Der vollständige Leitfaden: Wie man bewegte 3D-Drucke in Tinkercad erstellt (Ausgabe 2025)

Vom Stillstand zum Bewegtsein

Haben Sie schon mal diese faszinierenden Drachen mit beweglichen Teilen oder die biegsamen Oktopusse aus dem 3D-Drucker gesehen? Das Geheimnis liegt nicht im Drucker selbst, sondern im Design des Modells. Und das Beste daran: Mit Tinkercad können Sie sie kostenlos erstellen. Wenn Sie über einfache Modelle hinausgehen und bewegliche Objekte erschaffen möchten, sind Sie hier genau richtig.

Diese Anleitung führt Sie Schritt für Schritt durch die Erstellung beweglicher 3D-Drucke in Tinkercad. Das Geheimnis liegt in zwei Hauptprinzipien: der Konstruktion funktionierender Gelenke und der präzisen Kontrolle des Spielraums (der sogenannten Toleranz) zwischen den beweglichen Teilen. Wir erklären die Funktionsweise des Print-in-Place-Designs, betrachten verschiedene Gelenktypen und vermitteln Ihnen die wichtige Fähigkeit, die Toleranz korrekt einzustellen. Am Ende dieser Anleitung verstehen Sie nicht nur die Funktionsweise, sondern haben auch Ihr eigenes, einfaches, bewegliches Objekt von Anfang bis Ende entworfen.

Die Grundlagen verstehen

Bevor wir mit dem Designen beginnen, ist es wichtig, die grundlegenden Prinzipien animierter Drucke zu verstehen. Wenn Sie diese Grundlagen beherrschen, können Sie nicht nur unserem Tutorial folgen, sondern auch Ihre eigenen, einzigartigen animierten Designs erstellen und auftretende Probleme beheben.

Print-in-Place (PIP)

Print-in-Place (PIP) ist die grundlegende Technologie hinter diesen Modellen. Das bedeutet, dass ein Design als eine einzige, geschlossene Datei gedruckt wird, aber direkt nach dem Drucken bewegliche Teile enthält – ganz ohne Montage. Man kann es sich wie das Drucken einer Kette vorstellen: Der Drucker setzt jedes Glied Schicht für Schicht auf und lässt dabei einen winzigen Spalt dazwischen. Die Glieder sind bereits verbunden, können sich aber nach dem Druckvorgang noch bewegen. Mit dieser Technik lassen sich komplexe, funktionsfähige Objekte in einem einzigen Druckvorgang erstellen.

Das Herzstück der Bewegung

Die Bewegung in einem PIP-Modell entsteht durch seine Gelenke. Obwohl es viele komplexe Gelenktypen gibt, lassen sich die meisten auf wenige Grundtypen reduzieren, die in Tinkercad einwandfrei funktionieren. Die beiden gebräuchlichsten und nützlichsten sind das Scharniergelenk und das Kugelgelenk. Das Verständnis des Unterschieds ist entscheidend, um das richtige Gelenk für Ihr Design auszuwählen.

Gelenktyp	So funktioniert es in Tinkercad	Am besten geeignet für	Vorteile	Nachteile in Tinkercad
Scharniergelenk	Ein Stift oder Stab wird in einer etwas größeren Öffnung gehalten. Die größeren Enden des Stifts verhindern, dass er herausgezogen wird.	Ketten, Raupenglieder, Arme und Beine, die sich in eine Richtung beugen (wie ein Knie oder ein Ellbogen).	Einfach zu konstruieren, robust, zuverlässiges Uhrwerk.	Die Bewegung ist auf eine Drehung in nur eine Richtung beschränkt.
Kugelgelenk	Eine Kugelform wird in einer etwas größeren Hohlkugel (der Pfanne) gehalten.	Tentakel, Schwänze, Arme und Beine, die Bewegungen in mehrere Richtungen erfordern (wie eine Schulter).	Großer Bewegungsspielraum ermöglicht flüssige, natürliche Bewegungen.	Es ist schwieriger, den richtigen Abstand zu gestalten, und bei ungenauer Planung kann die Konstruktion schwächer ausfallen.

