Fusion 360 für 3D-Druck und Produktentwicklung

• Tag 1: Sketcher, Solid Modeling und Design for 3D Printing
• 1. Fusion 360: Oberfläche, Cloud und Projektstruktur
  • Fusion 360 vs. andere CAD-Tools: Cloud-basiert (Dateien in der Autodesk-Cloud, Zugriff von überall, automatische Versionierung), parametrisch (Maße ändern -> Modell aktualisiert sich), integriert (Design + Sculpt + Simulation + CAM + Rendering in einem Tool).
  • Benutzeroberfläche: Design-Workspace, Browser (Modellbaum), Timeline (Feature-Historie - jeder Schritt ist rückgängig machbar und editierbar), Navigationsleiste, Toolbar.
  • Projekte und Dateien: Projekte erstellen, Designs organisieren, Versionshistorie (jede Speicherung ist eine Version -> Rollback jederzeit möglich), Designs teilen und gemeinsam bearbeiten.
  • Lizenzierung: Personal Use (kostenlos, eingeschränkt), Startup/Hobbyist, Commercial - was darf man mit welcher Lizenz?
  • Praxis-Übung: Fusion 360 einrichten, Projekt erstellen, Oberfläche erkunden, Quader und Zylinder erstellen, Versionshistorie testen (speichern, ändern, auf vorherige Version zurückrollen).

• 2. Sketcher und Solid Modeling: Parametrisches Design
  • Sketches: Linien, Rechtecke, Kreise, Bögen, Splines, Offset, Trim, Mirror, Pattern. Constraints (horizontal, vertikal, konzentrisch, tangential, gleich). Dimensionen als Parameter. Voll bestimmte Skizze.
  • Extrude, Revolve, Sweep, Loft: Die vier Basis-Features für 3D-Körper. Extrude (Sketch in die Höhe), Revolve (Sketch um Achse drehen), Sweep (Sketch entlang Pfad), Loft (zwei Sketches verbinden).
  • Modify-Features: Fillet (Verrundung), Chamfer (Fase), Shell (Hohlkörper - aus einem Vollkörper ein Gehäuse machen), Draft (Entformungsschräge), Pattern (linear, circular, mirror - Features wiederholen).
  • Konstruktionsgeometrie: Arbeitsebenen, Achsen und Punkte für komplexe Geometrien. Mid Plane, Offset Plane, Tangent Plane.
  • Timeline und parametrisches Editieren: Jedes Feature in der Timeline ist editierbar - Maß ändern, Feature verschieben, Feature unterdrücken. Die Stärke des parametrischen Ansatzes.
  • Praxis-Übung: Modell 1 - Gehäuse für einen Raspberry Pi: Grundkörper per Extrude, Shell (Hohlkörper), Pocket für Ports (USB, HDMI, Ethernet, SD), Lüftungsschlitze als Rectangular Pattern, Schraubdome für M2.5-Inserts, Verrundungen. Parametrisch: Board-Maße als User Parameters -> Modell passt sich an verschiedene Pi-Versionen an.

• 3. Design for 3D Printing (DfAM) in Fusion 360
  • Wandstärken: Minimum 0,8 mm (FDM), empfohlen 1,2-1,6 mm. In Fusion 360 prüfen: Section Analysis (Schnittansicht) -> Wandstärken visuell kontrollieren.
  • Überhänge und Support: 45-Regel, Chamfer statt Overhang, Teardrop-Löcher (horizontale Löcher druckbar machen), Brücken. In Fusion 360: Orientation Advisor im 3D-Print-Workspace.
  • Toleranzen und Passungen: Spielpassung (0,2-0,3 mm für Steckverbindungen), Presspassung (0,0-0,1 mm für Inserts), Druckertoleranz-Test (eigenen Drucker kalibrieren).
  • Snap-Fits und Verbindungen: Cantilever Snap-Fit (Klick-Verschluss), Annular Snap-Fit (Ring-Clip), Schraubverbindungen (Heat-Set Inserts, Selbstschneidende Schrauben in gedruckte Löcher), Dovetail (Schwalbenschwanz für gleitende Verbindungen).
  • Print-in-Place: Teile die bereits zusammengebaut aus dem Drucker kommen (Scharniere, Kugellager, Ketten) - Spiel und Bridging korrekt konstruieren.
  • Praxis-Übung: Modell 2 - Gehäusedeckel mit Snap-Fit zum Raspberry-Pi-Gehäuse: Deckel konstruieren, Klick-Nasen mit 0,3 mm Toleranz, Logo als Gravur (Extrude Cut 0,4 mm tief). Assembly-Ansicht: passt der Deckel auf das Gehäuse? STL exportieren, im Slicer prüfen.

