3D-printen is een van de opmerkelijke geschenken van technologie die ons in staat stelt om driedimensionale modellen van verschillende objecten te printen. Het 3D-printproces is voordelig geweest in verschillende sectoren. Hoeveel begrijpen we echter echt van 3D-printen? Als je meer wilt weten over dit fascinerende onderwerp, zoek dan niet verder. Hier is alles wat je moet weten over 3D-printen.
Wat is 3D-printen?
3D-printen is een innovatief additief proces waarbij materialen laag voor laag worden aangebracht om driedimensionale objecten te vormen met behulp van een digitaal bestand. In het 3D-printproces, totdat het gewenste object volledig is gevormd, legt de '3D-printer' opeenvolgende lagen van materialen aan.
Hoe 3D-printen werkt
Net als traditionele printers gebruiken 3D-printers verschillende technologieën, en de meest voorkomende staat bekend als fused deposition modelling (FDM). Hoewel er verschillende technologieën worden gebruikt voor 3D-printen, omvat het 3D-printproces meestal drie stappen: het maken van een digitaal model, het voorbereiden ervan met behulp van computer-aided design (CAD) software, en vervolgens het printen laag voor laag met een 3D-printer.
Afhankelijk van de technieken kunnen 3D-printers verschillende materialen gebruiken, waaronder maar niet beperkt tot
(Roestvrij staal, soldeer, aluminium en titanium, onder anderen), kunststoffen en polymeren (inclusief composiet dat plastic combineert met metalen, hout en andere materialen); keramiek, gips, glas, enz.
Verschillende Soorten 3D Printers
3D-printers zijn beschikbaar in verschillende types, en de meeste werken door een component laag voor laag te creëren. Het verschil zit voornamelijk in de grondstoffen en de technieken die worden gebruikt om elke laag te fuseren tot het uiteindelijke onderdeel.
- Fused Deposition Modeling (FDM): de plastic wordt geleverd als filament op een spoel voor deze printer. Om de plastic te smelten, wordt het filament door een hete holte geduwd. Een nozzle duwt de plastic door een nozzle, die het laag voor laag afzet.
- Stereolithografie (SLA): Deze printer transformeert een vloeibare fotopolymeer in een vast onderdeel. Een krachtige laser traceert het dwarsdoorsnedebeeld van het onderdeel in 2D. Dit licht polymeriseert de plastic laag op de bedplaat. Daarna is er een lichte beweging van de bouwplaat, gevolgd door een nieuwe laag fotopolymeerapplicatie, en dan gaat het laserproces verder. Vervolgens verhardt het aan de vorige laag.
- Selectieve Laser Sintering (SLS): Dit proces van 3D-printen begint met het aanbrengen van een dunne laag poeder op een plaat. Een speciale laser verwarmt vervolgens het poeder om het vast te maken en het in de vorm van het te printen object te vormen. Dit proces wordt laag voor laag herhaald totdat het gehele object compleet is.
- Digitale Lichtverwerking (DLP): Deze printer produceert snel fotopolymeeronderdelen. Het is vergelijkbaar met een stereolithografie (SLA) printer, met slechts één wezenlijk verschil. In tegenstelling tot SLA-machines, die lasers gebruiken om lagen te traceren, gebruiken DLP-machines geprojecteerd licht om de hele laag te uitharden. Het onderdeel wordt laag voor laag gevormd. Door DLP de hele laag in één keer uit te harden, is het veel sneller dan SLA. DLP-printers kunnen ingewikkelde resin ontwerpitems zoals speelgoed, sieraden, tandheelkunde en figuren met fijne details printen.
