Stützstrukturen (Support)

Einige 3D-Druckverfahren machen es notwendig, mit Stützstrukturen (auch im deutschsprachigen Raum oftmals als Support bzw. Supports bezeichnet) zu drucken, wenn die Objekte Überhänge aufweisen oder einen bestimmten Neigungswinkel überschreiten. Zu diesen gehören unter anderem das FDM-/FFF-/FLM-Verfahren, die Stereolithographie (SLA) und das PolyJet-Verfahren. Beim Selektiven Lasersintern (SLS), Selektiven Laserschmelzen, dem Color Jet Printing (CJP) und einigen anderen 3D-Druckverfahren sind keine Stützstrukturen notwendig.

Die Stützstrukturen bestehen aus drei Komponenten – dem Raft, dem Gerüst und den Berührungspunkten. Der Raft stellt dabei die Basis dar, welche an der Druckbett anhaftet. Aus dem Raft geht das Gerüst hervor, dass das Teil während der Fertigung sichert. An den Berührungspunkten begegnen sich Gerüst und das herzustellende Modell.

Einfache Formen kommen meist ohne Stützstrukturen aus und können direkt auf die Konstruktionsplattform gedruckt werden. Stellen, die sich über den Hauptkörper hinaus erstrecken, können Überhänge bilden, die zu stützen sind. Ohne Stützstruktur würden sich diese Überhänge verziehen oder gar abfallen, da auch hier die Schwerkraft wirkt. Deshalb sollte jedes geplante Modell mit einem Slicer-Werkzeug zerlegt werden, um so jede Schicht auf Überhänge zu untersuchen und notwendige Stützstrukturen einzufügen.

Gerade filigrane und komplexe Geometrien lassen sich nicht in den freien Raum drucken – dafür entwickelte man die Stütz- bzw. Supportstrukturen. Diese werden beispielsweise beim FDM-/FFF-/FLM-Verfahren bei Überhängen, die einen Neigungswinkel von 45 Grad oder mehr aufweisen, nötig. Im Metall-3D-Druck können Stützstrukturen ebenfalls vorteilhaft sein. Hier stürzen die Strukturen zwar nicht unbedingt ein, aber es gilt, einen Verzug zu vermeiden. Dünne Bereiche können sich sonst leicht nach oben biegen.

Zwei Sorten an Stützstrukturen

Bei den Stützstrukturen unterscheidet man zwischen zwei Sorten. Die ersten bestehen aus dem gleichen Material wie das Modell selbst. Die anderen werden aus anderem Supportmaterial wie das Modell hergestellt. Welche Sorte zum Einsatz kommt, ist vom 3D-Druckverfahren abhängig. Bei der Stereolithographie, der Continuos Liquid Interface Production und dem Metall-3D-Druck sind das Modell- und das Stützstrukturmaterial immer identisch. Beim Ablösen können Narben entstehen, die sich unter der Nachbehandlung aber leicht entfernen lassen.

Beim PolyJet- und MultiJet-3D-Druck können verschiedene Materialien für das Modell und den Support, also die Stützstrukturen, eingesetzt werden. Hier wird mit mehreren Druckköpfen gearbeitet. Das Supportmaterial wählt man dabei so aus, dass es leicht vom Material des Modells zu unterscheiden ist. Gleichzeitig hat man hier die Möglichkeit, wasserlösliche Supportmaterialien zu verwenden, was ihre spätere Entfernung deutlich einfacher macht.

Aber auch hier gibt es wieder eine Ausnahme bei dem häufig im privaten und schulischen Bereich häufig genutzten FDM-/FFF-/FLM-3D-Druckverfahren. Arbeitet der Desktop-3D-Drucker nur mit einem Druckkopf, bestehen die Stützstrukturen aus dem selben Material wie das zu druckende Objekt selbst. Das Supportmaterial wird dann entweder durch ein einfaches Werkzeug abgebrochen oder längere Zeit in eine entsprechende Flüssigkeit getaucht. Arbeitet der FDM-/FFF-/FLM-3D-Drucker mit mehreren Druckköpfen, so entscheidet man sich häufig dazu, die Stützstrukturen aus dem wasserlöslichen Polyvinylalkohol (PVA) zu drucken. Dies erleichtert die Entfernung erheblich.

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