Ontwerprichtlijnen voor FDM: wanddikte, overhang, gaten en laagrichting

Een wand in een FDM-print bestaat uit een aantal naast elkaar gelegde rupsen, elk ongeveer een halve millimeter breed. Een wand van 0,8 mm is dus twee rupsen en print wel, maar is voor een functioneel onderdeel te kwetsbaar. Houd 1,2 mm aan als ondergrens en 2 mm of meer voor onderdelen die belast worden.

Dikker is niet automatisch beter. Een massief blok van twintig millimeter kost veel printtijd en materiaal, terwijl de buitenste millimeters het meeste werk doen. In de calculator stel je het aantal wanden en het infillpercentage in. Een onderdeel met vier wanden en een matige infill is vaak sterker per gram dan een massief onderdeel. Moet een dik deel stijf zijn, teken dan ribben in plaats van massa.

Houd wanddiktes binnen één onderdeel zo gelijkmatig mogelijk. Grote verschillen in dikte koelen ongelijk af en geven spanning, vooral bij ABS en ASA.

Elke laag moet steunen op de laag eronder. Een wand die onder een hoek tot ongeveer 45 graden uit het verticale vlak naar buiten loopt, print zonder hulp. Is de hoek groter, dan is ondersteuning nodig: support die na het printen verwijderd wordt en een ruwer oppervlak achterlaat.

Ontwerp support weg waar dat kan. Een afschuining van 45 graden aan de onderkant van een overstek print netjes, een afronding op dezelfde plek niet: het onderste deel van een radius is altijd een te vlakke overhang. Gebruik afrondingen aan de bovenkant en afschuiningen aan de onderkant.

Een horizontale brug tussen twee steunpunten kan de printer over een korte afstand overspannen. Tot een centimeter of twee gaat dat meestal goed, met een iets minder strakke onderkant. Bij langere overspanningen is support nodig of een andere stand op het printbed.

Een gat dat verticaal in de bouwrichting staat, wordt rond en redelijk maatvast, al komt het meestal iets kleiner uit dan getekend. Een gat dat horizontaal door het onderdeel loopt, heeft aan de bovenkant een overhang en zakt daar iets door. Teken zo'n gat als druppelvorm met een punt van 45 graden aan de bovenkant, of teken het iets kleiner en boor het na.

Voor gaten waar een as, pen of lager in moet, is nabewerken de betrouwbaarste route. Teken het gat een paar tienden millimeter kleiner en ruim of boor het op maat. Een kleine afschuining aan de rand van het gat helpt bij het invoeren en vangt de eerste laag op, die vaak iets uitloopt.

Schroefdraad direct printen gaat redelijk vanaf ongeveer M8, mits de draadas verticaal staat. Kleinere draad wordt onnauwkeurig. Daar heb je drie betere opties. Tap de draad na in een gat op kernboormaat. Gebruik een metalen schroefdraadinzet die je na het printen met warmte inbrengt. Of teken een zeskantige kamer waarin een gewone moer klemvast valt.

Voor verbindingen die vaak los en vast gaan, zijn metalen inzetstukken het duurzaamst. Getapte kunststof draad slijt bij herhaald monteren. Houd rond een inzetstuk voldoende wanddikte aan, anders scheurt de wand bij het inbrengen of onder de aanhaalkracht.

Schroef je door een geprint onderdeel heen, plaats dan een ring onder de schroefkop. Kunststof kruipt onder blijvende druk en een schroef zonder ring trekt zich na verloop van tijd los.

Dit is de belangrijkste richtlijn. Een FDM-print is anisotroop: in het vlak van de laag is hij sterk, tussen de lagen zwakker. Bij vezelversterkte materialen is dat verschil groter. Een beugel die rechtop geprint wordt en aan zijn uiteinde belast wordt, breekt langs een laagnaad. Dezelfde beugel plat geprint is vele malen sterker.

Bedenk daarom bij het tekenen hoe het onderdeel op het printbed komt te liggen, en leg de hoofdbelasting in het vlak van de lagen. Een snapverbinding of clip print je zo dat het verende deel in het vlak ligt. Een buis die van binnen onder druk staat, print je rechtop, zodat de lagen als ringen de druk opvangen.

De stand bepaalt ook het oppervlak. Een vlak dat op het printbed ligt, is het vlakst. Schuine vlakken tonen trapjes van de laagdikte. Zet in je aanvraag welk vlak zichtbaar is of op maat moet zijn, dan houden we daar rekening mee bij het kiezen van de stand.

Scherpe inwendige hoeken zijn een plek waar spanning zich ophoopt en een onderdeel scheurt. Een afronding van een paar millimeter in een inwendige hoek maakt een onderdeel merkbaar sterker. Bij ABS en ASA verminderen afgeronde buitenhoeken bovendien kromtrekken.

Kleine details hebben een ondergrens. Reliëftekst moet minstens een halve millimeter hoog zijn en lijnen niet dunner dan een rups. Pennen dunner dan een paar millimeter zijn kwetsbaar, zeker als ze rechtop staan.

Eén stuk mag maximaal 325 × 320 × 325 mm zijn. Is je onderdeel groter, deel het dan op in stukken die met paspennen, een zwaluwstaart of bouten aan elkaar komen. Leg de deelnaad op een plek met lage belasting.