Ontdek 3D-printen: Typen, technieken en toepassingen

3D-printen is een populaire en veelzijdige techniek die een overvloed aan toepassingen en voordelen met zich meebrengt. De term is synoniem met additieve productie, een parapluvorm voor alle 3D-printtechnieken. Additieve productie-eenheden bouwen elk onderdeel laag voor laag en brengen een lange lijst met voordelen met zich mee.

Bovendien stellen alle verschillende typen 3D-printtechnieken u in staat om te kiezen tussen materialtypen en de juiste combinatie van oppervlakteafwerking, duurzaamheid, snelheid en kosten te krijgen. Dit artikel bekijkt de veelvoorkomende methoden van 3D-printen en legt uit hoe ze werken om u te helpen de beste keuze voor uw project te maken.

Additieve productie: Een kort overzicht

Zoals gezegd, is additieve productie de parapluvorm die alle methoden van 3D-printen beschrijft. Elke 3D-printtechniek gebruikt een CAD-ontwerp van een computer en bouwt de precieze geometrische vorm laag voor laag op. Daar komt de naam additieve productie vandaan. In tegenstelling tot deze technologie vereisen traditionele technieken doorgaans dat u overtollig materiaal verwijdert om de gewenste vormen te creëren.

In het begin waren bepaalde thermoplasten de enige geschikte materialen voor 3D-printen. Dit beperkte de toepassingen van het concept omdat kunststoffen niet de benodigde fysieke kenmerken hebben voor veel hoogpresterende industrieën. De situatie is echter met de tijd verbeterd, doordat verschillende technieken het gebruik van andere materialen zoals metalen, keramiek en zelfs organische materialen mogelijk maakten.

Toch zijn thermoplasten onder de populairste materialen voor 3D-printtechnologieën vandaag de dag. Acrylonitriel Butadieen Styreen (ABS), Polylactidezuur (PLA), Polycarbonaat (PC) en Polyvinylalcohol (PVA) zijn enkele van de meest voorkomende keuzes in diverse industrieën vanwege hun veelzijdigheid en geschikte eigenschappen.

Typen 3D-printtechnieken

1 – Binder Jetting

Binder jetting is een eenvoudige methode van 3D-printen die vertrouwt op een industriële binderingsmiddel om verschillende lagen van een onderdeel te verbinden. Bij binder jetting is de invoer het keymateriaal in poedervorm, wat de printer deposeert met een dunne laag van een binderingsmiddel.

Bovendien werkt het proces met materialen zoals zand, sommige polymeren, metalenpoeders en keramische metaalverbindingen. Dit is een van de goedkope 3D-printmethoden die grote volumes kan produceren met een lage doorlooptijd.

Daarnaast gaan de ontwerpvrijheid en uitstekende kleurreproductie samen met de dimensionale nauwkeurigheid van 0,2 mm (metaal) ten koste van de mechanische kenmerken van uw resultaten, die niet zo goed zullen zijn, wat deze techniek beperkt tot toepassingen met lage intensiteit. Enkele van de meest voorkomende toepassingen van Binder Jetting zijn:

• Metaalonderdelen
• Realistische modellen
• Goedkope prototypes
• Zandgietvormen

2 – Material Jetting

Een andere populaire keuze onder de typen 3D-printtechnologie is het material jetting-proces. In dit geval gebruikt de 3D-printer vloeibare materiaaldruppels om elke laag te bouwen.

Één ding dat dit proces uniek maakt, is de mogelijkheid om verschillende typen materiaal op een enkel object te gebruiken. Als resultaat kunt u onderdelen fabriceren met gemengde kleuren en texturen, wat u een aangepaste esthetische look van het eindproduct geeft.

Over het algemeen is fotopolymerhars het enige haalbare materiaal voor dit type 3D-printproces. Het levert de meest gedetailleerde en beste oppervlakteafwerking met een dimensionale nauwkeurigheid van 0,1 mm, maar de onderdelen zijn niet geschikt voor mechanische toepassingen vanwege hun zwakke kenmerken en broosheid.

Hier zijn enkele van de meest voorkomende toepassingen van het material jetting-proces:

• Esthetische prototypes
• Injectiegietprototypes
• Uitgebreide medische modellen
• Ontwerppresentaties

3 – Materiaalextractie

Extractie is een veelvoorkomend industriële proces waarbij u elk materiaal nabij zijn smeltpunt door een kleinere opening forceert. Op dezelfde manier werkt de 3D-printtechniek op hetzelfde principe. In de meeste gevallen gebruikt het extractieproces kunststoffen en composietfilamenten. Bijvoorbeeld PLA, ABS, PET, Koolstofvezel en andere materialen zijn heel veelvoorkomend.

