Gewinde im 3D-Druck: drucken, schneiden oder einsetzen

Drei Wege zum Gewinde

Beim Direktdruck entsteht das Gewinde Schicht für Schicht mit dem Teil. Das ist schnell und kostet kein Zubehör, eignet sich aber nur für grobe Gewinde und geringe Belastung. Beim Nachschneiden formt ein Gewindebohrer das Gewinde im fertigen Teil. Gewindeeinsätze sind Metallhülsen, die in vorbereitete Löcher eingedrückt, eingeschmolzen oder eingeschraubt werden und ein stabiles Metallgewinde ergeben.

Gewinde direkt drucken

Druckbare Gewinde funktionieren am besten bei großen Durchmessern, etwa bei Deckeln, Dosen, Flaschenverschlüssen oder Verstellschrauben. Wählen Sie ein grobes Profil mit großer Steigung und flachen Flanken. Eine Steigung von mehreren Millimetern ist oft einfacher als ein Normgewinde mit kleiner Steigung.

Konstruieren Sie Innen- und Außengewinde mit Spiel. Je nach Drucker und Material haben sich etwa 0,2 bis 0,4 mm Zugabe zwischen Gewindeflanken bewährt. Prüfen Sie das Spiel mit einem kleinen Probeteil, bevor Sie das ganze Teil drucken. Wie Sie Maße in der Konstruktion eintragen, zeigt Tinkercad für Einsteiger.

Die Druckausrichtung ist wichtig. Gewinde, die senkrecht stehen, werden gleichmäßiger als liegende, weil die Schichten rund um die Achse laufen. Bei liegenden Gewinden entstehen Überhänge, die nach unten hin hässlich werden.

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   Gewindeprofil grob wählen, Steigung nicht zu klein

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   Spiel von etwa 0,2 bis 0,4 mm zwischen Innen- und Außengewinde einplanen

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   Gewinde möglichst senkrecht zur Druckplatte ausrichten

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   Mit dünner Schicht und mehr Wänden drucken

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   Probeteil prüfen, Spiel bei Bedarf korrigieren

Gewinde nachschneiden

Wenn Sie eine Normschraube einschrauben wollen, bietet sich ein vorbereitetes Loch mit Gewindebohrer an. Das Kernloch wird etwas größer gedruckt oder gebohrt, danach schneiden Sie das Gewinde vorsichtig von Hand. Verwenden Sie dafür einen Bohrer und einen Gewindebohrer in passender Größe. Wichtig sind eine gerade Führung und wenig Druck.

Das Ergebnis passt zu gängigen Schrauben, hält aber begrenzt. Kunststoff verformt sich unter Last, und wiederholtes Ein- und Ausschrauben nutzt das Gewinde ab. Für Teile, die selten geöffnet werden, ist das ausreichend.

Planen Sie genug Material um das Loch ein, damit die Wand nicht reißt. Als Faustregel für Kunststoff gelten mehrere Millimeter Wandstärke um das Gewinde, bei Belastung mehr. Kontrollieren Sie die Herstellerangabe zum Kernloch der verwendeten Schraube.

Hinweis:Beim Bohren und Schneiden Schutzbrille tragen, Teil sicher einspannen und nicht gegen Finger arbeiten. Bohrmehl und Späne sollten Sie nicht einatmen.

Gewindeeinsätze: die haltbare Lösung

Gewindeeinsätze aus Messing oder Stahl ergeben ein belastbares Metallgewinde im Kunststoff. Es gibt Einsätze zum Einschmelzen mit dem Lötkolben, Einsätze zum Eindrücken und selbstschneidende Einsätze zum Eindrehen. Das Loch wird beim Konstruieren auf den Außendurchmesser des Einsatzes abgestimmt, die Maße finden Sie in den Angaben des Herstellers.

Beim Einschmelzen erwärmt der Lötkolben den Einsatz, der sich in das weiche Material drückt. Gehen Sie langsam vor und halten Sie den Einsatz gerade. Nach dem Abkühlen sitzt er fest. Diese Methode eignet sich für PLA, PETG und andere Filamente. Bei ABS und Nylon sollten Sie die Eignung des Einsatzes prüfen.

Mit Einsätzen lassen sich Schrauben mehrfach lösen und anziehen, ohne dass das Gewinde ausleiert. Sie lohnen sich bei Gehäusen, Halterungen und Teilen mit häufigem Zugriff.

Toleranzen, Wandstärke und Füllung

Der Druck verändert Maße je nach Material, Temperatur und Kühlung. Löcher werden häufig etwas kleiner, Außenmaße etwas größer. Deshalb lohnt sich ein Testteil mit mehreren Lochdurchmessern, um die Abweichung Ihres Druckers zu messen. Ein Messschieber hilft dabei.

Verwenden Sie um Gewinde herum mehr Wände statt viel Füllung. Zusätzliche Wandlinien tragen Last besser als dichte Füllung im Inneren. Auch die Düse spielt eine Rolle: Mit kleinerer Düse werden Konturen genauer, siehe Düsen für 3D-Drucker.

Wählen Sie ein zähes Material, wenn Gewinde belastet werden. PLA ist spröde, PETG oder Nylon sind für Gewinde meist besser. Siehe PLA oder PETG und Nylon drucken.

• Löcher nach dem Druck mit Bohrer auf Maß bringen, falls sie zu eng sind
• Mehrere Wände statt hoher Füllung um das Gewinde
• Testteil für Spiel und Toleranz drucken
• Zähes Material für belastete Gewinde wählen

Fehler und Abhilfe

Klemmt das Gewinde, ist das Spiel meist zu klein oder die erste Schicht quillt. Prüfen Sie den Elefantenfuß, siehe Elefantenfuß beim 3D-Druck, und vergrößern Sie das Spiel. Wackelt das Gewinde, war das Spiel zu groß oder der Druck ungenau.

Reißen Wände beim Eindrehen einer Schraube, war das Kernloch zu klein oder die Wand zu dünn. Halten Gewinde nicht, helfen Einsätze statt Direktgewinde. Schichtfugen sind die Schwachstelle: Orientieren Sie das Teil so, dass Zugkräfte nicht entlang der Schichten wirken.

Wenn Ihr Drucker ungenau druckt, lohnt es sich, Riemen und Rahmen zu prüfen, siehe Reinigen und Warten und Ersatzteile und Verschleißteile.

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Häufige Fragen

Welche Gewinde lassen sich am besten drucken? Grobe Gewinde mit großer Steigung und flachen Flanken, zum Beispiel bei Deckeln.

Wie viel Spiel brauche ich? Meist etwa 0,2 bis 0,4 mm, abhängig von Drucker und Material. Ein Probeteil schafft Klarheit.

Halten Schrauben im Kunststoff? Für leichte Belastung ja, für häufiges Lösen und starke Zugkräfte sind Einsätze besser.

Sind Gewindeeinsätze schwer einzubauen? Nein. Mit Lötkolben und etwas Übung gelingt es zuverlässig, gerade Ausrichtung ist wichtig.