Goed ontwerpen voor 3D printen komt neer op vier vuistregels: houd wanden dik genoeg (minimaal ongeveer een millimeter, bij belaste delen liever meer), beperk overhangen tot zo'n 45 graden, geef delen die in elkaar moeten passen een paar tienden van een millimeter speling, en bedenk in welke richting het onderdeel wordt opgebouwd. Wie daar in het CAD-model rekening mee houdt, krijgt een sterker en maatvaster onderdeel dat sneller en voordeliger te printen is.
Eerst de wanddikte. Bij FDM wordt een wand opgebouwd uit banen gesmolten kunststof van enkele tienden van een millimeter breed. Een wand dunner dan ongeveer een millimeter bestaat uit te weinig banen om sterk te zijn en print onbetrouwbaar. Voor onderdelen die belast worden, houd je wanden liever twee tot drie millimeter dik; dat kost nauwelijks extra printtijd maar scheelt veel in stijfheid.
Dan overhangen. Elke laag moet ergens op rusten. Tot een hoek van ongeveer 45 graden draagt de laag eronder voldoende; wordt het steiler, dan is supportmateriaal nodig dat na het printen verwijderd wordt. Dat kan prima, maar het kost printtijd en nabewerking en laat soms sporen na op het oppervlak. Kun je een uitstekend deel ontwerpen als schuine wand of afschuining in plaats van een rechte overhang, dan print het onderdeel sneller en strakker.
Gaten en passingen verdienen aandacht. Gaten komen uit de printer in de praktijk iets kleiner dan getekend, doordat de gesmolten kunststof licht naar binnen trekt. Voor een gewoon schroefgat is dat geen probleem; voor een passing wel. Vuistregel: geef twee delen die in elkaar moeten schuiven 0,2 tot 0,4 millimeter speling, en houd er bij maatkritische gaten rekening mee dat naboren of ruimen de zuiverste maat geeft. Voor schroefverbindingen die vaak los en vast gaan, zetten wij liever metalen draadinzetten in het onderdeel dan geprinte schroefdraad.
Ook de opbouwrichting telt mee. Een FDM-onderdeel is niet in elke richting even sterk: de hechting tussen de lagen is zwakker dan het materiaal binnen een laag. Een haak die dwars op de laagrichting wordt belast, breekt eerder dan dezelfde haak die met de lagen mee wordt belast. Wij kiezen de printrichting op de belasting, maar het helpt als het ontwerp daar ruimte voor laat. En rond scherpe binnenhoeken af: een kleine afronding haalt de spanningsconcentratie weg en maakt het onderdeel merkbaar sterker.
Welke toleranties zijn haalbaar? Reken bij FDM als vuistregel op enkele tienden van een millimeter. Voor beugels, mallen, behuizingen en de meeste functionele onderdelen is dat ruim voldoende. Heeft een enkele maat het echt nauwer nodig, benoem die dan expliciet bij je aanvraag. Dan stemmen we printrichting, instellingen en eventuele nabewerking op die ene maat af, in plaats van het hele onderdeel onnodig krap en dus duur te maken.
Je hoeft dit niet allemaal zelf uit te zoeken. Stuur je bestand op: wij controleren elk ontwerp voor het printen op wanddiktes, overhangen en pasvorm, en passen het in overleg aan als het onderdeel daar beter of voordeliger van wordt.