3D printen

3D printen is een additieve technologie die wordt gebruikt om onderdelen te vervaardigen. Het is 'additief' in die zin dat er geen blok materiaal of mal nodig is om fysieke objecten te vervaardigen. Er worden eenvoudigweg lagen materiaal op elkaar gestapeld en samengesmolten. Dit werkt snel, met lage vaste opstartkosten, en kan complexere geometrieën creëren dan 'traditionele' technologieën, met een steeds meer materialen. 3D printen wordt veelvuldig gebruikt in de engineering-sector, met name voor prototyping en het creëren van lichtgewicht geometrieën.

3D printen wordt doorgaans geassocieerd met makers, hobbyisten en amateurs, desktopprinters, toegankelijke printtechnologieën zoals FDM en goedkope materialen zoals ABS en PLA (alle afkortingen worden hieronder uitgelegd). Dit is grotendeels te danken aan de democratisering van 3D printen door betaalbare desktopmachines die voortkwamen uit de RepRap-beweging, zoals de MakerBot en Ultimaker, wat ook leidde tot de explosieve opkomst van 3D printen in 2009.

Additive Manufacturing (AM) wordt daarentegen meer geassocieerd met commerciële en industriële toepassingen.

Rapid prototyping is een andere term die soms wordt gebruikt voor 3D printtechnologie. Dit gaat terug tot de vroege geschiedenis van 3D printen, toen de technologie voor het eerst opkwam. In de jaren 1980, toen 3D printen voor het eerst werd uitgevonden, werd dit ‘rapid prototyping’ genoemd omdat de technologie destijds alleen geschikt was voor prototypes, niet voor seriewerk.

In de afgelopen jaren is 3D printen uitgegroeid tot een uitstekende oplossing voor de seriematige productie van vele soorten onderdelen. Andere productietechnologieën (zoals CNC frezen) zijn goedkoper en toegankelijker geworden voor prototyping. Dus hoewel ‘rapid prototyping’ nog steeds wordt gebruikt om te verwijzen naar 3D printen, evolueert de term nu naar alle vormen van zeer snelle prototyping.

3D printen was in eerste instantie bedoeld om de industriële productontwikkeling te versnellen door sneller prototypes te kunnen maken. Hoewel er al een aantal octrooien bestonden op dit gebied, wordt meestal de naam Chuck Hull geassocieerd met de uitvinding van de 3D printer, zijn ‘Stereolithography Apparatu’ (SLA), gepatenteerd in 1984.

Fundamenten

Chuck mag dan alle credits krijgen, er werden aan het einde van de jaren 1980 meerdere technologieën parallel ontwikkeld. Verschillende bedrijven die in deze periode werden opgericht, waren essentieel voor de ontwikkeling van de technologie.

• 1981: het eerste octrooi voor een apparaat dat UV-licht gebruikte om fotopolymeren uit te harden, werd toegekend aan Hideo Kodama in Japan. Dit bedrijf ontwierp het apparat voor ‘rapid prototyping’ omdat het bedoeld was voor het maken van modellen en prototypes. Er was echter geen interesse en het bedrijf zag af van zijn octrooi.
• 1984: de Franse uitvinders Alain Le Mehaute, Olivier de Witte en Jean Claude André vroegen een octrooi aan waarbij, net als bij Hideo, UV-licht werd gebruikt om fotopolymeren uit te harden. General Electric liet het octrooi vallen vanwege een gebrek aan zakelijk potentieel.
• 1984: slechts enkele weken na Le Mehaute, vroeg de Amerikaan Charles ‘Chuck’ Hull zijn eigen octrooi aan voor een ‘apparaat voor de productie van driedimensionale objecten door middel van stereolithografie’. Zo bedacht hij tegelijk de term ‘stereolithografie’ (SLA).
• 1987 - Hull vond de bestandsindeling STL uit en in datzelfde jaar richtte hij 3D Systems op.
• 1987: de Amerikaan Carl Deckard vroeg octrooi aan in voor Selective Laser Sintering (SLS) en richtte datzelfde jaar Desktop Manufacturing (DTM) Corp. op (overgenomen door 3D Systems in 2001).
• 1989: de Amerikaan S. Scott Crump vroeg octrooi aan voor Fused Deposition Modeling (FDM) en richtte datzelfde jaar met zijn vrouw Stratasys op.

Commercialisatie

Van eind jaren 1980 tot begin jaren 1990 onderging de industrie een zeer snelle commercialisatie. De eerste machines waren groot en duur en hun makers concurreerden om industriële prototypingcontracten met massaproducenten in de auto-, luchtvaart-, gezondheids- en consumentengoederenindustrie.

