Grundlagen 3D-Druck

Additive Fertigungsverfahren haben sich von Prototypenwerkzeugen zu echten Produktionstechnologien entwickelt. In Maschinenbau, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie im Konsumgüterbereich werden 3D-Drucker heute zur Serienproduktion eingesetzt — und Konstrukteure, die verstehen, wie man für additive Verfahren bauteil- und werkstoffgerecht konstruiert, sind entsprechend gefragt. Diese Weiterbildung vermittelt das Grundlagenwissen zu Drucktechnologien, Materialien und Verfahren und verbindet es direkt mit der CAD-gestützten Modellkonstruktion in AutoCAD, Inventor und SolidWorks. Wer die Weiterbildung abschließt, kann 3D-Modelle so konstruieren und aufbereiten, dass sie sich für den jeweiligen Druckprozess optimieren lassen.

Technologische Grundlagen des 3D-Drucks Additive Fertigung erzeugt Bauteile, indem Material Schicht für Schicht aufgetragen wird — im Gegensatz zu subtraktiven Verfahren wie Fräsen oder Drehen. Dieser Eingangsblock erklärt das Prinzip anschaulich, ordnet es in die Geschichte der Fertigungstechnik ein und gibt einen Marktüberblick. Die verschiedenen Verfahren werden anhand ihrer Prozessprinzipien vorgestellt: FDM (Schmelzschichtung), SLA (Stereolithografie), SLS (selektives Lasersintern), SLM (selektives Laserschmelzen) und Binder Jetting.

• Geschichte und Entwicklung additiver Fertigungsverfahren
• FDM: Schmelzschichtung, Düsensysteme und Druckbett-Konzepte
• SLA und DLP: Licht-aushärtende Kunstharze und Auflösungspotenziale
• SLS und SLM: pulverbasierte Verfahren für Kunststoffe und Metalle
• Binder Jetting und weitere Industrieverfahren im Überblick
• Verfahrensauswahl nach Anforderungsprofil (Festigkeit, Auflösung, Materialbreite, Kosten)

Druckeraufbau, Materialien und Verfahrenstechnik Ein FDM-Drucker besteht aus deutlich mehr Komponenten als es auf den ersten Blick scheint. Dieser Block analysiert den mechanischen Aufbau (Rahmentypen, Achssysteme, Extruder, Druckbett, Heizelemente) sowie die steuernde Elektronik. Der zweite Schwerpunkt liegt auf Druckwerkstoffen: Jedes Material hat spezifische Drucktemperaturen, Betttemperaturen, Schrumpfverhalten und mechanische Eigenschaften, die die Druckparameter direkt beeinflussen.

• Kartesische, CoreXY- und Delta-Druckerarchitekturen
• Extruder-Typen: Bowden vs. Direct-Drive
• Druckbett-Konzepte und Bettadhäsion
• PLA, PETG, ABS, ASA, TPU und Nylon: Eigenschaften und Einsatzbereiche
• Kunstharze für SLA: Standardharze, ABS-like, Dental- und Gussharze
• Metallpulver für SLM: Stahl, Titan, Aluminium und Werkzeugstahl

CAD-Konstruktion für additive Fertigung Gutes 3D-Drucken beginnt am CAD-Modell. Dieses Modul behandelt, wie Bauteile in AutoCAD, Inventor und SolidWorks so konstruiert werden, dass sie für den jeweiligen Druckprozess optimal geeignet sind. Wandstärken, Überhänge, Toleranzen, Passungen und Faserausrichtung spielen eine zentrale Rolle. Die Teilnehmenden erarbeiten druckgerechte Konstruktionsprinzipien und wenden sie direkt in Übungsmodellen an.

• Minimalwandstärken und druckbare Geometrien
• Überhänge: Grenzwinkel und Stützstrukturstrategien
• Toleranzen und Passungen für montierbare Mehrteile-Konstruktionen
• SolidWorks: parametrische Körper und Baugruppen für den Druck
• Inventor: Modell-Export in STL und 3MF
• AutoCAD: 3D-Volumenkörper und Druck-Export

Druckvorbereitung mit Slicer-Software und Qualitätssicherung Zwischen CAD-Modell und Drucker steht die Slicer-Software, die das 3D-Modell in maschinenlesbare Druckpfade zerlegt. Dieser Block führt durch den vollständigen Slicer-Workflow und behandelt alle relevanten Druckparameter. Abschließend werden typische Druckfehler systematisch besprochen und Strategien zur Fehlerdiagnose und -behebung erarbeitet.

• STL- und 3MF-Dateien in den Slicer importieren und positionieren
• Schichthöhe, Infill-Dichte, Infill-Muster und Druckgeschwindigkeit
• Stützstrukturen automatisch und manuell platzieren
• Druckbett-Adhäsion: Brim, Raft und Skirt
• Druckfehler: Warping, Schichtablösung, Stringing, Unterextrusion, Ghosting
• Nachbearbeitung: Schleifen, Stützentfernung, Lackieren, Kleben

Praxisblock: vom Modell zum gedruckten Bauteil Im Praxisteil konstruieren die Teilnehmenden eigenständige Bauteile und bereiten sie vollständig für den Druck vor.

