Let op: Het volgende artikel helpt je: Hoe werkt een 3D-printer? [A Beginner-Friendly Guide]
In de wereld van vandaag lijkt het alsof er voor alles een 3D-printer bestaat. Van kleine gadgets tot hele huizen, deze machines kunnen vrijwel elk ontwerp werkelijkheid maken.
Dus hoe werkt een 3D-printer? Welke technieken gebruikt het? Welke materialen zijn nodig voor het printen?
Laten we eens kijken:
Wat is een 3D-printer?
Een 3D-printer is een machine die gebruik maakt van additieve processen creëren driedimensionale objecten uit Computerondersteunde ontwerpen. De Japanse uitvinder Hideo Kodama ontwikkelde deze technologie, die dateert uit het begin van de jaren tachtig.
Maar pas begin 2010 werd het populair vanwege de betaalbaarheid. In tegenstelling tot de vorige versies hebben we momenteel zelfs draagbare printers.
3D-printtechnologie wordt voornamelijk gebruikt op het gebied van engineering en productie. Maar het vindt ook zijn weg naar:
- Gezondheidszorg: Biomedische technologen gebruiken het om prothetische organen te maken en farmaceutische medicijnen te printen.
- Bouw en constructie: De technologie kan betaalbare huizen, tijdelijke onderkomens en noodhulpstructuren bouwen.
- Mode: Op verzoek kan het schoenen en kleding produceren.
- Eten: Sommige bedrijven en luxe restaurants gebruiken het voor het bereiden, opdienen en decoreren van maaltijden. Ja echt.
Momenteel heeft de digitale 3D-printindustrie een marktomvang van ongeveer $12 miljard. En naarmate de technologie groeit, zullen er waarschijnlijk meer levensveranderende toepassingen ontstaan.
Laten we eerst eens kijken hoe het werkt.
Hoe werkt een 3D-printer?
Het begint eerst met het maken van een digitaal model. U kunt dit doen met behulp van 3D-print- of renderingsoftware.
Vervolgens wordt het ontwerp onderworpen snee, waar het verdeeld is Duizenden dunne laagjes.
Dan begint het daadwerkelijke 3D-printproces!
Er zijn drie technieken:
Soorten 3D-technieken
Hier vindt u alles over 3D-printtechnieken en printers die u moet weten:
1. Gesmolten afzettingsmodellering (FDM)
Fused Deposition Modeling (FDM) is de oplossing meest voorkomende 3D-printtechnologie. Het maakt gebruik van een Gloeidraad van materiaal, dat wil zeggen geduwd via een verwarmd mondstuk.
Dit smelt het maakt het gemakkelijker om laag voor laag aan te brengen om uw object te creëren. Dan het kunststof hardt uit bij afkoeling, Zo krijgt u een driedimensionaal product.
Er zijn twee hoofdtypen FDM-printers:
- Cartesiaanse coördinaten: Om het object te maken, moet de printkop langs de X-, Y- en Z-as bewegen. Deze machine is het meest populaire type omdat hij goedkoop, ultradraagbaar en ideaal is voor beginners.
- Delta: Het maakt gebruik van een hangende printkop die in de lucht hangt via drie armen die met de basis zijn verbonden. Deze bewegen de punt indien nodig op en neer om figuren te maken. Het is iets duurder en groter dan de eerste optie.
2. Bindmiddelmondstukken
Binder jetting maakt gebruik van een poederachtig materiaal objecten maken. Het plaatst de lagen zorgvuldig op een bouwplatform Verbinding haar met een Zelfklevend.
Het voordeel van deze technologie is dat deze indruk kan maken meerdere kleuren En materialen. Aan de andere kant kost het tijd langer om af te drukken en creëert geen robuuste artikelen zoals FDM.
Een ander nadeel van dit digitale 3D-printproces is de grootte van de machines. Ze zijn niet alleen enorm, maar ook duur.
3. Directe energieafvang
Deze techniek maakt gebruik van een krachtige laserstraal materiaal smelten en afzetten. In tegenstelling tot FDM beweegt de printkop horizontaal omhoog om een product te creëren.
Het verschilt van andere methoden omdat het mogelijk is Afdrukken met meerdere materialen En Metaallegeringen. Maar printers voor directe energiedepositie zijn duur en relatief langzaam.