• 1987: 3D Systems bracht de eerste commerciële SLA-printer uit, de ‘SLA-1’.
• 1992: het FDM-octrooi werd uiteindelijk toegekend aan Stratasys, wat leidde tot de lancering van de eerste FDM-printer, de ‘3D Modeler’.
• 1992: DTM bracht de eerste commerciële SLS-printer uit, de ‘Sinterstation 2000’.
• 1994 - het Duitse bedrijf Electro Optical Systems (EOS), opgericht in 1989, onthulde de ‘EOSINT M160’, de eerste commerciële 3D printer voor metaal.

Democratisering

In het begin van de jaren 2000 leidde de felle concurrentie, ontwikkelingen op het gebied van materiaalwetenschap en het aflopen van veel octrooien tot een omgeving waarin 3D printen betaalbaar werd voor iedereen. Dit was het decennium waarin 3D printen populair werd – bij creatieve geesten. Gewone mensen konden nu objecten maken, iets wat vroeger het domein was van de industrie.

• 2005 - het open-source RepRap Project (‘Replicated Rapid Prototyper’) ging van start met als doel zelfreplicerende 3D printers te creëren die in staat waren hun eigen onderdelen te printen. Dit leidde tot een enorme interesse in de technologie.
• 2009 - belangrijke FDM-octrooien kwamen in het publieke domein. MakerBot lanceerde hun desktop 3D printer, de ‘Cupcake CNC’. Deze kostte nog maar een paar honderd dollar in plaats van duizenden, en alle onderdelen waren te downloaden van Thingiverse, een website waar gebruikers hun zelfgemaakte ontwerpbestanden konden delen.
• 2012 - Formlabs bracht de ‘Form 1’ uit, de eerste betaalbare SLA-printer, via een indrukwekkende Kickstarter-campagne die 2,95 miljoen dollar aan financiering ophaalde.
• 2013: Protolabs Network ging van start als peer-to-peer 3D printservice, als tussenschakel voor mensen die prints nodig hebben en mensen die een machine hebben om die prints te maken. Het groeide snel uit tot het grootste 3D printplatform ter wereld met meer dan 50.000 ‘print hubs’. Daarna werd de focus verlegd naar zakelijke klanten en werden alle vormen van custom manufacturing atoegankelijker gemaakt.
• 2014: belangrijke SLS-octrooien kwamen in het publieke domein, wat ertoe leidde dat verschillende bedrijven met kleinere en beter betaalbare SLS-printers op de markt kwamen.

Volwassenheid

Vanaf 2018 was de hype rond 3D printen grotendeels voorbij, maar bij bedrijven nam de interesse voor commerciële toepassingen alleen maar toe. Tegenwoordig zijn er duizenden bedrijven die printers produceren en allerlei diensten aanbieden op het gebied van 3D printtechnologie.

Lees meer over de geschiedenis van 3D printen

EEr zijn genoeg leuke artikelen over 3D printen beschikbaar. Wil je dieper in de geschiedenis duiken, dan zijn Wikipedia en Wohler Associates de beste bron.

• Wikipedia - 3D printing
• Wohlers Report 2016 - Geschiedenis van Additive Manufacturing

Additivve manufacturing bestaat pas sinds de jaren 1980. Alle productiemethoden van daarvoor worden vaak traditioneel genoemd. Om de belangrijkste verschillen tussen additieve en traditionele productie te begrijpen, delen we alle methoden in drie groepen in: additief, subtractief en formatief.

Additieve productie

Additieve productie bouwt 3D-objecten op door 2D-lagen materiaal af te zetten en te versmelten.

Deze methode vereist bijna geen opstarttijd of kosten, wat ideaal is voor prototyping. Onderdelen kunnen snel worden gemaakt en na gebruik worden weggegooid. Onderdelen kunnen ook in bijna elke geometrie worden geproduceerd, wat een van de belangrijkste voordelen is van 3D printen.

Een van de grootste beperkingen van 3D printen is dat de meeste onderdelen inherent anisotroop of niet volledig dicht zijn. Dit betekent dat ze meestal niet de materiaal- en mechanische eigenschappen hebben van onderdelen die zijn gemaakt via subtractieve of formatieve technieken. Vanwege fluctuaties in koel- of uithardingsomstandigheden zijn verschillende prints van hetzelfde onderdeel ook vatbaar voor lichte variaties, wat beperkingen stelt als het gaat om consistentie en herhaalbaarheid.

Subtractieve productie

Subtractieve productie, zoals frezen en draaien, creëert objecten door materiaal van een massief blok te verwijderen (frezen).

Op deze manier kan bijna elk materiaal worden bewerkt, waardoor dit een veelgebruikte techniek is. Door de controle over elk aspect van het proces kan deze methode ongelooflijk nauwkeurige onderdelen produceren met hoge herhaalbaarheid. De meeste ontwerpen vereisen Computer Aided Manufacturing (CAM) om de freesbewegingen en het zo efficiënt mogelijk verwijderen van materiaal te plotten. Dit vergt wel wat voorbereidingstijd en voegt kosten toe, maar voor de meeste ontwerpen is dit de meest kosteneffectieve productiemethode.

