Top 10 3D-printeronderdelen en hun functies

3D-printen is zowel een hobby waar miljoenen mensen over de hele wereld van genieten als een functionele productietechnologie die een breed scala aan onderdelen en producten kan produceren. Om aan deze vraag te voldoen, zijn er verschillende printers op de markt verkrijgbaar. Over het algemeen delen deze printers dezelfde onderliggende componenten, vooral op het gebied van Fused Deposition Modeling (FDM). Deze onderdelen kunnen worden onderverdeeld in 10 soorten 3D-printmachinecomponenten.

In dit artikel worden de 3D-printeronderdelen beschreven die in elk van de tien categorieën vallen, evenals de functies van deze 3D-printonderdelen.

1. Moederbord of controllerkaart

Het moederbord, ook wel het controllerboard genoemd, fungeert als de centrale hub waarop alle elektronische componenten van de 3D-printer zijn aangesloten. De belangrijkste onderdelen van het moederbord van een 3D-printer worden hieronder beschreven:

• Verwerker: Converteert geprogrammeerde softwarecode naar een reeks instructies die de andere printeronderdelen moeten volgen om een onderdeel af te drukken. De processors die worden gebruikt in moederborden van 3D-printers zijn 8-bit of 32-bit.
• Connectoren: Koppel alle elektronische componenten van de 3D-printer. Deze kunnen de vorm hebben van klemmenblokken, DuPont-connectoren of USB.
• Stepper-drivers: Regel het vermogen dat wordt geleverd aan de afzonderlijke spoelen in een stappenmotor, waardoor de motoras kan draaien. Een standaard 3D-printer heeft vier stappenmotoren:één voor de x-, y- en z-assen, en één voor de filamentextruder.
• Communicatie: Er zijn G-code-instructies vereist om het onderdeel af te drukken. Het programma kan worden geleverd via Wi-Fi, via een harde kabelverbinding of via een SD-kaartsleuf.

Moederborden kunnen worden geüpgraded door simpelweg het oude te vervangen en de elektronische componenten op het nieuwe bord aan te sluiten. Er moet echter op worden gelet dat het nieuwe bord de stroomvereisten van de bestaande printeronderdelen kan verwerken.

2. Voedingseenheid (PSU)

De Power Supply Unit (PSU) levert stroom aan alle elektronische componenten in de printer. Deze eenheid is een transformator en gelijkrichter die de AC-stroom verlaagt en de lagere AC-stroom omzet in DC. Een PSU is de voeding voor alle relevante componenten. Het upgraden van een PSU is vaak nodig als er nieuwe elementen aan de 3D-printer worden toegevoegd die hogere stroomvereisten hebben. Zorg ervoor dat u de PSU niet vervangt zonder eerst te bevestigen dat het moederbord het verhoogde vermogen aankan.

3. Kader

Het frame van een 3D-printer is de plek waar alle verschillende mechanische componenten zijn verbonden, inclusief het moederbord. Het frame is meestal gemaakt van aluminium, kunststof of staal. Hoe stijver of stijver een 3D-printerframe is, hoe sneller de printer kan printen met behoud van nauwkeurigheid en kwaliteit. De meeste 3D-printers hebben drie assen voor rechtlijnige beweging. Dit betekent dat de extruder op de x-as naar links en rechts en op de z-as omhoog en omlaag kan bewegen. De derde bewegingsas wordt geleverd door het printerbed, dat op de y-as heen en weer kan bewegen. De stappenmotoren zijn op het frame gemonteerd.

3D-printerframes kunnen worden geüpgraded. Dit is echter vaak een omslachtige onderneming waarbij de hele printer moet worden gedemonteerd en vervolgens weer in elkaar moet worden gezet. Een van de eenvoudigste upgrades die gebruikers kunnen aanbrengen, is het verstevigen van de hoekplaten en beugels van het frame, waardoor de algehele stijfheid en stabiliteit worden verbeterd.

Een illustratie van een 3D-printerframe.

4. Gebruikersinterface

Voor interactie met een 3D-printer is een gebruikersinterface nodig. De meeste 3D-printers hebben een basisscherm met een paar knoppen en draaiknoppen. Deze zijn voldoende om vanaf een SD-kaart het te printen onderdeel te selecteren en enkele basisinstellingen te wijzigen, zoals de extrudertemperatuur of de bedtemperatuur. Meer geavanceerde printers zullen meerkleurige aanraakschermen hebben met een gebruiksvriendelijke interface. Als alternatief kan de printer via een bekabelde verbinding of via Wi-Fi op een pc worden aangesloten. Zowel OEM (Original Equipment Manufacturer) als printerbesturingssoftware van derden kan worden gebruikt om de printer te besturen en de afdrukstatus te controleren.

De gebruikersinterface kan worden geüpgraded naar een gebruiksvriendelijkere versie. Er moet voor worden gezorgd dat het moederbord compatibel is met het nieuwe scherm, zowel wat betreft de fysieke verbinding van het bord als de stroomvereisten. Bovendien moet de firmware van het bord worden bijgewerkt om het nieuwe scherm te ondersteunen.

5. Connectiviteit

De connectiviteit van een 3D-printer wordt bepaald door de manier waarop de gebruiker de G-Code-afdrukinstructies naar de controller verzendt. Er zijn drie manieren om verbinding te maken met een 3D-printer:via een SD-kaart, een vaste kabel of via Wi-Fi. De meeste printers worden geleverd met een SD-kaart en vaste kabelaansluitingen. Wi-Fi is echter alleen beschikbaar op geavanceerdere printers. Bij het upgraden van een SD-kaart/vaste kabel naar Wi-Fi is vaak vervanging van het moederbord nodig.

