arrow-right cart chevron-down chevron-left chevron-right chevron-up close menu minus play plus search share user email pinterest facebook instagram snapchat tumblr twitter vimeo youtube subscribe dogecoin dwolla forbrugsforeningen litecoin amazon_payments american_express bitcoin cirrus discover fancy interac jcb master paypal stripe visa diners_club dankort maestro trash

Wat is 3D Printen?


3D printen of 'additief produceren' is een proces waarbij drie dimensionale objecten vanuit een digitaal bestand worden geproduceerd.

Een 3D geprint object ontstaat door middel van additieve processen. Bij een additief proces wordt een object laagje voor laagje opgebouwd totdat het object af is. Elke laag of 'layer' is als het ware een dun laagje horizontale dwarsdoorsnede van het object.

Hoe werkt 3D printen? 

Het begint allemaal bij het maken van een virtueel ontwerp van een object dat je wilt creëren. Dit virtuele ontwerp is bijvoorbeeld een CAD (Computer Aided Design) bestand. Dit CAD bestand wordt gemaakt met een 3D modelling applicatie of met een 3D scanner (voor het kopiëren van een bestaand object). Een 3D scanner kan een digitale 3D kopie maken van een object. 

3D scanners

3D scanners gebruiken verschillende technologieën om een 3D model te genereren. Voorbeelden zijn: driehoeksmeting (ofwel time-of-flight), gestructureerd / gemoduleerd licht, volumetrisch scannen, etc. 

Recentelijk hebben bedrijven als Microsoft en Google hun hardware omgebouwd zodat ze kunnen 3D scannen. Een voorbeeld hiervan is Microsoft's Kinect. In de nabije toekomst wordt het digitaliseren van een 'echt' object net zo gemakkelijk als het maken van een foto. Toekomstige smartphone modellen zullen waarschijnlijk beschikken over een geïntegreerde 3D scanner. Momenteel kun je zeer prijzige professionele/industriële 3D scanners vinden maar er zijn ook simpele doe-het-zelf scanners al voor €30 beschikbaar. 

3D modelling software

Ook 3D modelling software is beschikbaar in veel variaties. Er zijn software pakketten gemaakt voor industrie die duizenden euro's kosten voor 1 jaar licentie, maar er is ook gratis open-source software beschikbaar zoals bijvoorbeeld Blender. Er zijn een aantal beginnersniveau video lessen te vinden op 3DPrinting.com (in het Engels). 

Ben je een beginner en vind je de hoeveelheid keuzes een beetje overweldigend? Dan raden wij je aan om met TinkerCAD te beginnen. Dit is een gratis versie en werkt in browsers die WebGL ondersteunen, bijvoorbeeld Google Chrome. TinkerCAD biedt beginners lessen aan zodat je stapsgewijs geïntroduceerd wordt met de basis elementen van modelleren. Ook heeft de software een ingebouwde optie voor het laten 3D printen van jouw ontwerp via verschillende 3D printing services zoals Shapeways of i.Materialise. 

Ben je eenmaal zover dat je een 3D model hebt, dan is de volgende stap het model te prepareren zodat het 3D printbaar wordt. 

Van 3D model naar 3D printer

 Voordat je een 3D model kunt 3D printen zul je het eerst moeten voorbereiden. Dit wordt ook wel 'slicing' genoemd. Slicing is het onderverdelen van een 3D model in honderden tot duizenden horizontale laagjes (Engels: layers). Dit wordt gedaan met speciale slicing software. 

Soms kan een 3D model ge-sliced worden binnen een 3D modelling software applicatie. Ook is het mogelijk dat je bepaalde slicing programma's voor bepaalde 3D printers moet gebruiken. Wanneer het 3D model ge-sliced is, is het model klaar om overgebracht te worden naar de 3D printer. Dit kan gedaan worden via USB, SD kaart of via WIFI. Dit is zeer afhankelijk van het merk en type 3D printer waarmee gewerkt wordt.

Waneer het bestand is geüpload in de 3D printer, is het object klaar om laagje-voor-laagje 3D geprint te worden. De 3D printer leest ieder laagje/iedere slice (2D beeld) en print deze vervolgens bovenop elkaar, om vervolgens zo een drie dimensionaal object te creëren. 

