Gebruikelijke soorten additieve productieapparatuur

Additieve productieook bekend als 3D-printen, heeft de manier waarop we objecten ontwerpen en produceren veranderd. Stel je voor dat je iets laag voor laag opbouwt, alsof je stap voor stap een klein stenen kasteel bouwt. Dat is de essentie van 3D-printen, waarbij een digitale blauwdruk wordt vertaald naar een fysiek object door het nauwkeurig stapelen van materialen. Maar net zoals er verschillende soorten stenen zijn (denk aan Lego's versus echte stenen), is er een heel arsenaal aan additieve productieapparatuur, elk met zijn eigen sterke punten en specialiteiten. Laten we ons eens verdiepen in de fascinerende wereld van deze 3D printwerkpaarden en onderzoeken welke een revolutie teweeg hebben gebracht in het productielandschap.

Smeltdepositiemodellering (FDM)

Denk aan een lijmpistool op steroïden en je hebt een goed idee van hoe FDM, of Fused Deposition Modeling, werkt. Deze veelgebruikte technologie maakt gebruik van een doorlopend filament van thermoplastisch materiaal (denk aan ABS, PLA of nylon) dat door een verwarmd mondstuk wordt geleid. Het mondstuk smelt het plastic en terwijl het laag voor laag over een platform beweegt, wordt het gesmolten materiaal afgezet en wordt het object één dunne streng per keer opgebouwd.

De voordelen van FDM:

• Toegankelijkheid: FDM printers behoren tot de meest betaalbare en gebruiksvriendelijke opties op de markt. Dit maakt ze perfect voor hobbyisten, makerspaces en zelfs klaslokalen waar studenten kunnen experimenteren met 3D ontwerpen en printen.
• Veelzijdigheid: FDM biedt een breed scala aan filamentkeuzes, waardoor je objecten kunt maken met verschillende sterktes, flexibiliteit en zelfs kleuren.
• Duurzaamheid: FDM-geprinte onderdelen kunnen verrassend sterk zijn, waardoor ze geschikt zijn voor functionele prototypes en zelfs sommige toepassingen voor eindgebruik.

De keerzijde van FDM:

• Afwerking oppervlak: FDM-geprinte objecten hebben vaak een zichtbare laag-voor-laag textuur, wat ongewenst kan zijn voor toepassingen die een gladde afwerking vereisen. Nabewerkingstechnieken zoals schuren en verven kunnen de esthetiek verbeteren, maar dit kost meer tijd en moeite.
• Beperkte resolutie: Vergeleken met andere technologieën hebben FDM printers een grotere spuitmonddiameter, wat resulteert in prints met een lagere resolutie. Dit is misschien niet ideaal voor ingewikkelde details of zeer complexe geometrieën.

Wie zou FDM moeten overwegen?

FDM is een fantastisch startpunt voor iedereen die nieuw is in 3D printen. De betaalbaarheid, gebruiksvriendelijkheid en brede waaier aan materialen maken het een veelzijdige tool voor prototyping, het maken van functionele onderdelen en zelfs artistieke inspanningen.

Additieve productie apparatuur: Stereolithografie (SLA)

Stel je een vat voor gevuld met vloeibaar plastic dat hard wordt wanneer het wordt blootgesteld aan licht. Dat is het basisprincipe achter SLA-printen (Stereolithography Apparatus). Hierbij hardt een laserstraal selectief dunne lagen fotogevoelige hars uit in een vat, waarbij het object nauwkeurig van onder naar boven wordt opgebouwd.

De aantrekkingskracht van SLA:

• Ongeëvenaard detail: SLA-printers hebben een ongelofelijke resolutie en produceren objecten met gladde oppervlakken en scherpe vormen. Hierdoor zijn ze ideaal voor toepassingen waarbij ingewikkelde details vereist zijn, zoals juwelenprototypes, tandprotheses en zelfs hoogwaardige beeldjes.
• Breed scala aan materialen: Net als FDM biedt SLA een verscheidenheid aan harsen met verschillende eigenschappen, die tegemoet komen aan specifieke behoeften zoals transparantie, biocompatibiliteit of bestandheid tegen hoge temperaturen.

