3D-Konstruktion & Datenaufbereitung

Was ist professionelle 3D-Konstruktion?

Die 3D-Konstruktion ist der digitale Gestaltungsprozess, bei dem dreidimensionale Modelle mithilfe spezialisierter CAD-Software (Computer-Aided Design) erstellt werden. Im Gegensatz zu einfachen 3D-Modellen für Visualisierungen müssen Konstruktionen für den 3D-Druck präzise technische Anforderungen erfüllen: Wandstärken, Toleranzen, Materialverhalten und fertigungsspezifische Einschränkungen müssen bereits in der Konstruktionsphase berücksichtigt werden.

Eine professionelle 3D-Konstruktion umfasst weit mehr als das bloße Erstellen einer Form. Sie erfordert tiefgehendes Verständnis für Fertigungstechnologien, Materialeigenschaften, Belastungsanalysen und konstruktive Gestaltungsregeln. Unsere Konstrukteure verbinden technisches Know-how mit jahrelanger Erfahrung im additiven Fertigungsbereich, um Modelle zu schaffen, die nicht nur gut aussehen, sondern auch funktionieren und effizient produzierbar sind.

Unsere 3D-Konstruktionsleistungen im Überblick

Der professionelle Konstruktionsprozess

Ein strukturierter Ablauf garantiert optimale Ergebnisse und vermeidet kostspielige Nachbesserungen. Unser bewährter Prozess stellt sicher, dass Ihr Projekt termingerecht und in höchster Qualität realisiert wird.

Eingesetzte CAD-Software & Technologien

Die Wahl der richtigen Software hängt vom Projekttyp, den Anforderungen und den gewünschten Ausgabeformaten ab. Wir arbeiten mit branchenführenden CAD-Systemen, die höchste Präzision und Kompatibilität garantieren.

Spezialsoftware für additive Fertigung

Zusätzlich zu klassischer CAD-Software nutzen wir spezialisierte Tools für 3D-Druck-spezifische Aufgaben:

• Materialise Magics: Professionelle STL-Bearbeitung, Reparatur und Optimierung von 3D-Druckdaten
• nTopology: Generatives Design und Gitterstrukturen für leichtbauoptimierte Bauteile
• Meshmixer: Organische Modellierung, Stützstruktur-Generierung und Mesh-Reparatur
• Netfabb: Additive Manufacturing-Suite für Datenaufbereitung und Build-Vorbereitung
• GeoMagic Design X: Reverse Engineering-Software zur Umwandlung von Scandaten in CAD-Modelle

Reverse Engineering – Vom physischen Bauteil zum CAD-Modell

Reverse Engineering bezeichnet den Prozess, aus einem existierenden physischen Objekt ein digitales CAD-Modell zu rekonstruieren. Diese Dienstleistung ist besonders wertvoll, wenn:

Unser Reverse Engineering-Prozess

Schritt 1: 3D-Scannen

Mit modernen 3D-Scannern (Streifenlichtprojektion, Laser-Scanning oder fotogrammetrischen Verfahren) erfassen wir die Geometrie des Bauteils hochpräzise. Je nach Objektgröße und Detailreichtum erreichen wir Genauigkeiten von 0,01 mm bis 0,1 mm. Das Ergebnis ist eine dichte Punktwolke oder ein Mesh-Modell mit Millionen von Datenpunkten.

Schritt 2: Datenbereinigung

Die Rohdaten werden von Scanatefakten, Rauschen und überflüssigen Informationen befreit. Fehlende Bereiche (z.B. durch Verschattungen beim Scannen) werden intelligent interpoliert. Das Mesh wird optimiert und auf eine handhabbare Datenmenge reduziert, ohne dabei Details zu verlieren.

Schritt 3: CAD-Rekonstruktion

Das bereinigte Mesh wird in ein parametrisches CAD-Modell überführt. Dieser Schritt erfordert höchste Expertise, da geometrische Features wie Bohrungen, Fasen, Radien und Flächen erkannt und als konstruktive Elemente nachgebildet werden müssen. Das Ergebnis ist ein vollständig editierbares CAD-Modell, das sich wie eine Neukonstruktion behandeln lässt.

