Waar wordt 3D-printen voor gebruikt?

3D-printen, ook wel additive manufacturing genoemd, is verantwoordelijk voor het creëren van een driedimensionaal object of onderdeel met behulp van CAD-modellen.

Het doet dit door het biologische proces na te bootsen, waarbij het materiaallagen toevoegt bij het maken van het fysieke deel. 3D-printen helpt om functionele vormen te produceren met minder materiaal, in tegenstelling tot de traditionele manier van produceren.

3D-printen wordt gebruikt om onderdelen van een auto, smartphonehoesjes, modeaccessoires en constructies in gezondheidssectoren te maken om organen zoals gehoorapparaten en nog veel meer te maken. In de mode worden ze gebruikt om kogelvrije en vuurvaste kleding te maken. Er zijn verschillende 3D-technologieën waaruit alle industrieën hun 3D-printers bouwen.

3D-printtechnologie is door bijna elke industrie toegepast omdat het helpt bij het ontwikkelen van ontwerpen.

Dit artikel helpt u meer te weten te komen over 3D-printers, van hun gebruik tot hoe ze werken tot de verschillende soorten 3D-afdrukprocessen.

Wat is het belangrijkste gebruik van 3D-printen?

• Bouwindustrie

Er zijn talloze voorbeelden van 3D-printen die in de bouw worden gebruikt. Het wordt gebruikt bij het vervaardigen van componenten die in de bouw worden gebruikt. Enkele van de 3D-toepassingen die in de bouw worden gebruikt, zijn extrusies zoals cement, wasschuim, polymeren, poederbinding, waaronder reactieve binding, sinteren, polymeer en additief lassen.

• Prototyping en productie

De 3D-printer werd in eerste instantie gemaakt om te helpen bij rapid prototyping. De traditionele injectie:het prototype van het model was te duur en het duurde een eeuwigheid om een ​​enkel model te voltooien. Met additieve fabricage is prototyping snel en niet zo duur als de eerste. U kunt een onderdeel in een uur fabriceren, in tegenstelling tot voorheen.

De kortere tijd in prototyping heeft geholpen om het productieproces snel en goedkoop te maken in vergelijking met voorheen.

Dankzij de 3D-technologie passen bedrijven hun diensten nu aan, en zelfs consumenten kunnen de producten die ze kopen aanpassen met behulp van webgebaseerde software. het heeft geholpen bij de groei van de maakindustrie.

• Auto's

Auto's maken al tientallen jaren gebruik van 3D-printen. De auto-industrie gebruikt additive manufacturing om prototypes te maken die hen helpen bij het bedenken van een nieuw automodel.

U kunt 3D-printers ook gebruiken om hoogwaardige en kosteneffectieve reserveonderdelen voor voertuigen te maken. Afgezien daarvan heeft 3D-technologie geholpen om de workflow in auto's te vergroten. Dit omvat aangepaste mallen, klemmen en ander gereedschap dat wordt gebruikt in een enkele auto, met name voor hoogwaardige machines.w

Wat zijn de voordelen van 3D-printen?

• Ontwerpen zijn flexibeler

Met 3D-printen zijn complexe ontwerpen nu eenvoudig te ontwerpen, in tegenstelling tot de traditionele productiemethoden. De traditionele processors hebben beperkingen die niet gelden voor 3D-printen.

Voordat mensen 3D-printen omarmden, was de prijs van het kopen van bedrukte organen voor weefselengineeringtoepassingen vroeger hoger dan die van onroerend goed. Nu hebben bedrijven met aanzienlijke invloed 3D-geprinte orgels in hun productielijn geïntroduceerd en adverteren ze.

• Productie van prototypes in een snel tempo

Met 3D-printen kunnen fabrikanten objecten in een sneller tempo produceren. 3D-printmethoden hebben de snelheid waarmee het prototype wordt verwerkt, verhoogd, waardoor elke fase sneller wordt voltooid dan voorheen.

Afgezien daarvan heeft 3D-printen lagere kosten in vergelijking met het machinaal bewerken van prototypes, wat een eeuwigheid duurt. Het helpt bij het voltooien van elke ontwerpwijziging in een efficiënter tempo. Dit heeft bedrijven geholpen de prijs van hun 3D-geprinte objecten te verlagen, waardoor ze meer verkopen en dus meer winst maken.

