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Polyjet-3D-Druck: 8 Entscheidende Design-Tipps für Bessere Drucke

Hi, ich bin Niko Mroncz, Head of Sale Engineering bei Xometry. Ich habe seit 2010 mit einer Vielzahl von 3D-Druckverfahren gearbeitet, und PolyJet ist nach wie vor unübertroffen, wenn es darum geht, ultrafeine Details, glatte Oberflächen und Multimaterialflexibilität zu kombinieren. Mit diesem Maß an Präzision geht allerdings auch die Notwendigkeit eines ebenso präzisen Entwurfs einher.

Polyjet ist ein auf Photopolymeren basierendes 3D-Druckverfahren, bei dem kleine Tropfen aus Harz über eine Düse ausgibt und dann mit UV-Licht, Schicht für Schicht, härtet. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es hoch detaillierte, genaue Teile mit scharfen Kanten, einer glatten Oberflächengüte und komplexen Geometrien produziert – inklusive Vollfarben- und Multimaterialbaugruppen aus nur einem einzigen Durchlauf.

Dadurch ist Polyjet ideal für visuelle Prototypen, ergonomische Modelle, medizinische Lehrmodelle und sog. Fit-Check-Baugruppen, bei denen die Echtheit des taktilen Gefühls oder eine feine Textur relevant ist.

1. Legen Sie die Wandstärke und Elementgröße für Zuverlässige Drucke fest

Zu dünne Wände verziehen sich oder reißen insbesondere dann, wenn die Träger-/Stützstrukturen entfernt werden. In gleicher Art und Weise versagen unterdimensionierte Elemente oft oder werden verformt ausgedruckt, was die Funktion vermindert und ihr Erscheinungsbild verschlechtert.

Faustregel:

  • Minimale Wandstärke: 1 mm (gestützt), 1,5 mm (ungestützt); auf 1,5 – 2 mm erhöhen, um in tragenden oder zu biegenden Bereichen Risse zu vermeiden
  • Minimale Elementgröße: 0,5 mm
Maximum Wall Thickness Icon

2. Lassen Sie genug Platz für Vormontierte oder Bewegliche Teile

Polyjet kann komplexe Baugruppen in einem Stück ausdrucken – ohne die passenden Abstände können die Einzelteile jedoch während des Drucks miteinander verschmelzen. Das ist insbesondere bei Kugelgelenken, Scharnieren und einrastenden Elementen wichtig. Nutzen Sie deshalb großzügige Abstände, solange der Entwurf nicht statisch oder nur leicht belastet wird, und prüfen Sie alles mit Prototypen vor der finalen Fertigung.

Faustregel:

  • Mindestabstand zwischen montierten Teilen: 0,5 mm
  • Abstand bei beweglichen Teilen: 0,5 mm
  • Fügen Sie Ausrichtungselemente (z.B. Passstifte, Schlitze) für einen präzisen Sitz hinzu.
  • Verwenden Sie Schnappverschlüsse nur, wenn sie mindestens eine Genauigkeit von ±0,1 mm erreichen können – nutzen Sie ansonsten lieber nach der Montage andere Befestigungsmittel.
Clearance between moving parts

3. Große Baugruppen in verbindbare Abschnitte aufteilen

Das maximale Bauvolumen von Polyjet liegt bei 490 x 391 x 200 mm. Teilen Sie deshalb größere Teile in separate Drucke auf, die nach der Fertigung montiert werden, und nutzen Sie mechanische Elemente – wie Schwalbenschwänze, Puzzleschnitte oder ineinandergreifende Laschen – um die Ausrichtung und Festigkeit zu verbessern.

Planen Sie die Montage schon früh mit ein: Lassen Sie Raum für das Verkleben und platzierenden Sie die Trennlinien in spannungsarmen, verborgenen Bereichen, um sowohl die Festigkeit als auch die Oberflächengüte aufrechtzuerhalten. Verwenden Sie CAD-Schnittwerkzeuge, um Puzzleverbindungen zu erstellen und mit Passstiften und Schlitzen auszurichten.