Deze methode is standaard voor het maken van grote objecten voor commerciële doeleinden. U vindt de printers in sectoren als lucht- en ruimtevaart, marine, defensie, olie, gas, enz.
4. Materiaalstralen
Material jetting maakt gebruik van een printkop om druppels vloeibare materialen af te zetten. Het is vergelijkbaar met FDM, maar gebruikt ultraviolet (UV) licht om lagen veel sneller te laten stollen.
Helaas kun je er alleen gebruik van maken Polymeren En Groeien met deze methode. Dit komt door de complexe aard van het vloeibaar maken van andere potentiële materialen.
Materiaaljetprinters behoren ook tot de duurste 3D-machines op de markt. Ze zijn echter verkrijgbaar in verschillende maten, waaronder compacte en commerciële typen.
5. Fotopolymerisatie
Er wordt gebruik gemaakt van deze traditionele vorm van 3D-printtechnologie UV straling om lagen vloeibare hars te laten stollen. Het omvat twee verschillende technieken: Stereolithografie (SLA) En digitale lichtverwerking (DLP).
De eerste maakt gebruik van een bouwplatform dat op en neer beweegt met behulp van een UV-straal. De tweede optie gebruikt er daarentegen één elektronische projector om micro-eenheden van een object te gieten.
Beide methoden zijn supernauwkeurig en leveren producten van hoge kwaliteit op. Maar ze zijn soms traag en je kunt alleen fotopolymeermaterialen gebruiken.
Hoewel fotopolymerisatieprinters duur zijn, zijn ze verkrijgbaar in compacte en grote formaten. Ze worden veel gebruikt in de maakindustrie vanwege hun vermogen om complexe ontwerpen te maken.
6. Lamineren van vellen
Filmlamineren is een unieke methode waarbij dunne lagen materiaal worden gecombineerd om een driedimensionale print te creëren. De technologie omvat Additieve productie met echografie (UAM) En Productie van gelamineerde objecten (LOM).
Zoals de naam al doet vermoeden, wordt de eerste methode gebruikt Ultrasoon lassen voor het verbinden van lichtmetalen onderdelen. LOM gebruikt daarentegen de samenvoegen van lijm gecoat Materialen voor het maken van items.
Een extra CNC-bewerking (Computer Numerical Control). is nodig om de gewenste vormen te produceren. Het omvat het verwijderen van ongewenste materialen om verschillende ontwerpen te vormen.
Deze techniek is populair bij het maken van 3D-modellen en prototypes. Fabrikanten gebruiken het ook om eindproducten en functionele onderdelen te produceren.
7. Lasersinteren
Deze techniek maakt gebruik van een laser die selectief is smelt een poedermateriaal op een bed. Het lijnt ook de resulterende lagen uit zodat ze overeenkomen met het dwarsdoorsnedeprofiel van uw object.
Er zijn drie manieren om 3D-geprinte objecten te maken met behulp van filmlaminering:
- Selectief lasersinteren (SLS): Dit poederbedfusieproces maakt gebruik van een CO2-laser voor het verlijmen van nylonverbindingen. Het bouwt producten uit meerdere materialen, waaronder kunststoffen en metalen.
- Selectief lasersmelten (SLM): Het is vergelijkbaar met de eerste optie, maar gebruikt een Nabij-infraroodlaser om de lagen te laten smelten. Als gevolg hiervan kunt u met deze techniek bijna perfecte objecten maken.
- Direct metaallasersinteren (DMLS): Bij dit proces wordt gebruik gemaakt van een fiberlaser om kleine deeltjes metaallegeringen samen te smelten. Het kan solide en functionele onderdelen maken van een verscheidenheid aan materialen.
Bovenstaande processen zijn gebruikelijk in de staal- en keramiekindustrie. Fabrikanten gebruiken ze om superlegeringen met glanzende en schone oppervlakken te produceren.
Welke materialen gebruiken 3D-printers?
3D-printers gebruiken een breed scala aan materialen, waaronder:
- Polymeren: Dit zijn de meest voorkomende van alle stoffen. Deze omvatten harsen, nylon, polyethyleen, polycarbonaat, enz. De meeste zijn lichtgewicht, duurzaam en kosteneffectief.
- Metalen: Je kunt ook metalen zoals aluminium, messing en roestvrij staal gebruiken bij 3D-printen. Deze materialen zijn behoorlijk stevig en ideaal voor het maken van machineonderdelen.