• Afdrukken wanneer nodig

Met 3D-printen print u alleen on demand, omdat er niet veel ruimte nodig is om de inventaris aan te vullen. Dit helpt u ruimte en kosten te besparen, omdat u niet hoeft af te drukken wat u niet nodig heeft.

3D is ontworpen om al zijn bestanden op te slaan in zijn virtuele bibliotheek, aangezien ze worden afgedrukt door technologieën die bekend staan ​​als CAD en STL. Dit betekent dat u het op elk gewenst moment kunt ophalen en afdrukken. Afgezien daarvan kun je bewerkingen maken en het bestand nog steeds gebruiken.

• Lichte onderdelen

De meeste gebruikte afdrukmaterialen zijn van plastic, hoewel er ook metalen zijn gebruikt. Dit is voordelig voor de auto- en ruimtevaartindustrie, waar ze de voorkeur geven aan lichtere materialen om hun producten efficiënter te maken.

Met 3D-printen kunnen objecten van verschillende materialen worden gemaakt om bepaalde eigenschappen te verkrijgen, zoals brandwerendheid, waterdichtheid en kogelwerendheid bij het maken van bepaalde objecten.

• Minder afval

Met behulp van 3D-technologie maak je alleen 3D-objecten met de enige benodigde materialen, waardoor er minder of geen afval is. In tegenstelling tot de traditionele methode waarbij objecten worden gemaakt van grote spanmaterialen die niet recyclebaar zijn en vervolgens wordt het object gesneden, wat tot zoveel afval leidt. Door afval te verminderen, heeft additive manufacturing bijgedragen aan het verlagen van de productiekosten en dus meer winst voor de industrieën en fabrikanten.

• Ze zijn gemakkelijk toegankelijk

Met de tijd is 3D-printen toegankelijker geworden tot een punt waar lokale serviceproviders 3D-printen aanbieden. Dit bespaart tijd en transportkosten. Met de traditionele productiemethoden werden de diensten gevonden in bepaalde gebieden en landen, waardoor transport duur was en u veel tijd kwijt was.

• Ze zijn milieuvriendelijker

Ten eerste spaart 3D-printen het milieu door geen materiaal te verspillen. Bovendien verbruikt het minder brandstof omdat het lichtgewicht materialen gebruikt. Op die manier wordt het milieu behouden in vergelijking met de traditionele manier van produceren, waarbij overtollige materialen worden gebruikt.

• Betere gezondheidszorg

3D-technologie heeft een betere gezondheidszorg mogelijk gemaakt en meer levens gered doordat men organen kan printen met behulp van 3D-printen. Onderdelen zoals de lever, de nieren en het hart. Afgezien daarvan helpen ze bij het ontwikkelen van zintuiglijke onderdelen zoals gehoorapparaten. Er worden meer vorderingen gemaakt met behulp van technologie en het verder verbeteren van de gezondheidssector.

Wat zijn 3D-printers en hun gebruik?

3D-printers zijn objecten waarmee de gebruiker een object in een 3-dimensie kan afdrukken, wat een computer-aided design (CAD)-afbeelding is. Het proces wordt ook wel additive manufacturing genoemd.

Het helpt producenten om snel kosten en tijd te besparen en verspilt geen materialen dan de traditionele productiemethoden (zie meer details over wat 3D-printen is).

• Mode en kleding maken

3D-printers worden gebruikt bij het bedenken van nieuwe modestatements en het maken van kleding. De 3D-printers hebben ontwerpers betaalbaar gemaakt en hebben geleid tot een enorm scala aan nieuwe modetrends.

3D-technologie wordt gebruikt bij het wijzigen van het textiel tijdens de productie. Op deze manier heeft het geleid tot de creatie van nieuw textiel. Een voorbeeld is kogelvrije, vuurvaste kleding die warmte vasthoudt. Er is meer ontwikkeling en innovatie in de mode-industrie, waarbij 3D-printers worden gebruikt om dingen uit te proberen.

• 3D-geprinte sieraden en kunst

3D-printers hebben een nieuwe wereld van sieraden en kunst tot stand gebracht die er niet was met traditionele sieraden. Het heeft geleid tot individuele en unieke sieraden; ook kan men nu een stuk goedkoop aanpassen met behulp van 3D-materialen zoals polymelkzuurfilament (PLA), platina en goud.

