Wat is 3D printen en hoe werkt een 3D printer?

Wat is 3D printen en hoe werkt een 3D printer?

Op de website van Llowlab wordt in eerdere artikelen uitgelegd wat 3D printen is en hoe een 3D printer werkt. 3D printen is echter een complexe techniek en 3D printers en de benodigde toepassingen en materialen nemen sneller toe dan ooit tevoren. In dit artikel besteden we daarom extra aandacht aan de achterliggende technologie.

Wat is 3D printen?

3D printen staat ook wel bekend als Additive Manufacturing en Rapid Prototyping. Al deze termen komen in essentie op hetzelfde neer: op basis van een digitaal software bestand wordt een driedimensionaal object geprint. ‘Wat is 3D printen?’ lijkt dus een vraag die ogenschijnlijk eenvoudig te beantwoorden is. Toch is de realiteit complexer dan je in eerste instantie zou vermoeden.

De oudere generatie 3D printers bouwt objecten namelijk laagsgewijs op door stap voor stap materiaal toe te voegen totdat het uiteindelijke object ontstaat. Elke nieuwe laag materiaal die wordt aangebracht, kun je zien als een tweedimensionale, horizontale, flinterdun uitgesneden dwarsdoorsnede van het uiteindelijke 3D object.

Hoe een 3D printer werkt: meerlaagse opbouw van een 3D object

Hoe een 3D printer werkt: meerlaagse opbouw van 3D object

Dankzij de toename in populariteit van 3D printen, ontstaan er echter steeds meer nieuwe 3D printtechnieken. Laatst schreven wij al eens over de revolutionaire Carbon3D printer, die op verticale wijze 3D objecten creëert met behulp van vloeibare, lichtgevoelige hars. De nieuwere generatie 3D printers maakt dus gebruik van uiteenlopende technieken om 3D prints te maken, waardoor de mogelijkheden en toepassingen zienderogen toenemen.

Door alle verschillende manieren van 3D printen, is het antwoord op de vraag ‘Wat is 3D printen?’ niet meer zo eenduidig. Toch mogen we constateren dat de essentie van 3D printen al sinds Rapid Prototyping in de jaren tachtig niet meer is veranderd: op basis van een digitaal bestand wordt een driedimensionaal object geleidelijk opgebouwd. Wil je weten hoe dat precies in zijn werk gaat? Lees dan nog even verder.

Hoe werkt een 3D printer?

Wanneer we gaan uitleggen hoe een 3D printer werkt, ontkomen we er niet aan om ook 3D printer software te bespreken. Zonder een virtueel ontwerp van het object dat je wilt creëren, kun je geen 3D print maken. Dit digitale ontwerp kun je maken in de vorm van een CAD (Computer Aided Design) bestand met behulp van speciale 3D software. Enerzijds kun je het object in zo’n programma zelf tekenen, maar anderzijds kun je ook gebruik maken van een 3D scanner om een bestaand object om te zetten in een virtueel ontwerp.

Heb je eenmaal de beschikking over een virtueel ontwerp van het 3D object dat je wilt printen, dan kun je de 3D printer opdracht geven om dit object uit te printen. Allereerst moet je zorgen dat printmaterialen in de printer hervuld worden en de bouwplaat schoon is en gereed voor gebruik. Wanneer je in het software programma eenmaal op ‘print’ klikt, doet de 3D printer de rest!

Maar hoe werkt een 3D printer nu precies? Zoals besproken verschillen printprocessen nogal per 3D printer, maar materiaal extrusie is de populairste techniek in 3D printers voor de consumentenmarkt. Hieronder vallen ook technieken zoals Fused Deposition Modeling en andere technieken die op de website van Llowlab aan bod komen.

Materiaal extrusie is in de praktijk te vergelijken met een soort lijmpistool. Het printmateriaal, dat in de meeste gevallen een kunststof filament zal zijn, wordt verwarmd totdat het vloeibaar is. Hierna wordt het onder hoge druk door het mondstuk van de 3D printer geperst (dit proces staat ook wel bekend als extruderen).

Het printmondstuk verdeelt het materiaal in flinterdunne lagen (meestal met een dikte van ongeveer 0,1 millimeter). Deze lagen zijn de tweedimensionale, horizontaal uitgesneden dwarsdoorsnedes die we eerder bespraken. De exacte afmetingen hiervan haalt de 3D printer uit het virtuele ontwerp van de 3D software.

In de meeste gevallen wordt het vloeibare materiaal na extrusie vrij snel hard, waarna het versmelt met de laag eronder die daarvoor werd geprint. Hierna zakt het printplatform (afhankelijk van de laagdikte meestal ook zo’n 0,1 millimeter) en voegt de printkop van de 3D printer weer een nieuwe laag toe. Hoelang het volledige printproces duurt, hangt af van de complexiteit en afmetingen van het 3D object.