Konstruieren für additive FertigungDesigning for additive manufacturing

Ein Teil, das im CAD gut aussieht, ist noch kein Teil, das gedruckt gut wird. Additive Fertigung hat eigene Regeln: Die Schwerkraft wirkt während des Aufbaus, die Festigkeit hängt an der Richtung, und jede Stützstruktur kostet Zeit, Material und Oberfläche. Wer diese Regeln beim Konstruieren mitdenkt, bekommt bessere Teile zum niedrigeren Preis.

A part that looks good in CAD is not yet a part that prints well. Additive manufacturing has its own rules: gravity acts during the build, strength depends on direction, and every support structure costs time, material and surface quality. Design with these rules in mind and you get better parts at a lower price.

Die 45-Grad-RegelThe 45-degree rule

FDM baut jede Schicht auf der vorherigen auf. Solange eine Wand nicht mehr als etwa 45° aus dem Lot kippt, liegt jede neue Bahn noch ausreichend auf der darunterliegenden — das druckt sich sauber und ohne Hilfe. Wird es flacher, hängt die Bahn zunehmend in der Luft: Die Unterseite wird rau, ab etwa 60–70° gegenüber dem Lot bricht die Geometrie ohne Stützen zusammen.

FDM builds every layer on the previous one. As long as a wall leans no more than about 45° from vertical, each new line still rests sufficiently on the one below — that prints cleanly without help. Flatter than that, the line increasingly hangs in the air: the underside gets rough, and at roughly 60–70° from vertical the geometry collapses without supports.

Daraus folgt die nützlichste Einzelmaßnahme im ganzen Thema: Fasen statt Überhänge. Eine horizontale Auskragung an der Unterseite wird mit einer 45°-Fase druckbar, wo sie als rechtwinklige Stufe Stützen bräuchte. Dasselbe gilt für die Unterseite von Löchern und Taschen.

From this follows the single most useful measure in the whole topic: chamfers instead of overhangs. A horizontal ledge on the underside becomes printable with a 45° chamfer where a right-angled step would need supports. The same applies to the underside of holes and pockets.

BrückenBridges

Zwischen zwei Auflagern kann FDM frei in der Luft drucken — die Bahn wird gespannt wie eine Wäscheleine. Bis etwa 20–30 mm funktioniert das ordentlich, darüber hängt die Unterseite sichtbar durch. Wichtig: Eine Brücke braucht zwei Enden auf gleicher Höhe. Eine Bahn, die nur an einem Ende aufliegt, ist keine Brücke, sondern ein Überhang.

Between two anchor points FDM can print freely in the air — the line is stretched like a clothesline. Up to about 20–30 mm this works decently; beyond that the underside visibly sags. Important: a bridge needs two ends at the same height. A line resting on only one end is not a bridge, it's an overhang.

Horizontale Löcher in Wänden sind versteckte Brücken: Der Scheitel des Lochs ist eine Brücke mit abnehmender Auflage. Bis etwa 8 mm Durchmesser geht das ohne sichtbare Mängel. Größere horizontale Löcher werden oben unsauber — Abhilfe: das Loch als „Träne" oder Sechseck konstruieren, dann bleibt jede Kante unter 45°.

Horizontal holes in walls are hidden bridges: the crown of the hole is a bridge with diminishing landing area. Up to about 8 mm diameter this works without visible defects. Larger horizontal holes get messy at the top — the fix: design the hole as a teardrop or hexagon, keeping every edge below 45°.

Stützstrukturen — was sie wirklich kostenSupport structures — what they really cost

Stützen sind kein Fehler, aber sie sind nie gratis. Sie kosten Material und Druckzeit, sie hinterlassen an jeder Kontaktfläche eine raue, matte Stelle, und ihr Entfernen ist Handarbeit — bei filigranen Teilen die riskanteste Minute des ganzen Auftrags. In engen Hohlräumen sind sie schlicht nicht entfernbar.

Supports are not a mistake, but they are never free. They cost material and print time, they leave a rough, matte patch at every contact surface, and removing them is manual work — on delicate parts the riskiest minute of the whole job. In narrow cavities they simply cannot be removed.

• Sichtflächen nie auf Stützen legen. Wo Stützen ansetzen, sieht man es.
• Innenliegende Hohlräume stützenfrei konstruieren — Fasen, Bögen, Dächer unter 45°.
• Große Teile teilen. Zwei stützenfreie Hälften, verklebt oder verschraubt, ergeben in der Regel saubere Oberflächen, kürzere Druckzeit und weniger Nacharbeit.

• Never place visible surfaces on supports. Where supports touch, it shows.
• Design internal cavities support-free — chamfers, arches, roofs below 45°.
• Split large parts. Two support-free halves, glued or screwed, usually give clean surfaces, shorter print time and less rework.

Orientierung: Festigkeit hat eine RichtungOrientation: strength has a direction

Die Schweißnaht zwischen zwei Schichten ist die schwächste Stelle eines FDM-Teils. Zug oder Biegung quer zu den Schichten reißt das Teil an einer Schichtgrenze auf — bei einem Bruchteil der Kraft, die es in der Schichtebene aushält. Deshalb ist die Frage „wie liegt das Teil auf der Platte" keine Druckerei-Interna, sondern Konstruktionsentscheidung.

The weld between two layers is the weakest point of an FDM part. Tension or bending across the layers tears the part open along a layer boundary — at a fraction of the force it withstands within the layer plane. That's why "how does the part lie on the bed" is not printshop trivia but a design decision.

