Produktionsteile: gedruckt und im Einsatz

Ein Produktionsteil verschwindet nicht in der Vitrine, es geht in Betrieb: in eine Maschine, in ein Gerät, in eine Baugruppe. Damit rücken Werkstoff, Wandstärke und Lage im Bauraum vor die Optik — und die Fälle, in denen der Druck der falsche Weg ist, nennen wir mit.

Leestijd8 Min. Lesezeit

CategorieAnwendungen

Der Rechenvorteil steckt im fehlenden Werkzeug. Eine Spritzgussform amortisiert sich erst über große Serien, und bei einigen Dutzend bis einigen Hundert Stück, in Absprache, steht diese Investition in keinem Verhältnis. Gedruckt wird ohne diese Schwelle, weshalb ein einzelnes Maßteil genauso läuft wie eine Kleinserie.

Gemeint sind Bauteile, die arbeiten: der Halter, der zehn Jahre am Rahmen sitzt, der Adapter zwischen zwei Normmaßen, die Vorrichtung, die eine Montage gleichmäßig und schnell macht, das Ersatzteil ohne Lieferanten. Beim Prototyping geht es ums Prüfen und Verwerfen, hier ums Funktionieren über Jahre.

Gefertigt wird bei uns in FDM und SLA. Für wiederholbare Einsatzteile fängt praktisch jede Überlegung bei FDM an: breitere Werkstoffauswahl, zäheres Materialverhalten, größere Bauteile.

Vier Felder, in denen es sich rechnet

Was diese vier verbindet: kleine Losgrößen oder Geometrie nach Maß, also genau die Fälle, in denen sich ein Werkzeug nie bezahlt. In einem Konstruktionsbüro in Baden-Württemberg oder einer Werkstatt im Ruhrgebiet gehört das zum Tagesgeschäft — irgendwo fehlt ein Teil, irgendwo bricht eines, irgendwo passt eines nicht ganz.

Ersatz und Adapter: Bauteile ohne Normnummer, oder solche, die sich nicht mehr beschaffen lassen: ein Zahnrad, ein Rastclip, ein Kupplungsstück an einer Anlage von 1994. Liegt das Original vor, führt Reverse Engineering zum Modell.
Spannmittel, Lehren, Schablonen: Werkzeug für die Hand: die Bohrlehre, die Montagevorrichtung, der Prüfklotz. In Zerspanung und Sondermaschinenbau treten sie an die Stelle gefräster Aluminiumteile und sind eine Woche früher da.
Gehäuse und Abdeckungen: Maßgehäuse für Steuerung, Elektronik und Sensorik, gerade in kleinen Losgrößen. Der Werkstoff richtet sich nach Umgebung und Last: PETG, ASA oder ABS.
Endprodukte in kleiner Zahl: Technische Serien und Nischenartikel, einige Dutzend bis einige Hundert Stück, in Absprache — und das ohne vorab in ein Werkzeug zu investieren.

Passt der Druck zu deinem Einsatzteil?

Spricht dafür

Kleine Losgrößen: einige Dutzend bis einige Hundert Stück, in Absprache
Geometrie nach Maß, nichts von der Stange
Ersatz für Bauteile, die es nicht mehr gibt
Spannmittel, Lehren und Montagehilfen
Bedarf, der keinen Formenbau verträgt

Spricht dagegen

Sehr große Serien, dort schlägt der Spritzguss zu
Sehr enge Toleranzen: wir sichern keine Toleranz zu
Hoch belastete und sicherheitsrelevante Bauteile
Lebensmittelkontakt und medizinische Anwendung
Alles, wofür eine Zertifizierung vorgeschrieben ist

Den Werkstoff nach der Umgebung wählen

Die Frage ist nicht, welches Filament das beste ist, sondern was auf das Bauteil zukommt: welche Temperatur, welche Sonne, welcher Schlag, welches Medium. Die Werte unten stammen aus Datenblättern und sind Erfahrungswerte, keine Zusage für dein Teil. Schildere den Einsatz, dann sortieren wir mit.

Die vollen Kennwerte stehen auf den Werkstoffseiten, unter anderem bei PETG, ASA und Polycarbonat.

