Februari: 10 jaar 3D printtechnieken

De laatste 10 jaar heeft de 3D printtechniek een flinke groei doorgemaakt. Welke technieken zijn er mogelijk?

Februari: 10 jaar 3D printtechnieken

Er bestaan verschillende 3D printtechnieken. Deze 3D productiemethoden bestaan uit het laag voor laag neerleggen en uitharden van materiaal. Dit kan door het gebruik van 3D printers met lasers, een vloeibaar bindmiddel of bijvoorbeeld UV-lampen. De resultaten van de technieken zijn dan ook zeer divers en vooral de laatste 10 jaar heeft de 3D printtechniek een flinke groei doorgemaakt.

Een overzicht van 10 verschillende 3D printtechnieken:


3D printen in kunststof of alumide

1. Fused Deposition Modeling - FDM

Aan de basis van het 3D printen staat Fused Deposition Modeling, de FDM techniek. Dit is meteen ook de bekendste techniek, vanwege het grote aantal betaalbare FDM-printers. FDM is een 3D printtechniek waarbij een verplaatsbare printkop een lange, dunne draad thermoplastisch materiaal op elkaar legt. Laag voor laag ontstaat een driedimensionaal object. Het bed wordt verlaagd of de printkop gaat omhoog na elke laag totdat uiteindelijk het volledige object klaar is. De meeste ‘3D hobbyprinters’ maken gebruik van deze techniek. De uiterlijke kenmerken van een FDM print verschillen sterk met het resultaat uit een professioneel 3D printer. Op het oppervlak van een FDM print zijn de printlagen (lagering) duidelijk zichtbaar. De laagdikte bepaalt meteen ook de printkwaliteit van het object.

2. Selective Laser Sintering – SLS

SLS is een 3D printtechniek waarbij een laser poeder op geselecteerde plekken samensmelt. Op een poederbed wordt steeds een laagje van 0,1 mm kunststofpoeder op een ander laagje poeder gelegd. Bij elke laag wordt de poeder plaatselijk gesmolten (gesinterd) door de laser. Hierdoor wordt de poeder verhard en ontstaat uiteindelijk een volledig object in 3D. Na het proces en het afkoelen van het gehele poederblok, wordt het product uit het bouwvolume gehaald en het overtollige poeder weggehaald. Selective Laser Sintering is een 3D printtechniek waarbij een object laag voor laag wordt opgebouwd door het aan elkaar verbinden van poeder door middel van een laserstraal. Dit proces maakt het mogelijk zeer complexe vormen te printen, bijvoorbeeld vormen die elkaar los omsluiten (interlocking).

Materialen & kenmerken SLS

Oceanz 3D printing

Oceanz PA12

Oceanz Grey

Oceanz PAGF

Oceanz Alumide

Oceanz Smooth

Rekbaarheid

1650 MPa

1600 MPa

3200 MPa

3800 MPa

1800 MPa

Treksterkte

48 MPa

48 MPa

48 MPa

48/38 MPa

45 MPa

Minimale wanddikte

0,7 mm

0,7 mm

1,5 mm

1,5 mm

0,7 mm

Laagdikte

0,1 - 0,12 mm

0,1 - 0,12 mm

0,1 - 0,12 mm

0,1 mm

0,1 mm

(Print) Kleur

wit

grijs

wit

grijs metallic

naturel


Lees ook: Features & Facts about the SLS Technology

3. Multi Jet Fusion - MJF

Multi Jet Fusion maakt gebruik van een fijnkorrelig PA12-materiaal en print ultradunne lagen van 80 micron. Dit zorgt voor een hoge dichtheid, lage porositeit en een uitzonderlijk glad oppervlak. De 3D geprinte modellen hebben hierdoor een minimale nabewerking nodig.


3D printen in metaal


4. Selective Laser Melting – SLM


SLM is een ‘poederbedtechnologie’ waarbij een laag metaalpoeder (bijvoorbeeld titanium, gereedschapsstaal, RVS of aluminium) door een laser gecontroleerd bij elkaar wordt gebonden. Hierdoor ontstaat uiteindelijk een volledig object in 3D.

5. Direct Metal Laser Sintering – DMLS


DMLS gebruikt een laser als energiebron om metaal poeder laag voor laag te sinteren. Het DMLS is vergelijkbaar met het SLS proces. De gebruikte onderdelen en afstelling zijn echter geoptimaliseerd voor metaal poeder.

3D printen in resin of was



6. Stereolithography - SLA

SLA is een 3D printtechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van een UV-laser en een vloeistofbad met daarin een UV-gevoelig vloeistofpolymeer. Deze vloeistof wordt door de laser laag voor laag belicht op de plek waar de vloeistof moet uitharden. Met SLA worden modellen in een natuurlijk gekleurd materiaal geprint met een zeer hoge detailresolutie en een glad oppervlak.

