Wat is 3D printen? Betekenis, werking en toepassing

3D printmachine
3D printmachine
Bron: https://tactilehobby.com

Met toepassingen in vrijwel elke industrie is 3D-printen een technologie die het concept van additieve productie gebruikt om voorwerpen of producten te produceren. Gezien de immense populariteit zijn veel mensen tegenwoordig nieuwsgierig naar hoe deze technologie werkt. Om je te helpen het te begrijpen, hebben we deze 3D printing gids samengesteld; om je een uitgebreid overzicht te geven van wat het inhoudt.

Wat is 3D printen?

Eenvoudig gezegd verwijst 3D printen naar het proces van het produceren van een driedimensionaal object met behulp van een digitaal bestand. Het object wordt gemaakt door achtereenvolgens lagen materiaal toe te voegen totdat de gewenste vorm is bereikt. Hier is een meer gedetailleerde betekenis van 3D printen:

Definitie 3D-printen

3D printen, ook bekend als additieve productieis een productieproces waarbij een driedimensionaal object wordt gemaakt door lagen materiaal op elkaar aan te brengen.

Zie het als een object dat is opgebouwd uit Legoblokjes, alleen gebruikt de 3D-printmachine in plaats van speelgoedblokjes grondstoffen (meestal poeder of filament) om het object te maken.

De term "additief" wordt gebruikt omdat, in tegenstelling tot andere fabricagemethoden die beginnen met een blok materiaal en lagen verwijderen om de gewenste vorm te krijgen (subtractieve methode), 3D-printen een object opbouwt door achtereenvolgens lagen toe te voegen.

3D printtechnologie bestaat al sinds de jaren 1980, maar is pas sinds een paar decennia op grote schaal beschikbaar voor consumenten en bedrijven. Vandaag de dag heeft het toepassingen gevonden in een groot aantal industrieën, waaronder de gezondheidszorg, de auto-industrie, de lucht- en ruimtevaart en de bouw.

3D printen versus traditionele productie

Het 3D printproces wordt beschouwd als een alternatief voor traditionele industriële methoden zoals subtractieve productie (waarbij materialen worden gesneden, geboord of gefreesd) en spuitgieten (waarbij een mal wordt gebruikt om een voorwerp te maken door er gesmolten materiaal in te spuiten).

3D printen heeft een aantal voordelen ten opzichte van traditionele productiemethoden. Het is bijvoorbeeld over het algemeen eenvoudiger en goedkoper om een voorwerp met een 3D-printer te produceren dan met traditionele methoden.

Bovendien biedt 3D-printen meer ontwerpvrijheid omdat het niet wordt beperkt door de noodzaak van een mal of specifiek gereedschap. Dat betekent dat objecten met ingewikkelder ontwerpen of vormen gemakkelijk kunnen worden gemaakt.

3D drukmachine aan het werk
3D drukmachine aan het werk
Bron: https://www.youtube.com/watch?v=G0EJmBoLq-g

Hoe werkt 3D printen?

Dus hoe werkt 3D-printen? Om te begrijpen hoe 3D printen werkt, moet je eerst het verschil begrijpen tussen additieve en subtractieve productie.

Bij subtractieve productie worden objecten gemaakt door te beginnen met een groot blok materiaal en dan het overtollige materiaal te verwijderen tot het gewenste object is bereikt. Bij CNC-verspaning wordt bijvoorbeeld een groot metalen blok in vorm gefreesd of gedraaid.

Bij additive manufacturing daarentegen worden objecten gemaakt door achtereenvolgens lagen materiaal toe te voegen totdat het gewenste object ontstaat. 3D printen valt onder deze categorie. In het algemeen werkt 3D printtechnologie als volgt.

  • De constructie van een 3D geprint object begint met het maken van een computerondersteund ontwerp (CAD)-bestand, dat vervolgens in een 3D-printer wordt ingevoerd.
  •  De 3D-printmachine leest het CAD-bestand en geeft de gegevens door aan een extruder die het materiaal (meestal gesmolten plastic of materiaalpoeder en lijm) laag voor laag op het bouwplatform smelt of aanbrengt volgens het ontwerp.
  •  Zodra het object is geprint, wordt het afgekoeld en wordt het bouwplatform verwijderd, waardoor het eindproduct zichtbaar wordt. In de laatste fase van het proces wordt het object afgewerkt met behulp van diverse methoden.
3D printmachine
3D printmachine
Bron: https://www.youtube.com/watch?v=b7TM9LBhUC8

Soorten 3D printen

Zoals we hebben gezien, wordt bij 3D printen meestal gesmolten materiaal geëxtrudeerd of worden poederdeeltjes laag voor laag afgezet en versmolten. Met slechts enkele verschillen zijn er verschillende 3D printtypes of categorieën. De 3D printmethodes worden hieronder opgesomd en uitgelegd.