Schritt 4: Optimierung & Anpassung

Auf Wunsch optimieren wir das rekonstruierte Modell für den 3D-Druck: Wandstärken werden angepasst, unnötige Komplexität entfernt, Montagefunktionen ergänzt oder Designschwächen des Originals korrigiert. Sie erhalten ein verbessertes Bauteil, das die Vorteile der additiven Fertigung optimal nutzt.

Datenaufbereitung für verschiedene 3D-Druckverfahren

Jedes 3D-Druckverfahren stellt spezifische Anforderungen an die Konstruktion und Datenaufbereitung. Was für FDM-Druck funktioniert, ist nicht zwangsläufig optimal für SLA oder SLS. Unsere Expertise liegt darin, Ihre Konstruktion verfahrensspezifisch zu optimieren.

FDM/FFF (Fused Deposition Modeling)

Konstruktive Besonderheiten

Bei FDM-Verfahren wird thermoplastisches Material schichtweise aufgetragen. Die Schichthaftung ist die kritischste Eigenschaft, weshalb die Bauteilorientierung entscheidend ist. Wir optimieren Ihre Modelle hinsichtlich:

• Minimierung von Stützstrukturen: Durch clevere Orientierung und Designanpassungen reduzieren wir den Materialbedarf und Nachbearbeitungsaufwand
• Wandstärken: Mindestens 1,0 mm für selbsttragende Wände, abhängig vom Material und der Düsengröße
• Überhänge: Winkel über 45° erfordern Stützstrukturen – wir gestalten Ihr Modell mit optimalen Winkeln
• Füllmuster: Je nach mechanischer Beanspruchung wählen wir zwischen 10-100% Füllung mit verschiedenen Mustern
• Schichtorientierung: Belastungsrichtungen werden parallel zur Schichtung ausgerichtet für maximale Festigkeit

SLA/DLP (Stereolithographie)

Harz-spezifische Optimierung

Lichthärtende Verfahren ermöglichen höchste Detailauflösungen und glatte Oberflächen, benötigen aber besondere Aufmerksamkeit bei der Datenaufbereitung:

• Hohlkörpergestaltung: Große Volumina werden ausgehöhlt mit Drainageöffnungen, um Harz zu sparen und Saugkräfte zu vermeiden
• Stützstrukturen: Feinere, leichter entfernbare Stützen möglich – optimal positioniert für minimale Nachbearbeitung
• Wandstärken: Bereits ab 0,4 mm realisierbar bei entsprechender Nachbehandlung
• Orientierung: Große Querschnittsflächen vermeiden, um Schälkräfte zu reduzieren
• Nachbelichtung: Geometrieabhängige UV-Nachbehandlungsparameter für optimale Materialeigenschaften

SLS (Selektives Lasersintern)

Pulverbett-Besonderheiten

SLS-Verfahren benötigen keine Stützstrukturen, da das Pulverbett selbst als Stütze dient. Dies eröffnet konstruktive Freiheiten, bringt aber andere Anforderungen mit sich:

• Mindestabstände: Bewegliche Teile benötigen mindestens 0,5 mm Spaltmaß
• Pulverablauf: Hohlräume müssen Öffnungen für Pulverentfernung haben
• Wandstärken: Minimum 0,7 mm für PA12, materialabhängige Anpassungen
• Bauteilverschachtelung: Optimale Platzierung mehrerer Teile im Bauraum für Kosteneffizienz
• Verzugsminimierung: Gleichmäßige Wandstärken und symmetrische Geometrien bevorzugen

MJF (Multi Jet Fusion)

HP-Technologie-Spezifika

MJF kombiniert Geschwindigkeit mit mechanischen Eigenschaften und erfordert ähnliche Überlegungen wie SLS, mit zusätzlichen Optimierungsmöglichkeiten:

• Agentenverteilung: Berücksichtigung der Detailing- und Fusing-Agenten für Oberflächenqualität
• Anisotropie: Geringere Richtungsabhängigkeit als bei FDM, aber dennoch zu beachten
• Nested Builds: Intelligente Verschachtelung für maximale Bauvolumen-Auslastung
• Schwarze Einfärbung: Standardmäßig – bei Bedarf konstruktive Vorbereitung für Nachbehandlung

Topologieoptimierung & Generatives Design

Die Topologieoptimierung ist eine der revolutionärsten Möglichkeiten der additiven Fertigung. Computeralgorithmen berechnen, wo Material notwendig ist und wo es eingespart werden kann, basierend auf definierten Lasten und Randbedingungen.

