Wat is additieve fabricage? Aan de slag met 3D-printen

Laten we beginnen met de basis

Additive manufacturing (vaak rapid prototyping of 3D-printing genoemd) is een productiemethode waarbij materiaallagen één voor één worden opgebouwd om een ​​solide object te creëren. Hoewel er veel verschillende additieve fabricage- en 3D-printtechnologieën zijn, zal dit artikel zich richten op het algemene proces van ontwerp tot het laatste deel.

Of het laatste onderdeel nu een snel prototype is of een functioneel onderdeel voor eindgebruik, het algemene proces verandert niet significant. Laten we beginnen.

Hoe ontwerp je maakbare modellen in CAD?

Het produceren van een digitaal model is de eerste stap in het additieve fabricageproces. De meest gebruikelijke methode voor het maken van een digitaal model is door gebruik te maken van computer-aided design (CAD). Er is een uitgebreide reeks gratis en professionele CAD-programma's die compatibel zijn met technologieën voor additieve fabricage. Reverse engineering kan ook worden gebruikt om een ​​digitaal model te genereren via 3D-scanning.

Er zijn verschillende ontwerpoverwegingen die moeten worden geëvalueerd bij het ontwerpen van digitale modellen voor additieve fabricage. Deze zijn over het algemeen gericht op beperkingen van de geometrie van kenmerken en vereisten voor ondersteuning of ontsnappingsgaten, om er maar een paar te noemen. Factoren zoals deze variëren meestal per technologie, dus het is essentieel om ze op te frissen.

Wat zijn STL-conversie en bestandsmanipulatie?

Een kritieke fase in het additieve fabricageproces dat verschilt van traditionele fabricage, is de vereiste om een ​​CAD-model om te zetten in een STL-bestand (stereolithografie). STL gebruikt driehoeken (polygonen) om de oppervlakken van een object te beschrijven. Een handleiding voor het converteren van een CAD-model naar een STL-bestand vindt u hier.

Er zijn verschillende modelbeperkingen waarmee rekening moet worden gehouden voordat een model naar een STL-bestand wordt geconverteerd, waaronder de fysieke grootte van het model, de waterdichtheid en het aantal polygonen.

Zodra een STL-bestand is gegenereerd, wordt het bestand geïmporteerd in een slicer-programma. Dit programma neemt het STL-bestand en zet het om in G-code, een programmeertaal voor numerieke besturing (NC). Het wordt gebruikt in computerondersteunde productie (CAM) om geautomatiseerde werktuigmachines (inclusief CNC-machines en 3D-printers) te besturen. Met het slicer-programma kan de ontwerper ook de bouwparameters aanpassen, inclusief ondersteuningen, laaghoogte en onderdeeloriëntatie.

Hoe produceren additieve machines aangepaste onderdelen?

Machines voor additieve productie (3D-printers) bevatten veel kleine en ingewikkelde onderdelen, dus correct onderhoud en kalibratie zijn van cruciaal belang voor het produceren van nauwkeurige afdrukken.

De grondstoffen die bij additive manufacturing worden gebruikt, hebben vaak een beperkte houdbaarheid en vereisen een zorgvuldige behandeling. Hoewel sommige processen de mogelijkheid bieden om overtollig bouwmateriaal te recyclen, kan herhaald hergebruik de materiaaleigenschappen verminderen als het niet regelmatig wordt vervangen.

De meeste machines voor additive manufacturing hoeven niet te worden gecontroleerd nadat het printen is begonnen. De machine zal een geautomatiseerd proces volgen en problemen ontstaan ​​over het algemeen alleen als de machine geen materiaal meer heeft of als er een fout in de software zit. Een uitleg over hoe elk van de verschillende additive manufacturing-printers onderdelen produceert, vindt u hier.

Hoe en wanneer verwijder je afdrukken?

Voor sommige additieve fabricagetechnologieën is het verwijderen van de print net zo eenvoudig als het scheiden van het geprinte deel van het bouwplatform. Voor andere, meer industriële 3D-printmethoden is het verwijderen van een print een zeer technisch proces waarbij de print nauwkeurig wordt geëxtraheerd terwijl deze nog in het bouwmateriaal zit of aan de bouwplaat is bevestigd.

Deze methoden vereisen gecompliceerde verwijderingsprocedures en zeer bekwame machinebedieners, samen met veiligheidsapparatuur en gecontroleerde omgevingen.

Hoe werkt nabewerking voor additive manufacturing?

Nabewerkingsmethoden verschillen per printertechnologie. SLA vereist dat een onderdeel onder UV uithardt voordat het wordt gebruikt, metalen onderdelen moeten vaak worden ontlast in een oven, terwijl FDM-onderdelen meteen kunnen worden verwerkt. Voor technologieën die gebruikmaken van ondersteuning, wordt deze ook verwijderd in de nabewerkingsfase. De meeste 3D-printmaterialen kunnen worden geschuurd en andere nabewerkingstechnieken, waaronder tuimelen, hogedrukreiniging, polijsten en kleuren, worden geïmplementeerd om een ​​afdruk voor te bereiden voor eindgebruik.

Veelgestelde vragen

Wat zijn de belangrijkste additieve productietechnologieën?

Er zijn zeven technologieën onder de paraplu van additieve productie. Dit zijn vatpolymerisatie, materiaalextrusie, materiaalstralen, plaatlaminering, gerichte energieafzetting, bindmiddelstralen en poederbedfusie.

Wat is het verschil tussen additive manufacturing en 3D-printen?

De termen additive manufacturing en 3D-printen zijn voor het grootste deel uitwisselbaar. Beide verwijzen naar fabricageprocessen waarbij onderdelen laag voor laag worden opgebouwd vanuit een CAD-ontwerp.

Zijn additive manufacturing en rapid prototyping hetzelfde proces?

Hoewel additieve fabricage en 3D-printen vaak door elkaar worden gebruikt, is rapid prototyping een verwant maar duidelijk proces. Rapid prototyping verwijst naar de versnelde prototypingfase van productontwikkeling, waarbij additive manufacturing een proces is om dat doel te ondersteunen.

In welke industrieën wordt gewoonlijk gebruik gemaakt van additive manufacturing?

Additive manufacturing wordt gebruikt in een enorm (en groeiend) aantal industrieën, waaronder ruimtevaart, robotica, consumentenelektronica en de automobielindustrie. Een industrie die enorm heeft geprofiteerd van de komst en wijdverbreide acceptatie van additieven, is medische technologie. Historisch gezien hebben de meeste industrieën de neiging om additieven te gebruiken voor prototyping, maar nu er meer robuuste technologieën op de markt komen, wenden bedrijven zich ook tot additieven voor onderdelen voor eindgebruik en productie van grotere volumes.

Wat zijn de voordelen van additive manufacturing?

Additive manufacturing heeft vele unieke voordelen. Het is een veel kosteneffectievere manier om prototyping-onderdelen te maken dan subtractieve processen, en het produceert minder materiaalverspilling. De instapkosten zijn vrij laag en het is goedkoper voor kleinere en sneller voor productieruns. Additive manufacturing is vooral handig als u legacy-onderdelen opnieuw moet maken die u wilt optimaliseren.

Wat zijn de gebruikelijke materialen die worden gebruikt bij additieve fabricage?

Additive manufacturing kan op maat gemaakte onderdelen maken met behulp van polymeren, metalen en, in sommige gevallen, keramiek. Het meest voorkomende materiaal dat je bij additieve productie ziet, is plastic, vooral voor prototyping.