Faustregel:

  • Montageabstand: 0,5 mm zwischen zusammengehörenden Teilen, um ein Verschmelzen zu vermeiden
  • Fügen Sie Ausrichtungselemente (z.B. Dübel, Schlitze, Laschen) zur Unterstützung hinzu
  • Nutzen Sie Verbindungsstrategien wie über Schwalbenschwanzverbindungen, Puzzleschnitte oder Nut-Feder-Verbindungen
  • Entscheiden Sie sich für das Verkleben oder kraftschlüssige Verbindungen auf Grundlage der Teilgröße, Lasten und Genauigkeit.

4. Nutzen Sie Fluchtlöcher, um eingeschlossenes Harz zu vermeiden

Eingeschlossenes Harz kann zu Defekten und Verschwendung führen. Um dies zu vermeiden, sollten Sie Fluchtlöcher (Ablauföffnungen) entwerfen, die es dem eingeschlossenen Harz erlauben im Laufe der Nachbearbeitung abzufließen. Fügen Sie sehr langen oder sehr tiefen Bereichen zusätzliche Öffnungen hinzu, oder nutzen Sie abnehmbare Opferteile, um mit ihnen saubere Innenräume zu gewährleisten.

Faustregel:

  • Nutzen Sie Fluchtlöcher für umschlossene Volumina, die tiefer sind als 50 mm
  • Nutzen Sie einen Lochdurchmesser von 2 – 4 mm für einen effektiven Abfluss
  • Nutzen Sie für funktionale Stiftlöcher einen Mindestdurchmesser von 2 mm.
  • Vermeiden Sie bei nicht-funktionalen Elementen Löcher, die kleiner sind als 0,5 mm
  • Fügen Sie zusätzliche Opferstäbe oder Laschen in tiefen Hohlräumen hinzu, um die Reinigung zu vereinfachen

5. Fügen Sie Hohlkehlen hinzu, um Dünne oder Scharfkantige Elemente zu verstärken

Scharfe innenliegende Ecken und dünne Verbindungsstellen sind Ursache von Spannungskonzentrationen, die zu Rissen oder Delamination führen können – insbesondere während des Entfernens von Stützstrukturen oder dem Umgang mit dem Teil. Das Hinzufügen von Kehlen vermindert diese Schwachpunkte, verteilt die Last gleichmäßiger und verbessert die strukturelle Integrität.

Dies gilt insbesondere für Teile mit dünnen Wänden oder sich kreuzende Geometrien.

Faustregel:

  • Nutzen Sie je nach Größe des Teils einen Kehlradius von 0,5 – 1,5 mm
  • Runden Sie alle innenliegenden Ecken mit ≥0,5 mm großen Kehlen ab, um stressbedingte Risse zu vermeiden.
  • Fügen Sie Stützstrukturen für überhängende Kehlen hinzu, um ein Absacken während des Ausdrucks zu vermeiden
Support structure icon

6. Lesbarkeit durch die Richtige Größe von Graviertem und Geprägtem Text

Polyjet erlaubt es feinere Oberflächendetails wie Logos, Texte und Muster zu nutzen – was jedoch ohne die richtige Größe dazu führen kann, dass diese schlecht lesbar ausgedruckt werden oder in der Nachbearbeitung gleich gänzlich verschwinden.

Das Abschleifen oder das Entfernen von Stützstrukturen kann flache Elemente verschwimmen oder verschwinden lassen, weshalb Sie diese immer mit ausreichender Tiefe oder Höhe gestalten sollten, um die Sicht- und Lesbarkeit zu gewährleisten.

Faustregel:

  • Nutzen Sie serifenlose Schriftarten für die beste Lesbarkeit
  • Minimale Linienstärke: 0,5 mm
  • Gravierte Texttiefe: 0,5 mm
  • Geprägte Texthöhe: 0,5 mm (mit einer Mindestdicke von 0,8 mm)
Embossing Height Icon

7. Nutzen Sie Aushöhlungsstrategien zur Verringerung des Materialverbrauchs

Ausgehöhlte Teile verringern das Gewicht sowie den Materialverbrauch – insbesondere bei großen ästhetischen Teilen oder visuellen Prototypen – während sie die Festigkeit und das tatsächliche Erscheinungsbild bewahren. Höhlen Sie nur nichttragende funktionale Teile aus. Gewährleisten Sie solide Bereiche um Befestigungselemente und belastete Bereiche herum.

