Op deze pagina ontdek je de meestgebruikte 3D printtechnieken die bestaan binnen het vakgebied. Naast 3D printen en scannen bestaan er ook printtechnieken als Fused Deposition Modeling, Selective Laser Sintering, Inkjet, Stereolithografie en Polyjet. Lees alle informatie op deze pagina of scroll naar de techniek waar je meer over wilt weten. Bij elke 3D printtechniek hebben we een link naar een filmpje voorzien, alsook de voor- en nadelen van elke techniek.

De teksten en afbeeldingen op deze pagina zijn afkomstig uit het boekje ‘’Printen in de derde dimensie’’ geschreven door docentonderzoeker Masja Mooij (Hogeschool Windesheim) en geïllustreerd door Paul Dijkstra.

3d print technieken

3D Printen

Een 3D printer bouwt een object laagje voor laagje op. Het apparaat zet een digitaal bestand  om in een tastbaar object. Deze productietechniek is staat ook bekend als Additive Manufacturing, Rapid Prototyping of Rapid Manufacturing.

3D SCANNEN

Een 3D scanner werkt met behulp van een camera met een knipperend wit licht. Dit knipperende licht projecteert een raster op het in te scannen product. De camera registreert vervolgens de afstand tot elk knooppunt van het raster. Deze afstanden worden omgezet in een 3D beeld.

Een product wordt in meerdere stappen gescand, de verschillende 3D-beelden worden later samengevoegd tot één model. Het 3D-model wordt vervolgens opgeslagen als een STL-bestand. Dit bestand kan rechtstreeks gebruikt worden om te printen of om te bewerken in een CAD-programma.

Er zijn ook 3D-scanners met een extra camera, die foto’s van het product maakt. De foto’s worden later gebruikt om het 3D-model van kleur te voorzien, hierdoor kan er dus een fullcolour 3D-model geprint worden met een inktjet printer.

Voordelen

Het voordeel van scannen is dat er van complexe vormen, zoals dubbel gekromde vlakken, een exact 3D-model gemaakt kan worden.

Nadelen

Het proces van scannen en na-bewerken kost tijd. Het is niet rendabel bij eenvoudige vormen zoals een bol of een kubus. Voor deze vormen is het eenvoudiger om de producten op te meten en na te tekenen in een CAD-programma.

FUSED DEPOSITION MODELING (FDM) 3D printtechniek

Deze 3D printtechniek komt je wellicht het meest bekend voor. Hij werkt met behulp van een kunststof draad (filament) die wordt verwarmd. De draad loopt door een spuitkop die is voorzien van een verwarmingselement. De spuitkop beweegt binnen het horizontale vlak boven het printbed. De zachte kunststof wordt volgens de contouren van het model neergelegd.

Zodra een laag van het model klaar is, gaat het printbed een laagdikte naar beneden zodat de spuitkop de volgende laag kan printen. Dit proces herhaalt zich tot het complete model is opgebouwd. FDM-printers zijn er in veel verschillende prijscategorieën. Van zelfbouw pakketten tot professionele printers. Zelfbouw pakket printers beschikken meestal over één spuitkop, terwijl een professionele printer vaak over twee of meerdere spuitkoppen beschikt.

Meerdere spuitkoppen maken het mogelijk om het support van een ander, oplosbaar materiaal te printen. Daarnaast maken professionele printers gebruik van een verwarmde kamer om krimpscheuren te voorkomen. Het support materiaal moet verwijderd worden als het model klaar is. Afhankelijk van het type printer wordt dit afgebroken of uitgewassen.

Voordelen

FDM is de goedkoopste printtechniek en daardoor wordt deze veel gebruikt. Er worden bij FDM uitsluitend ‘echte’ kunststoffen gebruikt, waardoor het geprinte model uit hetzelfde materiaal kan bestaan als het originele of uiteindelijke product.

FDM-modellen zijn eenvoudig na te bewerken door te schuren en spuiten. Andere nabewerkingen zijn er om een model bijvoorbeeld water- en luchtdicht te krijgen, dit gebeurt met een oplosmiddel.

Nadelen

Zonder nabewerkingen heeft een FDM-model een lage oppervlaktekwaliteit, de lagen zijn duidelijk zichtbaar en het model is poreus. Er zijn veel verschillende kleuren beschikbaar. Helaas is het niet mogelijk om met meerdere kleuren tegelijkertijd te printen.

SELECTIVE LASER SINTERING (SLS)* 3D printtechniek

SLS 3D printtechniek is een printtechniek die werkt met een poedervormig basismateriaal en een laser. Het poeder wordt door een laser volgens de contouren van het model gesmolten en hecht zich. De laser werkt via een beweegbare spiegel. Het proces vindt plaats in een afgesloten printkamer van 70°C gevuld met stikstof gas, om oxidatie en krimp tegen te gaan.

Wanneer een complete laag van het model aan elkaar is gesmolten, wordt een nieuwe laag poeder aangebracht. De rechter bak beweegt naar beneden en de linker bak gaat omhoog, zodat er vanaf de linkerkant een dun laagje poeder naar de rechterkant gerold wordt. Dit proces herhaalt zich tot het complete model is opgebouwd.

Bij deze techniek is het niet nodig om een apart supportmateriaal te gebruiken. Het poeder dat niet aan elkaar gesmolten wordt, dient namelijk als supportmateriaal. Dit poeder kan opnieuw gebruikt worden voor volgende modellen, zo gaat er weinig materiaal verloren. De afwerking van het SLS-model bestaat uit het verwijderen van het losse poeder door middel van lucht.