De belangrijkste beperking van subtractieve productie is dat de freeskop alle oppervlakken moet kunnen bereiken om materiaal te verwijderen, waardoor een ontwerp niet te complex mag zijn. Hoewel 5-assige machines deze beperkingen deels wegnemen, moeten complexe onderdelen nog steeds opnieuw worden geplaatst tijdens het frezen, wat tijd en kosten met zich meebrengt. Subtractieve productie is bovendien een verspillend proces vanwege de grote hoeveelheden materiaal die worden verwijderd om de uiteindelijke geometrie van het onderdeel te bereiken.

Formatieve productie

Formatieve productie, zoals spuitgieten en stansen, creëert objecten door materialen met warmte en/of druk in de gewenste vorm te brengen.

Formatieve technieken zijn ontworpen om de marginale kosten van het produceren van afzonderlijke onderdelen te verlagen. Maar het maken van de vereiste mallen of machines voor het productieproces maakt de opstartkosten zeer hoog. Desondanks kunnen deze technieken onderdelen produceren in tal van materialen (metalen en kunststoffen) met bijna foutloze herhaalbaarheid. Voor seriewerk op grote schaal zijn ze bijna altijd de meest kostenefficiënte optie.

Hoe deze methoden zich tot elkaar verhouden

Productie is complex en er zijn te veel aspecten om alle methoden uitgebreid met elkaar te vergelijken. Het is vrijwel onmogelijk om alles tegelijk te optimaliseren voor kosten, snelheid, geometrische complexiteit, materialen, mechanische eigenschappen, oppervlakteruwheid, toleranties en herhaalbaarheid.

In zulke complexe situaties zijn de volgende vuistregels beter hanteerbaar:

• Additieve productie is de beste optie voor kleine aantallen, complexe ontwerpen en wanneer snelheid essentieel is.
• Subtractieve productie is de beste optie voor middelgrote aantallen, eenvoudige geometrieën, nauwe toleranties en harde materialen.
• Formatieve productie is de beste optie voor het seriematig produceren van identieke onderdelen.

Meestal bepaalt de kostprijs per onderdeel welke productiemethode het beste is. Grofweg kunnen de eenheidskosten per methode als volgt worden gevisualiseerd:

Lees meer over 3D printen vs. CNC frezen

3D printen wordt elk jaar goedkoper en in sommige gevallen kan 3D printen de concurrentie met spuitgieten al aan qua kostenefficiëntie. Meestal zijn het 3D printen en CNC frezen die als uitwisselbaar worden beschouwd voor bepaalde taken. Daarom hebben we een uitgebreide gids geschreven waarin deze technieken met elkaar worden vergeleken. Lees meer over 3D-printing vs. CNC-machining.

Met zo veel verschillende technieken voor 3D printen kan het moeilijk zijn om het hele aanbod te begrijpen. De International Organization for Standardization heeft de ISO/ASTM standard 52900 gecreëerd om de gebruikte terminologie rondom 3D printen te standaardiseren. Wij hebben een aantal termen samengebracht in deze lijst met termen bij 3D printen.

3D printers kunnen worden ingedeeld in verschillende soorten processen:

1. Vat-polymerisatie: vloeibare fotopolymeer wordt uitgehard door licht
2. Materiaalextrusie: gesmolten thermoplast wordt afgezet via een verwarmde spuitmond
3. Poederbedsmelten: poederdeeltjes worden samengesmolten door een hoog-energiebron
4. Materiaal Jetting: druppels van vloeibaar lichtgevoelig smeltmiddel worden afgezet op een poederbed en uitgehard door licht
5. Binder Jetting: druppels van vloeibaar bindmiddel worden afgezet op een bed van korrelige materialen, die later samengesinterd worden
6. Directe energiedepositie: gesmolten metaal wordt tegelijkertijd afgezet en samengesmolten
7. Laagjeslaminatie: individuele lagen materiaal worden op maat gesneden en aan elkaar gelijmd

Er zijn zeven hoofdprocessen voor 3D printen. Binnen elk type proces zijn er unieke technologieën, en voor elke unieke technologie zijn er ook vele verschillende merken die vergelijkbare printers verkopen.

Vat-fotopolymerisatie

Fotopolymerisatie is het proces waarbij een fotopolymeerhars wordt blootgesteld aan bepaalde golflengtes van licht en daardoor uithardt.

Stereolithografie (SLA), Direct Light Processing (DLP) en Continuous Direct Light Processing (CDLP) vallen onder Additive Manufacturing in de categorie vat-fotopolymerisatie. Bij SLA wordt een object gecreëerd door een polymeerhars laagje voor laagje uit te harden met behulp van een ultraviolet (UV) laserstraal. DLP is vergelijkbaar met SLA maar maakt gebruik van een digitaal lichtscherm om in één keer een afbeelding van elke laag te belichten. CDLP lijkt veel op DLP, maar werkt met een continue opwaartse beweging van het bouwplatform. Alle processen voor vat-fotopolymerisatie zijn geschikt voor het produceren van fijne details en een glad oppervlak, waardoor ze ideaal zijn voor sieraden en medische toepassingen.

