Kirsten Van Praet Juli 18, 2017

Supportstrukturen kann man im Additiven Metallfertigungsprozess als „notwendiges Übel“ ansehen. Je mehr Supportstrukturen Sie verwenden, desto mehr Material ist erforderlich und desto höher sind die Nachbearbeitungskosten, und gleichzeitig sinkt die Qualität der Oberflächen. Andererseits sind diese Supportstrukturen absolut unverzichtbar, um Ihr Teil auf der Bauplattform zu verankern (sie verhindern Verzug und verringern die Gefahr, dass das Teil durch den Beschichter gelöst wird), sie leiten Wärme ab (Prozessstabilität) und verhindern, dass geschmolzenes Material das Pulverbett durchdringt (für Überhänge und um Rückstände zu vermeiden).

Um möglichst wenige Supports einzusetzen, müssen Sie Ihr Design und die Ausrichtung der Teile berücksichtigen. Sind dennoch Supportstrukturen erforderlich, erhalten Sie mit moderner 3D-Drucksoftware Zugriff auf eine breite Palette von Supports, die sich ideal für die Geometrie Ihres Teils eignen.

Wir geben Ihnen fünf Tipps, die das Entfernen von Metallsupports erleichtern bzw. die Nachbearbeitung verringern..

Weitere Informationen zum selbststützenden Winkel erhalten Sie in unserem Metall-Webinar!

 

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Dieser Durchlaufkühler wurde von Materialise entwickelt und optimiert, um Supportstrukturen zu minimieren

1. Abgewinkelte Supports einsetzen

In Bereichen, in denen Supports im Inneren des Teils erforderlich sind (z. B. bei horizontalen Öffnungen entlang der X- oder Y-Achse) wird es zum Supportkontakt von Bauteil zu Bauteil kommen. Dies bedeutet in der Regel eine doppelt so große Nachbearbeitungsfläche, was nicht immer wünschenswert ist.

Es ist jedoch nicht immer erforderlich, dass Supportstrukturen das Bauteil an zwei Stellen berühren. Durch die Verwendung abgewinkelter Supports können Sie auch den unteren Teil der Supportstruktur mit der Bauplattform verbinden, um eine Beeinträchtigung der Qualität der Oberflächen zu minimieren. Wenn sich eine zweifache Berührung des Teils nicht vermeiden lässt, können Sie den Support in einen Bereich umlenken, der sich einfacher nachbearbeiten lässt.

Zusatztipp: Denken Sie bei der Festlegung Ihrer abgewinkelten Supports an den selbststützenden Winkel! Da Supportstrukturen nicht so stabil sind wie das eigentliche Bauteil, tendieren sie zu einem kleineren selbststützenden Winkel.

Für dieses Ventil von VTT für Nurmi Cylinders Oy wurden abgewinkelte Supports  verwendet.
Für dieses Ventil von VTT für Nurmi Cylinders Oy wurden abgewinkelte Supports verwendet.

2. Fein gezahnte Strukturen verwenden

Für Supportstrukturen, die ausreichend stabil sind, sich aber trotzdem problemlos entfernen lassen, können Sie stabile Supports mit feinen Zähnen kombinieren. Wenn Sie eine stabile Verbindung benötigen, empfehlen wir, die Zähne leicht das Teil eindringen zu lassen, da es anderenfalls abbrechen könnte, was zu einer Schichtverschiebung führen könnte.

Wenn die Zähne nicht vorsichtig entfernt werden, können sie Grübchen verursachen, die das Teil beschädigen, insbesondere bei empfindlichen Elementen wie dünnen Wänden oder leichten Bauteilen. Daher ist der Einsatz von Sollbruchstellen in Form einer Sanduhr eine weitere Option. Diese brechen in der Mitte. Sie können die Oberfläche glätten, um die Reste zu entfernen.

3. Supportstrukturen skalieren

Supportstrukturen müssen am Bauteil nicht immer genau so breit sein wie an der Bauplattform. Wenn keine stabile Plattformverbindung erforderlich ist, können Sie sie verkleinern, um den nachzubearbeitenden Bereich zu verkleinern. Wenn Sie einen negativen Skalierfaktor verwenden, denken Sie daran, den selbststützenden Winkel zu berücksichtigen!

Andererseits können Sie auch eine positive Skalierung durchführen, wenn Sie Ihre Supportstruktur zusätzlich verstärken und stabilisieren wollen, beispielsweise bei hohen und dünnen Geometrien.

Magics SG+ part
Magics Tree Support

4. Blocksupports fragmentieren

Während Volumensupports komplett massiv sind, bestehen Blocksupports aus einem Linienraster, bei dem jede Linie in der Regel die Stärke des Schmelzpools annimmt. Fragmentierte Blocksupports oder ein Abstand zwischen Supportstrukturen erleichtern das Entfernen der Supports.

Dies muss jedoch mit den richtigen Parametern erfolgen. Werden die Supports beispielsweise manuell entfernt, stellen Sie sicher, dass die Breite der Fragmentierungskanäle ausreicht, um die Werkzeuge anzusetzen. Verwenden Sie darüber hinaus nur in geeigneten Fällen eine Fragmentierung: bei dünnen Projektionen gestützter Bereiche ist diese nicht sinnvoll. Fragmentierte Supports sind außerdem Thema in unserem Metal-Webinar.

Fragmented block supports

5. Überschüssiges Material abfräsen

Und schließlich können Sie in den Bereichen, die Supportstrukturen erfordern, zusätzliches Material hinzufügen und dieses anschließend abfräsen, um die gewünschte Form zu erhalten. Auf diese Weise bleibt die Qualität der Teile erhalten und es sind keine zusätzlichen Nachbearbeitungsschritte erforderlich, da die abgestützten Bereiche sowieso gefräst/poliert werden. Außerdem kann Material auch an Außenflächen hinzugefügt werden, sodass ein klarer „Treppeneffekt“ entsteht.

Wie viel zusätzliches Material hinzugefügt wird, hängt vom verarbeiteten Material sowie der Geometrie der jeweiligen Fläche ab; generell liegt die Größenordnung jedoch bei wenigen Millimetern.

 

EXTRA: Erstellung von Metallsupports automatisieren

Seit Kurzem gibt es eine weitere Option, um die Supportentfernung zu erleichtern. Die Software Materialise e-Stage for Metal erstellt automatisch Supportstrukturen für Metallbauteile. Diese sind so dünn und so einfach zu entfernen, dass Sie den Zeitaufwand für das Entfernen von Metallsupports um 50 % verringern können. Darüber hinaus reduzieren sich die Datenvorbereitungszeit um 90 % und der Pulververbrauch um 20 %. Um mehr darüber zu erfahren, sehen Sie sich unser Metall-Webinar an.

Materialise Magics wurde für alle obenstehenden Beispiele eingesetzt.

Möchten Sie mehr über die Antworten auf Herausforderungen bei Supportstrukturen im Metall-3D-Druck erfahren? Sehen Sie sich die Webinar-Aufzeichnung an und steigern Sie den Bauerfolg Ihrer Metallteile. 

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