Was sind Stützstrukturen beim 3D-Druck?

Leserfrage: Was genau wird unter dem Begriff "Stützstrukturen" oder "Support" beim 3D-Druck verstanden? Und wofür braucht man die Stützstrukturen?
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Antwort:

Bei der Planung von Objekten aus dem 3D-Drucker kommt häufig ein wichtiges Dilemma auf – die Frage nach der Notwendigkeit von Stützstrukturen. Allgemein sind Stützstrukturen beim 3D-Druck komplexer Objekte mit Überhängen oder Brücken notwendig oder auch bei Teilen, die sich bewegen sollten.

Stützstrukturen sind unterstützende Schichten für komplexere 3D-Druckobjekte, damit bestimmte Teile während des Druckvorgangs nicht einbrechen. Meistens werden diese Stützstrukturen beim Druck von ABS– oder PLA-Objekten angewendet aber auch beim DLP-/SLA-3D-Drucker mit flüssigem Harz kommen Stützstrukturen häufiger zum Einsatz.

Stützstrukturen DLP-3D-Druck
Beispiel für Stützstrukturen (Support) beim SLA-/DLP-3D-Druck mit flüssigem Harz (Symbolbild).

Bei welchen 3D-Druckverfahren kommen Stützstrukturen zum Einsatz?

Heutzutage gibt es eine Reihe verfügbarer 3D-Druckverfahren, die den Einsatz von Stützstrukturen erforderlich machen. Dies gilt in besonderem Maße auch für gängige Verfahren, wie für den FDM-3D-Druck oder SLA-3D-Druck, PMMA-3D-Druck oder das PolyJet-3D-Verfahren.

Das selektive Lasersintern (SLA-3D-Druck) hingegen erfordert keine Stützstrukturen. Das Gleiche gilt auch für den SLM-3D-Druck (Selektives Laserschmelzen) und das LOM-3D-Verfahren (Laminated Object Modeling) sowie das CJP-3D-Verfahren (Color Jet Printing).

Je komplexer das Modell, umso notwendiger der Einsatz von Stützstrukturen. In den oben genannten 3D-Druck-Technologien ist es fertigungsbedingt nötig, überhängende oder filigrane Strukturen im 3D-Druck-Vorgang abzustützen. Andernfalls würden diese Strukturen aufgrund der Schwerkraft einstürzen.

Der 3D-Druck mit der Unterstützung von Stützungsstrukturen ermöglicht eine größere Designfreiheit, um filigrane und komplexe Strukturen fertigen zu können. Stützungsstrukturen kommen in der Regel bei Überhängen ab einem 45 Grad Neigungswinkel zum Einsatz.

Die Anwendung von Stützungsstrukturen ist mitunter auch im Metall-3D-Druck notwendig. Im Vergleich zu den Kunststoff-basierten 3D-Druckverfahren, bei denen das Objekt ohne Stützungsstrukturen während des Druckvorgangs einstürzen könnte, soll beim Metall-3D-Druck dadurch der Verzug verhindert werden.

Kopf aus dem 3D-Drucker
Bei diesem Kopfmodell aus dem 3D-Drucker wurden Stützstrukturen eingesetzt, um die Überhänge sauber drucken zu können (Symbolbild).

Arten von Stützungsstrukturen

Generell gibt es zwei Arten von Stützungsstrukturen, die beim 3D-Druck zum Einsatz kommen:

  • Stützungsstrukturen, die sich vom Hauptmaterial bestandmäßig unterscheiden
  • Stützungsstrukturen, die aus demselben Material wie das 3D-Druckmodell bestehen

Für welche Stützungsstruktur sich der Nutzer entscheidet, hängt davon ab, welches 3D-Druckverfahren genutzt wird. So sind z. B. beim CLIP- und Metall-3D-Druck das Modell- und Stützungsmaterial immer identisch. Beim MultiJet- und PolyJet-3D-Druck hingegen werden unterschiedliche Materialien genutzt. Der FDM-/FFF-3D-Druck bildet einen Sonderfall, wo das angewendete Stützungsmaterial davon abhängt, ob der jeweilige 3D-Drucker mit einem oder mehreren Druckköpfen ausgestattet ist.

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