• Konstruktion eines funktionalen Halters oder Gehäuseteils in SolidWorks
• Druckgerechte Überarbeitung eines vorhandenen Modells
• Stützstruktur-Optimierung für ein geometrisch anspruchsvolles Bauteil
• Slicer-Konfiguration für verschiedene Materialien vergleichen
• Druckparameter-Protokoll führen und auswerten
• Fehleranalyse an einem Fehldruckbeispiel
• Bauteilprüfung: Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität und Festigkeit bewerten
• Projektpräsentation: Dokumentation von Konstruktionsentscheidungen und Druckparametern
• Kostenabschätzung: Material, Zeit und Maschinenkosten für ein Bauteil berechnen
• Vergleich: additives vs. subtraktives Verfahren für dasselbe Bauteil

Das Praxisteil verbindet CAD-Kompetenz mit Maschinenverständnis — ein Zusammenspiel, das im beruflichen Alltag von Konstrukteuren, die mit 3D-Druck arbeiten, täglich gefordert wird.

Diese Weiterbildung richtet sich an Fachkräfte, die bereits im Konstruktions- oder Entwicklungsbereich tätig sind und additive Fertigungsmethoden systematisch in ihren Arbeitsalltag integrieren möchten. Konkret profitieren besonders folgende Gruppen.

• CAD-Konstrukteure, die bisher ausschließlich für subtraktive oder formgebende Verfahren entworfen haben
• Entwicklungsingenieure, die Prototypen künftig selbst drucken oder zumindest druckgerecht spezifizieren wollen
• Techniker und Meister aus Maschinenbau, Elektrotechnik oder Kunststofftechnik
• Fachkräfte aus der Medizintechnik, dem Modellbau oder der Luft- und Raumfahrtzulieferkette
• Mitarbeitende in Fertigungsunternehmen, die interne 3D-Druckkompetenz aufbauen

Theorie und Praxis sind eng verzahnt: Auf jeden Themenblock folgen unmittelbar Übungen am CAD-System oder an der Slicer-Software. Demonstrationen am laufenden Drucker illustrieren, wie sich Parameteränderungen auf das Druckergebnis auswirken — ein Lerneffekt, den keine reine Präsentation ersetzen kann. Die Kursgruppe ist bewusst klein gehalten, damit Rückfragen direkt adressiert und individuelle Konstruktionsprobleme besprochen werden können.

Der Kurs ist als kompakte Weiterbildung konzipiert und auf etwa einen Monat ausgelegt. Wer bereits CAD-Grundkenntnisse mitbringt, kann den Stoff in dieser Zeit vollständig erarbeiten. Ergänzend empfiehlt sich eigenständiges Üben an CAD-Modellen, da Konstruktionskompetenz nur durch wiederholte Praxis gefestigt wird.

Nach Abschluss der Weiterbildung wird ein trägerinternes Zertifikat ausgestellt, das die vermittelten Kompetenzen in 3D-Drucktechnologie und CAD-gestützter Modellkonstruktion dokumentiert. Eine externe Zertifizierungsprüfung ist nicht Bestandteil des Kurses.

3D-Druck gehört heute zum Standardwerkzeug moderner Entwicklungsabteilungen — und Konstrukteure, die wissen, wie man für additive Verfahren bauteilgerecht auslegt, sparen ihrem Unternehmen erhebliche Iterationskosten. Fehldrucke und nachträgliche Korrekturen entstehen fast immer aus Konstruktionsentscheidungen, die die Eigenheiten des Druckverfahrens nicht berücksichtigen. Wer nach diesem Kurs ein Bauteil konstruiert, kann es von Anfang an so anlegen, dass es sauber druckt — ohne unnötige Stützstrukturen, mit richtiger Orientierung und in einem Werkstoff, der zur mechanischen Belastung passt. Die breite Abdeckung mehrerer CAD-Systeme (AutoCAD, Inventor, SolidWorks) ist ein praktischer Vorteil: Konstrukteure können ihr vorhandenes Werkzeug weiternutzen und müssen nicht auf ein neues System umsteigen. Die Slicer-Kenntnisse sind ebenfalls übertragbar — wer PrusaSlicer oder Cura einmal systematisch verstanden hat, findet sich in anderen Slicer-Programmen schnell zurecht. Mittelfristig eröffnet die Weiterbildung auch neue berufliche Möglichkeiten: Fachkräfte mit nachgewiesener 3D-Druck-Kompetenz werden in der additiven Fertigung, im Prototypenbau, im technischen Service und in der Produktentwicklung gezielt gesucht. Die Kombination aus Konstruktionserfahrung und 3D-Druck-Know-how ist auf dem Arbeitsmarkt nach wie vor vergleichsweise selten — ein klarer Wettbewerbsvorteil.