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3D-Druck Spezifikationen

Konstruktions­empfehlungen & Spezifikationen

AM-Teilefertigung in Metall oder Kunststoff

Spezifikationen für den 3D-Druck

Wir möchten Ihnen mit dem PBF-Verfahren passgenaue 3D-Druckteile in höchster Qualität liefern. Damit dies gelingt, bitten wir Sie die folgenden Spezifikationen und Konstruktionsempfehlungen für den 3D-Metalldruck, den 3D-Kunststoffdruck und das Finishing sowie unsere Angaben zur Angebotserstellung und zu unserem Maschinenpark sorgfältig zu lesen. Sie stellen die Rahmenbedingungen für unsere 3D-Druckdienstleistungen dar.

Spezifikationen Metall

Die Produkte entstehen im SLM-Verfahren durch das schichtweise lokale Verschmelzen mit selektiver Laserstrahlung von pulverförmigen Schichten aus schweißbaren Metallen aus nahezu allen Anwendungsbereichen.
Durch die hohe Dichte der Bauteile ist eine mechanische Nachbearbeitung oder sogar Polieren bis in den Hochglanzbereich möglich.

Abmessungen für Metall-Bauteile
Bis zu 400 x 400 x 360 mm bzw. 400 x 800 x 500 mm (Aluminium) große Metallelemente können in einem Arbeitsgang gefertigt werden.

Aus Gründen der Kostenoptimierung können beim Laserschmelzen massive Bauteile je nach Geometrie auf Wandstärke (ausgehöhlt) gebaut werden:

  • die Mindestwandstärke beträgt 0,5 mm bei Aluminium.
  • bei den Materialien Edelstahl, Inconel und Werkzeugstahl hingegen nur min. 0,25 mm.

Je nach Komplexität der Bauteile kann die Mindestwandstärke auch steigen. Maß- und Formtoleranzen sind geometrieabhängig. In den meisten Fällen kann man von +/- 1 % Abweichung ausgehen. Die Fertigung erfolgt in der Regel nach Allgemeintoleranz DIN ISO 2768-m.

Passmaße und Gewinde sollten in jedem Fall durch eine spanende Endbearbeitung hergestellt werden. Das Aufmaß für eine spanende Endbearbeitung muss mindestens 0,5 mm (abhängig von der Geometrie auch höher) betragen.

Sprechen Sie diese Anwendungsbeispiele mit uns durch. Wir beraten sie hierzu gerne.

Konstruktionsempfehlungen:

Supportfreier Aufbau
Im Metallbereich muss jedes Bauteil auf der Grundplatte fixiert sein. Diese Fixierung wird auch als Support bezeichnet und dient sowohl der Wärmeableitung als auch der mechanischen Stabilisierung. Des Weiteren wird Stützgeometrie an Stellen benötigt, an denen eine Kontur nicht auf einer vorherigen Kontur (also ins lose Pulverbett) aufgeschmolzen wird oder der zu belichtende Bereich sehr stark (>45° oder Radius >3mm) von der vorherigen Schicht abweicht. Die Supportstruktur ist in den meisten Fällen eine wabenförmige Struktur mit kleinstmöglicher Wandstärke, die sich im äußeren Bauteilbereich leicht von Hand entfernen lässt. Wie unterschiedlich sich ein Bauteil in diesem Prozess aufbauen lässt und welche Auswirkungen die Aufbaurichtung haben kann, zeigen die Anschauungsbilder.

Das Bauteil (grün markiert) wurde einmal für den Prozess optimal ausgerichtet (linke Darstellung) und einmal prozessungünstig (rechte Darstellung, gedreht um 90°). „Grau“ markiert den benötigten Support.

Günstige Baulage
Ungünstige Baulage

Hybridbauweise
Bei der Verwendung der Hybridbauweise wird das zu fertigende Teil in einen Unterbau (Hybridteil) und das eigentliche SLM-Teil zerlegt.
Für Werkzeugstahl 1.2709 eignen sich die nachfolgend aufgelisteten Werkstoffe als Grundmaterial für den Unterbau (Hybridteil):

  • 1.1730 nicht vergüten oder härten!
  • 1.2311 nicht vergüten oder härten!
  • 1.2312 nicht vergüten oder härten!
  • 1.2343 härten und 3 x anlassen
  • 1.2709 auslagern nach dem Laserschmelzen


Sollen davon abweichend andere Materialien als Unterbau verwendet werden, kann es zu Spannungsrissen bzw. zur Ablösung des SLM-Teils vom Hybridteil kommen. Die Verwendung solcher Materialien bedarf einer vorherigen technischen Klärung durch FKM.

