Onafhankelijke 3D Printer reviews

Wat is 3D printen & hoe werken 3D printers? – De volledige uitleg over 3D printen.

 

Hier bij 3Dprinter-kopen.nl zoeken we altijd naar nieuwe manieren om het grote publiek te informeren en bij te leren over de fantastische technologie: 3D printen. Daarom hebben we een korte, maar informatieve gids gecreëerd over 3D printen, hoe het werkt en over de verschillende technieken binnen 3D printen. We hopen dat u na deze gids gelezen te hebben een stukje meer weet over de technologie. En misschien zelfs wel zo enthousiast bent geworden dat u zelf aan de slag wilt gaan met deze technologie en zo vorm kan geven aan uw creatieve uitspattingen. Deze gids zal worden aangepast in de loop van de tijd, om ook nieuwe technieken en informatie duidelijk uiteen te zetten.

 

Wat is 3D printen?

Oorspronkelijk uitgevonden door Chuck Hull, in 1986, 3D printen is een proces waarbij een digitaal 3D model wordt omgezet in een fysiek object. Alhoewel Hull later een van de grootste fabrikanten van 3D printers zou oprichten, 3D Systems, concentreert zijn uitvinding zich oorspronkelijk alleen op een fabricatie proces genaamd Streolithography (SLA). In de jaren volgend op zijn uitvinding zijn er talloze andere print technologieën ontwikkeld, zoals Fused Deposition Modeling (FDM)/Fused Filament Fabrication (FFF), Selective Laser Sintering (SLS), PolyJetting en andere. Al deze technieken gebruiken een laagsgewijze fabricatie en zijn gebaseerd op een computer code, die naar de printer wordt gestuurd. Alhoewel er dus talloze technieken zijn die kunnen worden gebruikt om een object in 3D te printen, zijn de meeste non-commerciële 3D printers gebaseerd op de FDM/FFF of SLA processen. Deze technieken zijn momenteel het goedkoopst en het gemakkelijkst te ontwikkelen tot een volwaardige 3D printer. We zullen deze technieken verderop uitgebreider behandelen. ‘3D printen’ kan ook naar worden verwezen als ‘additive manufacturing’, vooral wanneer de techniek wordt gebruikt in een productie omgeving. De twee termen worden dus vaak door elkaar gebruikt, maar verwijzen allebei naar hetzelfde.

 

Hoe werken 3D printers?

Dit is een enorm brede vraag, die we gedeeltelijk al beantwoord hebben door de paragraaf hier boven. De beste manier om goed te begrijpen hoe 3D printen werkt is door de verschillende technieken die worden gebruikt te begrijpen. Het is in zekere zin vergelijkbaar met een motor: ze zijn allemaal gebaseerd op het zelfde principe, maar werken niet allemaal op benzine. 3D printers zijn vergelijkbaar, al gebruiken ze soms compleet verschillende principes, ze voeren allemaal dezelfde basis taken uit. Voordat we echter ons kunnen gaan verdiepen in deze verschillende technologieën is het belangrijk om eerst te begrijpen hoe een 3D model van een computer scherm naar een 3D printer wordt verstuurd. Computer zijn geen mensen; ze kunnen niet naar een 3D model kijken en dan tegen de 3D printer zeggen wat ze moeten printen. Vele 1’en en 0’en zijn nodig, en dus veel computer code. De eerste stap is natuurlijk het ontwerpen van het 3D model, of het simpelweg downloaden van het model van een verzamelsite, zoals Thingiverse. Daarna moet dit bestand (vaak met de extensie 3MF, STL, OBJ, PLY of andere) worden geconverteerd naar zogeheten G-code. G-code is een numerieke computer taal die voornamelijk wordt gebruikt voor het aansturen van computergestuurde productie (subtractive en additive manufacturing). Het is een computer taal die de machine verteld hoe te bewegen. Zonder G-code zou het niet mogelijk zijn voor de computer om aan de machine te vertellen waar het materiaal moet deponeren, verharden of sinteren in het fabricatie proces. Voor het omzetten van een 3D model in G-code zijn speciale programma’s nodig, zoals Slic3r. Als de G-code is gegeneerd dan kan het worden verzonden naar de 3D printer, waar het functioneert als een soort bouwplan voor de duizenden stappen die de printer uit moet voeren. Al deze stappen samen fabriceren een fysiek object. Er zijn alternatieven voor G-code, die misschien uiteindelijk populair zullen worden, maar op dit moment is G-code het meest gebruikt en dus het belangrijkst.

