Hoe 3D-printers werken: een uitgebreid technisch overzicht

Ben je tech-onderlegd en enthousiast over de nieuwe 3D-printtechnologie? Of vraag je je gewoon af hoe 3D-printers werken? Blijf in de buurt en maak je geen zorgen! We hebben uitgebreid onderzoek gedaan naar hoe 3D-printers werken, zodat je een idee kunt krijgen van het 3D-printproces en 3D-objectproductiemethoden.

3D-printers gebruiken state-of-the-art technologieën bij het ontwerpen en fabriceren van 3D-objecten. De 3D-printer werkt als een inktjetprinter en wordt vanuit een computer bediend. Als je geïnteresseerd bent in te weten hoe een 3D-printer werkt, laten we in deze gedetailleerde gids duiken.

Desktop 3D-printers gebruiken computer-ondersteund ontwerp (CAD) op 3D-printmaterialen. Toch werkt de 3D-printer door gesmolten plastic door zijn kleine nozzle te extruderen.

De 3D-printtechnologie omvat het lagen van een breed scala aan materialen zoals composieten, kunststoffen en bio-materialen om objecten te fabriceren met 3D-printers. De 3D-printer lagentechnologie wordt aangeduid als modeling FDM. Lagentechnologie wordt ook aangeduid als additieve productie.

Kan een 3D-printer alles printen?

De 3D-printer doet een geweldig werk met selective laser sintering, wat een additieve productietechniek is.

Nou, de 3D-printer kan bijna alles printen. Echter, printen hangt af en is onderworpen aan een zeker niveau van beperkingen die hieronder besproken worden.

• Zijn 3D-printers beperkt in wat ze kunnen printen?

De 3D-printers hebben een maker movement-vaardigheid en kunnen bijna elk object printen. Met behulp van 3D-poederbedfusie, een additieve productietechnologie, en een 3D-printer, kun je elk item printen. Je kunt een 3D-onderdeel laag voor laag printen met fijn poeder of het metaalpoeder printmedium.

Echter, de 3D-printers zijn alleen beperkt in wat ze kunnen printen door hun build-volume. Daarom betekent dit: hoe groter de printer, hoe groter de vormen en volumes van 3D-geprinte objecten.

• Het 3D-slicerprogramma

De 3D-slicersoftware is een 3D-printer softwareprogramma dat je helpt een 3D-printmodel's informatie in een digitaal bestand in de 3D-desktopprinter in te voeren. Dit bepaalt de mate waarin 3D-printers kunnen printen.

Dus, het geeft een aanwijzing voor de beperkingen van wat 3D-printers kunnen bereiken. Hoe geavanceerder het 3D-sliceprogramma, hoe beter de modellen geproduceerd in 3D-printen. Het bepaalt eveneens de variabiliteit, aangezien je meer opties hebt om mee te printen met deze software.

• Wat kan een 3D-printer printen?

Als je kijkt naar een doorsnede van de 3D-geprinte objecten die in enig 3D-printproject geprint zijn, zult je de uniekheid van de 3D-printtechnologie waarderen. De 3D-print is gezocht omdat 3D-printers bijna elk materiaal, vorm en object printen wat je je kunt verbeelden.

Aangedreven door de poederbedtechnologie, een doorsnede van 3D-printers, en Stereolithografie (SLA), creëert 3D-printtechnologie modellen, prototypes, patronen en veel andere objecten die je wenst.

• Voorbeeld van objecten die een 3D-printer kan printen

Interessant genoeg, kan een huis geprint worden met 3D-printtechnologie. Het proces gebruikt het SLA-type 3D-printen.

De printers kunnen onderdelen van een voertuig of schip printen, een telefoon lockbox, een Tesla Cybertruck, en een dierenvoerautomaat. Additieve productie biedt een breed scala aan 3D-printopties die verder gaan dan deze korte lijst.

Hoe werkt 3D-printen eigenlijk? [Stap voor stap]

Hier is hoe 3D-printers werken:

Stap één: Creatie

De creatie van een blauwdruk of driedimensionaal digitaal bestand van objecten die je wilt printen, is de eerste stap. Je moet moderne state-of-the-art technologie gebruiken bij het creëren van afbeeldingen van items die je wenst.

• Ontwerp

Ontwerpen is een belangrijke stap tijdens de creatie van een object. Daarom kun je Computer-ondersteund Ontwerp (CAD) implementatie gebruiken om ontwerpen te maken die gebruikt worden voor rapid prototyping in 3D-formaat. Veel professionals uit verschillende industrieën in de economie bouwen platforms die CAD gebruiken voor 3D-printen met uitzonderlijke lasersnijden.

Naast CAD, zijn er talloze andere software die bestanden voor 3D-printprocessen kunnen produceren. Enkele van deze 3D-ontwerpsoftware omvatten AutoCAD, Blender, SolidWorks, SketchUp, en Photoshop.

• Scannen

3D-scannen biedt een alternatief voor CAD. Het driedimensionale bestand voor scannen kan een geprint object zijn dat uit duizenden afbeeldingen van meerdere digitale bestanden over het web gescand kan worden.

