Zusammenfassung

Ein Werksprofil ist ein Ausgangspunkt, keine Lösung. Der Hersteller erstellt es so, dass es für möglichst viele Anwender, Werkstoffe und Bauteile akzeptabel funktioniert. Deshalb versagt es selten grob, optimiert aber auch nichts. Für Prototypen, Anschauungsmodelle und Schulungen ist das völlig in Ordnung. Für genaue Maße, Wiederholbarkeit und bekannte mechanische Eigenschaften nicht. Ein Profil abzustimmen ist nur sinnvoll, wenn das Profil danach festgeschrieben, dokumentiert und immer gleich verwendet wird. Abstimmen ohne das ersetzt nur eine Unbekannte durch eine andere.

Was der Hersteller über Ihr Bauteil nicht weiß

Der Hersteller kennt weder Ihre Toleranzen noch Ihren Werkstoff noch die Bedingungen, unter denen Ihr Bauteil arbeiten wird. Er weiß nicht, ob Ihnen Festigkeit, Oberflächengüte oder Baugeschwindigkeit am wichtigsten ist. Also erstellt er ein Profil, das alles abdeckt und nichts optimiert. Das Ergebnis ist konstant, aber durchschnittlich.

Drei Quellen für Unterschiede zwischen Papier und Praxis

Die erste ist der Werkstoff. Jede Werkstoffcharge ist etwas anders, und dasselbe generische Profil wird oft für Werkstoffe verschiedener Hersteller verwendet. Bei Filamenten gibt es eine weitere häufige Ursache, die Feuchtigkeit. PA, PETG und TPU nehmen Feuchtigkeit aus der Luft auf, und feuchtes Filament ergibt unabhängig vom Profil eine schlechte Oberfläche und schwächere Bauteile. Trocknen Sie den Werkstoff, bevor Sie das Profil abstimmen. Die zweite ist die Anlage. Ihre Anlage ist nie genau dieselbe wie die Anlage in der Dokumentation. Kalibrierung, Spiel, Vibrationen, Düsenverschleiß und der Verschleiß von Komponenten verändern ihr Verhalten unter realen Bedingungen. Die dritte ist die Umgebung. Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit, Zugluft, sogar ob die Anlage in einer kalten Werkstatt oder in einem Büro steht.

Wie sich das je nach Technologie unterscheidet

Beim FDM-Druck ist das Profil fast alles. Temperatur, Fluss, Retraktion, Kühlung und Geschwindigkeit werden direkt eingestellt, und hier hat das Abstimmen die größte Wirkung. Beim Harzdruck ist der entscheidende Parameter die Belichtungszeit pro Schicht, die vom jeweiligen Harz und sogar von seiner Temperatur abhängt. Bei SLS- und MJF-Systemen ändert der Anwender weniger Parameter. Doch Bauteilorientierung, Packung des Bauraums, der Anteil aufgefrischten Pulvers und die Skalierungsfaktoren, die die Schwindung ausgleichen, entscheiden trotzdem über das Ergebnis. Bei Metall-PBF sind die Herstellerparameter für Standardlegierungen durch umfangreiche Versuche entwickelt und in der Regel eine gute Ausgangsbasis. Parameter ändert man nicht um der Änderung willen. Eigene Parameter zu entwickeln ist sinnvoll, wenn Sie eine Eigenschaft brauchen, die der Standardsatz nicht liefert, oder wenn Sie mit einem Werkstoff arbeiten, den der Hersteller nicht unterstützt. Aber selbst der beste Werkssatz kennt Ihre Geometrie nicht. Orientierung, Stützstrukturen und das Verhalten an Überhängen sind immer Ihre Entscheidung, und dort beginnen die meisten Probleme. Für eine erste Prüfung eines Metallbauteils können Sie Dokimion nutzen. Bei DED-Systemen hängen die Parameter stärker von der Geometrie ab als bei jeder anderen Technologie. Wärme staut sich, sodass dieselben Parameter an einer dünnen Wand und an einem massiven Block nicht dasselbe Ergebnis liefern. Werkseinstellungen dienen hier nur dazu, die Anlage kennenzulernen.

Wann ein Werksprofil völlig ausreicht

Für Prototypen, bei denen Sie die Form prüfen, für Anschauungsmodelle, für Schulungen und für Bauteile ohne Anforderungen an Maße oder Festigkeit. Dort kostet das Abstimmen des Profils Zeit, die nichts Messbares bringt.

Wie ein Profil in der Praxis abgestimmt wird

Erstens: Trocknen Sie den Werkstoff und prüfen Sie den Zustand der Anlage, Kalibrierung, Düse und Ebenheit der Bauplatte. Zweitens: Stellen Sie die Grundparameter an einfachen Testmodellen ein, Temperatur, Fluss und Retraktion bei FDM oder die Belichtungszeit bei Harz. Drittens: Drucken Sie ein Testteil mit bekannten Maßen und vermessen Sie es. Legen Sie anhand des Ergebnisses die Maßkompensation fest. Viertens: Wenn mechanische Eigenschaften wichtig sind, drucken und prüfen Sie Proben in der Orientierung, in der das reale Bauteil gebaut wird. Fünftens: Schreiben Sie das Profil fest.

Ein festgeschriebenes Profil ist mehr wert als ein gutes Profil

Der häufigste Fehler ist kein schlechtes Profil. Der häufigste Fehler ist ein Profil, das sich ständig ändert. Jede kleine Anpassung nach dem Motto „probieren wir mal“ bedeutet, dass Sie nicht mehr wissen, warum ein Bauteil gut oder schlecht ist. Wenn ein Profil gute Ergebnisse liefert, geben Sie ihm einen Namen und eine Version, speichern Sie es, halten Sie fest, für welchen Werkstoff, welche Anlage und welche Charge es gilt, und ändern Sie es nicht ohne Grund und ohne Aufzeichnung. Das ist der erste Schritt zu einer wiederholbaren Produktion. Der gesamte Prozess ist in Wie Prozessqualifizierung tatsächlich aussieht beschrieben, die Prüfung jedes einzelnen Bauteils in Wie ein einzelnes Bauteil für die Produktion qualifiziert wird. Softwarewerkzeuge, die Parameter automatisch optimieren, gibt es, und sie werden besser. Wo sie wirklich helfen, habe ich in KI im 3D-Druck: Wo sie wirklich hilft und wo nicht beschrieben. Aber auch sie ersetzen nicht die Disziplin des Festschreibens und Dokumentierens.

Häufig gestellte Fragen

Ist ein Werksprofil schlecht? Nein. Es ist so gemacht, dass es für alle akzeptabel funktioniert, und ist deshalb für niemanden optimiert. Sollte ich die Herstellerparameter beim Metalldruck ändern? Bei Standardlegierungen in der Regel nicht. Die Herstellerparameter sind eine gute Ausgangsbasis. Orientierung, Stützstrukturen und die Strategie für Überhänge sind Ihre Entscheidung. Wie oft sollte ein Profil erneut geprüft werden? Bei einer neuen Werkstoffcharge, nach einem Service oder einem Düsenwechsel und immer dann, wenn sich die Ergebnisse ohne erkennbaren Grund ändern. Warum liefert mir dasselbe Profil unterschiedliche Ergebnisse? Meist wegen Feuchtigkeit im Werkstoff, einer anderen Werkstoffcharge oder des Zustands der Anlage. Selten wegen des Profils selbst. Kann ein Profil für mehrere Anlagen desselben Modells gelten? Als Ausgangspunkt ja, aber jede Anlage sollte mit einem Testteil geprüft werden, bevor das Profil in der Produktion verwendet wird.

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