BTW Fotopolymerisatie

BTW-fotopolymerisatie is een vorm van 3D-printen waarbij fotogevoelige hars uithardt met ultraviolet (UV) licht. Een vat gevuld met vloeibaar fotopolymeermateriaal wordt selectief blootgesteld aan UV-licht, waardoor het materiaal in de gewenste vorm stolt.

Poederbedfusie

Bij poederbedfusie 3D printen wordt eerst een laag poeder verspreid over een bouwplatform. A laserstraal versmelt vervolgens selectief de poederdeeltjes, die aan elkaar kleven tot de gewenste driedimensionale vorm is bereikt.

Materiaal Jetting

Zoals de naam al doet vermoeden, houdt material jetting 3D-printen in dat er laag voor laag materiaaldruppels worden afgezet totdat de gewenste driedimensionale vorm is opgebouwd. Het neergeslagen materiaal wordt vervolgens uitgehard met ultraviolet licht of warmte.

Lamineren van vellen

Bij de 3D printtechnologie voor platenlamineren worden lagen vlakke platen aan elkaar gelijmd, meestal met behulp van lijm of ultrasoon lassen totdat de gewenste driedimensionale vorm is bereikt. Het materiaal kan metaal of polymeer en soms ook papier.

Materiaal Extrusie

Bij 3D printen op basis van extrusie wordt een materiaal door een gevormd mondstuk geperst om de gewenste driedimensionale vorm te creëren. De meest voorkomende vorm van 3D printen op basis van extrusie is FDM (Fused Deposition Modeling). Bij deze 3D printtechnologie wordt een filament verhit tot een smelt en geëxtrudeerd uit een spuitmond om het object te printen.

Bindmiddel Jetting

Bij het binder jetting 3D printproces wordt selectief een bindmiddel op poederdeeltjes aangebracht via een spuitmond. Het bindmateriaal bindt de poederdeeltjes laag voor laag aan elkaar totdat de gewenste driedimensionale vorm is opgebouwd.

Gerichte energieafzetting

Bij gericht 3D printen met energie wordt een gerichte energiebundel gebruikt om materiaal te smelten en af te zetten op een bouwplatform of substraat. Het neergeslagen materiaal stolt vervolgens om het gewenste onderdeel of product te vormen.

Gebruikelijke materialen voor 3D printen

Enkele van de meest gebruikte 3D printmaterialen zijn kunststoffen (het meest gebruikt), metalen, keramiek en zelfs papier. In sommige toepassingen, zoals in de bouw, wordt ook beton gebruikt.

In de voedingsmiddelenindustrie worden 3D-printtoepassingen gebruikt om voedingsmiddelen te printen. Dit kan van alles zijn, van chocolaatjes en snoepjes tot complexere vormen zoals pasta.

Materialen voor 3D printen zijn meestal verkrijgbaar in draadvorm, ook wel filament, poeder of hars genoemd. Meestal worden filamenten gebruikt in 3D printers op basis van extrusie.

3D printen voor medische toepassingen
3D printen voor medische toepassingen
Bron: https://www.mtu.edu/news

Wat zijn de voordelen van 3D printen?

Er zijn tal van voordelen die 3D printen biedt. Hier zijn enkele van de meest opvallende.

Verhoogde ontwerpvrijheid

Zoals we gezien hebben, is een van de grote voordelen van 3D printen dat het meer ontwerpvrijheid biedt omdat het niet beperkt wordt door de noodzaak van een mal of specifieke tooling. Dat betekent dat objecten met complexe geometrieën gemakkelijk kunnen worden geprint.

Snelle doorlooptijd

Een ander voordeel van 3D printen is de relatief snelle doorlooptijd. Dat komt omdat de objecten direct vanuit CAD-bestanden kunnen worden geprint zonder tussenstappen zoals het maken van gereedschappen of gieten.

Minder verspilling

3D-printen helpt ook om verspilling tegen te gaan, omdat objecten alleen geprint kunnen worden als ze nodig zijn en zonder afval. Dit staat in schril contrast met traditionele productiemethoden, waarbij een grote hoeveelheid materiaal wordt verspild in de vorm van afgekeurde producten en restmaterialen.