Voordelen

• Glad oppervlak
• Fijne details
• Goed voor prototyping van IM

Beperkingen

• Broos
• Vereist meestal ondersteuning
• Gevoelig voor UV
• Uitgebreide nabewerking vereist

Poederbedfusie

Bij poederbedfusie wordt een warmtebron gebruikt om deeltjes kunststof- of metaalpoeder laag voor laag te sinteren of smelten. Selectief laser smelten (SLS), Electron Beam Melting (EBM) en Multi-Jet Fusion (MJF) vallen hier allemaal onder. Bij het 3D printen van metaal door middel van Selective Laser Melting (SLM) en Direct Metal Laser Sintering (DMLS) wordt ook poederbedfusie toegepast om metaalpoederdeeltjes selectief aan elkaar te hechten.

Voordelen

• Sterke onderdelen (nylon)
• Complexe geometrie
• Schaalbaar (grootte)
• Geen ondersteuning

Beperkingen

• Langere productietijd
• Hogere kosten (machines, materiaal, bediening)

Extrusie

Bij extrusie wordt een materiaal door een spuitmond op een bouwplaat geperst, laag voor laag. Fused deposition modelling (FDM) valt in deze categorie en is de meest gebruikte technologie voor 3D printen.

Voordelen

• Snel
• Lage kosten
• Gangbare thermoplasten

Beperkingen

• Ruw oppervlak
• Anisotroop
• Vereist meestal ondersteuning
• Niet schaalbaar
• Beperkte nauwkeurigheid

Material Jetting

Bij jettingwordt UV-licht of warmte gebruikt om fotopolymeren, metalen of was uit te harden en onderdelen laag voor laag op te bouwen. Nano Particle Jetting (NPJ) en Drop-on-Demand (DOD) zijn twee andere vomren van jetting.

Voordelen

• Realistische prototypes
• Uitstekende details
• Hoge nauwkeurigheid
• Glad oppervlak

Beperkingen

• Hoge kosten
• Broze mechanische eigenschappen

Binder Jetting

Binder jetting gebruikt een industriële printkop om een bindmiddel op dunne lagen poedermateriaal te deponeren. In tegenstelling tot de andere 3D printtechnologieën vereist binder jetting geen warmte.

Voordelen

• Alle mogelijke kleuren
• Diverse materialen
• Geen ondersteuning
• Geen kromtrekken of krimpen

Beperkingen

• Lage onderdeelsterkte
• Minder nauwkeurig dan material jetting

Direct Energy Deposition

Direct Energy Deposition (DED) creëert 3D-objecten door poedermateriaal te smelten tijdens het deponeren. Deze techniek wordt voornamelijk gebruikt met metaalpoeder of metaaldraad en wordt vaak aangeduid als metaaldepositie. Laser Engineered Net Shape (LENS) en Electron Beam Additive Manufacture (EBAM) vallen ook in deze categorie.

Voordelen

• Sterke onderdelen
• Diverse materialen
• Grotere onderdelen

Beperkingen

• Hoge kosten
• Slechte oppervlakteafwerking

Sheet Lamination

Met deze techniek worden objecten gemaakt door dunne bladen materiaal te stapelen en lamineren. Er zijn verschillende varianten: binden, ultrasoon lassen en solderen (brazing).

Voordelen

• Snel
• Lage kosten
• Geen ondersteuning nodig
• Lagen van verschillende materialen

Beperkingen

• Nabewerking vereist
• Beperkte materialen
• Afwerking kan variëren

De verschillende Additive Manufacturing-technieken kunnen worden samengevat in een eenvoudig boomdiagram:

Klik hier om de afbeelding te downloaden in hoge resolutie.

Ons artikel over de zeven soorten 3D printers The Seven Official Types Of 3D Printers geeft een overzicht van hoe elk type printer werkt, de beschikbare materialen, de prijs en snelheid van printen, geometrische eigenschappen (grootte, complexiteit en resolutie), mechanische eigenschappen (nauwkeurigheid, sterkte en oppervlakteafwerking) en veelvoorkomende toepassingen.

Op zoek naar meer gedetailleerde informatie over het onderwerp? We hebben ook een handboek over 3D printen geschreven. Wil je alle belangrijke aspecten van 3D printen echt onder de knie krijgen voor professioneel gebruik, dan is dit boek wat je zoekt.

