Der 3D-Druck hat den Prozess der Teileherstellung verändert. Er ist schnell, billig und perfekt für das Prototyping. Um korrekte Ergebnisse zu erzielen, sind jedoch die richtigen Toleranzen erforderlich. Die Tolerierung für den 3D-Druck bezieht sich darauf, wie die Abmessungen eines Teils angepasst werden, damit ein Teil beim Druck mit anderen Teilen zusammenpasst. Dieser Blog beschreibt die Tolerierung in einfachen Worten. Wir werden auch untersuchen 3D-KunststoffdruckMetall-3D-Druck, sowie HP Multi Jet Fusion. Mit diesem Leitfaden werden Sie bessere Ergebnisse erzielen, egal ob Sie Anfänger oder Profi sind.

Was ist Tolerierung für den 3D-Druck?

Die Toleranz ist die zulässige Differenz zwischen der Entwurfsgröße und der gedruckten Größe. Kein 3D-Drucker ist perfekt. Daher legen wir einen kleinen Bereich fest, in dem Größen variieren können. Wenn Sie z. B. ein Loch mit einer Größe von 10 mm entwerfen, wird es vielleicht als 9,8 mm oder 10,2 mm gedruckt. Durch die Tolerierung wird sichergestellt, dass die Teile auch bei kleinen Änderungen wie diesen noch passen und funktionieren.

Warum Tolerierung für den 3D-Druck wichtig ist

Ohne die richtigen Toleranzen passen die Teile nicht. Ein Zapfen könnte zu fest sitzen, oder ein Deckel könnte nicht schließen. Das führt zu Ausschuss und Frustration. Deshalb ist die Tolerierung beim 3D-Druck so wichtig. Toleranzen helfen Ihnen:

• Vermeiden Sie Montageprobleme
• Konsistente Ergebnisse sicherstellen
• Verringern Sie Versuch und Irrtum
• Sparen Sie Zeit und Material

Kunststoff und Metall verhalten sich unterschiedlich. Daher ändert sich der Toleranzwert je nach Material und Druckverfahren.

Arten von Passungen im 3D-Druck

Es gibt drei gängige Arten von Anschlägen:

• Freiraum Passform: Lose Passform für leichte Bewegung (z. B. Deckel auf einer Schachtel)
• Interferenzen passen: Enge Passung, die bei der Montage Kraft erfordert (z. B. Einpresszahnräder)
• Transition Fit:  Zwischensitz mit leichtem Widerstand

Die Wahl der richtigen Passform hängt von Ihrem Entwurf und Zweck ab.

Empfohlene Toleranzen nach Material und Drucker

Die nachstehende Tabelle zeigt typische Toleranzen, die bei 3D-Druck:

Allgemeine Toleranzen nach Materialart

Die Toleranzen können je nach Druckerkalibrierung und Teilegeometrie variieren.

Schlüsselfaktoren, die die Tolerierung beeinflussen

Druckertyp

FDM-Drucker sind weniger genau als Drucker auf Harz- oder Laserbasis. Kennen Sie Ihr Gerät.

Schrumpfung des Materials

Beim 3D-Druck von Kunststoffen wird das Teil erhitzt. Wenn das Teil abkühlt, kann es schrumpfen. Dies wirkt sich auf die endgültigen Abmessungen aus.

Teil-Orientierung

Die Art und Weise, wie Ihr Teil auf dem Druckbett platziert wird, kann die Toleranz verändern. Zum Beispiel werden vertikale Löcher oft kleiner gedruckt als horizontale.

Wanddicke

Dünne Wände kühlen schneller ab und können sich verformen. Halten Sie eine Wandstärke von mindestens 1-2 mm ein, um innerhalb der Toleranz zu bleiben.

Nachbearbeitung

Schleifen, Polieren oder Wärmebehandlung in 3D-Druck von Metall kann die Größe leicht reduzieren.

Bewährte Praktiken : Tolerierung für den 3D-Druck

Hier sind einige einfache Tipps:

• Lassen Sie bei beweglichen Teilen einen Abstand von mindestens 0,5 mm zwischen den Teilen.
• Für Schnappverbindungen verwenden Sie 0,2 mm bis 0,4 mm kleinere Stifte.
• Testen Sie Ihren Entwurf mit Kalibrierungsstücken.
• Entwerfen Sie in Modulen. Es ist einfacher, kleine Teile zu ändern als das ganze Modell.
• Vermeiden Sie zu enge Toleranzen, es sei denn, Sie brauchen sie unbedingt.

Wenn Sie mit einem neuen Material arbeiten, testen Sie immer zuerst eine Toleranzprobe.

Sonderfall: HP Multi Jet Fusion (MJF)

HP Multi Jet Fusion ist eine Art pulverbasierter 3D-Druck. Er wird häufig für Nylonteile verwendet. MJF-Drucke sind stabil, glatt und genau. Sie benötigen jedoch noch Toleranzanpassungen.