„FKM empfiehlt, den Werkstoff 1.2709 zu verwenden.“

Spezifikationen Kunststoff

Die Produkte entstehen durch das schichtweise lokale Verschmelzen mit selektiver Laserstrahlung von pulverförmigen Schichten aus eigens für dieses SLS-Verfahren entwickelten Werkstoffen mit unterschiedlichsten Eigenschaften.
Optional oberflächenveredelt durch Glätten, farbliche Infiltrierung oder Beschichtung.

Abmessungen für Kunststoff-Bauteile
Je nach Material werden bis zu 910 x 430 x 405 mm große Kunststoffbauteile in einem Arbeitsgang in einem Stück gefertigt. Durch Addition einzelner Elemente können beliebig große Baugruppen hergestellt werden.

Wenn Bauteile zu groß für unseren Bauraum sind, werden die CAD-Daten von uns geschnitten und die Bauteile nach dem Bauprozess von uns verklebt. Die Klebenaht kann mit Glasfasermatten verstärkt werden.

Generell ist im Kunststoff-Lasersintern jede Kontur herstellbar.
Hinterschnitte oder Filmscharniere stellen kein Problem dar. Ein sehr gutes Beispiel ist eine aus einem Stück lasergesinterte Trillerpfeife mit der Kugel im Inneren. Gewinde ab einer Größe von M10 sind, sofern sie in der Z-Richtung aufgebaut werden, herstellbar. Dies gilt für Innen- und Außengewinde.
Filmscharniere und ineinanderlaufende Teile sind auch herstellbar. Sprechen Sie diese Anwendungsbeispiele mit uns durch. Wir beraten sie hierzu gerne.

Wir fertigen generell in einer Schichtstärke von 0,1 bzw. 0,15 mm. Die minimale Wandstärke beträgt in Z ca. 0,5 mm, bei senkrechten Flächen ca. 0,7 – 0,8 mm. Beide Mindestwandstärken sind geometrieabhängig. Sprechen Sie uns gerne an!

Konstruktionsempfehlungen:

Stufen im Bauteil
Wenn eine Bauebene mit einem Winkel von unter 20° zur X/Y-Ebene ausgerichtet ist, sind auf der Oberfläche eindeutige Schichten zu erkennen. Je steiler der Winkel, desto feiner die Stufen.

Lose Verbindungen
0,1 mm Abstand für lose Verbindungen. Ohne Spalt zwischen einem männlichen und weiblichen Bauteil entsteht eine Presspassung.

Pulverentfernung
Restpulver sollte entfernbar sein. Dies ist bei langen und dünnen Rohren sowie bei Teilen mit komplexen inneren Strukturen schwierig. Je einfacher das Pulver entfernt werden kann, desto kürzer ist die Nachbearbeitungszeit.

Toleranzen
Die Toleranzen sind abhängig vom verwendeten Material und der Bauteilgeometrie.
In den meisten Fällen kann von diesen Werten ausgegangen werden:

  • 0 – 100 mm: +/- 0,3mm
  • ab 100 mm: +/- 0,3 % des Nennmaßes

Kleinere Toleranzen sind je nach Bauteilgeometrie ggf. möglich (weitere Absprache erforderlich). Geometrieabhängiger Verzug ist möglich, da es sich beim Lasersintern um ein thermisches Fertigungsverfahren handelt.

Die angegebenen Toleranzen gelten nicht für Bohrungen. Bohrungsmaße werden generell etwas kleiner als gefordert.

Kosten
Die Kosten sind von der Bauhöhe (Z-Richtung) abhängig. (Maschinenstunden und Pulververbrauch)

Reduktion des Bauvolumens

  • Integrierte Konstruktion
  • Leichtbau-Konstruktion
  • Kraftflussoptimierte Konstruktion

Verkleinerung der Bauhöhe

  • Bauteile mit möglichst geringer Höhe
  • konstruieren
  • stapeln

Finishing

Nach dem Bauprozess werden alle Bauteile von uns durch Sandstrahlen gereinigt.

Gegen Aufpreis können Kunststoff-Lasersinterteile noch nachträglich behandelt werden:

  • farbig lackieren
  • farbig infiltrieren
  • lackierfähig finishen
  • gas- bzw. wasserdicht infiltrieren
  • gleitschleifen (trowalisieren)
  • FKM Smooth® (glätten)
  • verdichtungsstrahlen
  • metallisch beschichten

Oberflächen glätten
Der beste Glättungseffekt mit FKM Smooth® wird erzielt, wenn Sie für Ihre Bauteile einen PA12-basierten Werkstoffe verwenden.
Bauteile aus den Werkstoffen PEEK oder Polyprophylen hingegen sind für unser Glättungsverfahren generell nicht zugänglich.

