3D printers werken volgens het AM systeem. AM staat voor Additive Manufacturing. Dit betekent dat een vorm wordt opgebouwd door materiaal toe te voegen. Dit in tegenstelling tot het wéghalen van materiaal, zoals een beeldhouwer doet. De additive methode heeft als voordeel dat je precies zoveel materiaal gebruikt als je nodig hebt en geen gram meer.

Het 3D proces – van ontwerp naar product

1. 3D software

Hoe goed je idee ook is, er altijd komt een moment dat je het moet vertalen naar een goed 3D model. Hier voor is het van belang dat je goed weet wat je wilt, want het opbouwen van een 3D model is een tijdrovende klus. Ook moet er van te voren rekening mee houden dat je uiteindelijk een 3D print wilt maken van je ontwerp. Hier komt bij dat niet alles printbaar is. Meshes moeten gesloten zijn en mogen elkaar niet overlappen. Een ontwerp kan er op het scherm fantastisch uitzien en toch uit de printer komen als een amorfe klont plastic.

2. STL file

Heb je eenmaal een ontwerp dat aan alle eisen voldoet, moet je het omzetten naar een STL file. STL is het bestandsformaat dat oorsponkelijk uit de Stereo Lithografie komt. Het beschrijft jouw ontwerp in termen van 3-hoeken en kan tevens informatie bevatten over kleur.

3. Slicer

Dan moet je ontwerp gesliced worden. Dat is het moment dat je een benadering hebt van de printduur is. Dat is altijd spannend, want, zoals ik al eerder zei, niet elke printduur is realistisch. Dit is ook het moment om alle instellingen te doen voor de uiteindelijke print, waarbij je de printduur & kwaliteit nog kan beïnvloeden. Wanneer je print met thermoplasten, is vooral de temperatuur en snelheid van de printkop van belang. De vorm van je ontwerp én de 3D print techniek bepaalt of er tijdens het printen ondersteuning aangebracht moet worden.

4. Printen

Dan is het een kwestie van de print naar de printer te sturen. Als er dan niets meer mis gaat, zie je laag voor laag je ontwerp verschijnen. Dat blijft toch iets moois. Bij sommige printers kan je tijdens het printen het proces nog bijsturen. Ik ben hier geen voorstander van. Wil je het printproces ook echt beheersen, is het van belang dat je het kunt herhalen. Zeker als je voor opdrachtgevers werkt die een constande kwaliteit verwacht.

 

Print technieken

Er zijn verschillende printmethodieken, waarvan onderstaande op dit moment de meest voorkomenden zijn. De 3D techniek ontwikkeld zich echt zo snel, dat er telkens weer nieuwe bij komen.

  • Laminated Object Modeling (LOM) Dit is de oudste methode, waarbij het object wordt gemaakt door het met plakjes op te bouwen. Dit kan met divese materialen. Deze methode is onlangs gemodernaliseerd en op de markt gebracht door Staples. Een gecomputeriseerde plotter snijdt uit vellen papier vormen uit en voorziet ze ook meteen van kleur. Zo ontstaat er een zeer realistische, full colour 3D print
  • Stereolithografie (SLA of STL) Er wordt een laser gebruikt om vloeistoffen te verharden
  • Selective Laser Sintering (SLSEen laser smelt poeder tot een vast product. Dit poeder is eerst laag na laag aangebracht met een nozle. Er zijn divese varianten van deze techniek: Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Electron Beam Melting (EBM) en Selective Hot Air Sintering and Melting.
  • Inktjet technologie Een printer print direct, laag voor laag het materiaal op een object. Dat zijn de printers die op dit moment zo immens populair aan het worden zijn en waarmee, als je weet hoe je ze moet gebruiken, uitzonderlijke resultaten te behalen zijn. Varianten op deze techniek zijn Fused Depositing Modeling (FDM). Met deze techniek worden thermo platics met een hete printkop aangebracht op het model.
  • Polyjet Met deze techniek worden vloeibare polymeren aangebracht, waarna deze met behulp van UV licht gehard.
  • Laser Powder Forming Met deze methode wordt in de printkop met behulp van een laser metaalpoeder gesmolten en meteen aangebracht op het model.

3D geprint speelgoedje

Dit speelgoedje is nu al een klassieker en geeft goed de kracht van 3D printen weer. Het werd in één keer geprint, werkend met bewegende delen én in full color. Geproduceerd met een Z-corp printer.

Voordelen van 3D ontwerpen

Vorm & uniciteit

Maar er is nóg een groot voordeel bij deze techniek, namelijk dat je vormen kunt maken die volgens traditionele methoden niet kúnnen. De meeste industrieel vervaardigde producten zijn namelijk met behulp van spuitgieten gemaakt. Dit betekent dat kunststof korrels in een mal geperst worden onder hoge druk. Wil je deze vorm weer uit de mal kunnen halen, moet de mal lossend zijn. Dit stelt dus grenzen aan wat je wel en niet kan maken. Visueel nemen we die beperking al lang niet meer waar, maar als je dingen print die niet op een andere wijze gemaakt hadden kunnen worden, sta je toch wel even te kijken.

Kosten

Er hoeven bij 3D printen geen kosten gemaakt te worden voor vervaardiging van mallen. Voor ontwerpers is dit altijd de grootste barriere geweest bij ontwerpen van producten. Time to market was groot en de weg hiernaar toe was complex en kostbaar.