Aan de slag met 3D printen

Aan de slag met 3D printen betekent jezelf vragen wat je het eerste wilt leren. Ben je geïnteresseerd in de hardware, of wil je je richten op het creëren van objecten? Voor degenen die geïnteresseerd zijn in de hardware en zelf een kit in elkaar willen zetten hebben we een Goedkope DIY 3D Printer Kit Kopen gids gemaakt. Deze gids helpt je bij het kiezen van een 3D printer kit of juist het kiezen voor een voorgemonteerde 3D printer.

Heb je een klein budget en wil je graag de wereld van 3D printen induiken? Dan kunnen goedkope DIY kits een zeer goed begin zijn. Ben je meer geïnteresseerd in het creëren van objecten en vind je het technische aspect niet zo interessant? Dan is een (semi-) voorgemonteerde 3D printer verreweg de beste optie. In onze webwinkel hebben wij een aantal zeer goede voorgemonteerde modellen beschikbaar, voor beginners en gevorderden. 

Verschillende types van 3D printing technologieën en processen

Niet alle 3D printers gebruiken dezelfde technologieën. Er zijn verschillende manieren beschikbaar om te printen en alle beschikbare manieren zijn additief, verschillend in voornamelijk de manier waarop de laagjes gebouwd worden om het uiteindelijke object te maken. 

Sommige methoden gebruiken smelten of verzachten van materiaal om zo laagjes te produceren. Selective Laser Sintering (SLS) en Fused Deposition Modeling (FDM) zijn de meest voorkomende technologieën die deze manier van 3D printen gebruiken. Een andere methode is het uitharden van fotoreactieve hars met een UV laser of andere soortgelijke krachtbronnen laagje-voor-laagje. De meest voorkomende technologie die hiervan gebruik maakt is Stereolithografie (SLA). 

Om preciezer te zijn, in 2010 heeft de American Society for Testing and Materials (ASTM) groep "ASTM F42-Additive Manufacturing" ontwikkeld. Dit is een reeks van standaarden die Additieve Productie in 7 categorieën opdelen, .volgens Standard Terminologie voor Additive Manufacturing Technologies. Deze 7 processen zijn: 

  1. Vat Photopolymerisation

    1. Stereolithografie (SLA)

    2. Digital Light Processing (DLP)

    3. Continuous Liquid Interface Production (CLIP)

  2. Materiaal Jetting

  3. Bindmiddel Jetting

  4. Materiaal Extrusie

    1. Fused Deposition Modeling (FDM)

    2. Fused Filament Fabrication (FFF)

      1. Verschillende types FFF 3D Printers

  5. Poeder Bed Fusie

    1. Selective Laser Sintering (SLS)

  6. Sheet Lamination

  7. Directed Energy Deposition

Hieronder vind je een korte uitleg van alle zeven 3D printing processen. 

Vat Photopolymerisation

Vat-photopolymerisation

Een 3D printer die gebaseerd is op de Vat Photopolymerisation methode beschikt over een bak die gevuld is met fotopolymeer hars dat gehard wordt met een UV lichtbron (zoals een UV laser).

Stereolithografie (SLA)

De meest voorkomende technologie in het Vat Fotopolymerisatie proces is Stereolithografie (SLA, in het Engels: Stereolithography). Deze technologie maakt gebruik van een vat met (vloeibare) ultraviolet uithardbare fotopolymeer hars en een ultraviolette laser om zo laagje voor laagje een object te bouwen. Bij elke laag volgt de laserstraal een dwarsdoorsnede van het patroon op het oppervlak van de vloeibare hars. Blootstelling aan de ultraviolette laser licht verhardt en stolt het gevolgde patroon op de hars en voegt/hecht zich aan de vorige laag.

Nadat het patroon door de UV laser gevolgd is, daalt het SLA liftplatform waarop geprint wordt met een afstand die gelijk is aan de dikte van een enkele laag, doorgaans 0,05 mm tot 0,15 mm. Vervolgens veegt een verdeler een nieuwe laag vloeibaar hars over de doorsnede van het onderdeel om zo vers materiaal neer te leggen voor de volgende laag. Op deze nieuwe laag materiaal wordt met de UV laser het patroon van de volgende laag geprojecteerd en gehard. Dit proces van laagje-op-laagje wordt herhaald totdat het uiteindelijke driedimensionale object is gemaakt. Stereolithografie vereist het gebruik van ondersteunende (support) structuren die ervoor zorgen dat het onderdeel aan het liftplatform bevestigen en te houden omdat het drijft in het vat gevuld met vloeibare hars. Deze support structuren kunnen handmatig verwijderd worden nadat het object voltooid is.

