I. Formbildungsprinzipien und Prozessunterschiede von Bohrungsmerkmalen
Bohrungsmerkmale im 3D-Druck entstehen durch schichtweises Aufbauen; ihre Formqualität wird stark von der Slicing-Schichtbildung, dem Materialschrumpf und der Druckausrichtung beeinflusst. Bohrungen, die im FDM-Verfahren gedruckt werden, sind meist elliptisch, was auf die Fließeigenschaften des Materials während des Extrusionsprozesses zurückzuführen ist. Im SLA-Verfahren gedruckte Bohrungen weisen die höchste Genauigkeit auf und erreichen ±0,1 mm, jedoch kann Harzschrumpfung zu einer Verringerung des Bohrungsdurchmessers um 0,5–1 % führen. Beim SLS-Verfahren lassen sich aufgrund der Stützfunktion des Pulverbettverfahrens echte zylindrische Bohrungen realisieren, allerdings ist die Oberflächenrauheit höher.
II. Regeln zur Bohrungsdimensionierung und Maßkontrolle
Der minimale Bohrungsdurchmesser ist der wichtigste Parameter bei der Bohrungsauslegung. FDM-Verfahren: Der minimale Bohrungsdurchmesser sollte mindestens dem Zweifachen des Düsendurchmessers entsprechen (bei einer 0,4-mm-Düse beträgt der minimale Bohrungsdurchmesser 0,8 mm, in der Praxis wird mehr als 1,2 mm empfohlen); SLA-Verfahren: Der minimale Bohrungsdurchmesser sollte mindestens 0,5 mm betragen, bei tiefen Bohrungen ist die Entleerung des Harzes zu berücksichtigen; SLS-Verfahren: Der minimale Bohrungsdurchmesser sollte mindestens 0,8 mm betragen, zu kleine Bohrungen können durch ungesintertes Pulver verstopft werden. Bei der Toleranzauslegung des Bohrungsdurchmessers ist die Materialschrumpfung zu berücksichtigen: PLA-Schrumpfung 0,3 %, der Auslegungsdurchmesser sollte um 0,3 % vergrößert werden; ABS-Schrumpfung 0,6–0,8 %, der Auslegungsdurchmesser sollte um 0,6–0,8 % vergrößert werden; PA12-Schrumpfung 1,5–2,5 %, der Auslegungsdurchmesser sollte um 1,5–2,5 % vergrößert werden.
III. Methoden zur Kontrolle der Lagegenauigkeit von Bohrungen
Die Lagegenauigkeit von Bohrungen wird durch die Gesamtschrumpfung des Bauteils, Verzug und die Druckausrichtung beeinflusst. Zu den Methoden zur Verbesserung der Lagegenauigkeit gehören: Optimierung der Druckausrichtung; wenn die Bohrungsachse mit der Schichtausrichtung übereinstimmt, kann die Lagegenauigkeit um 15–20 % verbessert werden; Erhöhung der Bauteilsteifigkeit, durch das Anordnen von Versteifungsrippen um die Bohrung herum kann Verzug reduziert werden; Verwendung von Positionierbezügen, durch das Einrichten von Bezugspunkten auf der Druckplattform und anschließende Kalibrierung der Bohrungsposition mit einer Koordinatenmessmaschine. Für Bohrbilder mit hohen Genauigkeitsanforderungen wird empfohlen, zuerst zu drucken und anschließend zu bohren; dabei sollte für den Druck ein Aufmaß von 1–2 mm für den Bohrungsdurchmesser vorgesehen und die Bohrung nach dem Drucken durch mechanische Bearbeitung auf das Endmaß gebracht werden.
IV. Strategien für die Anordnung von Bohrungsbildern und Passungsauslegung
Ein Bohrungsbild bezeichnet eine Merkmalskombination mehrerer Bohrungen, die in einer bestimmten Positionsbeziehung angeordnet sind und häufig in Flanschverbindungen, Passstiftpositionierungen, Schraubenverbänden usw. vorkommen. Bei der Auslegung von Bohrungsbildern sind zu berücksichtigen: die Genauigkeit des Bohrungsabstands, die Bezugsbildung des Bohrungsverbands und das Passungsspiel. Empfohlene Konstruktionsregeln: Toleranz des Bohrungsabstands ±0,2–0,3 mm (FDM), ±0,1 mm (SLA/SLS); Toleranz der Passbohrung H7 (Präzisionsklasse), H9 (Standardklasse); Durchmesser der Schraubendurchgangsbohrung gleich dem Nenndurchmesser der Schraube plus 0,5–1 mm.
V. Nachbearbeitung und Lösungen zur Genauigkeitssteigerung
Zu den Nachbearbeitungsverfahren für Bohrungen gehören: Bohren und Aufbohren (Verbesserung der Bohrungsdurchmesserpräzision auf ±0,05 mm), Reiben (Verbesserung der Oberflächenrauheit auf Ra 1,6 µm), Gewindeschneiden (Erzeugen eines Innengewindes, Gewindepräzision 6H/6g) und Honen (Verbesserung der Rundheit auf 0,01 mm). Für Funktionsbohrungen wird ein Einsatz-Design empfohlen: Dabei wird beim Drucken Platz für die Montage des Einsatzes vorgesehen, sodass nach dem Einsetzen von Normteilen eine hochpräzise Passung erreicht wird.
Reichen Sie ein Modell, eine Zeichnung, ein Bild oder schriftliche Notizen ein. Ingenieure prüfen Material, Verfahren, Endbearbeitung und Lieferung basierend auf der tatsächlichen Anwendung.