Was unter dem Überhang steht: Stützstrukturen

Jede Lage braucht etwas unter sich, auf dem sie liegen kann. Fehlt das, setzt der Drucker ein Gerüst darunter, das nach dem Druck wieder verschwindet. Bezahlt wird dieses Gerüst mit Filament, Druckzeit und Handarbeit — weshalb die Drehung des Modells auf der Platte am längsten überlegt wird. Wie wir dabei vorgehen, liest du im Folgenden.

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CategorieDruckeinstellungen

Stützmaterial ist Hilfsmaterial. Es trägt Bereiche, die sonst in die Luft gedruckt würden und durchhängen, und es gehört nicht zu deinem Teil: nach dem Druck kommt es wieder ab. Die Rechnung dafür steht an drei Stellen — mehr Filament, längere Druckzeit, Handarbeit beim Abtrennen und Glätten.

Ab wann es nötig wird, beschreibt eine Faustregel, die 45°-Regel. Solange ein Überhang nicht flacher als etwa 45° zur Senkrechten wird, liegt jede neue Lage weit genug auf der darunter auf, und eine FDM-Maschine schafft das freihand. Wird der Winkel flacher, oder steht ein Bereich waagerecht ins Leere, muss in der Regel gestützt werden. Weil das jedes Mal Material, Zeit und Spuren nach sich zieht, ist die Ausrichtung auf der Bauplatte der wirksamste Hebel: eine andere Drehung, und die halbe Stützkonstruktion entfällt, mitunter die gesamte. Nenn uns dazu zwei Dinge — welche Flächen man später sieht und woher die Belastung kommt.

Stützen und Ausrichtung kommen von uns

An Stützeinstellungen musst du nichts einstellen. Wir nehmen das Modell durch, suchen die Drehung mit dem geringsten Stützaufwand und den saubersten Sichtflächen und legen die Bauart der Stütze fest. Ein Hinweis auf die sichtbare Seite genügt, dann landen die Kontaktpunkte woanders.

Überhang — was zählt dazu?

Überall, wo ein Modellbereich weiter außen liegt als die Lage unter ihm, spricht man von einem Überhang. Bis rund 45° zur Senkrechten trägt sich das selbst; flacher, und bei waagerechten Auskragungen, ist ein Gerüst nötig. Eine Ausnahme bilden kurze Brücken, die zwei Punkte waagerecht verbinden — die gelingen manchmal ohne.

Faustregeln zum Überhang

Erfahrungswerte aus dem FDM-Druck. Material, Kühlung und Geschwindigkeit verschieben die Grenze in beide Richtungen.

Bis ~45°

Meist keine StützeLage liegt auf der vorherigen auf

45–60°

Kommt darauf an, testenmaterial- und maschinenabhängig

Waagerecht auskragend

Stütze nötigaußer bei einer kurzen Brücke

Z-Abstand der Stütze

~1 Schichthöhebestimmt Haftung und Entfernbarkeit

Vier Bauarten, die zur Auswahl stehen

Baumstütze (organisch): Ein verzweigter Stamm, der nur mit einzelnen Spitzen am Modell ankommt. Spart Material, geht leichter wieder ab und passt damit gut zu Figuren und verwinkelten Formen.
Gitterstütze: Senkrechte Säulen in einem Raster unterhalb des Überhangs. Die verlässlichste Variante bei weiten, flachen Überhängen und bei technischen Teilen, dafür materialhungrig und mit kräftigeren Abdrücken.
Ausschließlich ab Bauplatte: Das Gerüst wächst nur vom Bett nach oben und setzt nirgends auf dem Teil an. Dadurch bleibt das Modell selbst unberührt; Überhänge, die über eigener Geometrie liegen, erreicht diese Variante allerdings nicht.
Auch auf dem Modell: Hier darf die Stütze auf dem Teil aufsetzen. Das macht verschachtelte Überhänge überhaupt druckbar, zum Preis sichtbarer Auflagepunkte auf der Oberfläche.

Drei Posten, die Stützen erzeugen

Erstens die Nacharbeit. Ist der Druck fertig, muss das Gerüst runter, und dort, wo es aufsaß, bleibt die Fläche gröber als daneben. Diese Punkte werden mit Schleifen oder mechanischer Nachbearbeitung eingezogen, bis sie nicht mehr auffallen.

Zweitens Material und Zeit. Das Gerüst entsteht Lage um Lage mit dem Teil, also fließt zusätzliches Filament oder Resin hindurch und die Maschine läuft länger. Bei einem Modell voller Auskragungen summiert sich das merklich.

Drittens das Fehlerrisiko. Sitzen zu wenige Stützen, oder sitzen sie an der falschen Stelle, steigt die Wahrscheinlichkeit eines Fehldrucks. Am empfindlichsten ist der Z-Abstand, also der schmale Spalt zwischen Gerüst und Modell: knapp gewählt verschweißt beides, weit gewählt bleibt die Unterseite grob.

Im Harzdruck läuft es anders

Auch SLA mit Resin kommt kaum ohne Stützen aus, nur sieht die Lösung anders aus. Das Teil steht dort meist gekippt und frei über der Platte, getragen von dünnen Spitzen. Damit bleibt die Haftfläche pro Lage klein, was die Saugkraft im Becken begrenzt, und die Auflagepunkte lassen sich aus den wichtigen Ansichten heraushalten.

Die Spitzen hinterlassen kleine Narben. Die werden abgeschnitten oder weggeschliffen, und danach steht die Oberflächenqualität dem Rest des Teils kaum nach. Ein Detail zum Ablauf: frisch aus dem Becken ist Resin teils noch spröde, deshalb lösen wir die Stützen möglichst vor dem vollständigen Nachhärten. Wo sie ansetzen und wie das Teil steht, richten wir nach der sichtbaren Seite aus.

So halten wir Stützen klein

Das machen wir

Selbsttragende Winkel bis 45° ausnutzen
Abdrücke auf verdeckte Flächen verlegen
Das Modell so drehen, dass wenig Gerüst nötig ist
Bei Figuren und verwinkelten Formen zur Baumstütze greifen

Das vermeiden wir

Detailreiche Ansichten nach unten kippen
Weite flache Überhänge ungedreht durchlaufen lassen
Waagerechte Auskragungen ohne Gerüst wagen

Vier Ziele, eine Drehung

An der Lage des Teils auf der Platte hängt mehr als der Stützaufwand: sie bestimmt auch, wo die Abdrücke sitzen, wie glatt die Ansichtsflächen ausfallen und, im FDM-Druck, in welche Richtung das Teil belastbar ist. Diese vier Ziele ziehen nicht immer am gleichen Strang. Ein Deckel etwa liegt flach auf dem Bett fast ohne Gerüst und wird obenauf glatt, verträgt aber Kräfte quer zu den Lagen deutlich schlechter.

Deshalb entscheiden wir das Teil für Teil. Mit dem Wissen, welche Seite zu sehen ist und wie belastet wird, finden wir eine Lage, die das Gerüst kurz hält, die Abdrücke ins Verdeckte legt und die Festigkeit in die richtige Richtung stellt. Die Schichthöhe wird im selben Zug festgelegt. Wie schwer Stützen wiegen, steht bei den Faktoren, die den Preis beeinflussen.

Manches lässt sich schon am Modell lösen

Ein paar Eingriffe im CAD ersparen Gerüst: Überhänge auf über 45° stellen, unter eine Auskragung eine Fase legen, oder ein schwieriges Teil zweiteilen und nachher zusammenkleben. Unklar, ob sich das lohnt? Schick das Modell durch, wir schauen mit.