Deze techniek was uitgevonden in 1986 door Charles Hull, die ook rond die tijd het bedrijf 3D Systems heeft opgericht.

Digital Light Processing (DLP)

Digital Light Processing (DLP) is vergelijkbaar met SLA omdat het ook een technologie is die werkt met fotopolymeren. Het gote verschil is de lichtbron. DLP gebruikt een meer conventionele lichtbron, een projector met een liquid crystal display (LCD) paneel of een deformable mirror device (DMD). Deze lichtbron wordt aangebracht op het gehele oppervlak van het vat met fotopolymeer hars in een enkele doorgang. Dit is over het algemeen sneller dan SLA omdat SLA met een enkele lichtbron straal werkt (bijvoorbeeld UV laser) en daarmee per laag het volledige patroon moet natrekken.

DLP produceert net zoals SLA zeer accurate onderdelen met een hoge resolutie maar heeft net als SLA ook ondersteunings/support structuren en nabewerking nodig. Een voordeel van DLP over SLA is dat bij DLP met een zeer ondiep hars reservoir gewerkt kan worden om het proces te faciliteren. Dit resulteert vaak in minder restafval en lagere gebruikskosten. 

Continuous Liquid Interface Production (CLIP) 

Andere technologieen die gebruik maken van Vat Photopolymerisation zijn de nieuwe en ultra-snelle Continuous Liquid Interface Production (ook wel CLIP genoemd) en de marginaal gebruikte en oude Film Transfer Imaging en Solid Ground Curing.

Materiaal Jetting

material-jetting

Bij dit proces wordt materiaal aangebracht in de vorm van druppels door een mondstuk met een kleine diameter, te vergelijken met de manier waarop een gewone inkjet papier printer werkt. Alleen wordt hier het materiaal laag-na-laag aangebracht en gehard met UV licht om zo uiteindelijk een 3D object te maken.  

Bindmiddel Jetting (Binder Jetting)

Binder jetting

Met bindmiddel jetting worden twee materialen gebruikt: basis materiaal in poeder vorm en een vloeibaar bindmiddel. In de bouwkamer wordt het poeder verspreid in gelijke lagen en wordt een bindmiddel aangebracht door spuitmonden die de poederdeeltjes aan elkaar "lijmt" in de vorm van het geprogrammeerde 3D object. Het uiteindelijke object bestaat dan uit "aan elkaar gelijmt" poeder. Nadat de print is voltooid wordt het overgebleven poeder van het object verwijderd (schoongemaakt) en opnieuw gebruikt bij het printen van het volgende object. Deze technologie was voor het eerst ontwikkeld door de Massachusetts Institute of Technology (MIT) in 1993 en in 1995 verkreeg Z Corporation (in 2012 overgenomen door 3D Systems) de exclusieve licentie. 

In deze video wordt high-end bindmiddel jetting weergegeven met een ExOne M-Flex metaal 3D printer. Deze 3D printer gebruikt metaal poeder dat met een bindmiddel wordt gebonden en daarna wordt verhard.

Materiaal Extrusie 

Materiaal extrusie

De meest voorkomende technologie die bij dit 3D printing proces wordt toegepast is Fused Deposition Modeling (FDM)

Fused Deposition Modeling (FDM)

 FDM technologie werkt door het gebruik maken van plastic filament of metaal draad dat van een spoel wordt gewikkeld en in een extrusie mondstuk wordt gevoerd die de vloei an en uit kan zetten. Dit mondstuk wordt verwarmd om zo het materiaal te smelten en vloeibaar te maken. Het mondstuk kan door de printer in zowel horizontale als verticale richting bewegen gecontroleerd door het besturingsmechanisme van de 3D printer wat op zijn plaats weer direct wordt aangestuurd door de computergestuurde fabricage software (CAM). Het object wordt gemaakt door de extrusie van gesmolten/vloeibaar materiaal dat laagje op laagje in het juist wordt neergelegd. Door verkoeling hardt het materiaal direct na extrusie uit het mondstuk. 

