Inleiding

Additieve productie (soms aangeduid als rapid prototyping of 3D-printen) is een productiemethode waarbij lagen van een materiaal worden opgebouwd om een vast object te creëren. Hoewel er veel verschillende 3D-printtechnologieën zijn, zal dit artikel zich richten op het algemene proces van ontwerp tot het finale onderdeel. Of het finale onderdeel nu een snelle prototype is of een functioneel eindonderdeel, het algemene proces verandert niet.

Additief Productieproces

1. CAD

Het produceren van een digitaal model is de eerste stap in het additieve productieproces. De meest voorkomende methode voor het produceren van een digitaal model is computer-ondersteund ontwerp (CAD). Er is een groot scala aan gratis en professionele CAD-programma's die compatibel zijn met additieve productie. Reverse engineering kan ook gebruikt worden om een digitaal model te genereren via 3D-scannen.

Er zijn verschillende ontwerpoverwegingen die geëvalueerd moeten worden bij het ontwerpen voor additieve productie. Deze richten zich over het algemeen op beperkingen in feature-geometrie en ondersteuning of ontlastingsgat-vereisten en variëren per technologie.

2. STL Conversie en Bestandsmanipulatie

Een kritieke stap in het additieve productieproces die afwijkt van traditionele productiemethodologie is de vereiste om een CAD-model om te zetten in een STL (stereolithografie) bestand. STL gebruikt driehoeken (polygonen) om de oppervlakken van een object te beschrijven. Een gids over hoe een CAD-model om te zetten in een STL-bestand kan hier gevonden worden. Er zijn diverse modellimitaties die overwogen moeten worden voordat een model naar een STL-bestand wordt geconverteerd, inclusief fysieke grootte, waterdichtheid en polygonen-aantal.

Eenmaal een STL-bestand gegenereerd is, wordt het bestand geïmporteerd in een slicer-programma. Dit programma neemt het STL-bestand en converteert het naar G-code. G-code is een numerieke controle (NC) programmeertaal. Het wordt gebruikt in computer-ondersteunde productie (CAM) om geautomatiseerde machine-tools te besturen (inclusief CNC-machines en 3D-printers). Het slicer-programma stelt de ontwerper ook in staat om de bouwparameters aan te passen inclusief ondersteuning, laaghogte en onderdeeloriëntatie.

3. Printen

3D-printmachines omvatten vaak veel kleine en ingewikkelde onderdelen, dus correct onderhoud en kalibratie is kritiek voor het produceren van accurate prints. In deze fase wordt het printmateriaal ook in de printer geladen. De ruwe materialen die in additieve productie worden gebruikt, hebben vaak een beperkte houdbaarheid en vereisen zorgvuldige afhandeling. Terwijl sommige processen de mogelijkheid bieden om overtollig bouwmateriaal te recycleren, kan herhaald hergebruik resulteren in een reductie in materiaaleigenschappen als niet regelmatig vervangen.

De meeste additieve productiemachines hoeven niet gemonitord te worden nadat de print is begonnen. De machine volgt een geautomatiseerd proces en problemen ontstaan meestal alleen wanneer de machine het materiaal op heeft of er een fout in de software is. Een uitleg over hoe elk van de verschillende additieve productieprinters onderdelen produceren kan hier gevonden worden.

4. Verwijderen van Prints

Voor sommige additieve productietechnologieën is het verwijderen van de print zo simpel als het scheiden van het geprint onderdeel van het bouwplatform. Voor andere meer industriële 3D-printmethodes is het verwijderen van een print een hoogst technisch proces met betrekking tot nauwkeurige extractie van de print terwijl het nog omhul is in het bouwmateriaal of vastzit aan de bouwplaat. Deze methodes vereisen gecompliceerde verwijderingsprocedures en hooggeschoolde machine-operators samen met veiligheidsapparatuur en gecontroleerde omgevingen.

5. Na-verwerking

Na-verwerkingsprocedures variëren weer per printertechnologie. SLA vereist een component om te harden onder UV voordat het afgehandeld wordt, metalen onderdelen hebben vaak stressverlichting in een oven nodig terwijl FDM-onderdelen direct afgehandeld kunnen worden. Voor technologieën die ondersteuning gebruiken, wordt deze ook op het na-verwerkingsstadium verwijderd. De meeste 3D-printmaterialen kunnen geschuurd worden en andere na-verwerkingstechnieken inclusief tumbling, hoge-druk lucht reinigen, polijsten en kleuren worden geïmplementeerd om een print voor eindgebruik voor te bereiden.