Wie messen Sie das Passungsspiel mit einem FDM-Toleranzprüfwürfel?

Ein FDM-Toleranzprüfwürfel hilft Ihnen, das Passungsspiel zu messen und festzustellen, ob zwei zusammengehörige Teile fest, leichtgängig oder locker sitzen. Am zuverlässigsten ermitteln Sie die tatsächliche Toleranz Ihres Druckers, indem Sie ein kleines Testteil mit unterschiedlichen Spielwerten drucken und die Passungen prüfen.

Warum gibt es nicht einen einzigen festen Toleranzwert?

Die Maße im CAD-Modell und am gedruckten Teil können je nach Material, Druckausrichtung, Schichteinstellungen und Maschinenkalibrierung voneinander abweichen. Außerdem fallen horizontale Bohrungen häufig enger aus als im Modell vorgesehen, während Außenmaße in eine andere Richtung abweichen können. Das Spiel, das auf einem Drucker funktioniert, lässt sich daher nicht unbedingt zuverlässig auf einen anderen übertragen.

Legen Sie auch die gewünschte Passungsart vorab fest: Teile, die nicht wieder gelöst werden müssen, benötigen eine Presspassung; bei Deckeln, die sich von Hand auf- und absetzen lassen sollen, eignet sich eine Gleitpassung. Bewegliche Teile, die Spiel benötigen, sollten dagegen lockerer sitzen. Aussagekräftiger wird der Test, wenn Sie dasselbe Material und eine ähnliche Druckausrichtung wie beim eigentlichen Teil verwenden. Berücksichtigen Sie außerdem den späteren Verwendungszweck und die Kraft, die bei der Montage aufgebracht wird.

Wie bereiten Sie das Testteil vor?

1. Entwerfen Sie eine einfache Passung. Verwenden Sie ein kleines Modell mit Bohrungen oder Aussparungen unterschiedlicher Durchmesser in einer Grundplatte sowie passenden Stiften. Das Nennspiel jeder Passung sollte separat und leicht erkennbar sein.
2. Wählen Sie abgestufte Spielwerte. Testen Sie zum Beispiel Werte ab 0,10 mm in kleinen Schritten. Diese Abstufungen dienen lediglich dem Testdesign und garantieren kein für jeden Drucker und jedes Material gültiges Ergebnis.
3. Halten Sie die Druckbedingungen konstant. Drucken Sie das Teil, ohne Schichthöhe, Wandanzahl, Flussrate oder Druckausrichtung zu ändern. Wenn Sie während des Tests mehrere Einstellungen gleichzeitig ändern, lässt sich nicht eindeutig feststellen, wodurch sich das Ergebnis verändert hat.
4. Prüfen Sie die Teile kontrolliert. Setzen Sie die Stifte ohne Gewalt in die Aussparungen ein. Notieren Sie, welche Passung sich gar nicht einsetzen lässt, bei welcher spürbar Kraft erforderlich ist und welche sich leicht bewegen lässt.

Ergebnisse richtig auswerten

Wählen Sie das kleinste Spiel, das die für die Funktion erforderliche Passungsart ermöglicht. Prüfen Sie das Teil jedoch auch unter den tatsächlichen Einsatzbedingungen. Bei einem häufig zu öffnenden und zu schließenden Deckel kann es wichtig sein, dass er sich leicht einsetzen lässt. Bei einer tragenden Verbindung kann zu viel Spiel dagegen zu Wackeln führen. Es ist hilfreich, die Maße mit einem Messschieber zu kontrollieren. Beachten Sie dabei jedoch, dass die beim Messen ausgeübte Kraft das Ergebnis beeinflussen kann, insbesondere bei kleinen und flexiblen Teilen.

Wenn die Teststifte durchgehend zu fest oder zu locker sitzen, prüfen Sie zunächst Flussrate und Maßkalibrierung, bevor Sie die Modell-Toleranz ändern. Eine unterschiedliche Kompensation für jedes Modell kann ein Problem mit einer grundlegenden Maschineneinstellung verdecken. Bei der Konstruktion eines maßgenauen Teils helfen auch die Fertigungshinweise im Konstruktionsleitfaden für den 3D-Druck.

Vom Test zum fertigen Teil

Halten Sie die Testergebnisse fest: Material, Druckausrichtung, Schichthöhe, gewähltes Spiel und Gefühl bei der Passung. Diese Angaben sind ein guter Ausgangspunkt für ähnliche Teile, die später mit denselben Einstellungen gedruckt werden. Wenn Sie ein anderes Material oder eine andere Ausrichtung verwenden, ist ein kleiner Nachtest dennoch sinnvoll.

Berücksichtigen Sie bei der Übertragung der Testergebnisse außerdem die Größe des Teils, die Druckausrichtung und die Art der Montage. Ein kleiner Prüfwürfel bildet das Verhalten eines langen oder komplexen Modells nicht zwangsläufig in allen Bereichen vollständig ab. Kritische Verbindungen sollten Sie gegebenenfalls separat testen.

Mit dem 3D-Druck-Preisrechner können Sie die Produktionskosten eines maßgefertigten Teils ermitteln. Die Grundlagen der Passungskonstruktion finden Sie im Toleranzleitfaden für ineinandergreifende Teile. Ein kleiner Test macht Konstruktionsentscheidungen besser planbar und kann einen erneuten Druck des vollständigen Teils vermeiden.