Deze technologie wordt voornamelijk gebruikt met twee materiaal types, de plastic filaments ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) en PLA (Polyactic Acid). Echter zijn er nog vele andere materialen beschikbaar met verschillende eigenschappen en kenmerken, zie hier een overzicht

FDM is uitgevonden door Scott Crump in de late jaren '80. Nadat hij deze technologie gepatenteerd had richtte hij het bedrijf Stratasys op in 1988.

De software die met deze technologie geleverd wordt genereert automatisch support structuren indien nodig. De machine verstrekt dan twee materialen, een voor het model en een voor de verwijderbare support structuren. 

Fused Filament Fabrication (FFF)

De exact gelijke term voor FDM is Fused Filament Fabrication (FFF). Deze term werd bedacht door de leden van het RepRap project om zo de term FDM een naam te geven die legaal en onbestraft gebruikt mocht worden. 

Verschillende vormen van FFF 3D Printers

Er zijn een aantal verschillende vormen van FFF 3D printers beschikbaar. Ze verschillen in mechaniek en coördinatie systemen. Een Cartesian coordinatie systeem werkt bijvoorbeeld totaal anders als een Delta coordinatie systeem. Maar er zijn zelfs binnen de Cartesian modellen verschillende mechanieken te vinden. Op 3DPrinting.com hebben wij een overzicht gemaakt van alle FFF systemen.

Poeder Bed Fusie

SLS

De meest voorkomende technologie gebruikt bij het Poeder Bed Fusie (Engels: Powder Bed Fusion) is Selective Laser Sintering, ook bekend als SLS. 

Selective Laser Sintering

De SLS technologie gebruikt een high power laser om kleine materiaal deeltjes zoals plastic, metaal, keramiek of glas poeders aan elkaar te smelten en zo een driedimensionaal object te creëren. De laser smelt zeer gericht de poeder materialen samen door de omtrek van de doorsnede (of laagjes) van het 3D model langs te gaan op het oppervlakte van het print bed. Nadat de doorsnede is ingebrand wordt het bed een laagdikte gedaald en weer van nieuw poeder materiaal voorzien. Dit proces herhaalt zich tot uiteindelijk het gehele object geprint is. 

Alle niet aangeraakte poeder blijft onveranderd en fungeert tegelijkertijd als support middel voor het object. Daarom zijn er bij deze technologie geen support structuren nodig om het model te verwezenlijken. Dit is een groot voordeel van SLS wanneer vergeleken met SLA. Alle niet gebruikte poeder kan weer gebruikt worden voor de volgende print. SLS was bedacht, ontwikkeld en gepatenteerd door Dr. Carl Deckard van de Universiteit van Texas, midden jaren '80 onder de sponsoring van DARPA. 

Sheet Lamination

Sheet Lamination

Sheet lamination beschrijft het proces van materiaal in vellen dat door externe kracht samengebonden wordt. Deze vellen kunnen metaal, papier of een vorm van polymeer zijn. Metaal vellen worden samen gelast door ultrasoon lassen in daarna met CNC techniek in de juiste vorm geslepen. Papier vellen worden door een lijmmiddel aan elkaar geplakt en vervolgens in de juiste vorm gesneden door precisie messen. Een leider in de markt die deze technologie gebruikt is Mcor Industries. 

Hieronder zie je een video van een metal sheet 3D printer van Frisonic die gebruikt maakt van additieve productie gepaard met CNC bewerking.

...

... en dit filmpje geeft een overview van wat de Mcor 3D printers met standaard A4 formaat papier kunnen doen.

Direct Energy Deposition

Dit proces wordt voornamelijk gebruikt in de high-tech metaal industrie en bij "rapid manufacturing" applicaties. De 3D-print-inrichting is normaal gesproken gehecht aan een multi-as robot arm en bestaat uit een mondstuk dat metaal poeder of metaaldraad deponeert op een oppervlak waarbij een energiebron (laser, electron straal of plasma etc.) het materiaal smelt en hecht, om zo het uiteindelijke object te vormen. 

Sciarky is een tech gigant die op dit gebied bezig is. In de volgende video geven ze weer hoe Electron Beam Additive Manufacturing werkt.

Contact


Heeft u vragen over onze service, 3D printers, materialen of over uw 3D model? Neem contact met ons op via: 020-8950477, email: service@3dprinting.com of vul onderstaand contactformulier in.

3DPrinting.com
Prinsengracht 436
1017 KE
Amsterdam

Shopping Cart