- Keramiek: Sommige printers kunnen ook objecten maken van klei, porselein en glas. Ze zijn geschikt voor het maken van prototypes en modellen.
- Boodschappen: Dankzij deze technologie kun je er maaltijden mee bereiden. Enkele voorbeelden van 3D-printen van voedsel zijn suiker, chocolade, pizza, enz.
- Koolstofvezel: Dit is een sterk en lichtgewicht materiaal voor gebruik in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Het helpt bij de productie van vliegtuigonderdelen en satellietcomponenten.
- Papier: Dit materiaal creëert 3D-prototypes die realistisch zijn en levendige details hebben. Het is goedkoop, milieuvriendelijk en gemakkelijk te modelleren.
- Nitinol: Deze stof helpt bij de productie van medische implantaten. Het is superelastisch, maar zeer stijf.
Laten we nu verder gaan met de voor- en nadelen van het gebruik van deze technologie.
3d printen — Voor-en nadelen
De voor- en nadelen van 3D-printen zijn als volgt:
Voordelen
Voordelen zijn onder meer:
- Het is betaalbaar en gemakkelijk te starten: U hoeft de bank niet kapot te maken om uw bedrijf te starten. Het enige wat je nodig hebt is een computer, de juiste software en een 3D-printer. Gevestigde bedrijven kunnen dit gebruiken om de kosten van prototyping en constructiecomponenten te verlagen.
- Verhoogde nauwkeurigheid en precisie: 3D-printers kunnen kleine onderdelen en componenten produceren die vrijwel defectvrij zijn.
- Grotere ontwerpvrijheid: Je bent vrij om te werken en te experimenteren met verschillende vormen en maten. U kunt alles wat u maar kunt bedenken creëren zonder u zorgen te hoeven maken over het productieproces.
- Veelzijdige toepassingen: 3D-printers hebben een breed scala aan toepassingen in verschillende industrieën. Deze omvatten de gezondheidszorg, de automobielsector, de lucht- en ruimtevaart, de bouw, het onderwijs, enz.
- Tijdbesparend en efficiënt: Deze technologie kan u helpen tijd te besparen. Zodra u het model heeft, kan het een paar uur of dagen duren om het eindproduct te maken.
- Minder afval: Er zijn aanzienlijke hoeveelheden materialen nodig om producten te voltooien, ongeacht welk 3D-printproces u gebruikt. Dit in tegenstelling tot traditionele methoden die veel afval opleveren.
Nadelen
De nadelen zijn onder meer:
- Compromis op kwaliteit: 3D-geprinte producten hebben niet de duurzaamheid van producten die op traditionele wijze zijn gemaakt. Het laag-voor-laag additiefproces vermindert de sterkte van het product met 10 tot 50%.
- Beperkte kleuren: De meeste machines kunnen slechts in één kleur afdrukken. Dit beperkt het aantal applicaties en producten dat u kunt maken.
- Modellen moeten worden herwerkt: Sommige items moeten in een of andere vorm worden verfijnd, b.v. B. Slijpen, schilderen en polijsten. Als zodanig kan het de kosten en de productietijd verhogen.
- Moeilijk te schalen: 3D-printen is niet geschikt voor massaproducten. Er zijn honderden machines voor nodig, wat op de lange termijn duur kan zijn.
- Problemen met kopieerbeveiliging: Deze technologie maakt het voor piraten gemakkelijk om artikelen van andere bedrijven te vervalsen.
- Bedreiging voor de werkzekerheid: Naarmate deze technologie zich verder ontwikkelt, kan deze menselijke arbeid vervangen, wat tot banenverlies kan leiden.
- Milieuproblemen: De meeste materialen die bij 3D-printen worden gebruikt, zijn niet biologisch afbreekbaar, waardoor het milieu wordt blootgesteld aan vervuiling.
Afronden
Een 3D-printer creëert een echt driedimensionaal object met behulp van een digitaal bestand. Het bouwt een object op door laag voor laag materialen toe te voegen totdat het voltooid is.
Over het geheel genomen blijkt de technologie veelzijdig en levensreddend te zijn. Het heeft eindeloze toepassingen in verschillende industrieën.
Van het maken van medische implantaten tot het maken van auto-onderdelen, de mogelijkheden zijn eindeloos!