Het beste 3D printproces kiezen voor een bepaald onderdeel is soms lastig, aangezien er vaak meer dan één geschikt proces is, elk met subtiele variaties in kosten en output. Over het algemeen zijn er drie belangrijke aspecten om rekening mee te houden:

• De vereiste materiaaleigenschappen: sterkte, hardheid, slagvastheid, enz.
• De functionele en visuele ontwerpeisen: glad oppervlak, sterkte, hittebestendigheid, enz.
• De mogelijkheden van het 3D printproces: nauwkeurigheid, bouwgrootte, enz.

Deze komen overeen met de drie meest voorkomende methoden om het juiste proces te selecteren:

• Op basis van vereist materiaal
• Op basis van vereiste functionaliteit of visueel uiterlijk
• Op basis van vereiste nauwkeurigheid of bouwgrootte

Voor meer inzicht over het gebruik van deze methoden lees je onze volledige handleiding voor het selecteren van het juiste 3D-printproces. De volgende vergelijkingsgidsen kunnen ook helpen bij uw beslissing.

• HP MJF vs. SLS: Een vergelijking van 3D printtechnologieën
• Industriële SLA/DLP vs. desktop SLA/DLP
• Industrieel FDM vs. desktop FDM

Het aantal beschikbare materialen voor 3D printen groeit elk jaar snel, aangewakkerd door de marktvraag naar specifieke materialen en mechanische eigenschappen en de vooruitgang in materiaalwetenschap. Dit maakt het ondoenbaar om een volledig overzicht te geven van alle materialen. Wel is elk 3D printproces slechts compatibel met specifieke materialen, wat enkele algemene richtlijnen mogelijk maakt.

Thermoplasten en thermohardende polymeren zijn veruit de meest voorkomende materialen, maar 3D printen is ook mogelijk met metalen, composieten en keramiek.

Een andere manier om materialen in te delen is op basis van eigenschappen: goedkoop, chemisch bestendig, oplosbaar, flexibel, duurzaam, hittebestendig, stijf, waterbestendig, UV-bestendig. Veel industriële toepassingen vereisen duurzame kunststoffen zoals Nylon 12, en de meeste hobbytoepassingen maken gebruik van PLA of ABS, de meest gebruikte materialen bij FDM 3D printen.

Een meer uitgebreid overzicht van elk van de belangrijkste materialen voor 3D printen vind je in deze artikelen:

• FDM 3D printmaterialen vergeleken
• PLA vs. ABS: Wat is het verschil?
• SLA 3D printmaterialen vergeleken
• 3D geprinte spuitgietmatrijzen: Materialen vergeleken

Er zijn verschillende nabewerkingen mogelijk voor afgewerkte 3D prints. De nabewerkingstechniek die je kiest, zal afhangen van het gewenste effect voor je onderdeel.

Bijvoorbeeld, je kunt onderdelen die zijn gemaakt met hars polijsten, zodat je een glanzende of reflecterende afwerking krijgt. Bepaalde materialen zijn ook geschikt voor vapor smoothing, waarbij het werkstuk wordt blootgesteld aan een chemische damp zodat de bovenste laag smelt tot een glad, glanzend oppervlak.

Door een onderdeel te schuren, kun je laaglijnen en ruwe oppervlakken verwijderen en gladder maken. Primen en schilderen is ook een veelgebruikte methode voor het nabewerken van een afgewerkte 3D print, mocht je willen dat jouw onderdeel een bepaalde kleur heeft voor esthetische doeleinden of voor de veiligheid.

Je kunt 3D geprinte onderdelen van hars ook polijsten, voor een glanzend of reflecterend resultaat. Bepaalde materialen kunnen ook chemisch glad worden gemaakt. Dit houdt in dat een print wordt blootgesteld aan een chemische damp waarbij de bovenste laag smelt en een glad, glanzend oppervlak vormt.

Je kunt ook verschillende nabewerkingstechnieken zoals warmtebehandeling en elektrodepositie gebruiken om de mechanische eigenschappen van een onderdeel te verbeteren. Echter, de mogelijkheid om een nabewerkingstechniek zoals elektrodepositie te gebruiken, zal afhangen van het materiaal dat je hebt gekozen, dus zorg ervoor dat je overlegt met je leverancier.

Als je 3D geprinte onderdeel is ontworpen voor een functionele toepassing, moet je mogelijk metalen inserts toevoegen als versterking of schroefdraad creëren voor schroeven, zodat je je onderdeel gemakkelijker kunt monteren of bevestigen aan andere onderdelen.

Als je 3D-geprinte onderdeel is ontworpen voor een functionele toepassing, moet je wellicht overwegen metalen inserts toe te voegen voor versterkingen of schroefdraad te creëren voor schroeven, zodat je je onderdeel gemakkelijker kunt monteren of bevestigen aan andere onderdelen.

3D printen begint met software. Er zijn veel verschillende programma’s die helpen bij elke fase van het ontwerp- en printproces, van 3D-modellering tot printsimulaties en slicer-programma’s.

