Nachbearbeitung im 3D-Druck

Die Nachbearbeitung im 3D-Druck (englisch Post-Processing) ist die Gesamtheit der Arbeitsschritte, die auf die Entnahme des Teils aus dem Drucker folgen und aus dem rohen Druck ein einsatzfähiges Bauteil machen. Ein Teil davon ist für das jeweilige Verfahren zwingend (Entfernen der Stützstrukturen, Auspacken aus dem Pulver, Waschen, Nachhärten), andere Schritte sind optional und bestimmen Aussehen, Genauigkeit und Eigenschaften des fertigen Teils.

Beim FDM-3D-Druck geht es vor allem um das Entfernen der Stützen (abbrechbar oder in Wasser beziehungsweise einem anderen Lösungsmittel löslich), um Schleifen, Spachteln und Lackieren, bei ABS und ASA auch um das Glätten mit Acetondampf. Teile aus SLA und DLP werden in Isopropanol gewaschen, mit UV-Licht nachgehärtet, oft bei erhöhter Temperatur, und die Ansatzstellen der Stützen werden verschliffen. Teile aus SLS und MJF werden aus dem Pulver ausgepackt und gestrahlt, danach lassen sie sich im Tauchbad färben, gleitschleifen, chemisch mit Dampf glätten oder imprägnieren.

Am aufwendigsten ist die Nachbearbeitung beim Metall-3D-Druck: Spannungsarmglühen noch auf der Bauplatte, Abtrennen der Teile von der Platte per Drahterodieren oder Säge, Entfernen der Stützen, bei anspruchsvollen Anwendungen heißisostatisches Pressen (HIP) und schließlich die spanende Bearbeitung von Funktionsflächen, Gewinden und Passbohrungen sowie Strahlen oder Polieren.

Nachbearbeitungsschritte verändern Maße und Eigenschaften des Teils. Schleifen und Strahlen tragen Material ab und runden Kanten, Grundierung und Lack tragen dagegen eine Schicht von meist einigen zehn Mikrometern auf, bei mehreren Schichten auch mehr. Dampfglätten verfeinert die Oberfläche, kann aber kleine Schrift und scharfe Details verwischen. Tempern von Kunststoffen erhöht die Wärmeformbeständigkeit, das Teil kann dabei jedoch schrumpfen oder sich verziehen. Je nach Anteil an Handarbeit kann die Nachbearbeitung länger dauern und mehr kosten als der Druck selbst, besonders bei Designmodellen.

Den Umfang der Nachbearbeitung wählen Sie nach dem Zweck des Teils. Einem Funktionsprototyp genügen meist das Entfernen der Stützen und ein Strahlen der Oberfläche, ein Designmodell für Präsentationen oder Fotos braucht Schleifen, Spachteln und Lackieren im gewünschten Farbton und Glanzgrad. Bei Endbauteilen aus SLS und MJF sind Färben und Dampfglätten üblich: Sie verbessern das Aussehen, schließen die Poren und erleichtern die Reinigung.

Spanende und andere mechanische Bearbeitung ist dort angebracht, wo der Druck die nötige Genauigkeit oder Oberflächenrauheit nicht erreicht: bei Lagersitzen, Dichtflächen, Passbohrungen und Gewinden. Für Schraubverbindungen, die wiederholt gelöst werden, setzt man in Kunststoffteile per Wärme eingepresste Gewindeeinsätze ein.

Die häufigste Quelle von Missverständnissen ist eine unklare Anfrage. Ein „fertiges Teil“ bedeutet für jeden Dienstleister etwas anderes. Beschreiben Sie deshalb den gewünschten Zustand: welche Flächen Sichtflächen sind, welche Oberfläche und welchen Farbton Sie erwarten (zum Beispiel nach RAL) und ob das Entfernen der Stützen und die Oberflächenbehandlung im Preis enthalten sind. Lassen Sie bei größeren Stückzahlen ein Referenzmuster anfertigen und geben Sie es frei.

Decken Sie Funktionsflächen mit engen Toleranzen beim Schleifen und Lackieren ab, oder konstruieren Sie sie mit Aufmaß und lassen Sie sie erst nach der Oberflächenbearbeitung spanend fertigbearbeiten. Bestehen Sie bei Harzen auf vollständigem Nachhärten, denn ein nicht vollständig ausgehärtetes Teil ist klebrig und hat schlechtere mechanische Eigenschaften. Prüfen Sie bei pulverbasierten Verfahren, ob in Hohlräumen und Kanälen kein Pulver zurückgeblieben ist.