Ein Wandhaken liegt richtig flach auf dem Rücken: Die Last zieht dann in der Schichtebene. Aufrecht gedruckt bricht derselbe Haken am Bogen. Wenn ein Teil in mehreren Richtungen belastet wird und keine Orientierung alle abdeckt, hilft Konstruktion: Rippen, großzügige Radien an Innenecken (jede scharfe Innenecke ist eine Sollbruchstelle), mehr Wandstärke an der kritischen Stelle — oder ein anderes Fertigungsverfahren.

A wall hook belongs flat on its back: the load then pulls within the layer plane. Printed upright, the same hook breaks at the curve. If a part is loaded in several directions and no orientation covers them all, design helps: ribs, generous radii on internal corners (every sharp internal corner is a built-in breaking point), more wall thickness at the critical spot — or a different manufacturing process.

Die erste Schicht: AuflageflächeThe first layer: contact area

Jedes Teil braucht eine Fläche, auf der es steht. Eine große, ebene Unterseite haftet gut und druckt verlässlich. Ein Teil, das nur auf einer Kante oder wenigen Punkten steht, kippt oder reißt sich während des Drucks los. Wenn keine natürliche Standfläche existiert, entscheiden wir zwischen Stützen und Teilen des Modells — besser ist, die Standfläche ist schon in der Konstruktion vorgesehen.

Every part needs a face to stand on. A large, flat underside adheres well and prints reliably. A part standing on an edge or a few points tips over or tears loose mid-print. If no natural base exists, we choose between supports and splitting the model — better if the base is already provided in the design.

Beachten: Die Unterseite übernimmt die Struktur der Druckplatte und hat an den Kanten einen minimalen „Elefantenfuß" — die unterste Schicht wird leicht breitgedrückt. Bei Passungen an der Unterseite eine kleine Fase (0,3–0,5 mm) an die Bodenkante konstruieren, dann stört das nicht.

Note: the underside takes on the texture of the build plate and has a slight "elephant's foot" at the edges — the bottom layer gets squashed slightly wider. For fits on the underside, add a small chamfer (0.3–0.5 mm) to the bottom edge and it won't interfere.

Masse ist nicht FestigkeitMass is not strength

Gedruckte Teile sind innen nicht voll, sondern mit einem Füllmuster gefüllt — typisch 15–40 %. Die Festigkeit kommt zum größten Teil aus den Außenwänden, nicht aus der Füllung. Ein massiver Block im CAD wird deshalb nicht automatisch ein starkes Teil: Sinnvoller sind gezielte Wandstärken und Rippen dort, wo die Last läuft. Das spart auch Geld — Druckzeit und Material sind die Haupttreiber des Preises.

Printed parts aren't solid inside but filled with an infill pattern — typically 15–40 %. Strength comes mostly from the outer walls, not the infill. A solid block in CAD therefore doesn't automatically make a strong part: targeted wall thicknesses and ribs along the load path work better. That also saves money — print time and material are the main price drivers.

Details, die klein bleiben müssenDetails that stay small

Bei SLA liegen alle Grenzen deutlich niedriger — feine Details sind der Grund, SLA zu wählen. Dafür gelten dort eigene Regeln: Hohlkörper brauchen Ablauflöcher (mindestens Ø 2 mm, besser zwei), sonst bleibt Harz eingeschlossen und der Unterdruck beim Druck beschädigt das Teil.

With SLA all limits are considerably lower — fine detail is the reason to choose SLA. It has its own rules though: hollow bodies need drain holes (at least Ø 2 mm, better two), otherwise resin stays trapped and suction during printing damages the part.

VerbindungenJoints and fasteners

• Schrauben: Durchgangsloch plus Mutter oder Gewindeeinsatz (Heat-Set) ist die verlässlichste Verbindung. Direkt ins Material geschnittene Gewinde nur in PETG/ABS und nicht für häufiges Lösen.
• Gedruckte Gewinde: ab M8 brauchbar, darunter nicht. Wenn ein Gewinde ins Modell soll, sagen Sie uns die Gegenseite.
• Schnapphaken: funktionieren, aber in der Schichtebene konstruieren — ein Schnapphaken, der quer zu den Schichten biegt, bricht beim ersten Einrasten. PETG ja, PLA nur für wenige Zyklen.
• Kleben: PLA und PETG mit Sekundenkleber, ABS mit Aceton-Schmauch. Klebeflächen eben und großzügig konstruieren.

• Screws: a clearance hole plus a nut or heat-set insert is the most reliable joint. Threads cut directly into the material only in PETG/ABS and not for frequent disassembly.
• Printed threads: usable from M8 up, not below. If a thread goes into the model, tell us what mates with it.
• Snap fits: work, but design them in the layer plane — a snap hook bending across the layers breaks on first engagement. PETG yes, PLA only for a few cycles.
• Gluing: PLA and PETG with cyanoacrylate, ABS with acetone welding. Design bonding faces flat and generous.

Checkliste vor dem ExportChecklist before export

Nichts davon müssen Sie perfekt machen — das ist unser Job im Angebot. Aber jeder Punkt, der schon in der Konstruktion stimmt, macht das Teil besser und die Fertigung günstiger.

You don't have to get all of this perfect — that's our job at the quoting stage. But every point that's already right in the design makes the part better and the manufacturing cheaper.

Konstruktion fertig oder Fragen dazu?Design done, or questions about it? office@schicht-werk.eu