Classificatie van 3d printers

De komst van 3d printers heeft een nieuw technologisch tijdperk geopend – nu is het mogelijk geworden om driedimensionale objecten te printen. Het doel van de resulterende driedimensionale producten kan zeer verschillend zijn – van speelgoed tot medische protheses. De basis van de operatie wordt genomen een digitaal model (of tekening) die vervolgens wordt opgenomen in zijn exacte werkelijke kopie. Dergelijke apparaten zijn te vinden in verschillende capaciteiten en apparatuur, in huishoudelijke en industriële versies. De huidige soorten 3D-printers gebruiken de meest uiteenlopende materialen om een driedimensionale afdruk te maken.

3D printtechnologie

Er is een specifieke classificatie voor de gebruikte technologieën, die voor elke toekomstige eigenaar van een 3D-printer nuttig zal zijn om te weten:

• FDM;
• Polyjet of MJM;
• LENS;
• LOM;
• SLA;
• SLS;
• 3DP;

FDM

Dit is de meest populaire technologie in de apparaten in kwestie. Bij FDM (fused deposition modeling) extrudeert de machine het materiaal laag voor laag door een speciale spuitmond. Deze omvatten:

• makerbot-achtige apparaten;
• Stratasys printers;
• Eenheden die in de keuken worden gebruikt (vulling zijn kaasproducten, deeg, glazuur);
• Medische hulpmiddelen (medische gel met levende cellen).

Polyjet

MJM (Multi Jet Modeling), waarbij de techniek van Multi-jet simulatie. Het proces is vergelijkbaar met een conventionele inkjet vanwege de kleine spuitmondjes (het kunnen er enkele honderden zijn). Na het uitharden van de vorige laag wordt het 3D model gevormd.

De gebruikte verbruiksgoederen zijn fotopolymeren en kunststoffen, en ook speciale wassen zijn geschikt. 3D printen wordt vaak gebruikt bij de vervaardiging van medische implantaten, tandprothesen en mallen.

het is mogelijk om veelkleurige versies te produceren, evenals objecten met verschillende eigenschappen, bijvoorbeeld elastische in combinatie met stijve.

Er zijn enkele nadelen aan het gebruik van deze technologie – zeer duur bronmateriaal en fragiel resultaat. Toepassingen in medische en industriële prototypes.

LENS

Bij LASER ENGINEERED NET SHAPING wordt het verbruiksmateriaal dat uit de spuitmond wordt geblazen onmiddellijk in het brandpunt van de laserstraal geplaatst, wat resulteert in onmiddellijk sinteren. Met behulp van metaalpoeder geholpen bij de fabricage van stalen en titanium voorwerpen, waardoor het gebruik van 3D-printers in de industrie mogelijk is geworden. Veel legeringen kunnen daadwerkelijk worden geroerd en direct in het proces worden geproduceerd. Zo worden bijvoorbeeld titanium bladen voor turbines geproduceerd.

LOM

Bij Laminated Object worden dunne en reeds gelamineerde platen met een laser gesneden, gesinterd of geperst tot een driedimensionaal object. Plastic, aluminium en papieren 3D-objecten kunnen op deze manier worden geprint.

Als uitgangspunt worden aluminium voorwerpen bedrukt met de bijbehorende folie – deze wordt “gesinterd” met behulp van ultrasone trillingen.

Ondanks de lichtheid van het bronmateriaal zijn papieren modellen zeer robuust, en hun kosten zijn bijna onbetaalbaar. Maar wees voorbereid op een grote hoeveelheid afval achteraf. Dit laatste kan worden vermeden door verschillende kleine voorwerpen op één vel papier te plaatsen.

SLA

Om te begrijpen hoe stereolithografie werkt, stel je een badkuip gevuld met water voor vloeibaar polymeer. Een laserstraal die over het oppervlak gaat polymeriseert de laag. Zodra een van de lagen klaar is, laat het platform het werkstuk zakken, zodat het vloeibare polymeer de holtes kan vullen. De situatie verandert: het werkstuk wordt opgetild en de laser zelf wordt onderaan geplaatst.

Werken met deze methode vereist oppervlaktebehandeling om overtollig materiaal te slijpen en te verwijderen. Soms wordt het resultaat extra gebakken in een UV-oven.

Dit soort printer kun je niet thuis houden:

• vanwege de toxiciteit van het fotopolymeer;
• vanwege de hoge onderhoudskosten.

SLS

Selectief lasersinteren lijkt op de bovengenoemde technologie, maar gebruikt lasergebakken poeder in plaats van fotopolymeer. Men hoeft zich geen zorgen te maken over het breken van het werkstuk, en het is heel goed mogelijk om staal, nylon, brons, titanium, keramiek, glas, gietwas en andere materialen als verbruiksgoed te gebruiken.

De technologie omvat complexe zaken. Het is geweldig voor het maken van prototypes van elke soort – bijvoorbeeld, voor juwelen. Ongebakken poeder ondersteunt de overhangende elementen – er hoeven dus geen speciale ondersteunende behuizingen te worden gebouwd.