HP MJF-Toleranzleitfaden

MJF weist außerdem minimale Verformungen auf, was die Wiederholbarkeit verbessert.

Tolerierung für den 3D-Kunststoffdruck

Kunststoffdrucke sind weiter verbreitet und erschwinglich. Allerdings neigen sie stärker zum Verziehen oder Schrumpfen als Metallteile. Der FDM-Druck ist empfindlich gegenüber Temperatur und Feuchtigkeit. Bei der Tolerierung für den 3D-Druck aus Kunststoff:

• Lochgrößen leicht erhöhen
• Verringern Sie die Größe der Stifte leicht
• Vermeiden Sie zu dünne Teile
• Berücksichtigen Sie die Schichthöhe - feinere Schichten sind präziser

Berücksichtigen Sie bei FDM-Maschinen immer die Bettnivellierung und den Düsenverschleiß.

Tolerierung für den 3D-Druck von Metall

Beim 3D-Druck von Metall werden Verfahren wie SLM (Selektives Laserschmelzen) und DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Diese Drucker sind sehr präzise, kosten aber auch mehr.

Wichtige Hinweise:

• Verwenden Sie engere Toleranzen (±0,1 mm) für kritische Passungen
• Berücksichtigung der Schrumpfung während des Sinterns
• Erwarten Sie die Notwendigkeit der Nachbearbeitung
• Vermeiden Sie dünne Überhänge; Metallteile brauchen Stützstrukturen

Wegen der Kosten ist es am besten, die Toleranzen vor dem Druck digital zu simulieren.

Häufig zu vermeidende Fehler

Verwendung der gleichen Toleranz für alle Materialien

Jedes Material reagiert anders. Passen Sie die Toleranzen an das Material an.

Druckergrenzen ignorieren

Desktop-Drucker sind nicht so genau wie Industriemaschinen. Kennen Sie Ihr Gerät.

Perfekte Drucke vorausgesetzt

Kleine Änderungen kommen immer vor. Die Tolerierung für den 3D-Druck ermöglicht es, dass Ihr Entwurf trotz dieser Änderungen funktioniert.

Kein Plan für die Nachbearbeitung

Durch das Entfernen von Stützen oder Abschleifen ändern sich die Größen. Berücksichtigen Sie das bei der Planung.

Die Zukunft der Tolerierung im 3D-Druck

Mit der Verbesserung des 3D-Drucks könnten sich automatische Toleranzwerkzeuge durchsetzen. Einige CAD-Software bietet bereits "Passform"-Voreinstellungen. KI könnte sogar Toleranzen auf der Grundlage von Material und Druckertyp anpassen. Bis dahin müssen die Designer selbst testen und lernen, was am besten funktioniert.

Schlussfolgerung

Funktionelle und zuverlässige Teile sind in der Regel auf Toleranzen für den 3D-Druck angewiesen, um besonders zuverlässig zu sein. Durch die Wahl der richtigen Toleranzwerte vermeiden Sie Fehler, sparen Zeit und erhalten hochwertige Ergebnisse. Egal, ob Sie Kunststoff-3D-Druck, Metall-3D-Druck oder HP Multi Jet Fusion verwenden, Sie müssen Ihre Einstellungen immer wieder testen und verfeinern. Denken Sie immer daran, die Druckerspezifikationen zu prüfen, Teile zu testen und kluge Entscheidungen über Passungen zu treffen. Dieser einfache Leitfaden kann Ihnen helfen, misslungene Drucke in perfekte Teile zu verwandeln.

FAQs

Was ist eine gute Toleranz für den FDM-3D-Druck?

Ein guter Bereich ist ±0,2 bis ±0,5 mm, je nach Material und Konstruktion.

Kann ich die gleiche Toleranz für den Kunststoff- und Metalldruck verwenden?

Nein, der 3D-Druck von Metall erlaubt in der Regel engere Toleranzen als Kunststoff.

Was ist, wenn meine Teile auch nach Anwendung der Toleranz nicht passen?

Testen Sie die Kalibrierungsdrucke und prüfen Sie, ob sich Ihr Material verzieht oder schrumpft.

Sagen Sie mir, wie jemand zwischen Spiel-, Übergangs- und Presspassungen wählt?

Wählen Sie nach dem Zusammenspiel der Teile - verwenden Sie Freiraum für Bewegung, Übergang für leichten Druck und Übermaß für enge, feste Verbindungen.

Muss HP Multi Jet Fusion nachbearbeitet werden, um Toleranzen zu erreichen?

Ja, es ist üblich, leichte Nachbearbeitungen wie Perlstrahlen oder Polieren vorzunehmen, um größere Oberflächengüten und einigermaßen enge Toleranzen zu erreichen.