Der verborgene Held: Toleranz

Toleranz, auch Spiel genannt, ist der wichtigste und oft vernachlässigte Aspekt bei der Konstruktion beweglicher Teile. Sie bezeichnet den geplanten, bewusst vorgesehenen Spalt zwischen zwei Teilen, die sich berühren oder gegeneinander bewegen. Ist die Toleranz zu gering, führen Hitze und leichte Ungenauigkeiten im Druckprozess dazu, dass die Teile zu einem festen Block verkleben. Ist die Toleranz zu groß, wird die Verbindung locker, wackelig und funktioniert möglicherweise nicht wie geplant.

Die optimale Toleranz hängt von Ihrem 3D-Drucker, dessen Einrichtung, dem verwendeten Kunststoff und Ihren Slicer-Einstellungen ab. Eine typische Ausgangstoleranz für die meisten FDM-Drucker für den Heimgebrauch liegt im Jahr 2025 jedoch zwischen 0,3 mm und 0,5 mm. Dies ist lediglich ein Richtwert; im nächsten Abschnitt erfahren Sie, wie Sie Ihre individuelle optimale Toleranz ermitteln.

Die perfekten Toleranzen finden

Der häufigste Grund für das Fehlschlagen von Gelenkdrucken ist eine falsche Toleranz. Anstatt zu raten, verwenden wir einen wissenschaftlichen Ansatz und entwickeln in Tinkercad ein einfaches, wiederverwendbares Werkzeug, um die optimale Toleranz für Ihre spezifische Drucker- und Kunststoffkombination zu ermitteln. Dieser Schritt erspart Ihnen stundenlange Frustration durch fehlgeschlagene Drucke.

Warum Einheitsgröße nicht funktioniert

Jede 3D-Druckkonfiguration ist anders. Faktoren wie Druckerkalibrierung, Düsengröße, Kunststoffart und -marke sowie die Luftfeuchtigkeit im Raum können die endgültige Größe des Drucks beeinflussen. Ein Design mit einer Toleranz von 0,3 mm, das auf einem Gerät einwandfrei funktioniert, kann auf einem anderen Gerät komplett kleben bleiben. Nur durch einen eigenen Toleranztest lässt sich ein erfolgreiches Ergebnis garantieren.

Konstruktion eines Toleranzprüfgeräts

Dieser Prozess ist unkompliziert und erzeugt ein kleines, schnell druckbares Werkzeug, das Sie jedes Mal verwenden können, wenn Sie einen neuen Kunststoff ausprobieren.

1. Erstellen Sie die Basis: Ziehen Sie eine Quaderform in den Arbeitsbereich. Stellen Sie die Größe auf 80 mm Länge, 20 mm Breite und 2 mm Höhe ein. Dies wird unsere Grundlage sein.

2. Erstellen Sie die Löcher: Ziehen Sie eine Zylinderform in den Arbeitsbereich und wählen Sie „Loch“ aus. Geben Sie einen Durchmesser von genau 5 mm an. Kopieren Sie dieses Loch viermal und verteilen Sie die Kopien gleichmäßig entlang der Grundfläche. Wählen Sie die Grundfläche und alle fünf Löcher aus und zentrieren Sie sie mit dem Ausrichtungswerkzeug. Gruppieren Sie anschließend die Formen, um die Löcher in die Grundfläche auszuschneiden.

3. Erstellen der Teststifte: Wir erstellen nun die Stifte, die in diese Bohrungen passen. Ziehen Sie einen neuen Zylinder in den Arbeitsbereich. Dieser erste Stift dient der Überprüfung einer Toleranz von 0,2 mm. Da unsere Bohrung 5 mm groß ist, stellen wir den Durchmesser dieses Stifts auf 4,8 mm ein. Geben Sie ihm eine Höhe von 10 mm.

4. Kopieren und Anpassen: Kopieren Sie den 4,8-mm-Stift vier weitere Male. Wir werden den Durchmesser jedes neuen Stifts anpassen, um eine andere Toleranz zu testen:

   • Stift 2: 4,7 mm Durchmesser (für einen Spalt von 0,3 mm)
   • Stift 3: 4,6 mm Durchmesser (für einen Spalt von 0,4 mm)
   • Stift 4: 4,5 mm Durchmesser (für einen Spalt von 0,5 mm)
   • Stift 5: 4,4 mm Durchmesser (für einen Spalt von 0,6 mm)

5. Alles beschriften: Verwenden Sie das Textwerkzeug in Tinkercad. Erstellen Sie Beschriftungen für „0,2 mm“, „0,3 mm“, „0,4 mm“, „0,5 mm“ und „0,6 mm“. Platzieren Sie die Basis auf der Arbeitsfläche. Ordnen Sie die passenden Stifte und Beschriftungen neben der Basis an, sodass alles in einem Druckvorgang gedruckt wird. So vermeiden Sie Verwechslungen nach dem Drucken.

