der Druckkopf ständig die Richtung ändern muss.
Endlosfaserfüllung
Unabhängig von der Art des Infill oder der Schichthöhe können Teile, die im Schmelzschichtverfahren hergestellt werden, maximal die Festigkeit ihres Basiskunststoffs erreichen. Die Festigkeit eines Teils kann mit Endlosfaserfilamenten weit über die Festigkeit von Kunststoff hinaus erhöht werden, indem Endlosfaserstränge wie Carbonfaser, Glasfaser oder Kevlar in das Teil eingebracht werden. Mit den verschiedenen Optionen für die Faserplatzierung können Sie die Anordnung der Fasern entsprechend der Belastung Ihres Teils optimieren. Wird zum Beispiel das Infill eines 3D-gedruckte Teils, das einer Gerüststruktur mit geringer Dichte gleicht, freigelegt, beeinträchtigt dies die Festigkeit des Teils. Wird Ihr Teil starkem Verschleiß ausgesetzt sein, können Sie eine Kevlar-Endlosfaserverstärkung verwenden, die, sobald sie freiliegt, sehr abriebfest ist. Weitere Informationen zur Auswahl, Anwendung und Einstellung von Fasern finden Sie unter Strategien zur Faserverstärkung.
