Materialen wijzer
3d print materiaal
3D-printen stelt je in staat om snel en kosteneffectief prototypes te maken en onderdelen te vervaardigen voor een breed scala aan toepassingen. Uiteindelijk is het grotendeels aan de materialen om onderdelen te maken met de gewenste mechanische eigenschappen, functionele kenmerken of looks. Er zijn tientallen plastic 3d printen materialen beschikbaar, elk met zijn unieke eigenschappen die het het meest geschikt maken voor specifieke gebruikssituaties.
Plastic soorten
Dit zijn de twee belangrijkste soorten plastic:
- Thermoplasten zijn de meest gebruikte soort plastic. Het belangrijkste kenmerk dat ze onderscheidt van thermoharders, is hun vermogen om talloze smelt- en stollingscycli te doorlopen. Thermoplasten kunnen worden verwarmd en in de gewenste vorm worden gebracht. Het proces is omkeerbaar, omdat er geen chemische binding plaatsvindt, waardoor recycling of het smelten en hergebruiken van thermoplasten haalbaar is. Een veel voorkomende analogie voor thermoplasten is boter, die kan worden gesmolten, opnieuw stolt en weer smelt. Bij elke smeltcyclus veranderen de eigenschappen enigszins.
- Thermohardende plastic (ook wel thermoharders genoemd) blijven na uitharding permanent in vaste toestand. Polymeren in thermohardende materialen verknopen tijdens een uithardingsproces dat wordt geïnduceerd door warmte, licht of geschikte straling. Thermohardende kunststoffen ontleden bij verhitting in plaats van smelten, en zullen bij afkoeling niet opnieuw vormen. Het recyclen van thermoharders of het terugbrengen van het materiaal in de basisingrediënten is niet mogelijk. Een thermohardend materiaal is als cakebeslag, eenmaal gebakken in een cake, kan het niet meer worden terug gesmolten tot beslag.
3D Print Technieken
De drie meest gevestigde plastic 3D-printprocessen van vandaag zijn de volgende:
- Fused deposition modeling (FDM) 3D printers smelten en extruderen thermoplastische filamenten, die een printermondstuk laag voor laag in het bouwgebied deponeert.
- Stereolithography (SLA) 3D printers gebruiken een laser om thermohardende vloeibare harsen uit te harden tot gehard plastic in een proces dat fotopolymerisatie wordt genoemd.
- Masked stereolithography (SLA) 3D printers gebruiken een UV licht om thermohardende vloeibare harsen uit te harden tot gehard plastic in een proces dat fotopolymerisatie wordt genoemd.
- Selective laser sintering (SLS) 3D printers gebruiken een krachtige laser om kleine deeltjes thermoplastisch poeder samen te smelten.
FDM 3D Printen
Fused Deposition Modeling (FDM), ook wel bekend als Fused Filament Fabrication (FFF), is de meest gebruikte vorm van 3D-printen op consumentenniveau, gevoed door de opkomst van hobbyistische 3D-printers.
Deze techniek is zeer geschikt voor eenvoudige proof-of-concept-modellen, maar ook voor snelle en goedkope prototyping van eenvoudige onderdelen, zoals onderdelen die doorgaans machinaal worden bewerkt.
FDM op consumentenniveau heeft de laagste resolutie en nauwkeurigheid in vergelijking met andere plastic 3D-printprocessen en is niet de beste optie voor het printen van complexe ontwerpen of onderdelen met ingewikkelde functies. Afwerkingen van hogere kwaliteit kunnen worden verkregen door middel van chemische en mechanische polijstprocessen. Industriële FDM 3D-printers gebruiken oplosbare ondersteuningen om sommige van deze problemen te verhelpen en bieden een breder scala aan technische thermoplasten of zelfs composieten, maar ze hebben ook een hoge prijs.