Dit type 3D-printontwerp, 3D-scannen, is een technologie die digitale replica's levert na het analyseren van real-world objecten.

3D-scannen neigt ertoe gebruikt te worden in reverse engineering door industrieprofessionals. Daarom geeft het unieke kwaliteiten, aangezien je de gewenste objectafbeelding kunt wijzigen of aanpassen na het scannen. Het 3D-scannen maakt de productie van gevarieerde ontwerpen van dingen mogelijk via het 3D-printproject.

• Downloaden

Het downloaden van afbeeldingen van objecten die je van plan bent te 3D-printen, is een aspect van creatie dat je niet mag negeren. Als je niet geïnteresseerd bent in het ontwerpen van je eigen afbeeldingen, rust gerust dat je afbeeldingen van objecten kunt downloaden als onderdeel van het krijgen van de beste 3D-objectontwerpen, wat je kostbare tijd bespaart.

Verschillende websites zijn bekend om afbeeldingen van objecten te bieden, en je kunt betalen om ze te downloaden. Dergelijke websites zijn: Shapeways, GrabCAD, MyMiniFactory, en YouMagine.

Stap twee: STL-bestandsformaat

Elk 3D-printbestandsformaat heeft ontwerp nodig. De STL is het meest comunele bestandsformaat dat in een 3D-printproject werkt. STL staat voor Stereolithografie. De namen nemen een historische hoek omdat het oorspronkelijk komt uit het allereerste 3D-printproces.

Het markeert de tweede stap in het 3D-printproces, zodra je het CAD-ontwerp voltooid hebt. Na het kiezen van een compatibel STL-formaat ontwerp, wordt de objectafbeelding naar de printer gestuurd.

Onthoud, het 3D-printformaat moet schijnbaar met het 3D-printproces in gedachten worden ontworpen, dit stelt het in staat om te functioneren op het printstadium.

Stap drie: Slicen

Slicen is het proces van hakken of verdelen van het 3D-printmodel in honderden of duizenden horizontale lagen die de machine instructies geven wat procedueel te doen. Met andere woorden, slicen vertaalt 3D-bestanden naar instructies die de printer volgt.

Je moet de 3D-printer op de juiste manier aanpassen en de juiste instellingen krijgen om de beste resultaten te bereiken.

• G-Code

Na het voltooid zijn van het slicerproces, wordt een nieuw bestandsformaat gegenereerd genaamd G-Code. Het is de taal van de machine en de enige manier om te communiceren met de 3D-printer.

3D-printers creëren een object met G-Code-taaltechnologieën door hete plastic filamenten uit te stralen bij de nozzlepunt met geschikte instellingen.

De printers volgen de CAD-ontworpen lijnen die het pad vertegenwoordigen dat de printers moeten volgen wanneer ze binder-jetting of lagen van plastic filamenten leggen om het modelontwerp of het gewenste object door de taal te creëren.

• Dienstverlener

Je kunt de instellingen aanpassen om je printer te passen om de juiste taalcode te krijgen, en het proces te vereenvoudigen. Let op dat je geen programmeerkennis nodig hebt om je 3D-printerinstellingen aan te passen. Echter, als je iemand anders het voor je wilt laten doen, kunnen professionele dienstverleners gebruikt worden.

Je hoeft je geen zorgen te maken over slicen met de dienstverleners, want zij zorgen ervoor.

Stap vier: Het model of object printen

De printers bestaan uit talloze, ingewikkelde bewegende onderdelen. Daarom moet je ze met zorg hanteren om ervoor te zorgen dat ze lang meegaan. De meeste van deze printers hoeven niet gemonitord te worden wanneer de materiaalextrusie op gang is.

De printers volgen automatisch de ingebouwde G-Code en printen door. Meer nog, mits het grondmateriaal niet op is, en er geen softwarefout is opgetreden die het printsysteem tot stilstand kan brengen.

Welk materiaal gebruikt een 3D-printer?

Je kunt talloze materialen gebruiken in 3D-modellproductieprocessen. De meest gebruikt 3D-printmaterialen omvatten de ABS- en PLA-plastic filamenten. ABS- en PLA-filamenten zijn slechts deel van een lange lijst van ondersteunend materiaal voor 3D-productieprocessen.

Hier zijn enkele van de 3D-productieraaamaterialen die gemeenschappelijk in het printproces gebruikt worden.

• ABS Plastic Filamenten

ABS is een olie-gebaseerd thermoplastisch materiaal. Meeste 3D-geprinte modellen gemaakt van dit materiaal roemen een hogere sterkte, flexibiliteit en duurzaamheid dan de andere 3D-productie plastic materialen zoals PLA.

De ABS blijft het meest populaire plastic filament voor injectiemodellering. Het wordt gekrediteerd met de variabiliteit van copolymeren en de gemakkelijkheid van verwerking, wat het het meest populaire 3D-plastic filament maakt onder ingenieurspolymeren.

3D-printergebruikers moeten veiligheidsvoorzorgsmaatregelen nemen bij het printen met ABS-plasticfilament, omdat het een van de minst veilige plastic filamenten is die breed gebruikt worden.