De twee belangrijkste methoden voor 3D-modellering zijn ‘solid modelling’ en ‘surface modelling’. Voor beide benaderingen zijn er verschillende CAD-softwarepakketten. Solid modelling verwijst naar het creëren van virtuele objecten door het definiëren en samenvoegen van 3D-vormen die meestal vooraf gedefinieerd zijn en waaraan later verfijnde oppervlaktedetails worden toegevoegd. Surface modelling is vergelijkbaar, behalve dat de ontwerper begint met 2D-oppervlakken en deze vormt in ‘freeform’ om 3D-vormen te creëren.

Beide benaderingen kunnen precies hetzelfde resultaat opleveren, maar solid modelling is sneller voor eenvoudige en niet-organische vormen, terwijl surface modelling sneller is voor meer organische vormen. SolidWorks, Fusion 360 en Rhino 3D zijn populair bij professionals en er zijn veel gratis programma’s voor gewone gebruikers.

Andere 3D printsoftware die handig kan zijn, zijn printsimulatietools en tools voor het corrigeren van bestandsfouten.

De exacte best practices en vuistregels kunnen per 3D printtechnologie verschillen. Er zijn echter bepaalde kenmerken waar je altijd op moet letten:

• Ondersteunde wanddikte
• Niet-ondersteunde wanddikte
• Ondersteuningen en overhangende delen
• In reliëf gemaakte en gegraveerde details
• Horizontale bruggen
• Gaten
• Verbindende of bewegende onderdelen
• Uitloop
• Minimale detailgrootte
• Minimale pendiameter
• Maximale tolerantie

De processpecifieke ontwerpregels voor elk van deze kenmerken zijn samengevat in de afbeelding hieronder:

Klik hier om deze afbeelding te downloaden in hoge resolutie.

3D printen is over het algemeen een veilige productiemethode, maar er zijn verschillende voorzorgsmaatregelen die onze fabrikanten nemen om hun - en uw - veiligheid en gezondheid te waarborgen.

Sommige materialen kunnen bijvoorbeeld schadelijke deeltjes of dampen uitstoten tijdens het printen. Daarom plaatsen onze fabrikanten hun 3D printers altijd in goed geventileerde ruimtes en maken ze gebruik van afzuiging. Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) kunnen ook helpen om de blootstelling aan schadelijke dampen te verminderen.

De hoge temperaturen die 3D printers bereiken, evenals de bewegende onderdelen die ze hebben, kunnen brandgevaar opleveren of letsel veroorzaken als ze niet veilig worden behandeld of regelmatig worden onderhouden. Onze fabrikanten leiden hun werknemers hierin op.

Het geluid dat 3D printers maken, kan ook problemen veroorzaken, afhankelijk van het type (en aantal) 3D printers dat wordt gebruikt. Onze fabrikanten gebruiken gehoorbescherming om dergelijke problemen te voorkomen, vooral als hun 3D printers zich in een kleine binnenruimte bevinden.

De juridische en ethische overwegingen bij 3D printen komen in grote mate overeen met die voor andere, meer traditionele vormen van productie.

Zo moet je de intellectuele eigendomsrechten (IE-rechten) van een ontwerp of onderdeel respecteren door de juiste gebruikslicentie aan te vragen. Dit betekent dat je geen auteursrechtelijk beschermd onderdeel mag reproduceren zonder toestemming van de oorspronkelijke maker.

Als je 3D geprinte onderdelen maakt of verkoopt, ben je meestal verantwoordelijk voor de veiligheid en kwaliteit van die onderdelen. Dit betekent dat je aansprakelijk kunt worden gesteld als ze niet voldoen aan de veiligheids- of kwaliteitsnormen voor bepaalde sectoren of toepassingen.

Ethische overwegingen bij 3D printen hebben in hoofdzaak betrekking op het milieu en duurzaamheid.

Je kunt ook overwegen om in de mate van het mogelijke biologisch afbreekbare materialen te gebruiken, waardoor je mogelijk minder afval produceert en duurzamer werkt. Dit kan bovendien kostenverlagend werken.

3D printen is buitengewoon handig voor prototyping. Snelheid is alles bij prototyping, en de mogelijkheid om snel en vrijwel zonder opstartkosten van CAD naar print te gaan betekent dat je snel onderdelen kunt produceren met uitstekende eenheidskosten, zowel bij unieke werkstukken als bij kleine series.

Voor het seriematig printen van productieonderdelen zijn snelheid en prijs ook belangrijk, maar de meest gebruikte kenmerken zijn ontwerpvrijheid en het gemakkelijk kunnen aanpassen. In de luchtvaart en automotive worden geoptimaliseerde structuren met een hoge sterkte-gewichtsverhouding gebruikt voor hoogwaardige onderdelen. Componenten die vroeger werden geassembleerd, kunnen nu worden gecombineerd tot één onderdeel. In de gezondheidszorg is aanpassing cruciaal. De meeste gehoorapparaten die in de VS worden vervaardigd, worden bijna uitsluitend met 3D printing gemaakt. In de productie kunnen kleine aantallen spuitgietmatrijzen worden gemaakt met een 3D printer en stijve, hittebestendige kunststoffen in plaats van machinaal bewerkt metaal. Dit maakt ze veel goedkoper en sneller te produceren.

