Veelgemaakte fouten bij 3D-design

Een 3D-model dat er op het scherm goed uitziet, is niet automatisch geschikt om te produceren. Bij 3D-design voor 3D-printen komen regelmatig fouten voor die kunnen leiden tot zwakke onderdelen, slechte passing, langere doorlooptijden of onnodig hoge productiekosten.

Juist in de ontwerpfase worden belangrijke keuzes gemaakt die bepalen of een onderdeel succesvol geproduceerd én toegepast kan worden. Door rekening te houden met de mogelijkheden én beperkingen van additive manufacturing kunnen veel problemen eenvoudig worden voorkomen.

1. Een te dunne wanddikte

Een van de meest voorkomende fouten is het toepassen van te dunne wanden. Wat in een CAD-model stevig lijkt, kan in werkelijkheid kwetsbaar blijken of zelfs niet printbaar zijn.

De minimale wanddikte verschilt per techniek en materiaal. Een ontwerp dat geschikt is voor FDM, hoeft bijvoorbeeld niet automatisch geschikt te zijn voor SLS of SLA.

Te dunne wanden kunnen leiden tot:

• Breuk tijdens gebruik;
• Problemen tijdens het printproces;
• Onvoldoende stijfheid;
• Afkeur van onderdelen.

Door wanddiktes af te stemmen op de toepassing én de gekozen productietechniek ontstaat een betrouwbaarder eindproduct.

2. Massieve ontwerpen waar dat niet nodig is

Het tegenovergestelde komt eveneens regelmatig voor: onderdelen die volledig massief worden ontworpen terwijl dit functioneel niet nodig is.

Dikke volumes zorgen vaak voor:

• Onnodig materiaalverbruik;
• Langere printtijden;
• Hogere productiekosten;
• Meer kans op vervorming of krimp.

Door gebruik te maken van slimme ontwerpprincipes, zoals ribstructuren of holle constructies, kan een onderdeel vaak lichter én efficiënter geproduceerd worden.

3. Geen rekening houden met toleranties

Onderdelen die in CAD exact tegen elkaar passen, functioneren in de praktijk niet altijd zoals bedoeld. Iedere productietechniek kent namelijk een bepaalde mate van maatafwijking en tolerantie.

Wanneer onvoldoende rekening wordt gehouden met deze factoren, kunnen problemen ontstaan zoals:

• Onderdelen die niet in elkaar passen;
• Te veel speling;
• Extra nabewerking;
• Montageproblemen.

Daarom is het belangrijk om rekening te houden met:

• Passing tussen onderdelen;
• Materiaalkrimp;
• Printnauwkeurigheid;
• Eventuele nabewerking;
• Functionele toleranties.

Een goed ontwerp kijkt verder dan alleen de theoretische afmetingen.

4. Onnodige overhang en complexe geometrieën

Niet iedere vorm is automatisch efficiënt te printen. Sommige ontwerpen bevatten grote overhangende delen of geometrieën die extra ondersteuning vereisen.

Dit kan leiden tot:

• Meer supportmateriaal;
• Langere printtijden;
• Extra nabewerking;
• Hogere kosten.

De impact hiervan verschilt per techniek. Waar FDM en SLA vaak gebruikmaken van supportstructuren, biedt SLS juist meer ontwerpvrijheid doordat het omliggende poeder ondersteuning biedt tijdens het printproces.

Door hier al in de ontwerpfase rekening mee te houden, kan veel tijd en geld worden bespaard.

5. Verkeerd geplaatste gaten en bevestigingspunten

Gaten, schroefverbindingen en montagepunten lijken eenvoudige elementen binnen een ontwerp, maar vragen in de praktijk vaak extra aandacht.

Wanneer deze niet correct worden ontworpen, kunnen problemen ontstaan zoals:

• Slechte passing;
• Onvoldoende sterkte;
• Extra nabewerking;
• Onnauwkeurige assemblage.

Door kritisch te kijken naar positie, diameter en productiemethode kunnen bevestigingspunten beter afgestemd worden op de uiteindelijke toepassing.

6. Een verkeerde printrichting kiezen

De oriëntatie van een onderdeel tijdens het printen heeft invloed op meer dan alleen de printtijd.

De printrichting kan bepalend zijn voor:

• Mechanische sterkte;
• Oppervlaktekwaliteit;
• Hoeveelheid supportmateriaal;
• Kans op vervorming;
• Benodigde nabewerking.

Een onderdeel dat in de ene richting uitstekend functioneert, kan in een andere oriëntatie juist kwetsbaar worden. Daarom wordt bij professionele productie altijd gekeken naar de optimale printpositie.

7. Materiaalkeuze onderschatten

Een mooi prototype in een standaard kunststof is niet automatisch geschikt voor eindgebruik. Toch wordt de invloed van materiaalkeuze regelmatig onderschat.

Belangrijke vragen zijn onder andere:

• Moet het onderdeel bestand zijn tegen warmte?
• Komt het in contact met chemicaliën?
• Is slijtvastheid belangrijk?
• Wordt het buiten gebruikt?
• Moet het onderdeel flexibel of juist stijf zijn?

De eigenschappen van het materiaal bepalen in grote mate hoe een product presteert in de praktijk.

Een verkeerde materiaalkeuze kan leiden tot:

• Vervorming;
• Snellere slijtage;
• Verminderde sterkte;
• Een kortere levensduur.

Ontwerpen met maakbaarheid in gedachten

Veel problemen ontstaan doordat een ontwerp uitsluitend vanuit functionaliteit wordt bekeken. Bij Design for Additive Manufacturing (DfAM) wordt juist gekeken naar de combinatie van functie, productietechniek en maakbaarheid.

Door hier vroeg in het proces aandacht aan te besteden, kunnen onderdelen:

• Betrouwbaarder functioneren;
• Goedkoper geproduceerd worden;
• Minder nabewerking vereisen;
• Sneller geleverd worden;
• Een langere levensduur krijgen.

3D-design controleren met Layfa

Bij Layfa beoordelen we ontwerpen niet alleen op vorm, maar ook op maakbaarheid. We kijken kritisch naar aspecten zoals wanddiktes, toleranties, materiaalkeuze en de meest geschikte printtechniek.

Op basis daarvan adviseren we waar nodig over mogelijke verbeteringen, zodat verrassingen tijdens productie worden voorkomen.

Zo zorgen we ervoor dat een onderdeel niet alleen printbaar is, maar ook daadwerkelijk functioneert in de praktijk. Praktisch, technisch en gericht op maakbaarheid.