Kerben und scharfe Innenecken in belasteten Druckteilen vermeiden
09.10.2026
Bei additiv gefertigten Teilen sind innere Defekte wie Poren für die Leistung relevant. Eine belastbare Gestaltung muss daher neben dem Radius auch den Lastfall und die Prüfung des fertigen Teils berücksichtigen.
Was die Kerbe mit der Last macht
Eine scharfe Innenecke unterbricht den gleichmäßigen Querschnitt. Wird ein Bauteil dort gezogen, gebogen oder verdreht, kann die lokale Beanspruchung höher liegen, als eine einfache Rechnung mit dem Nennquerschnitt erwarten lässt. Diese örtliche Erhöhung heißt Spannungskonzentration; eine Kerbe ist nicht automatisch schon ein Riss. Ein verrundeter Übergang entschärft den abrupten Geometriewechsel. Besonders bei wechselnder Last sollte eine solche Stelle Aufmerksamkeit erhalten: NASA beschreibt Ermüdungsrisse, die an Spannungskonzentrationen unter zyklischer Belastung entstehen können. Das macht den Lastfall wichtig; ein Teil, das eine einmalige statische Last trägt, ist nicht automatisch für viele Lastwechsel ausgelegt. Die passende Form hängt vom Material, der Belastungsrichtung und der Bauteilfunktion ab.
Erst den Lastfall festlegen, dann den Radius wählen
Betrachten Sie zuerst, wohin die Kraft durch das Teil fließt. Bei einem Winkelhalter unter Biegung liegt die Zugseite typischerweise außen am Knick; die Innenecke markiert den abrupten Übergang, an dem ein weicherer Verlauf hilfreich sein kann. Bei einer Zuglasche mit rechteckigem Schlitz ist dagegen dessen Ende oft die relevante Kerbe. Eine Verrundung an einer beliebigen Ecke anzubringen, ohne den Lastpfad zu kennen, ist keine gezielte Verstärkung. Für das CAD-Modell hilft eine einfache Reihenfolge: Lastfall und mögliche Wechselbelastung festhalten; kritische Übergänge entlang des Lastpfads markieren; dort den größten funktional zulässigen Radius vorsehen; verbleibende scharfe Übergänge, Bohrungsenden oder Ausschnitte separat prüfen. NASA untersuchte Fillets bei Metall-LPBF und berichtet, dass große, ausladende Fillets in der untersuchten Geometrie Spannungskonzentration und Verzug durch Eigenspannungen mindern können. Das ist kein pauschales Rezept für jeden Druckprozess: Bauraum, Passungen, Orientierung und konkrete Last können einen größeren Radius ausschließen.
Druckbarkeit und Qualität mitdenken
Ein CAD-Radius muss am fertigen Teil auch abgebildet werden. Bei FDM können sehr kleine Innenradien durch Linienbreite und Slicer-Kontur verschwinden oder anders ausfallen als modelliert. Prüfen Sie im Slicer die Wandbahnen direkt an der Ecke; liegt dort nur eine dünne oder unterbrochene Kontur, sollte die Geometrie angepasst werden. Bei Metall-LPBF kann ein Fillet außerdem überhängende Bereiche erzeugen. Orientierung und Fertigungsstrategie sollten daher gemeinsam geprüft werden; die NASA-Ergebnisse zu Metall-LPBF lassen sich nicht unbesehen auf FDM oder Harzdruck übertragen. NIST weist auf innere Defekte wie Poren als leistungsrelevant hin. Ein sauber verrundetes CAD-Modell garantiert deshalb keine fehlerfreie Innenstruktur und keine berechenbare Tragfähigkeit. Für sicherheitskritische Teile sind Materialkennwerte, qualifizierte Prozesse und ein geeigneter Bauteilnachweis erforderlich.
Konstruktionsprüfung vor dem Export
Prüfen Sie vor dem Export: Welche Kraft wirkt an der Stelle, und ist sie statisch oder zyklisch? Ist der Übergang tatsächlich der kritische Punkt im Lastpfad? Welcher größte Radius passt, ohne Montageflächen, Passungen oder Bewegungsraum zu stören? Kann das Verfahren ihn mit der vorgesehenen Orientierung herstellen? Und benötigt die Anwendung eine Berechnung, einen Prototypversuch oder eine zerstörungsfreie Prüfung? NIST nennt Messung komplexer Geometrien, Oberflächentopografie, Defekte und mechanische Leistung als Themen der Qualifizierung additiver Teile; zur Charakterisierung wird unter anderem Röntgen-Computertomografie eingesetzt. Das unterstreicht den Unterschied zwischen Modell und geprüftem Bauteil. Ist ein scharfer Innenwinkel funktional unvermeidbar, lässt sich seine Wirkung nicht mit einem pauschalen Radius-Tipp wegkonstruieren. Dann sind Lastniveau, Werkstoff, Oberflächenzustand, Fertigungsfehler und Lebensdauer gemeinsam zu bewerten. Der Radius ist nützlich, aber kein Ersatz für den Nachweis.