3D printen kan helpen bij het vervaardigen van sterke, lichte en complexe onderdelen voor luchtvaarttoepassingen, waaronder mallen en matrijzen, surrogaat (of tijdelijke) onderdelen, montagebeugels en gedetailleerde, visuele prototypes.

Je kunt deze onderdelen maken met verschillende soorten 3D printtechnieken, waaronder Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithografie (SLA), Selective Laser Sintering (SLS) en Multi Jet Fusion (MJF).

3D printen helpt ontwerpers en engineers ook om op innovatieve manieren om te gaan met uitdagingen in de lucht- en ruimtevaart, omdat ze nu geavanceerde technische materialen en complexe geometrieën kunnen toepassen, onderdelen kunnen combineren tot één geheel, en specifieke oppervlakteafwerkingen of strakke toleranties kunnen bereiken voor toepassingen variërend van validatie tot middelgrote productieruns.

De klanten van Protolabs Network kiezen vaak voor 3D printen om prototypes, kleinschalige productieruns en onderdelen met complexe geometrieën te maken voor industriële machines.

Je kunt 3D printen ook gebruiken om gespecialiseerde matrijzen en hulpstukken te maken die de assemblage van machines kunnen stroomlijnen, of om duurzame componenten te maken die geschikt zijn voor veeleisende, industriële omgevingen.

Je kunt 3D printen verder gebruiken om snel een vervangend onderdeel te hebben voor industriële machines, wat de efficiëntie op de productievloer aanzienlijk kan verbeteren. Bovendien maakt 3D printen het mogelijk om custom gereedschap te maken om industriële machines efficiënt te onderhouden of te bedienen.

In de consumentenelektronica maken klanten van het Protolabs Network vaak gebruik van 3D printen om prototypes te maken van een onderdeel, component of productontwerp voorafgaand aan de seriematige productie.

Klanten kiezen ook voor 3D printen om duurzame behuizingen te maken voor gevoelige elektronische onderdelenzodat die beter bestand zijn tegen bijvoorbeeld hitte en water. Daarnaast is 3D printen een uitstekende keuze om kleine aantallen custom onderdelen voor consumentenelektronica te maken of om snel reserveonderdelen te printen. Zo hoeft minder voorraad aangehouden te worden en kan de beschikbaarheid van onderdelen voor klanten toch worden vergroot.

In de medische sector wordt steeds vaker gebruikgemaakt van 3D printen voor toepassingen zoals chirurgische hulpmiddelen, orthopedische implantaten, protheses en patiëntspecifieke replica’s van botten, organen en bloedvaten.

Een onderzoek uit 2015 van Wohlers heeft aangetoond dat 13% van de omzet uit 3D printen afkomstig is van organisaties in de medische sector. Er bestaan al meer dan 20 verschillende, door de FDA goedgekeurde implantaten die zijn gemaakt met verschillende soorten 3D printing. Dit onderstreept de groeiende rol van 3D printen in een sector die sterk afhankelijk is van innovatie om patiënten de best mogelijke zorg te bieden.

In de auto-industrie gebruiken autofabrikanten 3D printing om vormen te testen, te experimenteren met esthetische afwerkingen en ervoor te zorgen dat alle onderdelen (samen)werken zoals bedoeld. 3D printen biedt ook een flexibele oplossing voor het snel produceren van mallen, klemmen en grepen, het creëren van balgen, het ontwerpen van complexe leidingen en het snel produceren van complexe, lichtgewicht montagebeugels.

Er zijn verschillende redenen waarom zoveel ontwerpers 3D printing gebruiken om sieraden te maken. Met deze technologie kunnen juweliers zeer complexe, sterk aanpasbare ontwerpen producerenen sommige beperkingen van eerder populaire technieken zoals CNC-frezen, handwerk en gieten omzeilen. Edelmetalen kunnen tegenwoordig snel en kosteneffectief worden 3D geprint in verschillende patronen en ontwerpen.

Lees de volgende artikelen om meer te weten te komen over de vele verschillende toepassingen van 3D printen.