 

Populairdere technieken met 3D printen:

Fused Deposition Modeling (FDM)/Fused Filament Fabrication (FFF):

Fused Deopisition Modeling (FDM) is uitgevonden door een S. Scott Crump een paar jaar nadat Chuck Hull zijn eerste 3D printer ontwikkelde. Crump ontwikkelde zijn technologie verder en richtte in 1990 Stratasys, dat een handelsmerk op de term FDM heeft. Daarom wordt het ook vaak Fused Filament Fabrictation (FFF) genoemd, wat dus dezelfde technologie is. De technologie is eigenlijk zeer eenvoudig, en dit is dan ook de reden dat 95% van alle 3D printers op de consumenten markt gebruiken maken van FDM/FFF. Een thermoplastic, bijvoorbeeld PLA of ABS, wordt door een hotend naar een extruder geleid. De hotend smelt het plastic, zodat het een plakkerige vloeistof wordt. De printer krijgt dan de instructies van de computer door middel van G-code en deponeert het gesmolten plastic laag bij laag, totdat het gehele object gefabriceerd is. Het plastic smelt en stolt snel, zodat de laag snel stevig is en een goede fundering is voor de volgende laag. Welk materiaal kan worden gebruikt is afhankelijk van de maximum temperatuur van de hotend en van andere variabelen. Veelgebruikte materialen zijn, naast ABS en PLA, combinaties van de twee, nylon en andere materialen.

 

Stereolithography (SLA):

Zoals we al hadden vermeld, is dit de eerste 3D print technologie, uitgevonden in 1986. 3D Systems bezit vele van de patenten die nodig zijn bij deze technologie, dus er is weinig concurrentie binnen de SLA markt. Deze patenten verlopen echter wel binnen enkele jaren. Dit betekent dat deze technologie te duur is en dus veel minder vaak wordt gebruikt dan het alternatief FDM/FFF. In plaats van een extruder die het materiaal door een hotend verplaatst, gebruikt het SLA proces een laser of DLP projector, gecombineerd met een fotogevoelige hars. Objecten worden geprint in een vat met hars door een laser die langzaam het materiaal verhard, laag voor laag, totdat het object gevormd is. SLA machines zijn over het algemeen een stuk nauwkeuriger en hebben minder een gelaagd uiterlijk dan wat mogelijk is met FDM/FFF technologie.

 

Selective Laser Sintering (SLS)/Selective Laser Melting (SLM)/Direct Metal Laser Sintering (DMLS):

Deze drie technologieën komen erg veel overeen, maar hebben toch enkele belangrijke verschillenen. Vaak worden de drie termen door elkaar gebruikt, terwijl er toch duidelijk redenen zijn om te kiezen voor een van de methodes. Selective Laser Sintering (SLS) en Direct Metal Laster Sintering (DMLS) zijn in feite dezelfde technologie. Het verschil tussen de twee termen zit in het materiaal dat gebruikt wordt. DMLS verwijst specifiek naar het laagsgewijze sinteren van metaal poeders met een laserstraal, terwijl SLS het zelfde proces is, maar dan met niet-metalen zoals plastic, keramiek, glas enz. SLS en DMLS smelten beide het materiaal niet, maar fuseren het materiaal op molecuul niveau. Voor legeringen is DMLS ideaal, want de verschillende moleculen gebruikt in een legering hebben verschillende smeltpunten, wat het volledig smelten van het materiaal kan bemoeilijken. Als er gewerkt wordt met metalen die bestaan uit één materiaal, bijvoorbeeld titanium, is Selective Laser Melting (SLM) de effectiefste en beste methode is, omdat hiermee de moleculen volledig aan elkaar worden gesmolten. Alle drie deze technieken zijn momenteel erg duur en niet bereikbaar voor consumenten of zelfs kleine bedrijven. Dit heeft voornamelijk te maken met de sterke lasers die moeten worden gebruiken, wat weer extra veiligheidsmaatregelen met zich meebrengt en dus extra kosten.