De uitdagingen van SLA:

• Kosten: SLA printers zijn meestal duurder dan FDM machines. De kosten van hars kunnen ook oplopen, vooral voor grotere prints.
• Nabewerking: SLA-prints vereisen een reinigingsproces om overtollige hars en ondersteunende structuren te verwijderen. Afhankelijk van de complexiteit van het ontwerp kan dit tijdrovend zijn.

Wie moet SLA overwegen?

Als hoge-resolutie details en een gladde afwerking van het grootste belang zijn, dan is SLA de juiste keuze. Het is ideaal voor professionals zoals juweliers, tandartsen en productontwerpers die precieze en visueel verbluffende prototypes nodig hebben.

Selectief lasersinteren (SLS)

Zie SLS (Selective Laser Sintering) als een metalen versie van SLS printen. Hierbij smelt een krachtige laserstraal selectief kleine deeltjes metaalpoeder die laag voor laag samensmelten tot een massief object.

De kracht van SLS:

• Bedrukking van metaal: SLS opent deuren naar het printen van functionele metalen onderdelen. Dit stelt ingenieurs en ontwerpers in staat om prototypes en zelfs metalen onderdelen voor eindgebruik te maken met complexe geometrieën waar traditionele productie moeite mee heeft.
• Grote sterkte: SLS-geprinte metalen onderdelen hebben een uitstekende sterkte en duurzaamheid en kunnen wedijveren met traditioneel vervaardigde onderdelen.

De overwegingen voor SLS:

• Kosten: SLS-printers zijn duur en de kosten van metaalpoeders kunnen ook hoog zijn. Deze technologie wordt meestal gebruikt voor industriële toepassingen waarbij de investering wordt gerechtvaardigd door het maken van hoogwaardige metalen onderdelen.
• Veiligheid: Door het gebruik van metaalpoeder en krachtige lasers hebben SLS-printers een gecontroleerde omgeving en de juiste veiligheidsprotocollen nodig om te kunnen werken.

Wie zou SLS moeten overwegen?

SLS is een krachtig hulpmiddel voor industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en de medische sector, waar functionele en robuuste metalen onderdelen nodig zijn. Het is ideaal voor het maken van prototypes, complexe onderdelen en zelfs sommige metaaltoepassingen voor eindgebruik.

Multi Jet Fusion (MJF)

Multi Jet Fusion (MJF) is een relatief nieuwkomer in het blok dat golven veroorzaakt in de additieve productie wereld. Deze door HP ontwikkelde technologie maakt gebruik van inkjetprintprincipes, maar met een twist. In plaats van inkt wordt een combinatie van smelt- en detailleringsmiddelen gebruikt. Hier volgt een overzicht:

• Smeltmiddel: Dit met inkjet aangebrachte materiaal werkt als een lijm die de poederdeeltjes aan elkaar bindt.
• Detailing Agent: Dit middel wijzigt de eigenschappen van specifieke gebieden in het poederbed, waardoor ingewikkelde vormen en interne kanalen in het geprinte object mogelijk worden.

De voordelen van MJF:

• Snelheidsduivel: MJF heeft indrukwekkende printsnelheden, waardoor het een uitstekende keuze is voor grote productieruns.
• Functionele onderdelen: Net als SLS kan MJF functionele onderdelen produceren met goede mechanische eigenschappen, waardoor het geschikt is voor prototypes en zelfs sommige eindgebruikerstoepassingen.
• Fijn detail: Hoewel niet helemaal vergelijkbaar met SLA, biedt MJF een goede balans tussen snelheid en resolutie en produceert het onderdelen met een behoorlijk detail en een gladde oppervlakteafwerking.