• 3D printen voor rapid tooling
• 3D printen voor matrijzen, mallen en grepen
• 3D printen van kleine productieruns voor spuitgietmatrijzen
• Het produceren van gegoten metalen onderdelen met lage kosten door 3D-printing

3D printen is een geweldige technologie voor op maat gemaakte onderdelen en snelle prototyping met een uniek scala aan voordelen. Er zijn echter ook tekortkomingen ten opzichte van traditionele productiemethoden. De belangrijkste voordelen en beperkingen kunnen als volgt worden samengevat:

Voordelen

• Zeer lage opstartkosten
• Zeer snelle doorlooptijden
• Groot scala aan beschikbare materialen
• Ontwerpvrijheid zonder extra kosten
• Elk onderdeel eenvoudig aan te passen

Beperkingen

• Minder kosteneffectief bij hogere volumes
• Beperkte nauwkeurigheid en toleranties
• Lagere sterkte en anisotrope materiaaleigenschappen
• Vereist nabewerking en verwijderen van ondersteuning

Een meer uitgebreid overzicht lees je in ons artikel over de voordelen en beperkingen van 3D printen.

Waar staat 3D printen vandaag? Is de hype voorbij? Ja, 3D printen bereikt nu het stadium van volwassenheid. Sinds 2017 hebben we elk jaar een rapport uitgebracht over de trends in het 3D printen. In die jaren hebben we gezien hoe de technologie het hoogtepunt van de hype-cyclus bereikte, vervolgens terugviel en weer terugkwam naar een gezonder niveau.

De hype van de voorgaande jaren was gebaseerd op het idee van grootschalige adoptie door consumenten. Dit was een misleidende interpretatie van de toepassingsmogelijkheden van 3D printen. De meest veelbelovende toepassingen liggen in zeer specifieke rollen in de productiesector.

Om te begrijpen waar 3D printen de komende jaren naartoe gaat, lees je de meest recente versie van ons jaarlijkse trendrapport.

• Trends in 3D printen (meest recente versie)
• Trends in 3D printen (eerdere rapporten)

3D printen heeft een lange weg afgelegd. Het is nu heel gemakkelijk om iets snel en betaalbaar te laten 3D printen.

3D printing heeft een lange weg afgelegd. Het is nu heel gemakkelijk om iets snel en betaalbaar te laten 3D printen.

Moet je je eigen 3D printer kopen of kies je beter voor een online service? Het is een belangrijke beslissing. Daarom hebben we een aantal argumenten verzameld om je te helpen de juiste keuze te maken.

Wil je je eigen 3D printer kopen, dan word je misschien overweldigd door het scala aan keuzemogelijkheden. Om mensen meer inzicht te geven in de markt van 3D printers, hebben we contact opgenomen met ons hele klantenbestand en ons wereldwijde netwerk van 3D printserviceproviders om te weten te komen over de 3D printers die ze bezitten en hun ervaringen daarmee.

Met beoordelingen van meer dan 10.000 eigenaren van een 3D printer, die ongeveer 1,48 miljoen prints hebben voltooid met meer dan 650 verschillende modellen 3D printers, is ons onderzoek de meest uitgebreide gids voor 3D printers die er is.

Bij Protolabs Network bouwen we de slimste oplossing ter wereld. Een van onze belangrijkste diensten is onze 3D printservice.

Wanneer je een onderdeel uploadt naar onze online 3D printservice, bezorgt ons eigen prijsalgoritme je binnen enkele seconden een prijsopgave. Wanneer je je vereisten specificeert, wordt de prijs automatisch bijgewerkt. Ben je tevreden met de prijs en de levertijden, dan kun je de bestelling indienen binnen enkele minuten.

Als je meer vragen hebt over 3D printen, bekijk dan onze Kennisbank en filter op ‘3D printen’ om alles in één keer te zien.

Als je meer wilt weten over een van de onderwerpen die hierboven aan bod zijn gekomen, lees dan het handboek over 3D printen. Als je een professional bent die de belangrijkste aspecten van 3D printen echt onder de knie wil krijgen, dan is dit boek iets voor jou. Het biedt praktisch advies over het selecteren van de juiste technologie en hoe je ontwerpt voor 3D printen, gebaseerd op ervaringen van toonaangevende experts uit de branche.

Dit is wat Tony Fadell (bedenker van de iPod en oprichter van Nest) erover zegt:

“Het handboek helpt je om je eigen pad te bewandelenen baanbrekende producten te maken door middel van 3D printen. Iedere ontwerper en engineer zou dit handboek moeten hebben, want het opent de weg naar nieuwe productietechnologieën die je creativiteit stimuleren. Creatie verandert, productie verandert en ontwerp verandert; sla de bladzijde om en zorg dat je voorop blijft lopen…

e kunt ‘The 3D Printing Handbook’ vinden op Amazon. Als je wilt, kun je de eerste twee hoofdstukken gratis downloaden.

De online productieservice van Protolabs Network biedt meer dan alleen 3D printen. We bieden ook CNC frezen, spuitgieten, en plaatbewerking. Om onze klanten te helpen al deze technologieën te begrijpen hebben we ook daarvoor specifieke handboeken geschreven.

Leer meer over andere productietechnologieën.