Nutzen Sie Rippen, interne Stützen oder Gitterprofile, um die leeren Hohlprofile zu verstärken. Denken Sie immer an die Flucht-/ bzw. Drainagelöcher, damit das nicht ausgehärtete Harz aus dem Inneren ablaufen kann. Positionieren Sie diese am tieften Punkt im Hinblick auf die Ausrichtung beim Druck, und nicht der Anwendung.

Faustregel:

  • Fügen Sie Fluchtlöcher (2-4 mm) hinzu, um eingeschlossenes Harz ablaufen zu lassen
  • Platzieren Sie die Fluchtlöcher am tiefsten Punkt des Druckaufbaus
  • Nutzen Sie Rippen oder Gitterstrukturen, um große innenliegende Hohlräume zu stabilisieren.

8. Stützen Sie Überhänge oder frei schwebende Elemente strategisch ab

Polyjet wird mit einem gelartigen, wasserlöslichen Stützmaterial gedruckt, das nach dem Druck ausgewaschen werden kann – ungestützte Elemente können jedoch dennoch absacken oder sich verformen. Überhänge, die steiler als 45° sind, benötigen in der Regel eine Stütze. Dies gilt auch für schwebende Elemente oder horizontale Brückenelemente.

Minimieren Sie den Bedarf an Stützstrukturen, indem Sie die Ausrichtung des Teils anpassen und selbsttragende Elemente verwenden, wo dies möglich ist. Denken Sie bei einer Neuausrichtung an bestehende Fluchtlöcher! Verringern Sie die Kontaktfläche einer einzelnen Stütze auf ≤1 mm² pro Kontaktpunkt, um Oberflächendefekte zu reduzieren.

Faustregel:

  • Stützen Sie Überhänge >45° sowie schwebende Elemente
  • Nutzen Sie minimale Kontaktpunkte (z.B. Tropfenformen), um Defekte zu vermeiden
  • Richten Sie flache Oberflächen horizontal aus und neigen sie Überhänge <45° zur Basis hin, um den Bedarf an Stützen zu minimieren.
  • Verwenden Sie Stützen höherer Dichte für schwere oder komplexe Elemente; geringere Dichten für kleine Details

Referenzhandbuch für Spezifikationen im Polyjet – 3D – Druck

Nutzen Sie die folgenden Werte als Referenz, wenn Sie Teile für den Druck vorbereiten – über diese Werte hinauszugehen, kann zu Verformungen, verschmolzenen Elementen oder den Verlust von Details führen.

Merkmal Wert
Maximales Bauvolumen 490 × 390 × 200 mm
Minimale Dicke eines Elements 0,5 mm
Empfohlene Mindestwandstärke 1 mm
Schichtdicke 16 – 30 µm, je nach Material
Allgemeine Toleranz ± 0,1 mm für die ersten 25 mm sind typisch, plus ± 0,05 mm für alle 25 mm danach. Die Toleranzen können sich abhängig von der Teilgeometrie ändern.

Erhalten Sie Hochwertige Polyjet-3D-gedruckte Teile von Xometry

Den gezielten Entwurf für das Polyjet-Verfahren zu meisten eröffnet Ihnen die Möglichkeit glatte, hochdetaillierte Teile mit verschiedenen Materialien mit einer außergewöhnlichen Präzision zu erschaffen. Durch die Anwendungen der Tipps aus diesem Leitfaden – die Kontrolle der Wandstärken, die richtige Anpassung der Größe der Elemente, das Management der Stützstrukturen und die Planung der Montage – können Sie Druckfehler verringern und erzielen zudem konsistent hochwertige Ergebnisse.

Sind Sie bereit dazu, Ihre Entwürfe mit unübertroffener Genauigkeit und Oberflächengüte zum Leben zu erwecken? Arbeiten Sie mit Xometry zusammen, und erhalten Sie eine Beratung durch Experten, sowie schneller, verlässlicher Polyjet-3D-Druck, der genau auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist.

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