 

PolyJetting:

Deze technologie werd uitgevonden door het Israëlische bedrijf Object, dat gefuseerd is met Stratasys in 2012. PolyJetting gebruikt elementen van het traditionele inkjet 2D print proces en het Stereolithograpgy proces. Simpel gezegd spuit een inkjet mondstuk een vloeibare lichtgevoelige hars op een bouwplatform, vergelijkbaar met hoe 2D printer werkt op een stuk papier. Nadat het materiaal op het bouwplatform is gespoten wordt een UV lichtbron ingeschakeld, zodat de hars snel hardt en een nieuwe laag kan worden gespoten. Dit proces herhaalt zich totdat het object compleet geprint is. Stratasys gebruikt deze techniek momenteel in hun populaire Connect lijn.

 

Plaster Based 3D Printen (PP):

Dit is een proces waarbij twee verschillende materialen worden gebruikt: een poeder materiaal (gips, stijfsel enz.) dat zich op het bouwplatform bevindt en een bindende inkt die op het materiaal wordt gespoten. Dat gebeurt vergelijkbaar met een inkjet printer en zorgt ervoor dat het materiaal hard wordt. Nadat één laag poeder is gebonden, zeeft een soort hark een nieuwe laag poeder over de laag en wordt het proces herhaalt totdat het complete object af is. Deze technologie werd oorspronkelijk uitgevonden op MIT begin jaren 90 en is commercieel op de markt gebracht in 1995 door het bedrijf Z Corporation, wat in 2011 werd gekocht door 3D Systems voor $137 miljoen.

 

Andere technieken:

Het lijkt wel alsof iedere week er een nieuwe technologie wordt aangekondigd die kan worden gebruikt voor 3D printen. De veelbelovendste technologieën die recentelijk zijn aangekondigd zijn onder andere HP’s Multi Jet Fusion en  Carbon3D’s CLIP technology. De komende jaren zullen we zien welke van deze nieuw technologieën stand houden en welke we snel weer vergeten zijn.

 

Waar wordt 3D printen voor gebruikt en door wie?

3D printen was in het begin primair een technologie die werd gebruikt om snel prototypes te maken, maar de laatste jaren is dat aan het veranderen. Talloze fabrikanten gebruiken additive manufacturing om componenten en zelfs complete producten te produceren. Van de luchtvaart industrie tot medische modellen en implantaten, 3D printers worden gebruikt in praktisch iedere industrie, of het nou voor productie of prototypes is.

 

Medisch:

De afgelopen twee, drie jaren hebben chirurgen al 3D geprinte modellen gebruikt van organen als een belangrijk onderdeel van hun operaties en oefeningen. Een fysiek object geeft een veel duidelijker beeld van de problemen, veel beter dan een 2D of 3D beeld op een computer of papier ooit kan laten zien. Met een fysiek object kunnen chirurgen fysieke replica’s van de organen, botten of waar ze ook mee moeten werken, van een patiënt fysiek voelen. Daarnaast is er onderzoek bezig, bijvoorbeeld door het bedrijf Organovo, naar het 3D printen van (delen van) menselijke organen, zoals de lever of de nier. Op dit moment kan Organovo al levend menselijk lever weefsel 3D printen, wat wordt gebruikt voor farmaceutisch toxicologie onderzoek. Dit doen ze door middel van een FDM 3D printer, zoals die ook beschikbaar is voor consumenten. Echter, in plaats van thermoplastic en warmte gebruiken ze hydrogels met levende cellen. In de komende tien jaren wordt verwacht dat het onderzoek echt van de grond komt en dat het heel goed mogelijk zou kunnen zijn om over 15 tot 20 jaar complete organen 3D te printen, zodat ze kunnen worden gebruikt voor transplantatie. Een andere belangrijke vooruitgang die mogelijk is door middel van 3D printen is het maken van protheses, die gemakkelijk kunnen worden aangepast. Organisaties zoals Enabling The Future printen hand protheses door middel van 3D printers die minder dan 2000 dollar kosten met honderden tegelijk en bieden zo een nieuwe mogelijkheid voor mensen met onderarm amputaties. Naast het 3D printen van armen, handen en benen zijn er ook al bedrijven bezig met het 3D printen van protheses voor dieren, zoals een titanium kaak voor een zeeschildpad, of een nieuw schild voor een schildpad, en nieuwe poten voor eenden, ganzen en zelfs hoektanden.

