Anwendung von Einschmelzmuttern im 3D-Druck – So geht's!

Feste Gewinde im Kunststoffteil

Ein Gewinde direkt im gedruckten Kunststoff hält nicht lange: Schon nach wenigen Malen Ein- und Ausschrauben ist es ausgeleiert. Einschmelzmuttern, auch Gewindeeinsätze genannt, lösen dieses Problem. Sie werden mit Wärme in das fertige Druckteil eingesetzt und geben ihm ein belastbares Metallgewinde, das sich immer wieder lösen lässt. In diesem Ratgeber erfahren Sie, wie Einschmelzmuttern funktionieren, wie Sie Ihr Bauteil dafür vorbereiten und wie Sie sie Schritt für Schritt einsetzen.

Was sind Einschmelzmuttern?

Einschmelzmuttern sind kleine Hülsen, meist aus Messing, mit einem Innengewinde und einer gerändelten oder geriffelten Außenseite. Erhitzt man sie und drückt sie in eine Bohrung im Kunststoff, schmilzt der Kunststoff um sie herum an und fließt in die Rändelung. Nach dem Abkühlen sitzt die Mutter formschlüssig fest und lässt sich weder herausziehen noch verdrehen.

Vorteile

• Belastbares Gewinde: Das Metallgewinde nimmt deutlich höhere Kräfte auf als ein Gewinde im Kunststoff.
• Immer wieder lösbar: Auch häufiges Ein- und Ausschrauben nutzt das Gewinde nicht ab.
• Saubere Normgewinde: Sie verwenden ganz normale metrische Schrauben, ohne ein Gewinde drucken oder schneiden zu müssen.
• Einfach einzusetzen: Ein Lötkolben genügt, besondere Maschinen sind nicht nötig.

Nachteile

• Zusätzlicher Arbeitsschritt: Jede Mutter wird nach dem Druck einzeln eingesetzt.
• Der Kunststoff bleibt die Grenze: Die Mutter hält nur so gut wie der Kunststoff um sie herum. Bei Wärme oder hoher Last gibt zuerst das Druckteil nach, nicht das Messing.
• Etwas Übung nötig: Zu heiß oder schief eingesetzt, sitzt die Mutter nicht sauber.

Einsatzgebiete im 3D-Druck

• Gehäuse und Abdeckungen, die zur Wartung immer wieder geöffnet werden
• Montage mehrerer Druckteile zu einer Baugruppe
• Befestigung an Metallteilen, etwa an Aluprofilen, Platten oder Halterungen
• Mechanische Konstruktionen mit höher belasteten Schraubverbindungen

So setzen Sie Einschmelzmuttern ein

1. Das Modell vorbereiten

Sehen Sie im 3D-Modell für jede Mutter eine Bohrung vor. Diese Punkte haben sich bewährt:

• Die Bohrung ist etwas kleiner als der Außendurchmesser der Mutter, damit genug Kunststoff zum Anschmelzen da ist. Ist sie zu groß, sitzt die Mutter locker.
• Bei einer Sacklochbohrung machen Sie die Bohrung etwas tiefer als die Mutter lang ist, damit der verdrängte Kunststoff Platz hat.
• Eine kleine Fase am Bohrungseingang hilft, die Mutter gerade anzusetzen.
• Um die Bohrung herum braucht es genug Material: Drucken Sie mit mehreren Wänden, damit die Mutter nicht in die dünne Außenhaut oder die Füllung gedrückt wird.

2. Das Bauteil drucken

Drucken Sie das Bauteil wie gewohnt. PLA, PETG und ABS eignen sich alle. Für Teile, die stärker belastet werden oder warm werden, sind PETG und ABS die bessere Wahl, weil PLA schon bei geringer Wärme weich wird. Mehr zu den Materialien lesen Sie in unserem Ratgeber 3D-Druck Materialien.

3. Die Mutter einschmelzen

Für das Einschmelzen brauchen Sie einen Lötkolben, am besten mit einer Spitze, die in die Mutter passt, oder einem eigenen Einschmelz-Aufsatz.

1. Stellen Sie den Lötkolben auf eine moderate Temperatur ein. Als Richtwert eignet sich etwa die Drucktemperatur des Filaments.
2. Setzen Sie die Mutter gerade auf die Bohrung.
3. Führen Sie die Lötspitze in die Mutter und drücken Sie sie mit leichtem, gleichmäßigem Druck ein, bis sie bündig mit der Oberfläche abschließt. Lassen Sie der Wärme Zeit und drücken Sie nicht mit Gewalt.
4. Ziehen Sie die Lötspitze gerade heraus. Steht die Mutter noch etwas über, drücken Sie sie direkt danach mit einer glatten, flachen Fläche bündig.

4. Abkühlen lassen

Lassen Sie das Bauteil einige Minuten abkühlen, bevor Sie eine Schraube eindrehen. Erst wenn der Kunststoff um die Mutter wieder fest ist, hält sie ihre volle Last.

Tipps für ein sauberes Ergebnis

• Lieber zu kühl als zu heiß: Ist der Lötkolben zu heiß, schmilzt der Kunststoff zu weit und die Mutter sinkt zu tief oder kippt. Im Zweifel die Mutter noch einmal kurz erwärmen.
• Gerade bleiben: Eine schief eingesetzte Mutter lässt sich kaum korrigieren. Arbeiten Sie langsam und von oben.
• Erst testen: Jedes Filament verhält sich anders. Probieren Sie Temperatur und Bohrungsmaß zuerst an einem Reststück aus.
• Vorsicht, heiß: Messing leitet Wärme sehr gut. Halten Sie die Mutter nie mit den Fingern, sondern setzen Sie sie mit einer Pinzette an.