7. Digital Light Processing - DLP

DLP is een 3D printtechniek die gebruik maakt van een projector om de foto gevoelige hars uit te harden. Dit proces lijkt erg veel op SLA maar in plaats van een UV-laser voor het uitharden wordt gebruik gemaakt van een lamp. De objecten worden gelijksoortig opgebouwd door het uit de container met hars te trekken of erin te duwen.

8. Multi Jet Modeling – MJM

MJM is een 3D printtechniek waarbij laag voor laag gesmolten druppeltjes kunststof op elkaar worden gespoten. Tussen de lagen door wordt het materiaal uitgehard. Met MJM wordt een product opgebouwd uit lagen van slechts 32 micron. Modellen gemaakt met MJM hebben een zeer glad oppervlak, geschikt voor modellen met een zeer hoog detailniveau.


3D printen in meerdere kleuren


9. Colorjet

Bij Colorjet als 3D printtechniek worden poederdeeltjes aan elkaar verlijmd met een bindmiddel. Het toegepaste materiaal is te vergelijken met gips en daardoor meer kwetsbaar dan kunststof. Het voordeel is dat je full color kunt 3D printen. De ColorJet/ZCorp-techniek is zeer geschikt voor zichtmodellen en maquettes, maar ook voor 3D geprinte poppetjes en schaalmodellen.

10. UV curable inkjet printing

Met deze techniek wordt een object gevormd door lagen van acrylharsinkt. De techniek heeft supportmateriaal nodig. De keuze aan ruim 10 miljoen kleuren maakt het mogelijk om kleurrealistische signs, prototypes, onderdelen, producten en andere 3D-geprinte toepassingen te produceren.

Kenmerken van veelgebruikte 3D printtechnieken bij Oceanz 3D printing

Nauwkeurigheid

Sterkte

Temperatuurbestendigheid

Oppervlaktegladheid

Maximale afmeting

Mjinimale wanddikte

SLS

***

*****

***

***

*****

***

MJM

*****

**

**

*****

**

*****

FDM

***

****

****

**

*****

**

SLA

****

**

*

*****

*****

****

DLP

*****

***

**

*****

*****

*****

Colorjet

**********



De geschiedenis van 3D printen

De geschiedenis van 3D printen gaat verder terug in de tijd dan vaak wordt gedacht. Zo is er al meer dan een halve eeuw geleden onderzoek gedaan naar het opbouwen van een driedimensionaal model uit verschillende lagen.

1951: Dr. Muntz introduceerde een systeem waarbij de afzonderlijke lagen worden uitgehard door een fotogevoelig hars selectief bloot te stellen aan licht.

1971: P. Ciraud vroeg een patent aan waarin het uitharden door middel van een laser beschreven staat.

1979: Housholder kreeg het idee om telkens een laag poeder toe te voegen.

Begin ‘80: Een onderzoeksbureau van het Amerikaanse leger (DARPA) verdiept zich verder in het meerlaags opbouwen van objecten. Dit resulteerde al snel in de aanvraag van diverse patenten.

Begin ’90: Z Corporation produceert de eerste commerciële 3D printers.

Rond 2000: Massachusetts Institute of Technology (MIT droeg licenties voor de commerciële productie en het gebruik van de 3D print technologie over aan zes bedrijven. Hierna werd de focus gelegd op het produceren van 3D modellen gebaseerd op o.a. keramiek en verschillende soorten kunststof.

Rond 2010: 3D printen is ook in Nederland aan een opmars bezig.

2020: 10 jaar Oceanz & professioneel 3D printen in Nederland


De toekomst? De 3D-printtechniek staat voor duurzaamheid

3D-printen gaat de komende 10 tot 15 jaar een grote impact hebben op de manier waarop de industrie produceert en dus op duurzaamheid. “Het efficiënter gebruik van materialen is een voorbeeld. De techniek maakt het ook mogelijk om veel vraaggerichter te produceren. Dat leidt weer tot minder fysieke voorraad en daardoor minder transportbewegingen. De techniek heeft zich dusdanig ontwikkeld dat in korte tijd grote series van producten kunnen worden geprint. 3D printen is daarmee overigens een duurzame techniek. De afvalstoffen worden tot een minimum beperkt en het materiaal wordt hergebruikt (zero/less waste).”


10 jaar professioneel 3D printen in Nederland

Dit jaar vieren we ons 10-jarig bestaan en daarmee 10 jaar professioneel 3D printen in Nederland. Een jaar lang staan we op de 10e van de maand even stil bij ons 10-jarig jubileum. We blikken dan met verschillende onderwerpen even terug én vooruit op een decennium lang professioneel 3D printen in Nederland.

Nieuwsgierig of meer informatie?
Neem dan contact met ons op!

10 jaar Oceanz 3D printing, professioneel 3D printen in Nederland

10 February 2020
Laura van den Biggelaar