PC — wenn die Last hoch wird: Unser hitzebeständigstes und zugfestestes Filament (57–70 MPa, HDT ~142 °C). Gedacht für Bauteile, an denen viel hängt.
ABS — Hitze und Schlag: Schlagzäh und wärmebeständig (Tg ~105 °C), passend für technische Teile, die Stöße oder Temperatur wegstecken. Verzieht sich gern und riecht beim Drucken.
ASA — dauerhaft im Freien: UV- und farbstabil, deshalb erste Wahl für alles, was ganzjährig draußen bleibt: die Konsole am Gartenhaus, das Gehäuse an einer Anlage ohne Dach. Neigt zum Verzug, das verlangt Sorgfalt beim Drucken.
PETG — der Allrounder: Zäh, chemisch unempfindlich, wetterfester als PLA (40–55 MPa). Deckt Adapter, Halter und Funktionsteile drinnen und überdacht draußen ab.
Flexibel (TPU/TPE): Gummiartig und rückfedernd: Puffer, Handgriffe, Dichtlippen, alles, was nachgeben soll.
PLA — mit Einschränkung: Steif und billig, jedoch spröde und nicht hitzefest. Als Einsatzteil nur dort, wo drinnen wenig Last anliegt.

Zugfestigkeit im Vergleich

Datenblattwerte zur Orientierung. Was im fertigen Bauteil ankommt, hängt zusätzlich an Ausrichtung, Wandstärke und Belastungsart — Erfahrungswerte, keine zugesicherten Kennwerte.

PC — Spitze bei Last und Hitze

57–70 MPa

PLA — steif, bricht aber früh

50–60 MPa

ASA — zäh und wetterfest

40–50 MPa

PETG — zäh, gibt nach

40–55 MPa

ABS — nimmt Schläge

34–45 MPa

Die Lage im Bauraum entscheidet über die Festigkeit

Zwischen zwei Schichten sitzt die Schwachstelle eines FDM-Teils: quer zur Aufbaurichtung bleiben häufig nur 40 bis 75 % dessen, was längs der Bahnen möglich ist. Bei einem belasteten Einsatzteil ist die Ausrichtung damit oft die Entscheidung mit dem größten Hebel. Nenn uns, aus welcher Richtung die Kraft kommt, dann legen wir das Bauteil entsprechend in den Bauraum. Die Zusammenhänge stehen bei Schichtrichtung und Festigkeit.

Was beim Konstruieren zählt

Ein Bauteil für den Dauerbetrieb zeichnet man anders als eines für die Vorführung. Vier Regeln tragen weit: an Befestigungspunkten und in jedem Kraftweg genügend Wand vorsehen; innen keine scharfen Ecken, weil sich dort Spannung sammelt und der Riss beginnt; bei Passungen von Anfang an Spiel einplanen; und überflüssiges Volumen wegnehmen, weil Volumen beim Drucken unmittelbar in Zeit und Preis umschlägt.

Tragend sind die Wände, nicht die Füllung. Drei Wandbahnen, etwa 1,2 mm, sind ein üblicher Kompromiss; bei kräftiger Last werden vier bis sechs daraus, also 1,6–2,4 mm. Eine höhere Fülldichte macht das Teil vor allem schwer und teuer und löst das Problem der Schichthaftung nicht. Gib das Modell als STEP ab, dann bleiben die Maße sauber, und markiere, welche davon nicht wandern dürfen — welcher Rahmen realistisch ist, steht bei Maßgenauigkeit und Toleranzen.

Für den Dauerbetrieb zählt zudem, dass Stück zehn dem Stück eins gleicht. Steht eine Passung auf dem Spiel, lass zuerst ein einzelnes Teil laufen: dann korrigierst du das Spiel einmal, statt eine ganze Charge zu verschrotten. Große, flache Flächen schwinden und verziehen sich, und ABS und PC reagieren darauf empfindlicher als PLA oder PETG. Beschreib Einsatzhäufigkeit und Umgebung, danach stimmen wir Werkstoff, Wandstärke und Ausrichtung ab.

Wo wir abraten

Es gibt Fälle, in denen ein anderes Verfahren gewinnt, und die sagen wir offen. Ab einer bestimmten Serienhöhe unterbietet der Spritzguss den Druck pro Stück, Werkzeugkosten eingerechnet; irgendwo liegt dieser Umschlagpunkt immer. Braucht dein Bauteil zugesicherte, sehr enge Toleranzen oder trägt es sicherheitsrelevante Last, führen Zerspanung oder Spritzguss weiter. Lebensmittelkontakt und medizinische Anwendungen schließen wir aus, dazu Luftfahrt und jeden sicherheitskritischen Einbau. Im Programm stehen FDM und SLA, beides in Kunststoff. Liegt deine Anfrage außerhalb davon, sagen wir das und nennen dir eine Richtung, in der du weiterkommst.