• Tag 2: Sculpting, Simulation und fortgeschrittene Techniken
• 4. Sculpt-Modus: Organische Formen für 3D-Druck
  • Warum Sculpting? Parametrisches Design erzeugt technische Formen (Quader, Zylinder, Bohrungen). Organische Formen (ergonomische Griffe, geschwungene Oberflächen, Design-Produkte) sind mit Sketches schwer zu bauen. Fusion 360s Sculpt-Modus (T-Splines) verbindet beides: freihändig modellieren, dann in einen parametrischen Body konvertieren.
  • T-Splines: Grundkörper erstellen (Box, Cylinder, Sphere, Torus, Plane), Kontrollpunkte ziehen, Kanten einfügen, Flächen aufteilen, Symmetrie erzwingen, Formen glätten.
  • Sculpt + Solid: Organische Form im Sculpt-Modus modellieren -> in BRep konvertieren (Convert) -> im Design-Modus weiterbearbeiten (Bohrungen, Taschen, Features hinzufügen). Die Stärke von Fusion 360: beide Welten in einem Modell.
  • Praxis-Übung: Modell 3 - Ergonomischer Stifthalter: Grundform im Sculpt-Modus modellieren (organisch, geschwungen), in BRep konvertieren, Stiftlöcher als Bohrungen im Design-Modus hinzufügen, Unterseite als Fläche für stabiles Stehen auf dem Druckbett. STL exportieren.

• 5. Simulation: Hält das gedruckte Teil?
  • Warum Simulation? 3D-Druck-Material (PLA, PETG, ABS) ist anisotrop - die Festigkeit hängt von der Druckrichtung ab. Ein Gehäuse, das im CAD robust aussieht, kann bei Belastung an der Schichtgrenze brechen. Simulation zeigt, wo das Teil unter Last nachgibt - bevor man Material und Druckzeit verschwendet.
  • Statische Spannungsanalyse (Static Stress): Kräfte und Einspannungen definieren (wo wird das Teil gehalten? Wo wirkt die Last?), Material zuweisen (PLA, ABS, PETG - Fusion 360 hat 3D-Druck-Materialien in der Bibliothek), Simulation ausführen, Ergebnisse interpretieren (Spannungsverteilung, Verformung, Sicherheitsfaktor).
  • Ergebnisse auf das Design anwenden: Hotspots identifizieren (wo ist die Spannung am höchsten?), Material hinzufügen (Verrundung, dickere Wand) oder Orientierung ändern (Schichten quer zur Belastung), Simulation erneut ausführen -> iteratives Design.
  • Grenzen der Simulation für 3D-Druck: Simulation behandelt das Material als isotrop (homogen in alle Richtungen) - 3D-Druck ist aber anisotrop (schwächer zwischen den Schichten). Simulation ist ein Richtwert, kein Garantieschein. Sicherheitsfaktor >= 3 für gedruckte Funktionsteile empfohlen.
  • Praxis-Übung: Modell 4 - Wandhaken: Einfaches Teil konstruieren (Haken an Wandplatte), Belastung definieren (5 kg Zugkraft am Haken), Simulation ausführen -> Schwachstelle finden (Übergang Haken-Platte), Verrundung hinzufügen, erneut simulieren -> Verbesserung quantifizieren.

