Het hoe en waarom van 3D printen
Wat hebben een huis, koraalrif, huidcellen en een zaag gemeenschappelijk? Ze kunnen allemaal met een 3D-printer gemaakt worden.
3D-printen verandert de wereld. 3D-printers zijn er al sinds de jaren tachtig, maar geleidelijk aan ontdekken we welke impact 3D-printing heeft op de manier waarop we leven en werken. O.a. de bouwsector, de tandheelkunde, de sportsector en de medische wereld veranderen drastisch door het gebruik van 3D-printers. Maar ook bedrijven in de verlichtingssector en de automotive industrie hebben 3D-printers in gebruik. Kortom, de hele maakindustrie profiteert.
Wat is 3D-printen?
3D-printen is het proces waarbij een object wordt gevormd door steeds laagjes toe te voegen. Met andere woorden: het ontwerp wordt laagje voor laagje opgebouwd. 3D-geprinte voorwerpen zijn vaak geometrisch complex en de techniek van het 3D-printen is aantrekkelijk voor een veelheid aan toepassingen. 3D-printers zijn er al voor een paar honderd euro, maar je kunt ook een geavanceerde printer (voor bijv. het printen van metaal) kopen voor een veelvoud van dat bedrag.
3D-printen wordt in de Angelsaksische wereld ook wel “additive manufacturing” genoemd. Waar bij additieve productie het voorwerp laagje voor laagje ontstaat, wordt bij traditionele (lees: subtractieve) productie het eindproduct gerealiseerd door van een blok materiaal delen weg te snijden, te zagen of te frezen.
Bij het 3D-printen maakt de printer een driedimensionaal object van een met behulp van CAD gemaakte file. Voor het 3D-printproces kun je kiezen uit een veelheid van materialen, veelal kunststoffen, maar ook keramiek en (in beperkte mate) metaal.
Hoe wordt 3D-printen toegepast in de maakindustrie?
Vaak wordt 3D-printen in verband gebracht met hobbyisten, maar 3D-printen is het hobbyisme allang ontstegen. Tegenwoordig zijn er 3D-geprinte objecten die bestand zijn tegen zeer zware omstandigheden (zware druk, hoge temperatuur). 3D-geprinte onderdelen worden gebruikt in industriële processen in de energie- en defensie-industrie. Maar ook in de automotive sector, de sportwereld (denk aan sportbraces, andere op maat gemaakte objecten). 3D transformeert vele maakprocessen, of het nu gaat om functionele prototypen, gereedschappen of kant-en-klare onderdelen.
Velen denken dat 3D-printen een nieuwe technologie is, maar de techniek bestaat al bijna veertig jaar. Dat gezegd hebbende: tot ongeveer 2009 werden de meeste 3D-printers in de industrie gebruikt. Echter, voor de meeste bedrijven was het 3D-printproces toen nog een brug te ver omdat het gewoonweg te duur was. Tegenwoordig printen wereldwijd kleine tot grote bedrijven onderdelen met hun eigen 3D-printer omdat het simpelweg veel goedkoper en vaak ook duurzamer is dan zagen, frezen of snijden. Het merendeel van de verkochte 3D-printers wordt in de maakindustrie gebruikt. Van onderdelen voor schepen tot verlichtingsarmaturen, je kunt het zo gek niet bedenken of het kan additief vervaardigd worden.
Wat zijn de meest gebruikte 3D-printtechnieken?
Er zijn meerdere 3D-printtechnieken, maar hier noemen we alleen de meest gebruikelijke. Alle technieken bouwen het ontwerp laagje voor laagje op.
Fused Filament Fabrication (FFF, ook wel FDM genoemd)
Continuous fiber reinforcement
Stereolithography en Digital Light Processing (SLA en/of DLP)
Selective Laser Sintering (SLS)
Fused filament fabrication is de meest toegepaste en ook meest kostvriendelijke manier van 3D-printen. De meeste 3D-printers maken gebruik van deze techniek. De printer verhit een kunststof draad, het zgn. filament, tot hij bijna gesmolten is, en extrudeert het materiaal met behulp van een of meerdere nozzles. Dit wordt ook wel “material extrusion” genoemd. Continuous fiber reinforcement is het proces waarbij de met FFF-geprinte objecten versterkt worden met draad van carbon of glasvezel. Hiermee kun je sterktes bereiken die vergelijkbaar zijn met die van aluminium. Deze techniek is door Markforged gepatenteerd.
In de dwarsdoorsnede van het 3d-geprinte onderdeel zie je duidelijk de versterking.
SLA/DLP-printers zijn populair op zowel hobbymatig als industrieel gebied. Ze werken met resins (harsen). Een pre van SLA/DLP-printen is dat je met deze techniek zeer nauwkeurig en gedetailleerd kunt printen.
Selective Laser Sintering (SLS) is een vorm van 3D-printen waarbij ruimtelijke structuren met behulp van een laser uit een poedervormige stof gemaakt worden. De korrels of het poeder worden verhit tot een temperatuur waarop ze net niet smelten, waarna ze in de gewenste vorm worden gemodelleerd. Dus naast elkaar liggende deeltjes smelten op gecontroleerde wijze samen tot het gewenste model.
SLS wordt vooral voor industriële toepassingen gebruikt. Voor complexe, ruimtelijke (soms buigzame) structuren.
Voor informatie over 3D-printers: info@amreurope.com
AMR Europe is leverancier van de volgende merken:
Markforged
3DGence
Cubicon
De bron van deze tekst is de website van onze partner Markforged.
https://www.markforged.com/resources/learn/3d-printing-basics