Tijdens het proces worden materialen door een kleine koopkoel geduwd die ze tot het smeltpunt verhit en op een vooraf bepaald pad deposeert dat een laag vormt.

Het proces herhaalt zich meerdere keren totdat u het volledige onderdeel voltooit. Vandaag de kunt u biomaterialen, eetbare items en een verscheidenheid aan andere materialen extruderen, maar PLA, ABS en andere kunststoffen zijn de meest voorkomende.

Materiaalextractie is verreweg de laagstekost 3D-printtechniek met fatsoenlijke nauwkeurigheid en veelzijdigheid. Daarom zult u ontdekken dat de meeste domestische 3D-printers dit type 3D-printtechnologie gebruiken omdat het veelvoorkomender en makkelijker te hanteren is.

Hier zijn enkele van de meest voorkomende toepassingen van materiaalextractie in 3D-printen:

• Electronische behuizingen
• Vormpassing
• Bevestigingen
• Gietpatronen voor investeringsgieten

4 – Vat Polymerisatie

Dit is een uniek 3D-printproces dat een lichtbron gebruikt om een fotopolymerhars te verharden. Het geschikte materiaal is alleen fotopolymerhars dat beschikbaar is in veel kleuren en vormen. Deze methode produceert een uitzonderlijke oppervlakteafwerking en staat ingewikkelde en complexe geometrieën toe.

De vat polymerisatietechniek wordt vaak verder gekarakteriseerd in verschillende typen. Hier zijn de drie belangrijkste:

• Stereolithografie (SLA)
• Digitale lichtverwerking (DLP)
• Gemaskerde stereolithografie (MSLA)

Bovendien zijn er ook meerdere andere vormen in onderzoek die de toepassing en veelzijdigheid van deze techniek verder verbeteren. Het hoofconcept is vergelijkbaar. Het verschil tussen al deze vormen is echter de lichtbron, die een integraal deel speelt in het verhardingsproces.

Enkele van de meest voorkomende toepassingen waar u vat polymerisatie 3D-printen gebruikt, zijn:

• Injectiegietvormen
• Polymere prototypes
• Ontwerppresentaties
• Tandheelkundige bevestigingen
• Medische onderdelen
• Sieradenindustrie

5 – Poederbedfusie

Dit is een van de meest geavanceerde typen 3D-printen met veel potentieel in veel high-end toepassingen. Poederbedfusie werkt door een thermische bron te focussen op een klein gebied om fusie tussen materiaallagen in hun poedervorm te induceren.

Het proces werkt bijvoorbeeld op de meeste thermoplasten, keramiek en metalen om een uitzonderlijke dimensionale nauwkeurigheid van 0,3% te leveren. Enkele van de veelvoorkomende 3D-printprocessen zijn Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM), Direct Metal Laser Sintering (DMLS) en Multi Jet Fusion (MJF).

Om dit te illustreren, hier zijn enkele veelvoorkomende toepassingen die vertrouwen op de poederbedfusietechniek:

• Functionele metaalonderdelen
• Laag-volume productie
• Holle ontwerpen

6 – Direct Energy Deposition

Direct energy deposition is een 3D-printtechniek die geen ondersteuningsstructuur vereist en simultaan werkt om lagen te depositieren en te verharden. Bovendien vertrouwt de techniek op een elektronenbundel, krachtige laser of plasma om materiaal nabij zijn smeltpunt hoog te energetiseren om de lagen te bouwen.

De toepassingen van DED zijn niet beperkt tot het bouwen van dingen. Het unieke proces herstelt objecten en dat is waar u het meestal ziet.

De meest voorkomende typen processen zijn LENS, EBAM, Cold Spray en anderen. Bovendien is het DED-proces beperkt tot metalen en werkt goed met zowel draden als poeders. U zult echter veel geld uitgeven aan na-verwerking, wat het geen haalbare optie maakt voor veel industrieën.

Enkele van de meest voorkomende toepassingen van DED zijn:

• Repareren van high-end componenten
• Functionele prototypes

7 – Sheet Lamination

Net zoals de naam suggereert, is sheet lamination een techniek die extreem dunne metalen vellen op elkaar stapelt om een 3D-object te produceren. Dit proces is echter vrij onnauwkeurig, maar levert extreem snelle en economische resultaten. Hierdoor biedt het beperkte mogelijkheden voor functionele toepassingen.

