Wat is 3D-printen en hoe werkt het?
Auteur: Redactie Domeny.ForSale Gepubliceerd
In het kort: 3D-printen is het maken van een fysiek voorwerp op basis van een digitaal model, meestal door het laag voor laag op te bouwen. Je kunt er prototypes, functionele onderdelen en decoratieve voorwerpen mee maken, maar hun duurzaamheid en nauwkeurigheid hangen af van de techniek, het materiaal en het ontwerp. Het gaat niet alleen om printen met kunststof: ook harsen, metalen en andere materialen waarvoor specialistische apparatuur nodig is, worden gebruikt.
Hoe werkt 3D-printen?
3D-printen is een additieve productiemethode: het voorwerp ontstaat door materiaal toe te voegen. Dat onderscheidt het van verspanende bewerkingen, zoals frezen, waarbij een gereedschap materiaal uit een groter blok verwijdert. Een printer hoeft echter niet altijd één baan tegelijk te leggen: sommige apparaten harden een hele laag in één keer uit.
Het uitgangspunt is een driedimensionaal model: een digitale beschrijving van de vorm van het voorwerp. Je kunt het ontwerpen in een CAD-programma voor technisch ontwerp, downloaden uit een modellenbibliotheek of maken door een object te scannen. Een scan moet doorgaans worden gecontroleerd en bewerkt voordat hij geschikt is om te printen.
Vervolgens gaat het model naar een programma dat een slicer heet. Dit verdeelt het model in lagen en maakt instructies voor de printer, waarbij het onder meer rekening houdt met het materiaal, de oriëntatie van het onderdeel en de laagdikte. Na het printen kan het nodig zijn om steunstructuren te verwijderen, het voorwerp te reinigen of het verder uit te harden.
De populairste technieken en materialen
De term ‘3D-printen’ omvat verschillende processen. De gekozen techniek beïnvloedt het uiterlijk van het oppervlak, de sterkte, de kosten en de hoeveelheid nabewerking.
| Techniek | Hoe het voorwerp ontstaat | Typische toepassingen |
|---|---|---|
| FDM/FFF | Een verwarmd mondstuk brengt gesmolten kunststof aan, die wordt aangevoerd als filament: een dunne draad | Houders, behuizingen, prototypes, huishoudelijke accessoires |
| SLA/MSLA | Licht hardt vloeibare hars plaatselijk uit | Figuurtjes, fijne details, modellen met een glad oppervlak |
| SLS | Een laser sintert geselecteerde delen van een polymeerpoeder, vaak polyamide | Functionele onderdelen en complexe componenten die bij een printdienst worden besteld |
In FDM-printers voor thuis wordt vaak PLA gebruikt. Deze kunststof is relatief makkelijk te printen, maar niet erg bestand tegen hoge temperaturen. PETG kan beter geschikt zijn voor functionele onderdelen die aan vocht en stoten worden blootgesteld, maar heeft ook beperkingen. Controleer de eigenschappen in het gegevensblad van het specifieke materiaal; ga niet alleen op de materiaalnaam af.
Printen met hars maakt fijne details mogelijk, maar vereist voorzichtigheid bij het omgaan met niet-uitgehard materiaal. Prints moeten meestal worden gewassen en verder worden uitgehard volgens de instructies van de fabrikant. Printen met metaal gebeurt daarentegen in specialistische systemen en is geen eenvoudige vervanging voor thuis printen met kunststof.
Waarvoor is 3D-printen handig?
Het grootste voordeel van 3D-printen is dat je een enkel voorwerp op maat kunt maken zonder eerst een productiemal te vervaardigen. Dat maakt het makkelijker om ontwerpen te testen: je kunt een behuizing printen, de plaatsing van de knoppen controleren, het model aanpassen en een volgende versie maken. Daardoor zijn wijzigingen soms goedkoper dan bij processen waarvoor afzonderlijke productiegereedschappen nodig zijn.
Stel dat je een houder voor een afstandsbediening nodig hebt, die je aan de zijkant van je bureau wilt bevestigen. Je meet de afstandsbediening en de montageplek op, ontwerpt een vak met een kleine speling en print vervolgens een kort proefstuk om de pasvorm te controleren. Pas nadat je de maten hebt aangepast, maak je de volledige houder. Zo beperk je het materiaalverbruik bij een mislukte poging.
3D-printen is ook geschikt voor maquettes, leermiddelen, organizers en sommige vervangende onderdelen. Voor eenvoudige producten die in serie verkrijgbaar zijn, is het echter niet altijd voordelig: een standaarddoos uit de winkel kan goedkoper zijn en is meteen klaar voor gebruik. Het voordeel van printen wordt groter wanneer je een bijzondere vorm of een specifieke maat nodig hebt.
Met welke beperkingen en risico’s moet je rekening houden?
Een print heeft niet automatisch dezelfde eigenschappen als een gegoten onderdeel of een onderdeel uit massief materiaal. Vooral bij FDM kunnen de verbindingen tussen de lagen zwakker zijn dan het materiaal in de lengterichting van de geprinte banen. De oriëntatie van het model tijdens het printen beïnvloedt dus niet alleen het uiterlijk, maar ook de belastbaarheid.
Niet elke vorm kan worden gemaakt zonder steunstructuren: tijdelijke structuren die delen van het voorwerp tijdens de opbouw ondersteunen. Het verwijderen ervan kost tijd en kan sporen achterlaten. Bij gaten, klikverbindingen en onderdelen die op elkaar moeten aansluiten, moet je ook rekening houden met speling en onnauwkeurigheden in het proces.
Veiligheid speelt zowel bij het gebruik van de printer als bij de toepassing van het afgewerkte voorwerp een rol. Zorg bij het printen van kunststoffen voor ventilatie en volg de aanbevelingen van de fabrikant. Volg bij harsen het veiligheidsinformatieblad, inclusief de voorschriften voor bescherming van huid en ogen. Een verklaring over de grondstof betekent op zichzelf niet dat de uiteindelijke print geschikt is voor contact met voedsel. Onderdelen voor remmen, klimuitrusting of medische toepassingen vereisen een technische of specialistische beoordeling; alleen een geslaagde print is niet voldoende.
Hoe begin je: een eigen printer of uitbesteden?
Als je één onderdeel nodig hebt, is een print bestellen een praktisch begin. Maak een model of een tekening met afmetingen en beschrijf aan de uitvoerder de gebruiksomstandigheden: belasting, temperatuur, contact met water en de gewenste nauwkeurigheid. Vraag om bevestiging van de techniek, het materiaal en welke nabewerking wordt uitgevoerd.
Een eigen printer is logischer als je regelmatig wilt experimenteren en bereid bent te leren hoe je de instellingen aanpast en het apparaat onderhoudt. Tel bij de aanschafprijs ook de kosten op voor materialen, gereedschappen, eventuele ventilatie en mislukte pogingen. Controleer de actuele specificaties en de eisen aan de werkplek in de documentatie van het gekozen model.
Kies als eerste project een klein voorwerp dat geen veiligheidskritische functie heeft, bijvoorbeeld een bureau-organizer. Noteer de benodigde afmetingen en de gebruiksomstandigheden. Dat is een beter uitgangspunt voor de keuze van een techniek dan alleen het uiterlijk van de printer.
Zie ook: Wat is 2FA?
Lees ook