• 6. Baugruppen und Multi-Body
  • Komponenten und Joints: Mehrere Teile in einem Design, positioniert mit Joints (Rigid, Revolute, Slider, Cylindrical, Ball). Für: mehrteilige Gehäuse, Mechanismen, Baugruppen die zusammen gedruckt oder montiert werden.
  • Multi-Body vs. Komponenten: Multi-Body (mehrere Körper in einem Teil - für Split-Body-Druck: ein Modell in zwei Hälften teilen, separat drucken, zusammenkleben). Komponenten (separate Teile mit Joints - für Baugruppen die montiert werden).
  • Interference Check: Durchdringen sich Teile? Haben Snap-Fits genug Spiel? Passen Deckel auf Gehäuse?
  • Praxis-Übung: Modell 5 - Scharnier-Mechanismus (2 Teile + Achse): Teil A und Teil B konstruieren, Revolute Joint für Drehbewegung, Achse als Zylinder, Toleranzen für Spielpassung, Interference Check, alle 3 Teile als separate STL exportieren.

• Tag 3: Generatives Design, Export und Workshop
• 7. Generatives Design: KI-optimierte Strukturen
  • Was ist generatives Design? Fusion 360 generiert automatisch Formen, die eine definierte Belastung mit minimalem Material aushalten. Das Ergebnis sind organische, leichte Strukturen - die kein Mensch zeichnen würde, aber perfekt für 3D-Druck geeignet sind (weil nur 3D-Druck solche Formen fertigen kann).
  • Workflow: Erhaltene Geometrie definieren (was muss bleiben: Befestigungspunkte, Anschlussflächen), Hindernisse definieren (wo darf kein Material sein: Kabelkanal, Montageraum), Belastungen definieren (Kräfte und Einspannungen), Fertigungsverfahren wählen (Additive - keine Einschränkungen für Überhänge), Material wählen, Studie starten -> Fusion 360 generiert mehrere Designvorschläge -> besten Vorschlag auswählen -> als Body in das Design übernehmen.
  • Ergebnisse nachbearbeiten: Generiertes Design ist ein Mesh - in BRep konvertieren (oder als Mesh weiterarbeiten), Anschlussflächen glätten, Bohrungen hinzufügen, Gewinde einarbeiten.
  • Grenzen: Generatives Design braucht Rechenzeit (Cloud-Berechnung, Minuten bis Stunden), Ergebnisse sind nicht parametrisch (nachträgliche Änderungen erfordern neue Studie), erfordert Commercial-Lizenz (nicht in der Free-Version verfügbar).
  • Praxis-Übung: Modell 6 - Leichtbau-Bracket: Befestigungspunkte definieren (4 Schraubenlöcher), Belastung (100 N Zugkraft), Hindernis (Kabelkanal), generative Studie starten -> 3-5 Vorschläge vergleichen -> besten wählen -> Anschlussgeometrie nachbearbeiten -> STL exportieren. Gewichtsvergleich: konventionelles Design vs. generatives Design.

• 8. 3D-Druck-Workspace und Export
  • Fusion 360 3D-Print-Workspace: Orientation Advisor (optimale Druckorientierung vorschlagen), Support Preview (wo sind Supports nötig?), Slice Preview (Schicht-für-Schicht-Vorschau direkt in Fusion).
  • Export-Optionen: STL (universell), 3MF (modern, Einheiten und Farbe), direkte Slicer-Anbindung (Fusion 360 kann direkt an PrusaSlicer, Cura, OrcaSlicer senden - ein Klick).
  • Mesh-Qualität: Refinement-Einstellungen (High/Medium/Low), Mesh-Analyse (Manifold-Check, Wandstärken-Check). Reparatur bei Problemen (Mesh Repair in Fusion oder Meshmixer).
  • Rendering und Präsentation: Appearance zuweisen (Materialien visuell darstellen: Metall-Optik, Holz, transparentes PETG), Render-Workspace (fotorealistische Bilder für Präsentationen und Entscheidungsvorlagen - ohne das Teil drucken zu müssen).
  • Praxis-Übung: Alle 6 Modelle exportieren: STL mit verschiedenen Qualitätsstufen vergleichen (Dateigröße, Oberflächenqualität), 3MF-Export mit Farbinformation, ein Modell direkt an den Slicer senden, Render des Raspberry-Pi-Gehäuses erstellen (für die Projektpräsentation).