Over het algemeen gebruikt het sheet lamination-proces papier, polymer of dunne metalen vellen. De meest voorkomende verwerkingstechnologieën zijn Laminated Object Manufacturing (LOM) en Ultrasonic Consolidation (UC), die veel afval produceren en verdere verwerking van het onderdeel vereisen voordat het gebruikt kan worden.

Enkele van de meest voorkomende toepassingen van het sheet lamination-proces zijn:

• Niet-functionele prototypes
• Ontwerphaalbaarheidsbeoordeling
• Presentatiemodellen
• Meerkleurige prints
• Gietvormen

Maak effectieve prototypes zonder gedoe, neem contact op met RapidDirect voor premium 3D-printdiensten tegen de beste prijs.

Veelvoorkomende toepassingen van 3D-printen

3D-printen wordt vaak geassocieerd met rapid prototyping en terecht. Het is een van de meest voorkomende toepassingen van deze technologie vandaag. Echter, methoden van 3D-printen zijn met de tijd geëvolueerd en dekken nu verschillende nieuwe domeinen.

Vandaag de dag zijn verschillende 3D-printtechnieken essentieel voor diverse industriële sectoren. Hier zijn enkele gebieden waar 3D-printmethoden een integraal deel spelen om innovatie en groei te stimuleren.

1 – Luchtvaart

De luchtvaart- en defensiesector heeft een leeuwendeel bij het toepassen van 3D-printen op haar processen. De markt voor typen 3D-printen in de luchtvaartsector overschrijdt $10,4 miljard en groeit steeds verder.

Bovendien is rapid prototyping niet de enige praktische toepassing van verschillende 3D-printmethoden in de luchtvaartsector. Van gereedschappen tot de ontwikkeling van lichtgewichtscomponenten en zelfs structurele elementen van vliegtuigen, de technologie faciliteert materiaalefficiëntie. Dit resulteert in meer mogelijkheden om de totale kosten te verlagen zonder in te boeten op kwaliteit.

2 – Automotive

De automobielsector is het volgende grote ding wat betreft de potentiële toepassingen van 3D-printtypen op grote schaal. De wereldwijde vraag naar verschillende typen 3D-printen stijgt exponentieel en experts geloven dat het in de nabije toekomst zware concurrentie zal geven aan de luchtvaartindustrie voor een toppositie.

Daarnaast valt de ontwikkeling van nieuwe 3D-printtechnologietypen samen met de toegenomen vraag naar meer gestroomlijnde auto's en lichtgewichtscomponenten. Traditionele productiebenaderingen kunnen niet bijbenen met de huidige eisen van de sector en 3D-printen lijkt het volgende antwoord.

Vandaag de dag is rapid prototyping de overheidende toepassing van deze sector, maar de toekomst is echt spannend met potentieel voor snellere productontwikkeling en meer ontwerpvrijheid.

3 – Gezondheidszorg

Een andere uitstekende weg waar 3D-printen een belangrijke rol speelt is de gezondheidszorgsector. Geavanceerde apparaten, prothesen, implantaten en andere persoonlijke gezondheidsapparaten vereisen flexibiliteit en aanpassing. Gelukkig zijn verschillende typen 3D-printmethoden een perfecte oplossing om aan de dynamische eisen van deze sector te voldoen.

Bovendien is een belangrijke toepassing van 3D-printtechnieken bio-printen. Onderzoeken vandaag combineren stamcelonderzoek en 3D-printen om kunstmatige organen te creëren. Dit is belangrijk onderzoek dat levens kan redden en de risico's die gepaard gaan met transplantatieoperaties kan verminderen, aangezien het biomateriaal identiek zal zijn aan de cellen van de patiënt.

4 – Industriële processen

Naast het essentieel zijn voor specifieke industriële sectoren als luchtvaart en gezondheidszorg, spelen alle 3D-printtypen een rol in veel algemene industriële processen. Rapid prototyping, tooling en andere toepassingen helpen bedrijven efficiëntie te behouden, flexibiliteit te bereiken en de totale kosten te verlagen.

5 – Consumptiegoederen

Consumentengerichte industrieën vereisen zorgvuldige planning en flexibiliteit om ervoor te zorgen dat een bepaald merk of product de topkeuze op de markt blijft. Dit betekent nieuwe ergonomische ontwerpen en ongewone vormen die vaak onmogelijk zijn om te leveren met traditionele bewerkingsmethoden.