Veelzijdige toepassingen

3D printtechnologie kan worden gebruikt voor een breed scala aan toepassingen in verschillende bedrijfstakken, van productontwikkeling tot daadwerkelijke productie. Dat betekent dat u 3D-printen effectief kunt gebruiken voor het maken van onderdelen voor eindgebruik, functionele prototypes, en conceptmodellen.

Kosteneffectiviteit

Een ander belangrijk voordeel van 3D printen is dat het over het algemeen kosteneffectiever is dan de meeste traditionele productiemethoden, vooral als het gaat om kleine series.

In dezelfde geest zijn er ook een paar nadelen van 3D printen die het vermelden waard zijn. Enkele van de meest opvallende zijn de beperkte reeks materialen die gebruikt kunnen worden voor 3D printen en de verminderde nauwkeurigheid. Toch is er meer nodig dan deze nadelen om op te wegen tegen de voordelen van 3D printen.

Een 3D-printmachine gebruiken
Een 3D-printmachine gebruiken
Bron: https://www.youtube.com/watch?v=Gwbz-3uWZNw

Voorbeelden voor 3D printen

Wat kun je allemaal maken met een 3D printer? De mogelijkheden zijn vrijwel eindeloos. Veel hangt af van je fantasie en de mogelijkheden van de 3D printer. Hier zijn voorbeelden van 3D printen.

3D-geprinte huizen

Ja, je kunt nu huizen printen met een 3D-printer! Er zijn al bedrijven die deze service aanbieden. Het voordeel van 3D-geprinte huizen is dat ze minder kosten dan traditionele huizen. Ze zijn ook milieuvriendelijker omdat er minder materiaal wordt verspild tijdens de bouw.

3D-geprinte organen

3D-printen wordt ook gebruikt om organen en weefsel voor transplantatie te maken. De technologie bevindt zich nog in de beginfase, maar heeft het potentieel om een revolutie op medisch gebied teweeg te brengen. Het allereerste 3D-geprinte orgaan, een menselijke blaas, werd in 1999 met succes getransplanteerd bij een patiënt.

3D-geprint voedsel

Een andere interessante toepassing van 3D printen is in de voedingsmiddelenindustrie. Met 3D-printers is het mogelijk om een breed scala aan voedingsmiddelen te printen, zoals pasta, chocolade en meer. 3D-printen in de voedingsindustrie opent nieuwe mogelijkheden voor het ontwerpen en aanpassen van voedingsmiddelen.

3D-geprinte auto-onderdelen

Het gebruik van 3D printen in de auto-industrie neemt ook toe. Onderdelen die moeilijk te maken zijn met traditionele productiemethoden, kunnen nu eenvoudig worden geprint met een 3D-printer. Ze zijn doorgaans ook goedkoper om te produceren. Daarom maken steeds meer autobedrijven gebruik van 3D-printtechnologie.

3D-geprinte luchtvaartonderdelen

In de lucht- en ruimtevaartindustrie wordt 3D-printen gebruikt om onderdelen voor satellieten en ruimtevaartuigen te maken. Het voordeel van 3D-geprinte onderdelen is dat ze veel lichter zijn dan traditionele onderdelen. Dit is belangrijk voor raketten en andere vliegtuigen die zo licht mogelijk moeten zijn om goed te kunnen functioneren.

3D-geprinte ambachten

Hobbyisten en kunstenaars gebruiken 3D-printers om allerlei soorten knutselwerkjes te maken. Van 3D-geprinte sieraden tot sculpturen, er zijn geen grenzen aan wat je kunt maken met een 3D-printer. Als je het kunt bedenken, kun je het printen met een 3D printer.

3D-geprinte consumentenproducten

Verschillende bedrijven gebruiken nu 3D-printers om een breed scala aan consumentenproducten te maken, zoals brillen, elektronica en meer. Dit heeft verschillende voordelen, zoals kortere doorlooptijd en lagere kosten.

Dit zijn maar een paar voorbeelden van wat er allemaal met een 3D printer gemaakt kan worden. Naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen, kunnen we nog meer verbazingwekkende dingen verwachten.

Conclusie

3D printen is een technologie die veel voordelen biedt. Het is milieuvriendelijk, kosteneffectief en kan worden gebruikt om veel verschillende soorten producten te maken. Ondanks de nadelen heeft 3D-printen een revolutie teweeggebracht in de productie-industrie.

Als je net begint met 3D printen, hopen we dat dit artikel je een beter inzicht heeft gegeven in de technologie en haar toepassingen.

Dit is slechts een basisoverzicht van 3D printen. Als je meer wilt weten, bekijk dan onze andere artikelen over dit onderwerp.

Inhoudsopgave
Laatste berichten
Neem contact met ons op
nl_NLDutch