3DP

De 3DP-methode bestaat uit het aanbrengen van lijm op het materiaal, gevolgd door een laag vers poeder, en dan de hele zaak opnieuw. Het resultaat is een materiaal dat lijkt op gips (zandsteen). Als we verf aan deze lijm toevoegen, krijgen we gekleurde voorwerpen. De technologie is veilig voor huishoudelijk en kantoorgebruik. Glas, bot, Eurober en zelfs zaagselpoeders zijn geschikt voor materialen.  U kunt ook eetbare beeldjes (met chocolade- of suikerpoeder) – alleen in dit geval wordt speciale voedingslijm gebruikt.

Niet zonder nadelen – het eindresultaat kan een ruw oppervlak en een lage resolutie hebben.

Indeling van printers naar soort materiaal

Verbruiksartikelen definiëren de soorten 3d-printers. Laser De eenheden sinteren en lamineren het poeder. Inkjet De 3D-printer plakt de lagen van de gebruikte grondstof achter elkaar en sintert ze vervolgens aan elkaar. De volgende stap is koeling. Fotopolymeer, harsen, poeders, siliconen, metaal en wassen kunnen worden gebruikt. Laten we eens kijken hoe deze techniek werkt op verschillende materialen.

Poeder

Het principe van de techniek uit zich in de volgende stappen:

• Op basis van een bepaald model begint de printkop op specifieke plaatsen een speciaal bindmiddel aan te brengen;
• Er wordt een poeder op aangebracht met een dunne rol die gesinterd wordt met een substantie.
• Het proces wordt dan herhaald.

Zo’n apparaat is heel goed mogelijk monteren met je eigen handen – Gewoon de nodige accessoires hebben. Nog een bonus “voor de spaarpot” van zo’n machine – werken met poeder van metaal.

Gips

De gipsversie is ook gevuld met poeders, maar met de juiste poeders – van gips tot stopverf, cement en dergelijke. moeten hebben binder. Dergelijke printers worden meestal gebruikt voor het maken van interieurdecoraties. Allerlei verschillende producten kunnen worden gemaakt.

Fotopolymeer

In dit geval worden vloeibare fotopolymeren gebruikt voor de productie van voorwerpen. Het principe is interessant voor het maken van beeldjes. Op basis van een computermodel zal een ultraviolette laser specifieke locaties verlichten. Het zal verder verharden door UV licht. Dit soort belichting wordt ook uitgevoerd via een speciaal geprepareerde fotosjabloon – alleen hier wordt een UV-lamp gebruikt. Het lege patroon verandert bij elke nieuwe laag.

Als voor een stereolithografische techniek wordt gekozen, kunnen we genieten van de hoge precisie van de volumeafdruk. Het enige nadeel – trage snelheid, maar als nauwkeurigheid een relevante indicator is, dan wordt niet gelet op de runtime.

Was

Zo’n apparaat drukt met was, een materiaal met een laag smeltpunt. Deze woning heeft zijn eigen bonus – gemakkelijk om mee te werken. Daarom is de duidelijkheid en precisie van de schets onberispelijk.

Hoe krijg je kleur?

Om objecten in een breed scala van kleuren te maken, maakt de technologie gebruik van een speciale kop. Er zijn verschillende extruders – Het product kan worden gesmolten en het verbruiksmateriaal kan worden aangebracht.

Meestal worden dergelijke eenheden gebruikt bij de vervaardiging van kinderspeelgoed. Een ander gebruik is voor het maken van designjuwelen.

Er is een andere manier, genaamd “sublimatie“. Dit type printer wordt gebruikt wanneer een afbeelding (bv. van een foto) moet worden overgebracht op een oppervlak met structuur. Om het ontwerp op bepaalde plaatsen te bereiken, wordt de verfstof verhit – door het temperatuureffect verdampt ze en blijft het gewenste patroon achter.

Hoe kiest u een 3D-printer?

Bij de keuze van een printer is het eerste wat u moet beslissen welke technologie voor het afdrukken wordt gebruikt. Een apparaat op amateurniveau, en alleen een dat de gemiddelde consument mogelijk kan kopen, in plaats van een heel bedrijf, werkt op basis van een ontwikkeling genaamd Plastic Jet (PJP), in sommige bronnen wordt het aangeduid als Fused Deposition Modeling (FDM) of Fused Filament Fabrication (FFF). In wezen is dit hetzelfde.

Materiaalsoorten voor hobbydruk

Voornamelijk gebruikt voor het bedrukken van apparaten van dit type, kunststoffen met verschillende eigenschappen. Verpakt als een plastic koord dat op een spoel wordt gewikkeld of in rietjes wordt gesneden. Twee soorten plastic worden massaal gebruikt: ABS en PLA.