Unser Topologieoptimierungsprozess

Definition der Randbedingungen

Zunächst definieren wir gemeinsam den Bauraum (wo darf Material sein), Lastfälle (welche Kräfte wirken wo), Fixierungspunkte und Sicherheitsfaktoren. Je präziser diese Eingaben, desto besser das Ergebnis.

Iterative Optimierung

Spezialisierte Software (z.B. Fusion 360 Generative Design, nTopology oder Altair Inspire) berechnet hunderte Designvarianten. Der Algorithmus entfernt schrittweise Material aus unterbeanspruchten Bereichen und verstärkt hochbelastete Zonen. Das Ergebnis sind oft überraschende, biomorphe Strukturen.

Gitterstrukturen & Lattices

Für Leichtbau-Anwendungen integrieren wir Gitterstrukturen (Lattices) – regelmäßige oder unregelmäßige Zellstrukturen, die bei minimalem Gewicht hohe Steifigkeit bieten. Verschiedene Zelltopologien (Gyroid, TPMS, Diamond, etc.) werden je nach Anforderung eingesetzt.

Fertigung & Validierung

Das optimierte Design wird für den 3D-Druck aufbereitet. Bei kritischen Bauteilen empfehlen wir Prototypenfertigung und mechanische Tests zur Validierung der Simulationsergebnisse. Anpassungen können iterativ vorgenommen werden.

Häufige Fehler bei 3D-Konstruktionen – und wie wir sie vermeiden

Aus jahrelanger Erfahrung kennen wir die typischen Stolpersteine bei 3D-Druck-Konstruktionen. Hier die häufigsten Probleme und unsere Lösungsansätze:

Problem	Ursache	Unsere Lösung
Non-Manifold-Geometrien	Fehlerhafte Mesh-Strukturen mit offenen Kanten oder überlappenden Flächen	Automatische Mesh-Reparatur mit manueller Nachkontrolle, Nutzung professioneller Repair-Tools
Zu dünne Wandstärken	Unkenntnis materialspezifischer Mindestdicken	Materialabhängige Wandstärkenanalyse, automatische Verstärkung kritischer Bereiche
Warping & Verzug	Thermische Spannungen bei großen, flachen Bauteilen	Geometrische Anpassungen, optimierte Bauteilorientierung, Hilfskonstruktionen
Übermäßige Stützstrukturen	Ungünstige Bauteilorientierung oder Designelemente	Orientierungsoptimierung, Designanpassungen für Selbsttragende Strukturen
Zu hohe Auflösung	Unnötig große Dateien durch zu feine Triangulation	Intelligente Mesh-Reduktion unter Erhalt wichtiger Details
Fehlende Toleranzen	Keine Berücksichtigung von Materialschrumpfung und Druckgenauigkeit	Materialspezifische Toleranzvorgaben, Passungsoptimierung für bewegliche Teile
Undruckbare Überhänge	Winkel über 45° ohne Abstützung	Konstruktive Anpassung oder intelligente Stützstrukturgenerierung

Dateiformate & technische Spezifikationen

Eingabeformate

Wir akzeptieren und verarbeiten alle gängigen CAD- und 3D-Formate:

• Native CAD-Formate: .SLDPRT (SolidWorks), .IPT (Inventor), .PRT (NX, Creo), .CATPart (CATIA), .F3D (Fusion 360)
• Austauschformate: .STEP/.STP (bevorzugt), .IGES/.IGS, .Parasolid, .SAT
• Mesh-Formate: .STL (binär/ASCII), .OBJ, .PLY, .3MF, .AMF
• Punktwolken: .PTS, .XYZ, .E57 (aus 3D-Scans)
• 2D-Zeichnungen: .DWG, .DXF, .PDF (für 2.5D-Extrusion)

Ausgabeformate

Je nach Verwendungszweck liefern wir optimierte Dateien in verschiedenen Formaten:

• Für 3D-Druck: .STL (Standard), .3MF (mit Farbinformation), .OBJ (mit Texturen)
• Für Weiterbearbeitung: .STEP (universell editierbar), native CAD-Formate
• Für Visualisierung: .OBJ, .FBX, .GLTF
• Dokumentation: .PDF mit technischen Zeichnungen, Maßblättern und Spezifikationen

