Blog

Wat is 3D Printen?

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

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 dwarsdoorsnede van het object.

Hoe werkt 3D printen? 

Het begint allemaal bij het maken van een 3D ontwerp van een object dat je wilt creëren. Dit ontwerp is bijvoorbeeld een CAD (Computer Aided Design) bestand en kan gemaakt worden met een 3D software pakket.

3D software

3D software is verkrijgbaar in verschillende variaties. Sommigen zijn meer gericht op industriële applicaties, maar er zijn ook open-source software pakketten beschikbaar, bijvoorbeeld Blender.

Ben je een beginner en vind je de hoeveelheid keuzes een beetje overweldigend? Dan raden wij je aan om met Tinkercad te beginnen. Tinkercad is gratis 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 3D modelleren.

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 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 en print deze om zo een drie dimensionaal object te creëren. 

Verschillende 3D printing technologieën en processen

De verschillende 3D printing technologieën en processen verschillen behoorlijk van elkaar en hebben allemaal zo hun voor en nadelen.

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. Deze 7 processen zijn: 

  1. Vat Fotopolymerisatie (Vat Photopolymerisation)
    1. Stereolithografie (Stereolithography - SLA)
    2. Digitale Licht Verwerking (Digital Light Processing - DLP)
  2. Materiaal Jetting (Material Jetting)
  3. Bindmiddel Jetting (Binder Jetting)
  4. Materiaal Extrusie (Material Extrusion)
    1. Gefuseerde Filament Depositie (Fused Deposition Modeling - FDM)
    2. Gefuseerde Filament Fabricatie (Fused Filament Fabrication - FFF)
  5. Poeder Bed Fusie (Powder Bed Fusion - PBF)
    1. Selectief Laser Sinteren (Selective Laser Sintering - SLS)
  6. 3D Laminatie (Sheet Lamination)
  7. Directe Energie Depositie (Directed Energy Deposition - DED)

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

Vat Fotopolymerisatie (Vat Photopolymerisation)

Vat fotopolymerisatie

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

SLA

Deze technologie maakt gebruik van een vat met vloeibare 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 is uitgevonden in 1986 door Charles Hull, die ook rond die tijd het bedrijf 3D Systems heeft opgericht.

DLP

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 LCD projector bijvoorbeeld of een deformable mirror device (DMD). DLP 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. 

Materiaal Jetting (Material Jetting)

materiaal 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)

bindmiddel 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.

Materiaal Extrusie (Material Extrusion)

materiaal extrusie

FDM

FDM technologie werkt door het gebruik maken van plastic filament dat in de kop van de 3D printer wordt gevoerd. In de kop wordt het filament gesmolten en vloeibaar gemaakt. Vervolgens extrudeert de kop het materiaal in de gewenste vorm en door verkoeling hardt het materiaal direct uit.

Fused Deposition Modeling is uitgevonden door Scott Crump in de late jaren '80. Na het patenteren van de term richtte hij, in 1988, het bedrijf Stratasys op.

FFF

Fused Filament Fabrication is in feite hetzelfde als FDM. De term werd bedacht door de leden van het RepRap project om zo de gepatenteerde term FDM te omzeilen.

Poeder Bed Fusie (Powder Bed Fusion)

Poeder bed fusie

SLS

Selective Laser Sintering gebruikt een laser om kleine (poeder) materiaal deeltjes aan elkaar te smelten binnen de contouren van een bak om zo een 3D object te creëren.

Veel van het ongebruikte poeder kan hergebruikt worden en fungeert tegelijkertijd als support materiaal voor het object. Je hebt in feite geen support structuren nodig die naderhand verwijderd moeten worden. Dit is een groot voordeel van SLS ten opzichte van SLA, DLP of FDM. SLS is ontwikkeld en gepatenteerd door Dr. Carl Deckard van de Universiteit van Texas, midden jaren '80.

3D Laminatie (Sheet Lamination)

3D Lamineren

3D laminatie is een proces waarbij ‘vellen’ materiaal door kracht samengebonden wordt. Deze vellen kunnen metaal, papier of een vorm van polymeer zijn.

Directe Energie Depositie (Direct Energy Deposition)

Dit proces wordt voornamelijk gebruikt in de metaal industrie. Een multi-assige robot arm met een mondstuk deponeert metaal poeder of metaaldraad op een oppervlak waarbij een energiebron (laser, electron straal of plasma etc.) het materiaal smelt en hecht, om zo het uiteindelijke object te vormen. 

Directe Energie Depositie

Vragen?

Informatie 3D Printing

Vul onderstaand formulier in en we komen zo snel mogelijk bij u terug.

0 / 50
Deze website gebruikt cookies.
Door deze website te gebruiken gaat u akkoord met deze cookies. Voor meer informatie, zie onze privacy pagina.