3D-printen

Deze week nemen we een kijkje bij de 3D-printtechniek. ProInnovate gebruikt 3D-printen om haar klanten een testproduct te bieden. Daarnaast is het produceren van kleine series een optie. 3D-printen is een techniek die zichzelf met grote sprongen blijft vernieuwen. Maar is ook een techniek die het voor een ieder toegankelijk maakt om producent te worden.

3D-printen is een breed begrip. Grof gezegd kan je de techniek opdelen in drie groepen: filament-, poeder- en vloeistofprinten.

Filamentprinten (FDM)

Filament printen wordt FDM-printen genoemd. FDM staat voor Fused Deposit Modelling. FDM gebruikt veelal kunststof snoer, filament genoemd. Het filament wordt gesmolten en vervolgens in laagjes op de geprogrammeerde plek neergelegd. De extruder die het materiaal neerlegt beweegt vaak in de x- en y-richting. Het bouwplatform vaak in de z-richting, naar boven en beneden dus.

In de FDM-techniek liggen uitdagingen in precisie en maximale grootte. Maar ook bijvoorbeeld het gebruik van ondersteunend materiaal. Ondersteunend materiaal zorgt dat overhangende delen niet inzakken tijdens het printen. Verwijderen kan bijvoorbeeld door het ondersteunende materiaal op te lossen in een vloeistof.

Poederprinten (SLS)

Poederprinten wordt SLS genoemd. Dit staat voor Selective Laser Sintering. Deze techniek wordt zowel in kunststof als in metaal toegepast.

SLS-printers hebben een bak waar materiaal in poedervorm geplaatst wordt. Dit materiaal wordt plaatselijk gesmolten met een laser. Het poeder werkt als ondersteuning voor overhangende geometrie. De hele poederbak wordt op een temperatuur gehouden net onder smeltpunt van het poeder. Een laser zorgt ervoor dat heel plaatselijk die temperatuur daar net boven komt.

Poederprinten heeft als uitdaging dat het nu veel nabewerking nodig heeft om het oppervlak glad te krijgen. Onderstaande afbeelding laat deze korrelstructuur zien.

Een voordeel van poederprinten ten opzichte van FDM-printen is dat er minder zwakte tussen de lagen ontstaat. SLS wordt voor functionele prototypes gebruikt maar ook voor bijvoorbeeld toepassingen in de luchtvaart. De luchtvaart is in het bijzonder aantrekkelijk vanwege de gewichtsbesparing die te behalen valt met metaal poederprinten.

Vloeistofprinten (SLA, DLP)

De derde 3D-printtechniek is vloeistofprinten ook wel SLA- of DLP-printen genoemd. Dit zijn stereolithografie technieken. Een bak met vloeibaar hars wordt beschenen met uv-licht. De vloeistof reageert op het uv-licht en hard uit.

SLA-printen gebruikte een enkele bundel licht om het hars uit te harden. DLP werkt met een beamer die hele vlakken per keer uithardt. SLA is hierdoor een preciezere techniek en DLP een snellere. Onderstaande foto is aangeleverd door Trending Industries en laat een vloeistofprint met ondersteuning zien.

Laserprinttechniek wordt veelal voor specialistische toepassingen gebruikt. Denk aan de medische wereld. Protheses of operatie hulpmiddelen. Inzetdelen in matrijzen zijn mogelijk dankzij de bestendigheid tegen hoge temperaturen. Dit kan bijvoorbeeld nuttig zijn om een logo steeds te variëren in een product.

Deze drie 3D-print technieken zijn de basis voor andere toepassingen. Bijvoorbeeld voedsel printen. Huizen worden geprint met beton. Composiet materiaal kan worden neergelegd met 3D-printtechniek.

3D-printen wordt voornamelijk gebruikt voor prototypes. De eenvoudige technologie en de lage kosten maken 3D-printen ideaal voor prototypes. 3D-printen wordt nog beperkt gebruikt voor productiedoeleinden. Dit is vooral te wijten aan de cyclustijd. 3D-printen is vele malen langzamer dan bijvoorbeeld spuitgieten.

Door het ontbreken van mal kosten en flexibiliteit in ontwerp zijn kleine series wel heel interessant. Daarnaast is er met 3D-printen geometrie mogelijk wat bij conventionele technieken erg lastig is.

Heeft u na het lezen van deze blog vragen over een productietechniek of ontwerpvraagstuk? Dan kunt u ons altijd mailen of bellen via de gegevens op deze webpagina.

Even voorstellen. Mijn naam is Ivor Muijlwijk, Product Ontwikkelaar bij ProInnovate en schrijver van deze serie blogs. Met vragen kunt u mij altijd mailen via muijlwijk@proinnovate.nl