Technische Qualitätsstandards

Kosten & Preisgestaltung

Die Kosten für 3D-Konstruktion und Datenaufbereitung hängen von mehreren Faktoren ab. Transparenz ist uns wichtig, deshalb erläutern wir hier unsere Preisgestaltung:

Preisfaktoren

Komplexität der Geometrie

Einfache prismatische Bauteile mit wenigen Features sind schneller zu konstruieren als organische Freiformflächen oder komplexe Baugruppen mit vielen Einzelteilen. Als Richtwert:

• Einfache Bauteile: 50-150 € (z.B. Adapterplatten, Halterungen, einfache Gehäuse)
• Mittlere Komplexität: 150-500 € (z.B. mechanische Bauteile mit Funktionsflächen, mehrteilige Baugruppen)
• Hohe Komplexität: 500-2000 € (z.B. topologieoptimierte Strukturen, organische Designs, komplexe Baugruppen)
• Reverse Engineering: 200-800 € pro Bauteil (abhängig von Größe und Detailreichtum)

Bearbeitungszeit

Wir rechnen nach Aufwand mit einem Stundensatz von 85-120 € (abhängig von Projektumfang und erforderlicher Expertise). Ein durchschnittliches Bauteil erfordert 2-6 Stunden Konstruktionszeit, komplexe Projekte entsprechend mehr.

Zusatzleistungen

• 3D-Scanning: ab 150 € (je nach Objektgröße und gewünschter Genauigkeit)
• FEM-Analyse: 200-800 € pro Lastszenario
• Technische Zeichnungen: 50-150 € pro Zeichnung (DIN-gerecht bemaßt)
• Topologieoptimierung: 300-1500 € (inkl. mehrerer Optimierungsdurchläufe)
• Prototypendruck: nach Materialaufwand und Druckzeit

Branchen & Anwendungsbereiche

Unsere 3D-Konstruktionsdienstleistungen werden von Kunden aus vielfältigsten Branchen genutzt:

Qualitätssicherung & Dokumentation

Professionelle Konstruktionsdienstleistungen enden nicht mit der Übergabe einer STL-Datei. Wir liefern vollständige Dokumentationspakete, die eine nachvollziehbare und reproduzierbare Fertigung ermöglichen.

Unser Dokumentationsstandard

• Native CAD-Dateien: Vollständig parametrische Modelle zur eigenen Weiterverwendung
• Neutrale Austauschformate: STEP-Dateien für softwareunabhängige Archivierung
• Druckdateien: Optimierte STL/3MF-Dateien mit empfohlenen Druckeinstellungen
• Technische Zeichnungen: 2D-Ansichten mit Bemaßung nach DIN 406
• Materialempfehlungen: Begründete Vorschläge für geeignete Materialien
• Fertigungshinweise: Spezielle Anforderungen an Orientierung, Nachbearbeitung, etc.
• Änderungsprotokoll: Dokumentation aller Konstruktionsrevisionen

Qualitätskontrollprozesse

Vor Auslieferung durchlaufen alle Konstruktionen mehrere Prüfschritte:

• Mesh-Validierung: Automatische Prüfung auf Fehler (Non-Manifold-Kanten, invertierte Normalen, etc.)
• Wandstärkenanalyse: Überprüfung aller Bereiche auf Einhaltung der Mindeststärken
• Maßkontrolle: Abgleich mit Spezifikationen und Toleranzvorgaben
• Druckbarkeitstest: Simulation des Druckprozesses in Slicer-Software
• Peer-Review: Kontrolle durch zweiten Konstrukteur bei kritischen Bauteilen

Nachhaltigkeit in der 3D-Konstruktion

Additive Fertigung bietet enorme Potenziale für nachhaltige Produktentwicklung – vorausgesetzt, die Konstruktion nutzt diese Möglichkeiten:

Zusammenarbeit & Projektablauf

Ihr Projekt durchläuft bei uns einen strukturierten, transparenten Prozess mit regelmäßigen Abstimmungen:

Anfrage & Erstberatung (kostenfrei)

Kontaktieren Sie uns mit Ihrer Projektidee – ob detaillierte Spezifikation oder grobe Skizze. In einem ersten Gespräch (telefonisch, per E-Mail oder Videocall) klären wir Ihre Anforderungen, besprechen Machbarkeit und geben eine erste Einschätzung zu Aufwand und Kosten.