De overwegingen voor MJF:

• Beperkte materiaalopties: Momenteel heeft MJF een kleiner scala aan materiaalopties in vergelijking met sommige andere technologieën.
• Nabewerking: Voor MJF-prints zijn enkele nabewerkingsstappen nodig, zoals infiltratie om de sterkte te verbeteren en ongebonden poeder te verwijderen.

Wie zou MJF moeten overwegen?

MJF is een aantrekkelijke optie voor bedrijven die een balans zoeken tussen snelheid, functionaliteit en detail. Het is zeer geschikt voor prototypes, kleine productieseries en toepassingen waarbij een gladde oppervlakteafwerking gewenst is.

Binder jetting

Binder jetting is een unieke benadering van 3D printen. Stel je een 3D inkjetprinter voor die, in plaats van inkt, een bindmiddel aanbrengt op een bed van poederdeeltjes. Hier volgt een vereenvoudigde uitleg:

• Poederbed: Het poederbed kan gemaakt worden van verschillende materialen, zoals zand, metaal of zelfs keramiek.
• Bindmiddel Agent: De inkjetkop brengt selectief een vloeibaar bindmiddel aan dat de poederdeeltjes aan elkaar lijmt, waardoor het object laag voor laag wordt opgebouwd.

De sterke punten van Binder Jetting:

• Veelzijdigheid van materiaal: Een van de grootste voordelen van binder jetting is de mogelijkheid om te werken met een breed scala aan materialen, waaronder metalen, keramiek en zelfs zand. Dit opent deuren naar diverse toepassingen.
• Afdrukken in kleur: Sommige binder jetting systemen kunnen zelfs meerdere bindmiddelen met verschillende kleuren bevatten, wat full-color 3D printen mogelijk maakt.

De overwegingen voor Binder Jetting:

• Kracht: De sterkte van met bindmiddel gespoten onderdelen hangt af van het materiaal en het gebruikte bindmiddel. In sommige gevallen hebben de onderdelen extra nabewerkingsstappen nodig, zoals infiltratie, om sterker te worden.
• Resolutie: Binder jetting printers hebben meestal een grotere spuitmonddiameter in vergelijking met andere technologieën, wat resulteert in een iets lagere resolutie.

Wie zou Binder Jetting moeten overwegen?

Binder jetting is een veelzijdige technologie die geschikt is voor verschillende toepassingen. Het is een goede keuze voor prototyping, het maken van full-color modellen en printen met unieke materialen zoals zand voor het maken van complexe mallen.

Elektronenbundelsmelten (EBM)

Elektronenstraalsmelten (EBM) is een geavanceerde additieve productie technologie die gebruikmaakt van een krachtige elektronenbundel om metaalpoeder laag voor laag te smelten. Hier is een kijkje van dichterbij:

• Hoog-vacuümomgeving: EBM printing vindt plaats in een hoogvacuümkamer om oxidatie van het gesmolten metaal te voorkomen.
• Elektronenbundel: Een gerichte elektronenbundel smelt de metaalpoederdeeltjes, waardoor ze samensmelten tot een dicht en sterk metalen object.

De aantrekkingskracht van EBM:

• Superieure kracht: EBM-geprinte onderdelen hebben een uitzonderlijke sterkte en uitstekende mechanische eigenschappen, waardoor ze ideaal zijn voor veeleisende toepassingen.
• Biocompatibele materialen: EBM kan werken met bepaalde biocompatibele metaalpoeders zoals titanium, waardoor het geschikt is voor medische implantaten.

De overwegingen voor EBM:

• Kosten: EBM printers zijn duur en de gebruikte metaalpoeders kunnen ook behoorlijk prijzig zijn. Deze technologie wordt meestal gebruikt voor hoogwaardige toepassingen waarbij uitzonderlijke sterkte cruciaal is.
• Afwerking oppervlak: EBM-geprinte onderdelen hebben vaak een ruwe oppervlaktetextuur waarvoor extra bewerking nodig kan zijn voor een gladdere afwerking.