Omdat het gesmolten filament elke laag vormt, kunnen er soms lege ruimtes tussen de lagen achterblijven als ze niet volledig hechten. Dit resulteert in anisotrope onderdelen, wat belangrijk is om te overwegen wanneer u onderdelen ontwerpt die bedoeld zijn om belasting te dragen of weerstand te bieden aan trekken.
| Materiaal | Kenmerken | Toepassingen |
|---|---|---|
| ABS (acrylonitrile butadiene styrene) | Sterk en duurzaam Hitte- en slagvast Vereist een verwarmd bed om af te drukken Vereist ventilatie | Functionele prototypen |
| PLA (polylactic acid) | De eenvoudigste FDM-materialen om af te drukken Stijf, sterk, maar broos Minder goed bestand tegen hitte en chemicaliën Biologisch afbreekbaar Geurloos | Concept modellen Ziet eruit als prototypen |
| PETG (polyethylene terephthalate glycol) | Compatibel met lagere printtemperaturen voor snellere productie Vocht- en chemicaliënbestendig Hoge transparantie Kan voedsel veilig zijn | Waterdichte toepassingen Snap-fit componenten |
| Nylon | Sterk, duurzaam en lichtgewicht Taai en gedeeltelijk flexibel Hitte- en slagvast Zeer complex om op FDM af te drukken | Functionele prototypen Slijtvaste onderdelen |
| TPU (thermoplastic polyurethane) | Flexibel en rekbaar Schokbestendig Uitstekende trillingsdemping | Flexibele prototypen |
| PVA (polyvinyl alcohol) | Oplosbaar ondersteunend materiaal Lost op in water | Ondersteunend materiaal |
| HIPS (high impact polystyrene) | Oplosbaar ondersteunend materiaal dat het meest wordt gebruikt bij ABS Lost op in chemisch limoneen | Ondersteunend materiaal |
| Composites (carbon fiber, kevlar, fiberglass) | Stijf, sterk of extreem taai Compatibiliteit beperkt tot enkele dure industriële FDM 3D-printers | Functionele prototypen Jigs, armaturen en gereedschappen |
MSLASLA 3D Printen
MSLA-printen, ook wel bekend als Masked Stereolithography, is een andere vorm van 3D-printen die steeds populairder wordt. Het proces maakt gebruik van een vloeibare fotopolymeerhars die wordt uitgehard door een UV-laser die wordt geprojecteerd door een masker dat de vorm van de gewenste laag aanneemt.
In tegenstelling tot FDM-printen is MSLA-printen in staat om zeer gedetailleerde en complexe ontwerpen met hoge nauwkeurigheid te produceren. Het heeft ook de mogelijkheid om dunne wanden en kleine details te printen die moeilijk te realiseren zijn met FDM-printen. Daarnaast biedt het een gladde oppervlakteafwerking, waardoor er geen ruwe textuur op het oppervlak van het geprinte object achterblijft.
Een ander voordeel van MSLA-printen is dat het minder gevoelig is voor anisotropies dan FDM-printen, waardoor de geprinte objecten meer uniform en betrouwbaar zijn. Het enige nadeel is dat de prints minder sterk zijn dan FDM-prints, maar dit kan worden verbeterd door het gebruik van geschikte harsen en nabewerkingsmethoden.
Er zijn verschillende soorten fotopolymeerharsen beschikbaar voor MSLA-printen, elk met hun eigen unieke kenmerken en toepassingen:
| Materiaal | Kenmerken | Toepassingen |
|---|---|---|
| Standard Resin | Stijf en duurzaam Makkelijk te printen Veel kleuropties beschikbaar | Concept modellen Miniaturen en modelbouw |
| Engineering Resin | Extra sterk en duurzaam Bestand tegen hoge temperaturen Chemische resistentie | Functiegerichte prototypen Gereedschappen en armaturen |
| Flexible Resin | Flexibel en rekbaar Zacht en buigzaam Schokbestendig | Flexibele prototypen Gietvormen en mallen |
| Clear Resin | Transparant Hoge detaillering Mooie oppervlakteafwerking | Optische lenzen Prototypes en modellen met doorzichtigheid |
| Casting Resin | Lage krimp Geschikt voor het maken van gietharsen en mallen | Gietharsen en mallen Specifieke industriële toepassingen |