 

Ruimte- en luchtvaart:

Omdat het mogelijk is om unieke geometrieën te printen door middel van additive manufacturing, gebruiken verschillende militaire instellingen, organisaties zoals NASA en ESA en allerlei vliegtuig fabrikanten 3D printers om het gewicht van hun vliegtuigen omlaag te brengen. Omdat complexere geometrieën mogelijk zijn, in combinatie met nieuwe materialen, bieden 3D objecten superieure kracht, met een lager gewicht. Voor organisaties zoals NASA kan dit enorm veel brandstof schelen, en dus geld, bij het lanceren van een ruimtevaartuig of raket. En ook voor bedrijven als Boeing en Airbus is het van belang dat hun vliegtuigen zo licht mogelijk en dus zo min mogelijk brandstof gebruiken. Ook deze bedrijven gebruiken al 3D printers om het gewicht zo laag mogelijk te houden.

 

Prototypes:

Fabrikanten over de hele wereld gebruiken 3D printers al om kosten te reduceren, tijd te besparen en om betere producten te produceren. Omdat het niet meer nodig is om het bouwen van prototypes uit te besteden, kunnen bedrijven sneller doorwerken en nieuwe producten ontwikkelen, want ze hoeven niet meer te wachten op een derde partij, die er soms wel weken over kan doen om een prototype te leveren. Voor autofabrikanten, elektronica bedrijven en allerlei andere bedrijven is 3D printen een onmisbare technologie.

 

Kunst/Educatief:

Met een 3D printer is het mogelijk om verbeelding tot leven te wekken. Kunstenaars hebben nu niet alleen de mogelijkheid om hun ideeën digitaal te verwerken op een computerscherm, maar kunnen deze ideeën werkelijkheid laten worden, door middel van digitale modellen. Met deze technologie ontstaat een compleet nieuw medium voor creativiteit, niet alleen voor kunstenaars maar ook voor kinderen, die beter in staat zijn om concepten te visualiseren en functionele producten te bouwen, allemaal door middel van een technologie waar je precies ziet wat er gebeurt. De komende jaren zullen we een enorme toename zien in het aantal basisscholen en middelbare scholen die een 3D printer gebruiken in hun curriculum. Dit bereidt de leerlingen voor op banen waar ze op de een of andere manier ongetwijfeld een 3D printer tegen zullen komen.

 

Waar kan ik een 3D printer kopen?

Langzaam aan wordt de technologie steeds meer beschikbaar voor het grote publiek en steeds meer winkel  hebben al één of meerdere 3D printers in hun assortiment. Online zijn er ook al honderden verschillende 3D printers te koop. Omdat een nieuwkomer en zelfs een 3D printer veteraan dit enorme aanbod waarschijnlijk overweldigend vindt, hebben we op onze beste 3D printer pagina een overzicht gemaakt van de beste 3D printers van dit moment. Bekijk het overzicht hier: Beste 3D printer 2015 We hopen dat, nu u aan het einde van deze gids gekomen bent, een beter idee heeft wat 3D printen is, waar het voor gebruikt wordt en hoe de verschillende technologieën gebruikt in dit proces werken.

Opzoek naar de beste 3D Scanner?
Maak hieronder uw keuze:

arrow

Wil je op de hoogte blijven van het laatste nieuws?

Blijf op de hoogte van het laatste nieuws, nieuwe printtechnieken en innovaties.