Funktionsteile, die Last tragen und sich bewegen aus dem 3D-Druck

Der wichtigste Unterschied zwischen einem Funktionsteil und einem reinen Gehäuseteil liegt in der Anisotropie des FDM-Prozesses. Ein gedrucktes Bauteil ist zwischen den Schichten grundsätzlich schwächer als innerhalb einer Schicht, weil die Haftung zweier aufeinanderfolgender Schichten nie ganz an die Festigkeit des durchgehenden Materials heranreicht. Bei einem Zahnrad, einem Hebel oder einer Führung entscheidet deshalb die Ausrichtung im Bauraum darüber, ob das Teil die vorgesehene Last übersteht oder entlang der Schichten reißt.

Verschleiß ist der zweite Faktor, der Funktionsteile von statischen Bauteilen unterscheidet. Zahnflanken, Gleitflächen und Lagerstellen reiben im Betrieb gegen ein Gegenstück, und die Schichtstruktur einer gedruckten Oberfläche verhält sich dabei anders als eine gefräste oder geschliffene Fläche. Faserverstärkte Werkstoffe wie PA12-CF oder PA6-GF verringern den Abrieb deutlich, ersetzen aber keine Werkstoffpaarung, die auf sehr hohe Zyklenzahlen ausgelegt ist. Bei sicherheitsrelevanten oder sehr hoch belasteten Dauerantrieben empfehlen wir, einen Verschleißtest im eigenen Anwendungsfall durchzuführen, bevor größere Stückzahlen bestellt werden.

In der Konstruktion selbst helfen einfache Regeln viel weiter als komplizierte Berechnungen. Radien statt scharfer Kanten an belasteten Übergängen verteilen Spannungsspitzen, Wandstärken ab 0,8 mm vermeiden Ausfälle an dünnen Stellen, und Schnappverbindungen sollten großzügig dimensionierte Biegeradien haben, damit die Rastnase nicht bei den ersten Zyklen ermüdet. Wo möglich, drucken wir vor der Serie ein Funktionsmuster, das unter realen Bedingungen getestet wird, weil sich Reibung, Spiel und Geräuschverhalten am fertigen Bauteil zuverlässiger beurteilen lassen als an der reinen CAD-Geometrie.