Lesen Ihres Testdrucks

Sobald der Toleranztest gedruckt und abgekühlt ist, entfernen Sie ihn vorsichtig von der Bauplatte. Versuchen Sie nun nacheinander, jeden Stift in eines der 5-mm-Löcher in der Unterseite einzusetzen.

• Manche Stifte passen möglicherweise gar nicht. Das bedeutet, dass die Toleranz für Ihre Maschine zu gering ist.
• Manche Stifte könnten sehr locker und wackelig sein. Diese Toleranz ist zu groß.
• Ein Stift sollte fest sitzen, sich aber mit etwas Kraftaufwand noch drehen lassen. Er sollte weder zu fest noch zu locker sitzen.

Die Toleranz für diesen optimalen Stift ist Ihr Idealwert. Wenn beispielsweise ein 4,6 mm langer Stift (entsprechend einem Spalt von 0,4 mm) die besten Ergebnisse liefert, beträgt Ihre ideale Toleranz für diesen Drucker und Kunststoff 0,4 mm. Diesen Wert verwenden wir für den Rest unseres Projekts.

Mini-Projekt: Eine einfache Schlange

Jetzt ist es an der Zeit, all dieses Wissen in die Praxis umzusetzen. Wir bauen eine einfache, bewegliche Schlange mithilfe von Scharniergelenken. Dieses Projekt nutzt direkt die Konzepte der Gelenkkonstruktion und die spezifischen Toleranzen, die wir gerade kennengelernt haben.

Teil 1: Das Körpersegment

Die Grundlage unserer Schlange ist ein einzelnes, wiederholbares Körpersegment, das sowohl den männlichen als auch den weiblichen Teil unseres Scharniergelenks enthält.

1. Segmentkörper erstellen: Beginnen Sie mit einer Grundform. Ein Zylinder eignet sich gut. Stellen Sie seine Größe auf 20 mm Länge, 15 mm Breite und 10 mm Höhe ein. Mit dem Schieberegler „Seiten“ können Sie die Form anpassen – von glatt bis geometrisch.

2. Erstellen Sie das weibliche Ende (Loch): Fügen Sie auf einer der 15x10 mm großen Flächen das Loch hinzu. Ziehen Sie einen neuen Zylinder in den Arbeitsbereich und wandeln Sie ihn in ein Loch um. Nehmen wir an, wir benötigen einen Durchmesser von 6 mm für die Achse unseres Gelenks. Stellen Sie den Durchmesser des Zylinders auf 6 mm ein und machen Sie ihn länger als die Breite des Segments (z. B. 20 mm lang). Zentrieren Sie ihn auf der Stirnfläche des Körpersegments, sodass er vollständig hindurchreicht.

3. Stiftende erstellen: Dies ist der wichtigste Schritt. Am gegenüberliegenden Ende des Segments muss der Stift erstellt werden, der in die Bohrung des nächsten Segments passt. Ziehen Sie einen neuen, massiven Zylinder in den Arbeitsbereich. Sein Durchmesser muss dem Bohrungsdurchmesser abzüglich der Toleranz entsprechen. Bei einer Bohrung von 6 mm und einer Toleranz von 0,4 mm muss der Stiftdurchmesser 5,6 mm betragen. Die Länge sollte etwa 8 mm betragen, damit der Stift aus dem Zylinderkörper herausragt.

4. Den Stift fixieren: Ein einfacher Stift würde sich leicht herausziehen lassen. Wir müssen ihn fixieren. Dazu fügen wir dem Ende des Stifts eine Form hinzu, die größer als das 6-mm-Loch ist. Eine Kugel eignet sich gut. Fügen Sie eine Kugel mit 7 mm Durchmesser an die Spitze des 5,6-mm-Stifts an. Dieser „Kopf“ wird in den Körper des nächsten Segments gedruckt und fixiert so die Verbindung.

Teil 2: Aufbau der Kette

Nachdem wir nun ein Mastersegment haben, können wir den Körper der Schlange bauen.

1. Segment gruppieren: Wählen Sie alle Teile Ihres Segments aus (den Hauptkörper, das Loch, den Stift und die Kugel am Ende des Stifts) und verwenden Sie den Befehl „Gruppieren“ ( Ctrl+G ). Es handelt sich nun um ein vollständiges Objekt.

