Ratgeber So produzieren Sie 3D-Druckteile günstiger

Von Niko Mroncz*

Noch schrecken potenzielle 3D-Druckanwender vor den Kosten der Technologie zurück. Mit diesen Tipps können Sie entlang der gesamten Produktionskette Kosten sparen und die Vorteile von AM richtig nutzen.

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Wer AM sinnvoll einsetzen möchte, muss die Anforderungen an sein Bauteil kennen, um die Prozesse vom Design bis zur Nachbearbeitung entsprechend anpassen zu können.
Wer AM sinnvoll einsetzen möchte, muss die Anforderungen an sein Bauteil kennen, um die Prozesse vom Design bis zur Nachbearbeitung entsprechend anpassen zu können.
(Bild: gemeinfrei // Unspalsh)

Der 3D-Druck hat für seine Anwender viele Vorteile. Wenn Unternehmen dennoch einen Bogen um additive Produktionstechnologien machen, werden oft hohe Kosten als Argument angeführt. Dann fehlt das Wissen, wie man über den gesamten Prozess hinweg Kosten effizient arbeiten kann. Nur wenige Anwender wissen, dass sie Kosten für den 3D-Druck in allen Phasen senken können: Schon im Entwurf, aber auch in Herstellung und Nachbearbeitung. Xometry Europe vermittelt Druckaufträge für additive Herstellungsverfahren und sammelt laufend Praxiserfahrung in den verschiedenen Bereichen der additiven Fertigung. Auf dieser Basis wurden Tipps zusammengetragen, mit denen sich vom Design bis zur Nachbearbeitung von 3D-Druckteilen Kosten sparen lassen. So bleiben die Produktionskosten in einem vernünftigen Rahmen und die Vorteile des 3D-Drucks werden in ihrer ganzen Bandbreite genutzt.

Sparen beginnt schon beim Design

Die Herstellungskosten dieses Stifthalters konnten durch das Design um sieben Prozent gesenkt werden: Im Boden des Halters sind Löcher eingeplant, wodurch weniger Material verwendet und die Herstellung beschleunigt wird.
Die Herstellungskosten dieses Stifthalters konnten durch das Design um sieben Prozent gesenkt werden: Im Boden des Halters sind Löcher eingeplant, wodurch weniger Material verwendet und die Herstellung beschleunigt wird.
(Bild: Xometry Europe)

Wer sein Modell hohl gestaltet spart Material und Kosten. Gebaut wird deshalb möglichst nur die Außenhaut des Bauteils, das deshalb sehr leicht ausfällt. Geeignet ist die Methode vor allem für das selektive Lasersintern (SLS) und für Multi Jet Fusion (MJF), wo mit pulverisiertem Material gearbeitet wird. Im konkreten Beispiel kostet das hohle Teil in der Herstellung nur ein Drittel des Massivteils.

Auch die Größe des Bauteils wirkt sich stark auf dessen Herstellungspreis aus. Wenn es egal ist, wie groß ein Prototyp ausfällt, lässt sich das Modell im CAD leicht verkleinern. Das ist etwa bei visuellen Prototypen der Fall, wo es auf die Optik ankommt. Beim Einsatz von FDM und MFJ lassen sich die Kosten auf diese Weise massiv verringern, denn der Herstellungspreis verhält sich proportional zum Objektvolumen im Drucker.

Schon beim Entwurf des Bauteils gibt es mehrere Möglichkeiten, eine günstige Herstellung vorzubereiten. Dazu gehört der optimale Materialeinsatz. Graduelle Übergänge zwischen unterschiedlichen Flächen sollten deshalb eingeplant werden. Scharfe Kanten hingegen vermeidet man, um keinen Materialstress im Bauteil zu verursachen. Auch sollten dünne Stützwände nicht zu groß ausfallen, denn sie könnten sich später verformen. Flächen mit flachen Winkeln neigen dazu, sogenannte ‚Treppenstufen‘ zu entwickeln. Optisch ist das Teil dann möglicherweise ungeeignet und muss zuerst nachbearbeitet werden. Das treibt die Kosten nach oben. Es sind also oft Kleinigkeiten, die sich positiv auf die Kosten auswirken. So wurden die Herstellungskosten im Beispiel des Stifthalters um sieben Prozent reduziert, indem Löcher im Boden eingeplant wurden.

Die richtige Wahl der Herstellungsoptionen

  • Das geeignete Material: Hier lassen sich am besten Kosten sparen. Wer lediglich ein visuelles Modell benötigt, kann zum Beispiel auf teure Materialien wie CLIP Harze in DLS verzichten. Ein hoch belastbares Material wie ULTEM ist deutlich teurer als einfaches PA oder PLA. Wählen Sie also sorgfältig, ob es wirklich das beste Ausgangsprodukt sein muss.
  • Die sinnvolle Produktion: Technologien wie FDM oder MJF sind deutlich günstiger als SLA oder Carbon DLS. Auch sind die Materialien dafür leicht und günstig erhältlich. Als Anwender sollten Sie daher die Anforderungen an Ihre 3D-Druckbauteile genau kennen. Wer Prototypen oder visuelle Modelle drucken möchte, ist auch hier mit FDM, SLS oder MFJ sehr gut bedient. Für einen besonders anspruchsvollen Druck sollte jedoch ein teures Verfahren wie zum Beispiel SLA gewählt werden, weil es hochpräzise Konstruktionen erlaubt.
  • Die Produktionsmenge: Additive Verfahren sind perfekt für Einzelteile oder kleine Serien bis zu etwa 100 Stück. Größere Lose können möglicherweise günstiger im CNC-Verfahren oder sogar im Spritzguss gefertigt werden. Bei einem sehr komplexen Design ist der 3D-Druck überlegen, denn solche Bauteile lassen sich oft nicht mehr mit traditionellen Methoden herstellen. Für ein simples Design in großen Mengen muss es aber nicht die teure additive Produktion sein.

Kosten sparen in der Endphase der Produktion

Nicht alle 3D-Druckverfahren benötigen Supportstrukturen. So kommen MJF und SLS ohne aus, bei FDM sind sie dagegen oft nötig. Hier müssen die Stützen am Ende wieder entfernt werden, was aufwändig ist und Material kostet. Man sollte sich also gut überlegen, ob die gewünschten Teile nicht doch mit Pulver basierten Verfahren produziert werden können.

Auch in der Endbearbeitung lassen sich Kosten vermeiden, wenn man einige Dinge beachtet. Wer seine Teile farbig benötigt, färbt sich lieber ein, als sie später zu streichen. Färben geht zwar schneller, die Farbe hält bei gestrichenen Teilen aber länger. Bei FDM und MFJ kann bereits farbig gedruckt werden.

* Niko Mroncz arbeitet als Sales Engineer bei Xometry Europe

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