Die physikalischen Grenzen überwinden –
Alles über Stützstrukturen (Supports)
Ein 3D-Drucker kann sein Material nicht im luftleeren Raum platzieren. Wenn ein Bauteil starke Überhänge, Brücken oder freischwebende Elemente aufweist, greift die Schwerkraft. Um ein Absacken des flüssigen oder weichen Materials zu verhindern, müssen während des Druckvorgangs temporäre Unterkonstruktionen mitgedruckt werden: die sogenannten Stützstrukturen (Supports).
Je nach gewähltem Druckverfahren erfüllen diese Strukturen jedoch völlig unterschiedliche Aufgaben – oder werden im besten Fall gar nicht erst benötigt. Wir bei WePrint3.de optimieren Ihre Bauteile nach Möglichkeit so, dass der Einsatz von Stützmaterial minimiert wird. Das spart Fertigungszeit, senkt Materialkosten und sorgt für makellose Oberflächen.
Wie Stützstrukturen in den verschiedenen Verfahren funktionieren:
1. FDM-Verfahren (Schmelzschichtung) Beim klassischen FDM-Druck werden Stützen für Überhänge ab einem Winkel von ca. 45 Grad zwingend erforderlich.
- Unsere Lösung: Dank moderner Dual-Extruder-Industriesysteme drucken wir das eigentliche Bauteil und die Stützstruktur oft mit zwei verschiedenen Materialien. Für komplexe Geometrien nutzen wir wasserlösliche Support-Materialien (wie PVA). Das fertige Bauteil wird nach dem Druck einfach in ein spezielles Wasserbad gelegt, worin sich die Stützen völlig rückstandslos auflösen. Manuelle Abbruchkanten oder unsaubere Oberflächen an der Unterseite gehören damit der Vergangenheit an.
2. SLA-Verfahren (Stereolithografie) Da das Bauteil beim SLA-Verfahren meist kopfüber aus dem flüssigen Harzbecken gezogen wird, dienen feine, baumartige Stützstrukturen (Tree-Supports) dazu, das Objekt an der Bauplattform zu verankern und abstehende Details beim Schichtwechsel (Peeling-Prozess) vor dem Abreißen zu schützen.
- Unsere Lösung: Unsere Software berechnet mikroskopisch kleine Kontaktpunkte (Touchpoints). Die Stützen lassen sich nach dem Aushärten leicht entfernen, und die verbleibenden winzigen Punkte werden von unserem Post-Processing-Team per Hand absolut glattgeschliffen.
3. SLM-Verfahren (Metall-3D-Druck) Im Metall-Druck haben Stützstrukturen eine völlig andere Primäraufgabe: das thermische Management. Wenn der Hochpräzisionslaser das Metallpulver aufschmilzt, entstehen extreme Spannungen und Hitze.
- Unsere Lösung: Wir konstruieren massive Stützstrukturen aus Vollmetall, die das Bauteil wie ein Anker fest mit der massiven Bauplattform verschweißen. Sie leiten die enorme Hitze ab und verhindern so, dass sich das Bauteil durch Eigenspannungen verzieht (Warping). Diese Metallstützen müssen nach dem Druckprozess aufwändig maschinell (z. B. durch CNC-Fräsen oder Drahterodieren) entfernt werden.
4. SLS-Verfahren (Lasersintern von Kunststoff) – Die große Ausnahme! Das Selektive Lasersintern bietet hier den größten technologischen Vorteil: Es benötigt absolut keine Stützstrukturen.
- Da das Kunststoffpulver im Bauraum Schicht für Schicht aufgeschmolzen wird, stützt das umgebende, ungesinterte Pulverbett das entstehende Bauteil von allen Seiten. Dies ermöglicht Ihnen die absolute Freiheit im Design (Völlige Formfreiheit). Selbst ineinander verschränkte Ketten, bewegliche Scharniere oder komplexe, innenliegende Luftkanäle lassen sich problemlos „Print-in-Place“ fertigen.
Unser Engineering-Tipp: Bereits in der Konstruktionsphase (CAD) lassen sich viele Überhänge durch geschickte Winkelanpassungen, Tropfenformen (Teardrop-Holes) oder Fasen vermeiden. Unser Team berät Sie gerne zum Thema „Additionsgerechte Konstruktion“ (DfAM), um Ihre Bauteile so support-frei und wirtschaftlich wie möglich zu gestalten.