2. Kopieren und Ausrichten: Wählen Sie das Mastersegment aus und kopieren Sie es ( Ctrl+D ). Dadurch wird eine identische Kopie an exakt derselben Position erstellt. Verschieben Sie das neue Segment mithilfe der Pfeiltasten oder des Verschieben-Werkzeugs, ohne die Auswahl aufzuheben.

3. Der Trick mit der Überlappung: Verschieben Sie das neue Segment so, dass seine „weibliche“ Öffnung exakt über dem „männlichen“ Stift des ursprünglichen Segments liegt. Die 7-mm-Kugel auf dem Stift sollte sich nun vollständig im Inneren des neuen Segments befinden, während der 5,6-mm-Stift in der 6-mm-Öffnung sitzt. Der von uns vorgesehene 0,4-mm-Spalt sorgt dafür, dass die Segmente beim Drucken getrennt bleiben.

4. Wiederholen und Krümmen: Fahren Sie mit diesem Vorgang fort. Kopieren Sie das neueste Segment, positionieren Sie es und verwenden Sie das Drehen-Werkzeug, um jedes neue Segment leicht zu neigen. Durch Drehen jedes Segments um 5 oder 10 Grad entsteht eine natürliche, geschmeidige Kurve für den Schlangenkörper. Wiederholen Sie den Vorgang, bis Ihre Schlange die gewünschte Länge hat.

Teil 3: Kopf und Schwanz

Eine Schlange ist ohne Kopf und Schwanz nicht vollständig.

1. Der Kopf: Wählen Sie das erste Segment Ihrer Kette aus. Lösen Sie die Gruppierung auf, um auf die einzelnen Teile zuzugreifen. Löschen Sie die Stift- und Kugelbaugruppe an der Vorderseite. Nun können Sie neue Formen hinzufügen, um einen Kopf zu erstellen. Verwenden Sie zwei kleine Kugeln für die Augen und eine weitere Form für die Schnauze. Gruppieren Sie anschließend alles wieder.

2. Der Schwanz: Gehen Sie zum letzten Segment der Kette. Heben Sie die Gruppierung auf. Löschen Sie diesmal die Öffnung für das „weibliche“ Loch. Wählen Sie die Hauptkörperform aus und verwenden Sie das Skalierungswerkzeug oder andere Formen, um sie spitz zulaufen zu lassen und so einen Schwanz zu formen. Gruppieren Sie das letzte Schwanzsegment.

Sie haben nun ein vollständiges, direkt im Drucker ausdruckbares Bewegungsmodell entworfen!

Slicer-Einstellungen für den Erfolg

Selbst ein großartiges Design kann durch falsche Druckeinstellungen scheitern. Die Vorbereitung Ihres Modells in der Slicer-Software ist der letzte, wichtige Schritt, um Ihre digitale Kreation in die reale Welt zu übertragen. Korrekte Slicer-Einstellungen sind genauso wichtig wie ein gutes Design.

Hier ist eine Checkliste vor dem Druck für umziehende Modelle:

• Wasserdichtes Modell: Stellen Sie vor dem Export aus Tinkercad sicher, dass Ihr endgültiges Modell vollständig zu einem einzigen Volumenkörper gruppiert ist. Dadurch werden Fehler im Slicer vermieden.
• Ausrichtung: Legen Sie das Modell flach auf die Bauplatte Ihres Slicers. Bei unserer Schlange bedeutet dies, sie, wie vorgesehen, auf die Seite zu legen. Dies gewährleistet maximale Stabilität und optimale Haftung auf dem Druckbett.
• Stützstrukturen: Bei den meisten gut gestalteten Print-in-Place-Modellen sollten Sie auf Stützstrukturen verzichten. Das Design sollte selbsttragend sein. Falls Ihr Slicer anzeigt, dass Stützstrukturen für die Verbindungen benötigt werden, deutet dies oft darauf hin, dass das Design in Tinkercad angepasst werden muss, beispielsweise durch Verringern des Überhangwinkels.
• Haftung: Verwenden Sie einen Brim oder ein Raft nur, wenn die erste Schicht nicht richtig haftet. Ein Brim ist in der Regel vorzuziehen, da er nur eine Schicht dick ist und sich leichter vom fertigen Druck entfernen lässt, ohne die kleinen, beweglichen Teile zu beschädigen.
• Schichthöhe: Eine Standardschichthöhe von 0,2 mm ist ein hervorragender Ausgangspunkt für Geschwindigkeit und Qualität. Für besonders sanfte Gelenkbewegungen können Sie eine feinere Schichthöhe wie 0,12 mm ausprobieren. Beachten Sie jedoch, dass sich dadurch die Druckzeit deutlich verlängert.
• Kühlung: Die Kühlung der Bauteile ist unbedingt erforderlich. Stellen Sie sicher, dass der Lüfter eingeschaltet ist und mit hoher Leistung läuft. Eine effektive Kühlung härtet die Schichten der Verbindungen schnell aus und verhindert so ein Durchhängen und Verkleben.