ABS plastic Veilig, niet giftig, geschikt voor kinderproducten, en mag in het bijzijn van kinderen worden gehanteerd. Producten ervan zijn robuust en gaan lang mee. PLA heeft het nadeel dat het zijn uiterlijk verliest in de zon en bij harde vorst. Vaker gebruikt in professionele fabricage.

PLA plastic (polylactide) is brozer, dient minder goed. Maar het is plastischer en biedt meer mogelijkheden voor complexe vormen. Het is een natuurlijk product omdat het wordt gemaakt van maïs en suikerriet. Voor de verwijdering is het milieuvriendelijk en valt het voor 100% uiteen in onschadelijke componenten. PLA producten zijn slijtvast, houden hun eigen geometrie. Bijgevolg is het ideaal voor bewegende delen.  In het algemeen is het nogal een amateuristische versie van plastic.

Alternatieve materialen voor 3D printen

Naast plastic worden de volgende materialen op deze printers gebruikt.

1. Roestvrij staal. Alleen gebruikt in professionele apparatuur. Geeft grote mogelijkheden voor het vervaardigen van onderdelen.
2. Hout. In feite is het geen hout, maar een mengsel van bindend polymeer en houtadditief.  Dit materiaal is erg duur, het vereist geen speciale vaardigheden. Het is “warm” en qua uiterlijk niet te onderscheiden van hout.
3. Hars is ook duur. Het kan worden gebruikt voor het afdrukken van onderdelen met hoge precisie, met een uitstekende oppervlaktekwaliteit – glad en robuust. Hars verliest zijn transparantie bij blootstelling aan de zon.
4. Nylon. Hoofdzakelijk gebruikt voor de productie van industriële en medische elementen.

Belangrijk! Bij de aankoop van afdrukmateriaal moeten de spoelgrootte en de draaddikte overeenkomen met de printerspecificaties.

Kenmerken van 3D-printers

Om een printer te kiezen of een analyse uit te voeren om de leider te identificeren, moet u begrijpen wat de belangrijkste kenmerken van de apparaten zijn.

1. Afdrukgebied. Deze parameter bepaalt de maximale hoeveelheid onderdelen die met de gegeven apparatuur kan worden gemaakt. De documentatie specificeert ofwel het volume in kubus.cm of de lineaire afmeting in mm.
2. Afdrukresolutie (laag). Dit is de dikte van de laag waarmee het materiaal wordt aangebracht. Hoe hoger de resolutie, hoe fijner de kunststof, hoe stabieler de reliëfs en hoe beter het oppervlak. Als deze dikte lager is, zijn de details meer “lomp” en zonder fijn detail. Bij sommige apparaten kan dit door de operator worden ingesteld.
3. Extruder. Het is de bedieningseenheid van de printer die verantwoordelijk is voor het voorbereiden (opwarmen) en doseren van het materiaal. Plastic (of andere grondstof) wordt bij hoge temperaturen zacht in een spuitmond en wordt naar de printer gevoerd (geëxtrudeerd). Dit geheel omvat het mondstuk zelf, de transportband voor het snoer (plastic draad), de temperatuurregelaar en het koelmechanisme. 3D printers met slechts één extruder per doorgang kunnen werken met slechts één filament. Er moeten ten minste 2-3 extruders in het apparaat zitten om meerkleurendruk mogelijk te maken. In industriële toepassingen is het mogelijk om een enkele eenheid met een dubbele sproeier te hebben. Dit is duur, en huishoudelijke apparaten zijn hier niet mee uitgeNederlandt.
   

   3D printer met twee extruders

4. Printers kunnen verbinding maken met externe apparaten (computer, smartphone of gewoon extern geheugen) via USB en/of Wi-Fi. Het is niet altijd een voorwaarde voor de werking.
5. De printerfirmware (software). Dit is de standaardinstelling. Het is verantwoordelijk voor de herkenning, verwerking van documenten in stl-formaat voor afdrukken. Deze bestanden worden gemaakt in professionele programma’s zoals Sketchup en Autodesk Inventors Fusion.
6. Extra functies. Ergonomie, ontwerp en andere details belemmeren de workflow van de printer niet, maar bepalen vaak de kosten ervan.

3D printers kunnen worden geleverd als zelfstandige eenheid (Assembled) of in een bouwpakket, waarbij de gebruiker het zelf in elkaar zet (DIY). De tweede optie kost aanzienlijk minder.

Samengevat

3D printen trekt een groot aantal mensen aan die erin geïnteresseerd zijn uit persoonlijke nieuwsgierigheid of voor productiedoeleinden. Voor wie geen ervaring heeft op dit gebied, is het gemakkelijk om de kunst van het volumetrisch printen te leren, zowel op virtuele als op echte cursussen. Belangrijker zal een andere zijn: voor welk specifiek doel is men van plan een dergelijk apparaat te kopen?. Door de juiste prioriteiten te stellen, in combinatie met kennis van de technologie die voor de specifieke toepassing wordt gebruikt, zal de technologie ten volle kunnen worden benut.