Toepassingen van 3D-printen
De toepassing van 3D-printen strekt zich uit over verschillende industrieën vanwege de opmerkelijke veelzijdigheid van het proces. Vooral de auto-, luchtvaart-, medische, robotica-, drukdiensten en vele andere industrieën maken gebruik van 3D-printtechnologie. De belangrijkste toepassingen van 3D-printen zijn:
- Prototyping en Productie
3D-printen verkort de productie doorlooptijden, waardoor prototyping in enkele uren en tegen lagere kosten kan worden voltooid. Dit maakt het vooral ideaal voor projecten waarbij gebruikers het ontwerp bij elke iteratie moeten upgraden.
Het is ook geschikt voor het vervaardigen van producten die geen massaproductie vereisen of meestal op maat zijn gemaakt. SLS wordt vaak gebruikt om eindproducten te vervaardigen, niet alleen prototypes.
- Automotive
De auto-industrie, vooral die gespecialiseerd in raceauto's, zoals die gebruikt in F1, maakt gebruik van 3D-printen voor prototyping en het vervaardigen van specifieke componenten. Organisaties in deze sector verkennen ook de mogelijkheid om 3D-printen te gebruiken om aan de vraag naar aftermarket te voldoen door reserveonderdelen te produceren op verzoek van klanten.
- Bouw
Bouw is een van de belangrijkste toepassingen van 3D-printen. Specifieke toepassingen van 3D-printen in de bouw zijn onder andere additief lassen, poederbinding en extrusie.
Onlangs zijn grootschalige 3D-printers die zijn ontworpen om beton te printen, gebruikt om funderingen te gieten en muren op te richten. Ze zijn ook in staat om modulaire betonnen secties te printen voor assemblage ter plaatse. Deze oplossingen zorgen voor hogere nauwkeurigheid, meer complexiteit, snellere bouw en verbeterde functionele integratie, terwijl de arbeidskosten worden verlaagd en afval wordt geminimaliseerd. 3D-printen is ook nuttig voor het produceren van architectonische schaalmodellen.
- Gezondheidszorg
Met betrekking tot de gezondheidszorg creëert 3D-printen prototypes voor de ontwikkeling van nieuwe producten in de medische en tandheelkundige sector. In de tandheelkunde helpt 3D-printen bij het maken van modellen voor het gieten van metalen tandheelkundige kronen en het vervaardigen van hulpmiddelen voor het maken van tandheelkundige aligners.
Het is ook nuttig voor het direct vervaardigen van knie- en heupprotheses en andere voorraadartikelen en het creëren van patiëntspecifieke items zoals gepersonaliseerde protheses, hoortoestellen en orthopedische inlegzolen. De mogelijkheid van 3D-geprinte chirurgische gidsen voor specifieke operaties en 3D-geprinte botten, huid, weefsel, organen en farmaceutica wordt onderzocht.
- Lucht- en ruimtevaart
In de luchtvaart wordt 3D-printen gebruikt voor prototyping en productontwikkeling. Het is ook van cruciaal belang bij de ontwikkeling van vliegtuigen, omdat het onderzoekers helpt om de zware eisen van R&D bij te houden zonder in te boeten op hoge industrienormen. Bepaalde niet-kritische of oudere vliegtuigonderdelen worden 3D-geprint voor de vlucht.
Daarnaast heeft 3D-printen aan populariteit gewonnen in de consumentenmarkt, waardoor het mogelijk is om gepersonaliseerde items, modeaccessoires en zelfs woningdecoratie te creëren.
Conclusie
3D-printen omvat talrijke technologieën en technieken die samen verschillende mogelijkheden bieden voor het produceren van componenten met behulp van verschillende materialen. 3D-printen is ook een evoluerende technologie met immense potentieel, en er worden dagelijks meer materialen verkend om de printprocessen te verbeteren en de al indrukwekkende mogelijkheden van 3D-printers uit te breiden.
Naarmate deze baanbrekende technologie zich uitbreidt, wordt verwacht dat het een aanzienlijke impact zal hebben op verschillende industrieën, waaronder de gezondheidszorg, de productie en de bouw. Bereid je voor op een toekomst waarin de grenzen van wat kan worden gecreëerd naar buitengewone limieten worden verlegd.