Bovendien is 3D-printen voor massaproductie een van de meest succesvolle manieren om aan moderne eisen te voldoen door functionaliteit en esthetiek te combineren. Van productontwikkeling tot testen, prototypen en eindproductie. Als resultaat wordt 3D-printen steeds populairder in de consumptiegoederensector.

Waarom is 3D-printen een betere keuze?

U kunt niet verbonden zijn met een tech-industrie en niet horen over alle voordelen die 3D-printen biedt. De hoeveelheid veelzijdige toepassingen die 3D-printen biedt, is een leidende factor in zijn welverdiende populariteit.

Bovendien zal elke tech-enthousiasteling u kunnen informeren over de gemak waarmee het de creatie van hoogst gesofistikeerde onderdelen met weinig tot geen afval toestaat. Bovendien beheren alle beschikbare 3D-printtechnieken het gemak van efficiënte wijzigingen terwijl ze zowel uw kosten als tijd verminderen.

Bekijk de volgende voordelen die slechts de oppervlakte van alles wat additieve productie te bieden heeft, aankrappen:

• Kortere levertijden
• Hoge sterkte en duurzaamheid van gecreëerde objecten
• Staat toe om unieke en specifieke onderdelen te fabriceren
• Biedt efficiënte en snelle oplossingen
• Is de ideale keuze voor rapid prototyping

7 Overwegingen bij het kiezen van een 3D-printtechniek

3D-printen is een brede term die een verzameling van verschillende typen 3D-printen omvat, zoals eerder besproken.

Begrijpen welke methoden van 3D-printen te gebruiken is een uitdaging op zich. Deze taak vereist diepgaande kennis over de technische vereisten van uw toepassing, maar ook over de sterke en zwakke punten van elke beschikbare methode. Een aanpak die u kunt nemen om te helpen beslissen op basis van de primaire beperkingen van uw project. Bijvoorbeeld, de volgende 7 beperkingen kunnen de meest belangrijke zijn om u te helpen beslissen.

• Budget
• Geometrische eigenschappen
• Materiaal gebruikt om te printen
• Mechanische eigenschappen
• Productiesnelheid
• Onderdelaantallen
• Veiligheid

Veelgestelde vragen over de typen 3D-printen

Het begrijpen van alle complexiteiten binnen het 3D-printproces kan een moeilijke taak zijn. Hier zijn enkele veelvoorkomende vragen die u over 3D-printen en additieve productie in het algemeen kunt hebben.

U zult verschillende verschillende 3D-printers op de markt vinden, maar de bovenstaande 7 technieken – nl. Binder Jetting, Material Jetting, Material Extrusion, Vat Polymerization, Powder Bed Fusion, Direct Energy Deposition en Sheet Lamination – zijn de meest voorkomende in veel industrieën.

Bovendien dekken deze technieken een breed scala aan materialen en leveren ze het perfecte evenwicht van functionaliteit, esthetiek en kosten om de meest voorkomende toepassingen van 3D-printtechnologie te dekken.

Fused deposition modeling, of FDM in het kort, heeft zich uitgekristalliseerd als de meest gebruikte 3D-printtechniek op consumentenniveau. De technologie is daarom uitvoerig gepolijst en aangepast voor de desktop. Meeste gebruikers van FDM vonden het betaalbaarder en makkelijker te gebruiken.

Als de resolutie van onderdelen een van uw primaire zorgen is, dan is de beste keuze voor u om SLA 3D-printers te gebruiken. SLA produceert betere en gedetailleerdere prints, wat de fabricage van nauwkeurigere onderdelen met hogere nauwkeurigheid toestaat.

Start met RapidDirect 3D-printservice

Of u nu in de war bent over welke 3D-printtechniek u moet gebruiken of u snelle prototypingdiensten nodig hebt, RapidDirect is de ideale partner.

Met RapidDirect heeft u premium kwaliteit FDM, SLA en SLS diensten direct beschikbaar, allemaal aangeboden tegen een competitieve prijs. Bovendien biedt RapidDirect u een breed scala aan materialen en oppervlakteafwerkingen om uit te kiezen. Niet alleen dat, als u verward bent over een stap van het fabricageproces, of professioneel advies nodig heeft, kunt u contact met ons opnemen voor begeleiding van ons expertenteam.

Neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen. U kunt uw bestanden ook op de website uploaden om een offerte en een DfM-analyse binnen enkele uren te krijgen.