3D-printers maken van 3D-stukken die vergelijkbaar zijn, is gemakkelijk en snel, in tegenstelling tot de traditionele handgemaakte en gegoten sieraden, wat te veel werk was. Nu met 3D-technologie zijn er meer afdrukbare materialen waarmee veel verschillende sieradenontwerpen kunnen worden gemaakt.

Met de 3D-printers voor sieraden kun je stukken van hars of was maken op het 3D-model van het ontwerp. Het digitale model kan eenvoudig worden bewerkt en met verschillende betere modellen komen. Dit maakt prototypen met 3D-printen goedkoop en uiterst handig.

Voor kopers zijn hun ervaringen een tandje hoger, omdat ze nu de prototypes van ontwerpen kunnen gebruiken die ze hebben gemaakt of suggesties hebben gedaan om ervoor te zorgen dat het is wat ze wilden voordat ze kochten.

Na bevestiging van het ontwerp worden de sieraden 3D geprint met dezelfde workflow als de traditie, wat resulteert in spectaculaire sieraden. Sieraden gemaakt met behulp van de 3D-patronen zijn gemaakt met behulp van stereolithografie (SLA) 3D-printtechnologie.

Naast sieraden hebben 3D-printers kunstenaars nieuwe inspiratie gegeven. Met behulp van metalen 3D-printtechnologie komen ze tot prachtige, unieke stukken. Een voorbeeld van een Nederlandse kunstenaar die bekend staat als Olivier van Herpt is het maken van keramische vazen ​​met behulp van 3D-printers. Gilles Azzarob, een digitale kunstenaar, maakt ook onzichtbaar voor zichtbare 3D-beelden van stem waarbij ze de geluidsgolven van de stemmen gebruiken.

• Sculptuur

Sculpturen zijn een ander gebruik van 3D-printers. Als u het 3D-fotografische scansysteem gebruikt, wordt er een fysiek kunstwerk gemaakt. Zo ontstaan ​​er veel nieuwe keuzes voor klanten. 3D-technologie heeft kunstenaars nieuwe creatiekracht gegeven. Zolang ze kunnen bedenken en ontwerpen, kunnen ze produceren.

Een voorbeeld is een kunstenaar in Nederland, Danny Van Ryswyk genaamd, die 3D-geprinte sculpturen heeft gemaakt die worden gebruikt bij het maken van films en die het personage van Tim Burton vertegenwoordigt.

Hoe werkt 3D-printen?

3D-printen is een snelle productie- en prototypingmethode die zeer veelzijdig is. Het is de afgelopen decennia gegroeid en ontwikkeld, waar verschillende industrieën het wereldwijd hebben overgenomen.

3D-printen, ook wel additive manufacturing genoemd, is een onderdeel van productie. De 3D-printtechnieken zijn het creëren van objecten waarbij materialen de ene laag na de andere aan een object worden toegevoegd.

Het printproces begint met het maken van een grafisch model van de stof die je wilt printen. De grafische ontwerpen worden gemaakt met behulp van een softwarepakket dat bekend staat als Computer-Aided Design (CAD). Dit onderdeel is het meest arbeidsintensieve van het hele proces. De programma's die in deze fase worden gebruikt, zijn onder meer Fusion360, TinkerCAD en Sketchup.

Het proces van 3D-printen begint met het maken van een grafisch model van het te printen object. Deze worden meestal ontworpen met behulp van CAD-softwarepakketten, wat het meest arbeidsintensieve deel van het proces kan zijn. Programma's die hiervoor worden gebruikt zijn onder meer TinkerCAD, Fusion360 en Sketchup.

Als het product compleet is, worden de modellen uitgebreid getest om er zeker van te zijn dat de eindproducten geen defecten vertonen. Met 3D-printen kun je elk prototype bedenken. Het enige dat beperkt is, is je verbeeldingskracht.

Met 3D-printen kun je complexe modellen zoals de CNC ontwikkelen en ze maken tegen lagere kosten in vergelijking met de traditionele.

De volgende stap na het bedenken van een grafisch model is het digitaal snijden van het ontwerp om het af te drukken. Deze fase is belangrijk omdat een 3D-printer 3D-ontwerp niet op dezelfde manier opvat als wij. In de slice-fase wordt het model opgedeeld in vele lagen. Daarna wordt elke laag naar de printerkop gestuurd om af te drukken of om de lagen gewoon op volgorde te leggen.