Geometrie
Bei geringen Wandstärken oder filigranen Strukturmerkmalen besteht die Gefahr, dass diese durch FKM Smooth® verformt werden. Dieser Effekt kann Wandstärken unter 2 mm betreffen. Infolge der Glättung kommt es zu einer geringfügigen Verrundung von scharfkantigen oder spitzen Strukturmerkmalen.
Bauteile mit geringen Spaltmaßen sowie ineinandergreifende Elemente sind je nach konkreter Geometrie (z.B. Gelenke, Kettenglieder) ggf. nicht mit FKM Smooth® bearbeitbar.
Sprechen Sie entsprechende Geometrien bitte im Vorfeld mit uns ab.

Verkleben
Die Verklebung von geglätteten Bauteilen führt im Bereich der Klebenähte zu optisch und haptisch wahrnehmbaren Abweichungen in der Oberflächengüte.

Sonstiges
Für alle Bauteile können Sie gerne spezielle Nacharbeiten wie z.B. das Einbringen von Gewindeeinsätzen bei uns anfragen. Eine spanende Nachbearbeitung kann ebenfalls erfolgen.

Messprotokolle können wir auf Anfrage erstellen.

Ein optisches Erfassen von vorhandenen Bauteilen und anschließender Umwandlung in STL-Daten ist möglich. Hierzu können Sie uns gerne kontaktieren.

CAD-Daten & Angebot

Der Preis von den Bauteilen hängt von verschiedenen Faktoren wie Größe und Stückzahl ab. Je höher die Stückzahl desto geringer der Teilepreis. Im Angebotspreis ist eine Sicht- und Maßkontrolle der Teile enthalten.

Zur Angebotserstellung benötigen wir von Ihnen idealerweise die CAD-Daten. Richtpreise können im Ausnahmefall auch nach Zeichnungen erstellt werden. Des Weiteren benötigen wir die erforderliche Stückzahl und das von Ihnen gewünschte Material. Eine Angabe über einen gewünschten Liefertermin wäre auch vorteilhaft.

Die Datenübermittlung kann folgendermaßen erfolgen:

  • E-Mail: Senden Sie uns Ihre Anfrage an info@fkm.net
  • Odette: Wir nutzen das Übertragungssystem OFTP und OFTP2.
    Kontaktieren Sie uns zum Austausch der Verbindungsdaten.
  • FTP: Wir stellen Ihnen gerne einen Zugang zu unserem FTP-Server zur Verfügung.
    Informationen hierzu bekommen Sie auch unter info@fkm.net

Ihre vertraulich behandelten Daten werden nach dem Erhalt auf Qualität und Baubarkeit geprüft. Eine Geheimhaltungsvereinbarung kann hierzu von uns unterzeichnet werden.

Wir arbeiten mit dem Datenformat STL, können aber auch alle gängigen Datenformate verarbeiten wie z.B.:

  • STEP
  • CATIA
  • PRT
  • PARASOLID
  • weitere Dateiformate auf Anfrage

Wir werden die Bauteile in der bestmöglichen Baulage für Sie fertigen und dies ggf. mit Ihnen absprechen. Entscheidend hierfür sind Ihre Anforderungen an das Bauteil. Die Toleranzen im Lasersintern sind hier zu berücksichtigen. Weisen Sie uns bitte auf besonders zu beachtende Bauteilbereiche hin.

Versand
Der Versand innerhalb Deutschlands erfolgt über Nacht. Sie erhalten die Teile am Folgetag bis 12 Uhr!

Maschinenpark

Die Fertigung der Bauteile erfolgt in unserem Maschinenpark für:

SLS Kunststoffe

Typ
Bauvolumen
klein (1 Maschine)
200 x 200 x 300 mm
mittel (7 Maschinen)
375 x 375 x 539 mm
300 x 300 x 550 mm
groß (20 Maschinen)
910 x 430 x 405 mm
660 x 365 x 550 mm
600 x 300 x 500 mm
SLM-Metalle
Typ
Bauvolumen
klein (2 Maschinen)
90 x 90 x 80 mm
mittel (10 Maschinen)
250 x 250 x 310 mm
250 x 250 x 280 mm
250 x 250 x 210 mm
groß (4 Maschinen)
800 x 400 x 500 mm
400 x 400 x 400 mm

Sie haben Fragen?
Nehmen Sie zu uns Kontakt auf.