Hoe werkt een 3D-printer? - Duidelijk uitgelegd

3D-printers worden goedkoper en interessanter voor particuliere gebruikers. We leggen uit hoe een 3D-printer werkt en welke verschillende afdrukmethoden beschikbaar zijn.

Basisfunctionaliteit van 3D-printers

Er zijn momenteel drie verschillende 3D-printtechnieken. Ze verschillen in het gebruikte uitgangsmateriaal en de modelleringstechniek. Het basisprincipe is altijd hetzelfde:

• De sjabloon voor 3D-afdrukken is geen tekstbestand zoals bij gewone printers, maar een 3D-sjabloon zoals het kan worden ontworpen met CAD-software.
• De meest voorkomende bestandstypen zijn STL (Standard Triangulation Language), VRML (Virtual Reality Modeling Language) en X3D (Extensible 3D).
• De 3D-printer wordt "gevoed" met deze sjablonen. Het model is vervolgens opgebouwd uit smeltbare materialen, poeder of een bepaalde vloeistof.
• Alle drie gangbare 3D-printertypen passen dunne lagen toe die afzonderlijk worden gehard.

3D-printer: hoe werkt stereolithografie?

Stereolithografie (SLA) werd ontwikkeld in de jaren 1980 en is de oudste 3D-printtechnologie.

• Vloeibare epoxyhars, die zich in een bassin bevindt, dient als uitgangsmateriaal.
• Er is een hefplatform in het zwembad dat op en neer kan worden bewogen. Hierop is het 3D-model gemaakt.
• Aan het begin van het afdrukken bevindt de lift zich net onder het oppervlak van de hars - ongeveer 0, 05 tot 0, 25 mm.
• Een laser, die boven het bekken is bevestigd, verhardt de eerste laag van het model.
• Nu gaat de lift een beetje naar beneden. Afhankelijk van het printertype en de filigraan-aard van het model, zijn de lagen 0, 05 tot 0, 25 mm dik. De epoxyhars loopt samen over de eerste, reeds geharde laag.
• Nu is de volgende laag van het object gehard en past deze naadloos op de eerste, onderliggende laag.
• Het 3D-model is laag voor laag opgebouwd van onder naar boven.
• Het voordeel van het SLA-proces is het gladde oppervlak van het model. De vloeistof draagt ​​echter geen overhangende delen zolang deze niet volledig zijn uitgehard. Om deze reden kunnen ondersteunende structuren worden gebruikt.

Hoe werkt een 3D-printer?: Lasersinteren

Selective Laser Sintering (SLS) of Selective Laser Melting (SLM) gebruikt een poeder als grondstof. Polyamide 12 poeder wordt meestal gebruikt. Als uitgangsmateriaal zijn echter ook vormzand bekleed met kunststof en metaal of keramisch poeder mogelijk.

• Lasersinteren gebruikt niet alleen één bassin, maar twee bassins die naast elkaar zijn opgesteld, elk met een hefplatform.
• Het poeder is de grondstof in een bassin (links op de foto).
• Een rol pakt het poeder op en rolt het over de lift in het aangrenzende zwembad, dat zich aan het begin bovenaan bevindt.
• Een laser smelt of sintert het poeder (in het geval van keramiek) zodat het bindt en hardt. De eerste laag van het object wordt gemaakt.
• De lift in het poederbassin schuift een beetje omhoog, die in het objectbassin daalt een beetje.
• De roller brengt de volgende poederlaag aan op de eerste, geharde laag van het object en de laser begint weer uit te harden.
• Het model is dus laag voor laag opgebouwd van onder naar boven.
• Het voordeel van het proces is de veelzijdige materiaalkeuze. Bovendien hoeven er geen steunen te worden aangebracht, omdat het poeder onmiddellijk wordt gehard en dragend is.
• In tegenstelling tot stereolithografie hebben de objecten een ruw oppervlak tijdens lasersinteren. De printers zijn ook erg duur en zijn daarom meer ontwikkeld voor de industrie.

Fused Deposition Modeling (FDM): 3D-printers voor particuliere gebruikers

Fused deposition modelling (FDM) is de meest voorkomende methode.

• Er worden materialen gebruikt die vloeibaar of vervormbaar worden onder hitte - bijvoorbeeld thermoplastische materialen zoals PVA, PET en nylon, maar ook chocolade en was.
• Het materiaal wordt verwarmd in een mondstuk en vloeibaar gemaakt. Vervolgens wordt het op bepaalde punten op een laag aangebracht - zeer vergelijkbaar met klassiek afdrukken - en vervolgens afgekoeld zodat het hard wordt.
• Net als bij de andere processen, creëert dit de ene laag na de andere.
• Een ander nadeel is dat het model niet direct volledig uithardt. Om deze reden moeten mogelijk ondersteunende structuren worden gepland.
• Maar printers en materialen zijn relatief goedkoop, dus ze zijn ook geschikt voor particuliere gebruikers.