Programma's zoals CraftWare en Astroprint worden gebruikt in het snijproces. De slicer-software wordt ook gebruikt bij het vullen van de modellen om een ​​roosterstructuur in het massieve model te creëren, omdat dit extra stabiliteit biedt.

Op dit moment printen ze extreem sterke materialen met lage dichtheden door strategisch luchtbellen toe te voegen aan de eindproducten.

De software helpt ook bij het toevoegen van kolommen voor ondersteuning voor het geval het model ondersteuning nodig heeft. Dit komt omdat plastic niet kan worden gelegd met behulp van dunne lucht. Nu moeten de kolommen de printer helpen de gaten te dichten. Daarna worden de kolommen verwijderd. Nadat het slicer-programma zijn werk heeft gedaan, worden de gegevens naar de printer gestuurd.

Op dit punt begint het 3D-printerwerk. Het begint het afdrukproces volgens de instructies van het slicer-programma, maar gebruikt nu verschillende methoden. De methode die een printer gebruikt, hangt af van het type printer dat u gebruikt.

Een voorbeeld is wanneer de gebruikte 3D-printtechnologie vergelijkbaar is met de inkjettechnologie waarbij de nozzle heen en weer, op en neer beweegt; dan wordt een dikke was of plastic afgegeven, stolt en vormt een nieuwe dwarsdoorsnede van het object.

Aan de andere kant gebruikt multi-jet-modellering veel jets die tegelijkertijd werken en verbetert snellere modellering.

Daarna bindt de printer met behulp van de inkjetsproeiers waar ze droog poeder aanbrengen, en vervolgens lijm of een bindmiddel dat samenkomt en in elke spuitmond bedrukte lagen vormt. Om een ​​laag te schuimen, moet de binderprinter twee passages maken. De snelle doorgang brengt een dunne poedercoating aan en in de tweede doorgang passeert de spuitmond het bindmiddel. (leer hoe u het mondstuk van de 3D-printer schoonmaakt en ontstopt)

Bij het fotopolymerisatieproces wordt het vloeibare plastic blootgesteld aan stralen van ultraviolet licht, wat helpt om het plastic van vloeibaar naar vast om te zetten.

Een andere 3D-technologie die bij het printproces wordt gebruikt, is sinteren, waarbij deeltjes worden gesmolten en vervolgens worden gebruikt om elke volgende laag te printen. Daarna wordt het op een laser losgelaten om een ​​vlamvertrager van het poeder te smelten. Vervolgens gebruikt het de laser om de lagen te stollen en af ​​​​te drukken. De sintertechnologie wordt ook gebruikt bij het bouwen van metalen voorwerpen.

Dit proces kan uren of dagen duren, afhankelijk van de complexiteit en grootte van het object.

Het eenvoudige proces is zoals hieronder vermeld, ongeacht welke technologie u gebruikt:

Begin met het maken van een 3D-model dat u wilt afdrukken met CAD-software.

Converteer vervolgens de CAD-tekening naar de standaard tessellation language (STL)-indeling. De meeste printers gebruiken STL-bestanden, maar sommige andere gebruiken ZPR en ObjDF.

Breng het STL-bestand of een ander bestand dat u hebt geconverteerd over, de computer die de 3D-printer bestuurt. Geef nu het formaat en de afdrukrichting aan.

Zorg ervoor dat de 3D-printer helemaal is ingesteld door alle machines in te stellen. U moet bijvoorbeeld polymeren of het materiaal dat uw printer gebruikt, bindmiddelen en andere verbruiksartikelen die de printer nodig heeft, bijvullen.

Start nu de machine en wacht tot het proces is voltooid. Controleer de machine regelmatig om er zeker van te zijn dat er geen fouten optreden tijdens het proces.

Zodra het afdrukken is voltooid, verwijdert u het afgedrukte object uit de printer.

Daarna is het nabewerking, zoals het poeder afborstelen en wassen om al het in water oplosbare materiaal van 3D-printtools te verwijderen.

Soorten 3D-printtechnologieën en -processen

Er zijn verschillende soorten 3D-printtechnologieën en -processen die worden gebruikt bij 3D-printen. Hieronder staan ​​de soorten technologie en hoe ze werken.

1. Stereolithografie (SLA)

SLA-technologie is het oorspronkelijke industriële 3D-printproces. Het is perfect voor het produceren van gedetailleerde 3D-modelonderdelen, heeft gladde oppervlakken en heeft een hoge tolerantie.