• 9. Zusammenarbeit und Praxis-Workshop
• Cloud-Collaboration und Versionierung (15 Min):
  • Designs teilen: Link teilen (View-Only oder Edit), Kommentare an Modellstellen (3D-Markup), Design Review (Stakeholder kommentieren am Browser, ohne Fusion 360 zu installieren).
  • Versionierung: Jede Speicherung = neue Version, Versionen vergleichen (was hat sich geändert?), auf alte Version zurückrollen. Branches für Designvarianten (Version A: Klick-Verschluss, Version B: Schraubverschluss).
  • Team-Arbeit: Mehrere Designer am selben Projekt (nicht gleichzeitig am selben Modell, aber am selben Projekt mit verschiedenen Komponenten).

• Praxis-Workshop (60 Min):
  • Phase 1 - Eigenes Produkt entwickeln (40 Min): Eigene Produktidee (oder vorgegebenes Szenario: Kabelorganizer für Schreibtisch, Adapter für ein Stativgewinde, Halterung für ein spezifisches Gerät, Ersatzteil für ein Haushaltsgerät). Anforderungen definieren -> Solid Modeling (parametrisch, DfAM-Regeln beachten) -> optional: Sculpt für ergonomische Flächen -> Simulation (Belastungstest) -> STL exportieren -> im Slicer prüfen -> Rendering für Präsentation.
  • Phase 2 - Peer-Review (15 Min): Modell vorstellen (Rendering + Slicer-Vorschau). Stresstest: Dein Snap-Fit hat 0 mm Toleranz - wird er passen?" Die Wandstärke am Scharnier ist 0,8 mm - reicht das für PETG?" Dein generatives Design spart 40 % Material - aber wie druckst du die Überhänge?" Du hast die Maße hart kodiert - was passiert, wenn die nächste Version 5 mm breiter sein soll?"
  • Mitnehmen (5 Min): Fusion-360-Projektdateien (Cloud-Link), DfAM-Cheat-Sheet, Shortcut-Referenzkarte, Link zu Fusion-360-Community und Tutorials.

LernzieleJede teilnehmende Person verlässt das Seminar mit der Beherrschung von Fusion 360 Solid Modeling (Sketcher, Extrude, Revolve, Fillet, Pattern, parametrisches Design), der Fähigkeit, organische Formen im Sculpt-Modus zu modellieren und mit Solid Design zu kombinieren, dem Verständnis von Design for 3D Printing (Wandstärken, Überhänge, Toleranzen, Snap-Fits), der Kompetenz, Teile per Simulation auf Belastung zu prüfen, Erfahrung mit generativem Design (KI-optimierte Leichtbaustrukturen), 6 eigenen Fusion-360-Modellen als Referenz, der Fähigkeit, druckfertige STL/3MF-Dateien zu exportieren und dem Wissen, Fusion 360 als durchgängige Plattform für Produktentwicklung und 3D-Druck einzusetzenZielgruppen

• Produktdesigner und Industriedesigner: Die Fusion 360 als durchgängiges Werkzeug für Konzept, Konstruktion, Simulation und 3D-Druck-Vorbereitung einsetzen.
• Ingenieure und Konstrukteure in KMU: Die eine bezahlbare CAD/CAM/CAE-Plattform suchen - ohne SolidWorks- oder Inventor-Lizenzen.
• Startup-Teams und Erfinder: Die Produktideen schnell als druckfähige Prototypen umsetzen und iterieren.
• Maker mit Ambitionen: Die über Thingiverse-Downloads und einfache Gehäuse hinauswollen - hin zu professioneller Produktentwicklung.

Voraussetzungen: Grundlegende Computerbedienung. 3D-Druck-Grundverständnis (was ist STL, was ist ein Slicer) hilfreich. Keine CAD-Vorkenntnisse nötig. Ein Autodesk-Konto wird benötigt (kostenlose Testversion oder Hobbyist-Lizenz genügt).