Wie zou EBM moeten overwegen?

EBM is een krachtig hulpmiddel voor industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en de medische sector waar hoogwaardige metalen onderdelen nodig zijn. Het is ideaal voor het maken van onderdelen die uitzonderlijk sterk moeten zijn, zoals turbinebladen, implantaten en andere veeleisende toepassingen.

Digitale lichtverwerking (DLP)

Digital Light Processing (DLP) heeft enkele overeenkomsten met SLA-printen, maar met een technologische twist. Zo werkt het:

• Digitale projector: In plaats van een enkele laserstraal gebruikt DLP een digitale projector die een lichtpatroon over een vat met lichtgevoelige hars laat flitsen.
• Laag voor laag uitharden: Het lichtpatroon hardt hele lagen hars in één keer uit, waardoor het printproces aanzienlijk sneller verloopt dan bij SLA.

De voordelen van DLP:

• Hoge snelheid: DLP-printers hebben indrukwekkende printsnelheden, waardoor ze een goede optie zijn voor grote productieruns van onderdelen op harsbasis.
• Glad oppervlak: Net als SLA produceert DLP objecten met een glad oppervlak, ideaal voor toepassingen die een hoge esthetiek vereisen.

De overwegingen voor DLP:

• Resolutie: De resolutie van DLP-afdrukken kan iets lager zijn dan die van SLA vanwege de pixelgrootte van de projector.
• Materiaalopties: DLP-printers hebben meestal een kleiner scala aan materiaalopties in vergelijking met SLA.

Wie zou DLP moeten overwegen?

DLP is een aantrekkelijke keuze voor bedrijven die op zoek zijn naar een balans tussen snelheid, kwaliteit en betaalbaarheid voor printen op basis van hars. Het is zeer geschikt voor toepassingen zoals het maken van hoogwaardige prototypes, tandheelkundige mallen en zelfs juwelenproductie.

Materiaal jetting

Material jetting is een andere op inkjet gebaseerde 3D printtechnologie die unieke voordelen biedt. Hier volgt een uitsplitsing van het proces:

• Afdrukken met meerdere materialen: In tegenstelling tot traditionele inkjetprinters met een enkele inktcartridge, kunnen material jetting printers gebruik maken van meerdere printkoppen geladen met verschillende materialen.
• Afdrukken met druppels op aanvraag: Deze printkoppen spuiten druppels van verschillende materialen op een bouwplatform, waardoor het object nauwkeurig laag voor laag wordt opgebouwd.

De sterke punten van materiaalstralen:

• Hoge resolutie: Material jetting printers bieden een uitzonderlijke resolutie en produceren objecten met ongelooflijk fijne details en gladde oppervlakken.
• Mogelijkheid tot meerdere materialen: De mogelijkheid om verschillende materialen te gebruiken in een enkele print opent deuren naar het maken van objecten met verschillende eigenschappen, kleuren en functionaliteiten.

De overwegingen voor materiaalstralen:

• Kosten: Material jetting printers zitten aan de bovenkant van het kostenspectrum. De gebruikte materialen kunnen ook duur zijn, vooral voor prints van meerdere materialen.
• Beperkte materiaalopties: Hoewel het printen van meerdere materialen mogelijk is, is het totale aanbod van materialen voor material jetting nog in ontwikkeling.

Wie moet Material Jetting overwegen?

Material jetting is ideaal voor toepassingen waarbij uitzonderlijke details, functionaliteit van meerdere materialen en een afwerking van hoge kwaliteit vereist zijn. Het is een waardevol hulpmiddel voor het maken van prototypes, gedetailleerde modellen en zelfs functionele onderdelen met geïntegreerde functies.

Veelgestelde vragen

Hier zijn enkele veelgestelde vragen (FAQ's) over veelvoorkomende soorten additieve productie apparatuur, gepresenteerd in een tabel voor gemakkelijke referentie:

ken meer 3D-printprocessen