Met SLA werkt het oppervlakken af ​​om er mooi uit te zien en helpt het bij het functioneren van de onderdelen door te testen hoe het past na montage. Een voorbeeld is perfect in de medische industrie zoals het wordt toegepast in anatomische modellen. Voor SLA-onderdelen gebruikt het 3D-systeem Viper, iPros en ProJets.

2. Selectief laser sinteren (SLS)

De SLS werkt door nylonpoeder te smelten tot stevig plastic. De SLS-onderdelen zijn van thermoplastische materialen, waardoor ze duurzaam zijn, en kunnen het beste zijn voor het testen van functionele en ondersteunende levende scharnieren en klikpassingen. Het nadeel is dat hun oppervlak ruwer is in vergelijking met SL. Omdat de onderdelen sterk zijn, hebben ze geen ondersteuning nodig.

Het buildplatform wordt gebruikt om veel verschillende onderdelen in één build te ondersteunen. De meeste SLS-onderdelen worden gebruikt als prototypemodellen die op een gegeven moment zullen worden gespuitgiet.

3. PolyJet 3D-printer

Polyjet is een ander 3D-printproces met een twist. Het kan onderdelen maken die verschillende en vele eigenschappen, materialen en kleuren hebben.

Ontwerpers gebruiken de Polyjet voor het maken van prototypes van elastomeer of in gevallen waarin ze een onderdeel overgieten. Als het ontwerp enkelvoudig en plastic stijf is, dan zijn andere technologieën zoals de SL of de SLS beter omdat ze zuiniger zijn in vergelijking met Polyjet. dit leidt tot een verlaging van de prijzen van grondstoffen.

Het Polyjet-proces is het beste voor over-molding en siliconenrubbermodellen. De technologie helpt u te besparen op de vroege tooling die plaatsvindt in de ontwikkelingscyclus. You can iterate and validate the design fast.

4. Digitale lichtverwerking (DLP)

The DLP printing technology is almost similar to the SLA. The difference between the two is that DLP uses a digital light project to help flash a single image in every layer at the same time; in other words, it has multiple flashes for the larger parts.

The projector is a digital screen, and the images of every layer are made of square pixels, which bring about a layer formed from the small rectangular blocks called voxels.

Also, compared to SLA, the DLP technology is much faster in printing time. This is due to the feature where the layers are exposed simultaneously, unlike where the cross-sectional area is traced with the laser point.

The light is projected to the resin using the LED screen or the ultraviolet light directed to the surface by the Digital Micromirror Device (DMD). The DMD is responsible for controlling where the light is projected by providing a light pattern on the surface.

5. The Metal 3D Printing Range at Proto Labs

This technology uses the laser concept Mlab and the M2 machines on metals 3D printed parts.

6. Multi Jet Fusion (MJF)

It is similar to the SLS; its functional parts are also built from nylon powder. But the difference is for multi-jet fusion (MJF), instead of using the laser to sinter the nylon powder, it uses an inkjet array that applies a fusing agent on the powder’s bed. After that, a heating element is passed over the bed, and it fuses each layer.

With this method, the result is consistent mechanical properties compared to SLS, and the surface is better finished. The process also speeds up the build time, which helps in lowering the production cost.

7. Fused Deposition Modeling (FDM)

The FDM technology is a desktop 3D printing technology used for plastic parts. It functions by extruding a plastic filament layer to layer on the build platform. The technology is a cost-efficient and fast method in producing physical designs.

It can be used to test functionality but should be avoided as its parts are a bit rough on the surface and are not as strong.

8. Direct Metal Laser Sintering (DMLS)

The metal 3D printer brings about new possibilities for metal parts models. The process used at Protolab on the 3D print metals is the Direct Metal Laser Sintering (DMLS). The technology is used to reduce metal and multiple parts assemblies to single parts or a much more lightweight part with internal channels.

DMLS is applicable in prototyping and production as the parts are dense as those produced with the traditional manufacturing processes.

9. Elektronenbundelsmelten (EBM)

EBM is a metal 3D printing technology that uses electrical beams controlled by the electromagnetic coil that melts the powder. The bed is heated up and is in vacuum condition in the build period. The material used is the one that determines the temperature used to heat the material.

Conclusie

3D printing has brought about more possibilities in many industries and companies. Apart from that, it has reduced the production cost. 3D printing is used in almost all industries, as seen in this article. It has especially benefited the medical industries as one can create body cells and other organs.