Voordelen

Bij printen met SLS is het mogelijk om grote dichtheden te bereiken. Dichtheden die vergelijkbaar zijn met die van conventionele productietechnieken. Het model kan goede mechanische eigenschappen krijgen. Dit maakt het produceren van realistische prototypes of een kleine serie van complexe producten mogelijk.

Nadelen

De oppervlaktekwaliteit van SLS-modellen is laag. De oppervlakte is korrelig en nabewerking is in veel gevallen gewenst. Nabewerken van het model kan op verschillende manieren, zoals stralen, plamuren en/of schuren.

*3D&I heeft geen printers met SLS-techniek in het assortiment

3D printtechniek

INKJET 3D printtechniek*

De Inkjet 3D printtechniek werkt met behulp van gips en een bindmiddel. Deze techniek heeft gelijkenissen met conventionele lnktjet-printers. Inkjet heeft drie kleurencartridges en een cartridge met bindmiddel die het gips aan elkaar bindt.

De printkop met bindmiddel beweegt over de rechter bak om volgens de contouren van het model het bindmiddel te printen. Wanneer het model voorzien is van één of meerdere kleuren, wordt die kleur aan de buitenste laag van het model toegevoegd. Wanneer een complete laag is geprint, wordt er nieuw gips vanuit de linker bak aangebracht op de rechterbak. Dit proces herhaalt zich tot het complete model is opgebouwd.

Na afloop moet het model nog minimaal een uur in de printer blijven om het bindmiddel uit te laten harden. Vervolgens kan het overtollige gips worden verwijderd met een spatel, kwast of perslucht. Daarna zal het model extra versterkt moeten worden door het te impregneren met epoxy, secondelijm of paraffine.

Voordelen

Het grootste voordeel van deze techniek is dat het gekleurde modellen kan maken. Deze techniek maakt het mogelijk om alle mogelijke kleuren aan een model te geven. lnktjet heeft geen support materiaal nodig, het niet gebruikte gips dient als support. Het overtollige materiaal is eenvoudig te verwijderen door middel van een spatel, kwast of perslucht.

Nadelen

Het grootste nadeel van deze techniek is dat het model bros is, zeker zonder nabehandeling. Nabehandeling is daarom noodzakelijk. Vaak wordt het model geïmpregneerd met epoxy, secondelijm of paraffine. Het model wordt er sterker van, maar het zal altijd bros blijven. Het verwijderen van het overtollige gips bij complexe modellen is arbeidsintensief, omdat je niet overal goed bij kan komen en het model erg breekbaar is.

*3D&I biedt inkjet enkel aan als service, niet in de verkoop

 

STEREOLITHOGRAFIE (SLA) 3D printtechniek

De SLA 3D printtechniek werkt met een UV-gevoelige hars en een UV-laser. De printer bestaat uit een bad met daarin een UV-gevoelige hars (fotopolymeer). De laserstraal hardt deze hars uit.

De werking van deze techniek is gelijkaardig aan die van SLS (zie hierboven). De laserstraal wordt gestuurd door een beweegbare spiegel en volgt de contour van het model tot een complete laag is uitgehard. Vervolgens beweegt de tafel een laagdikte naar beneden, zodat er een dun laagje hars bovenop het model komt te liggen.

Vervolgens wordt de volgende laag van het model uitgehard. Dit proces herhaalt zich tot het volledige model is opgebouwd.

Bij het printen met de SLA 3D printtechniek moeten dunne pilaren gemodelleerd worden die dienen als support voor de overhangende delen. Deze pilaren zijn na het printen eenvoudig af te breken.

Voordelen

SLA is een zeer nauwkeurige 3D printtechniek met geringe laagdiktes van 0,05 mm. Dit biedt  de mogelijkheid tot zeer fijne details op het model. De goede oppervlaktekwaliteit van het model maakt dat nabewerking niet noodzakelijk is. SLA heeft weinig materiaal verlies. Alleen de supportconstructies die nodig zijn voor overhangende delen worden weggegooid.

Nadelen

Een nadeel van de SLA 3D printtechniek is dat er weinig materialen en kleuren beschikbaar zijn. De harsen zijn duur in vergelijking tot materialen van andere printtechnieken.

POLYJET 3D printtechniek*

De Polyjet  3D printtechniek werkt net als SLA (zie hierboven) met UV-gevoelige hars en een UV-lamp. De printkop bestaat uit verschillende kleine spuitkoppen en is verder voorzien van een wals en een EG-lamp. De spuitkoppen leggen kleine druppels hars op het printbed, volgens de contouren van het model. De neergekomen druppels zijn hol, en worden met de wals plat gemaakt en vervolgens door de UV-lamp uitgehard.

Wanneer een laag is geprint, beweegt het printbed een laagdikte naar beneden zodat de volgende laag geprint kan warden. Dit proces herhaalt zich tot het complete model is opgebouwd.

Met deze 3D printtechniek is het mogelijk om 2 kleuren te printen. Ook kunnen er twee verschillende materialen gelijktijdig geprint worden. Deze mogelijkheid wordt veel gebruikt voor modellen met harde en zachte onderdelen, zoals bijvoorbeeld een tandenborstel met een harde basis en een rubberachtige handgreep.

Het supportmateriaal voor deze 3D printtechniek is een gel (Objet) of was (Projet), die na het printen eenvoudig uitgewassen kan worden.

Voordelen

Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het mogelijk is om twee verschillende materialen gelijktijdig te printen. Een model gemaakt met deze techniek heeft weinig nabewerking nodig.

Nadelen

Het materiaal, dat gebruikt wordt, kan niet goed tegen warmte De ‘Heat Deflection Temperature’, temperatuur waarbij het materiaal kan worden vervormd, ligt voor de meeste materialen rond de 55°C.

*Deze techniek biedt 3D&I zelf niet aan.