Angebot & Beauftragung

Sie erhalten ein detailliertes, verbindliches Angebot mit Leistungsumfang, Lieferterminen und Kosten. Nach Auftragserteilung starten wir unmittelbar mit der Konstruktion. Bei umfangreichen Projekten arbeiten wir mit Meilensteinen und Zwischenabnahmen.

Konstruktionsphase mit Zwischenfeedback

In kritischen Projektphasen stellen wir Zwischenstände zur Verfügung. So können Sie frühzeitig Feedback geben und Anpassungen sind mit minimalem Aufwand möglich. Bei Bedarf organisieren wir Online-Reviews mit Bildschirmteilung.

Finalisierung & Auslieferung

Nach Fertigstellung und interner Qualitätsprüfung erhalten Sie alle vereinbarten Dateien und Dokumentationen. Auf Wunsch drucken wir einen Prototypen, damit Sie das Bauteil physisch begutachten können, bevor Sie in Serie gehen.

After-Sales-Support

Auch nach Projektabschluss stehen wir für Rückfragen zur Verfügung. Kleinere Anpassungen in der ersten Woche nach Auslieferung sind kostenfrei, umfangreichere Änderungen werden zu reduzierten Konditionen abgerechnet.

Häufig gestellte Fragen zur 3D-Konstruktion

Abschließend beantworten wir die wichtigsten Fragen, die uns Kunden regelmäßig stellen:

Brauche ich technische Zeichnungen oder reicht eine Skizze?

Eine grobe Skizze oder Beschreibung reicht als Ausgangspunkt vollkommen aus. Je mehr Informationen Sie uns liefern (Maße, Funktionsweise, Einsatzbereich, besondere Anforderungen), desto präziser können wir arbeiten. Professionelle technische Zeichnungen sind hilfreich, aber nicht zwingend erforderlich.

Wie lange dauert eine 3D-Konstruktion?

Einfache Bauteile können innerhalb von 1-2 Werktagen fertiggestellt werden. Mittlere Komplexität benötigt 3-7 Tage, anspruchsvolle Projekte mit Optimierung und Simulation 2-4 Wochen. Bei Eilaufträgen bieten wir Express-Service mit Aufpreis an.

Kann ich die CAD-Dateien nachträglich selbst bearbeiten?

Ja, Sie erhalten auf Wunsch die nativen CAD-Dateien im Parametrischen Format, die sich vollständig editieren lassen. Zusätzlich liefern wir neutrale STEP-Dateien, die in jeder gängigen CAD-Software geöffnet werden können.

Was passiert, wenn das gedruckte Teil nicht passt?

Bei Konstruktionsfehlern unsererseits nehmen wir kostenlose Anpassungen vor. Wenn sich während der Fertigung herausstellt, dass Spezifikationen angepasst werden müssen (z.B. Toleranzen), erfolgen Änderungen zu reduzierten Konditionen. Ein initialer Prototypendruck minimiert dieses Risiko erheblich.

Bietet ihr auch Konstruktion für andere Fertigungsverfahren an?

Unser Schwerpunkt liegt auf 3D-druckgerechter Konstruktion, aber wir erstellen auch CAD-Modelle für CNC-Fräsen, Spritzguss oder andere Verfahren. Bei hochspezialisierten Anforderungen arbeiten wir mit Partnern aus den jeweiligen Bereichen zusammen.

Werden meine Konstruktionsdaten vertraulich behandelt?

Selbstverständlich. Alle Projektdaten unterliegen strengster Vertraulichkeit. Auf Wunsch schließen wir vor Projektbeginn eine Geheimhaltungsvereinbarung (NDA). Ihre Daten werden nicht an Dritte weitergegeben und nach Projektabschluss archiviert oder auf Ihren Wunsch gelöscht.

Kann ich bei der Konstruktion mitentscheiden?

Absolut! Wir verstehen uns als Partner, nicht als reine Dienstleister. Ihre Rückmeldungen zu Zwischenergebnissen sind explizit erwünscht. Je nach Projekttyp arbeiten wir in iterativen Schleifen oder mit formellen Freigabeprozessen – ganz nach Ihrem Bedarf.