• PLA Plastic Filamenten

PLA behoort tot de elite en meest populaire 3D-productie plastic filament. In tegenstelling tot het ABS-filament, is PLA-plasticfilament een groente-gebaseerd plastic filament of een polylactic acid. Maïszetmeel is een significante grondstof gebruikt voor de productie van PLA-plasticfilament.

Het materiaal is goedkoper vergeleken met het olie-gebaseerde ABS-plasticfilament, en het blijft vrij makkelijk te gebruiken. PLA is het meest gebruikt natuurlijke grondstof in 3D-printen en het veiligste thermoplastische materiaal in het fabriceren van 3D-modellen.

PLA-plasticmateriaal wordt bevorzugd voor het maken van verpakkingen voor de voedselindustrie als vervanging voor olie-gebaseerde plastic filamenten zoals ABS.

• Hars (Resin)

Het 3D-printen en productieproces gebruikt hars veel. Hars is het materiaal dat gebruikt wordt om het proces van afkoelen van plastic filamentmaterialen te helpen die in additieve productie gebruikt worden. Hars wordt hoog toegepast in technologieën zoals SLA, DLP, Multijet, en CLIP.

Hars komt in verschillende typen; de meest gebruikte was voor 3D-printen zijn gietbare hars, flexibele hars, en zware hars.

Vanwege de lage krimpcapaciteit, wordt het in veel 3D-printtoepassingen gebruikt. Hars heeft een hoge chemische weerstand, wat het een rigide en delicaat 3D-printmateriaal maakt.

Hoeveel kost het om een 3D-printer te gebruiken?

• 3D-printerkosten

De kosten van het gebruik van een 3D-printer hangen af van verschillende factoren. De meest voor de hand liggende factoren die de 3D-productieprocessen beïnvloeden, zijn de printtechnologie, de printmaterialen, het ontwerp en de afwerking van het 3D-geprinte object of model.

• 3D-printtechnologieën

3D-printers en printtechnologieën zijn gebaseerd op diverse diverse technologieën. Dus, als je een 3D-printer wilt kopen, moet je de technologie die het gebruikt overwegen om de kosten van de printer en het additieve productieproces te bepalen.

• FDM-printtechnologie

Een basale FDM-printer die aan jouw behoeften voldoet, kan je zo laag als $200 kosten. Het kan zeker niet vergeleken worden met de beste 3D-printers op de markt, omdat deze technologie de snelheid, nauwkeurigheid of precisie van de meest gesofisticeerde 3D-printers mist. Toch, het zal je introduceren en blootstelling geven aan 3D-modelprinten tegen een zeer lage kosten.

• Geavanceerde printtechnologieën

Hoeger gesofisticeerder een printer is in termen van 3D-printtechnologieën, hoe duurder het is. Een goed voorbeeld is de SLS-printer die ongeveer $5000 kost. Het kan geavanceerde productieprocessen uitvoeren die basale 3D-printers niet kunnen.

Om die reden koop je het alleen als je betrokken bent bij printerwerk dat werkelijk geavanceerd van aard is.

• De kosten van 3D-printmaterialen

Hoe een 3D-printer werkelijk werkt, hangt overmatig af van het type 3D-plasticfilament dat je gebruikt. Bij het kiezen van het type plasticfilament voor je 3D-printer, moet je misschien de compatibiliteit van het filament met de printer en de filamentkosten overwegen.

De plasticfilamentkosten beïnvloeden direct de totale kosten van 3D-printerwerk. Bijvoorbeeld, de olie-gebaseerde 3D-printplasticfilamenten zoals ABS kosten meer dan de biologisch afbreekbare, groente-gebaseerde plasticfilamenten zoals PLA.

De minst dure 3D-printmaterialen zijn voor FDM-technologieën. Thermoplastische materialen worden gemeenschappelijk gebruikt in 3D-printen. Gelukkig zijn ze vrij betaalbaar.

Kosten van high-end 3D-printmateriaal

Het plasticfilamentmateriaal dat in 3D-printen gebruikt wordt, is duur als de 3D-geprinte modellen high-end fused deposition modeling nodig hebben. Deze typen 3D-printen kosten hoog omdat een gesofisticeerd proces high-end 3D-printmaterialen nodig heeft.

De kosten gaan hoger afhankelijk van hoe technisch en kostbaar het materiaal is in het productieproces.

Een goed voorbeeld is hars die geavanceerde 3D-printers gebruiken. Het materiaal dat in polyjet-technologie gebruikt wordt, is duurder vergeleken met de SLS-polymer-gelijkenis. Het kostenverschil is door de variabiliteit van de materialen op de markt.

Materialen die in SLM- en DMLS-technologieën gebruikt worden, kosten meer vergeleken met die in recente jaren gezien.

Conclusie

Dit artikel gaat diep in om de vraag "Hoe werkt een 3D-printer?" te beantwoorden. We hebben je door verschillende aspecten van de 3D-printer geleid, meer specifiek, de objecten die het print, het materiaal dat het gebruikt, en hoeveel het je zal kosten om een 3D-printer te gebruiken.

Met deze gedetailleerde informatie sta je hoog geplaatst om te profiteren van 3D-printen en productieprocessen.