Behebung häufiger Probleme

Lass dich nicht entmutigen, wenn dein erster Druck nicht perfekt ist. Ein klemmendes Gelenk oder ein abgebrochener Stift gehören zum Lernprozess dazu. Jeder Fehler liefert dir wichtige Erkenntnisse und zeigt dir, was du verbessern kannst. Hier erfährst du, wie du die häufigsten Probleme diagnostizierst und behebst.

Problem	Wahrscheinlichste Ursache(n)	So beheben Sie das Problem
Die Gelenke sind miteinander verklebt.	1. Die Toleranz ist für Ihren Drucker zu gering. 2. Überextrusion oder unzureichende Teilekühlung.	1. Ihr Toleranztest hat Ihnen die Antwort geliefert. Vergrößern Sie den Spalt in Ihrer Tinkercad-Konstruktion (z. B. von 0,4 mm auf 0,5 mm) und versuchen Sie es erneut. 2. Kalibrieren Sie die E-Steps/den Extrusionsmultiplikator Ihres Druckers und stellen Sie sicher, dass Ihr Bauteillüfter effektiv arbeitet.
Die Gelenke sind zu locker/wackelig.	Die Toleranz ist zu groß.	Das Modell funktioniert, ist aber nicht optimal. Verringern Sie den Spalt in Ihrem Tinkercad-Design (z. B. von 0,5 mm auf 0,4 mm), um ein passgenaueres und solideres Erscheinungsbild zu erzielen.
Der Stift oder das Gelenk bricht beim Bewegen.	1. Die Wände der Fuge sind zu dünn. 2. Unterextrusion oder schlechte Schichthaftung (falsche Temperatur).	1. Gehen Sie zurück zu Ihrem Tinkercad-Design. Verdicken Sie die Wände des „weiblichen“ Lochs oder vergrößern Sie den Durchmesser des Kopfes des „männlichen“ Stifts. 2. Überprüfen Sie den empfohlenen Temperaturbereich Ihres Kunststoffs. Drucken Sie einen Temperaturturm, um den optimalen Bereich für Festigkeit zu finden und Ihre Extrusion zu kalibrieren.
Die erste Schicht löst sich vom Bett ab.	Schlechte Betthaftung.	Dies ist ein allgemeines Druckproblem, das nicht spezifisch für bewegliche Teile ist. Reinigen Sie das Druckbett gründlich, stellen Sie sicher, dass es eben ist, und erwägen Sie, in den Slicer-Einstellungen einen Rand (Brim) zu verwenden.

Ihre Reise zur Umzugsplanung

Herzlichen Glückwunsch! Wir haben den Weg von den Grundlagen des Print-in-Place-Designs bis hin zur Beherrschung von Toleranzen und dem Erstellen eines kompletten beweglichen Modells von Grund auf in Tinkercad beschritten. Sie haben die Theorie gelernt und, was noch wichtiger ist, sie in die Praxis umgesetzt.

Die wichtigste Erkenntnis ist einfach: Der Schlüssel zum Erlernen der Herstellung von beweglichen 3D-Drucken in Tinkercad liegt in einer durchdachten Kombination aus cleverem Gelenkdesign und präziser, getesteter Toleranzkontrolle.

Hör nicht bei der Schlange auf! Versuche, eigene Kreaturen, Roboterarme, Ketten oder Fidget-Toys zu entwerfen. Die hier behandelten Prinzipien lassen sich auf alles anwenden. Du verfügst nun über die Fähigkeiten und Methoden, um unzählige dynamische Ideen zum Leben zu erwecken. Also, leg los und erschaffe etwas, das sich bewegt!