6. Extruder

De extruder wordt gebruikt om plastic uit de filamentspoel te trekken, het door een verwarmde kamer te duwen en vervolgens uit de spuitmond te komen om een onderdeel te printen. De extrudereenheid bestaat uit een stappenmotor, een veerbelast tandwiel om het plastic vast te pakken, een heet uiteinde en een mondstuk. De drie belangrijkste soorten extruders zijn:

• Directe schijf: Extruders met directe aandrijving worden doorgaans boven het hete uiteinde en het mondstuk gemonteerd. Dit soort extruders duwen het plastic rechtstreeks in het verwarmde uiteinde en uit het mondstuk.
• Bowden: De extruder wordt op een vaste locatie op het printerframe gemonteerd. Een Bowden-extruder duwt het plastic door een lange, flexibele buis naar het hete uiteinde. Hierdoor kan de printer sneller printen omdat er minder gewicht in de buurt van de spuitmond zit.
• Dubbele extruders: Er zijn twee afzonderlijke extruders naast elkaar geplaatst, die elk een ander materiaal aanleveren. Dit kunnen alle andere kleuren zijn, of er kan een enkele extruder worden gebruikt om de onderdeelsteunen te printen. Zowel direct drive als Bowden-stijl extruders kunnen worden ingesteld voor dubbele extrusie.

Het upgraden van een directe aandrijving naar een Bowden-extruder kan relatief eenvoudig worden gedaan. Er zijn slechts enkele extra beugels en buizen nodig. Upgraden naar dubbele extrusie hangt af van het aantal stappenmotoren dat op het moederbord kan worden geplaatst. Er zijn ook aansluitpunten voor extra ventilatoren, hot-ends en temperatuursensoren nodig.

Een illustratie van een extruder/hotend.

7. Bewegingscontrollers

De bewegingscontroller is het mechanisme dat wordt gebruikt om het hete uiteinde van de printer langs de drie assen te bewegen die nodig zijn om een onderdeel te printen. Een stappenmotor wordt gebruikt om beweging te regelen vanwege zijn vermogen om een ​​nauwkeurige positionering te behouden. Stappenmotoren produceren echter een roterende beweging. Deze roterende beweging wordt omgezet in een lineaire beweging door gebruik te maken van een aandrijfschroef of een tandriem. De z-as wordt vrijwel altijd aangedreven met een krachtschroef, terwijl de x- en y-as aangedreven kunnen worden met tandriemen.

Het is zelden nodig om de bewegingscontroller te upgraden. De originele stappenmotoren kunnen de positie van de printkoppen met grote nauwkeurigheid regelen.

8. Printmateriaal

Typische FDM 3D-printers kunnen printen met een grote verscheidenheid aan materialen in de vorm van rollen filament. Deze kunnen een diameter van 1,75 mm of 3 mm hebben. Hieronder vindt u enkele algemene categorieën kunststoffen die kunnen worden bedrukt:

• Thermoplastieken: Thermoplastische kunststoffen zoals PLA, ABS en PETG behoren tot de meest gebruikte grondstoffen.
• Thermoplastische elastomeren: Elastomeren zijn materialen die na het printen nog flexibel zijn, zoals rubber. Dit soort kunststoffen kan een uitdaging zijn om te printen, vereist een extruder met directe aandrijving en is duurder.
• Gevulde thermoplastische kunststoffen: Gevulde thermoplasten omvatten een breed scala aan materialen die een mengsel zijn van thermoplasten en aanvullende vulstoffen, zoals metaalpoeder, koolstofvezel of zaagsel. Deze worden voornamelijk gebruikt om onderdelen te creëren met een uniek uiterlijk en verbeterde sterkte.

Machine-upgrades zijn zelden nodig om met verschillende filamenten te printen. In sommige gevallen zijn echter speciale accessoires nodig. Het kan bijvoorbeeld voordelig zijn om een behuizing met een ventilatiepijp naar de printer op te nemen voor kunststoffen zoals ABS.

9. Printbed

Het printbed is het gebied waarin het geprinte onderdeel wordt gebouwd. Printbedden kunnen in grootte variëren van 200 x 200 mm tot 1 m x 1 m. Het printbed wordt vaak langs de y-as heen en weer bewogen. Het printbed kan verwijderbare panelen bevatten die de hechting van de print aan het bed verbeteren en het verwijderen van het onderdeel na het printen vergemakkelijken.

Er zijn een paar upgrades beschikbaar voor een printbed, afgezien van het toevoegen van een verwijderbaar paneel om de hechting te verbeteren. De grootte van het printbed is afhankelijk van het frame van de printer.

Een illustratie van de bouwplaat van een 3D-printer.

10. Feedersysteem

Het feedersysteem is het netwerk van buizen waardoor filamentmaterialen de extruder binnenkomen en het verwarmde mondstuk verlaten. Het juiste feedersysteem kan meerkleurig printen mogelijk maken zonder dat er een dubbele extruder nodig is. Een feedersysteem is een gespecialiseerd proces en kan aan een bestaande printer worden toegevoegd.

Een illustratie van een feedersysteem.

Wat zijn 3D-printonderdelen?

Met 3D-printonderdelen worden alle componenten bedoeld die nodig zijn voor het functioneren van een 3D-printer. Deze omvatten onder meer extruders, moederborden, PSU's en gebruikersinterfaces.

Waar worden 3D-printonderdelen gemaakt?

De overgrote meerderheid van de 3D-printeronderdelen wordt in China vervaardigd.

Wat is het belangrijkste aspect van 3D-printonderdelen?

Het belangrijkste aspect van het 3D-printen van onderdelen is het afstemmen van de machinespecificaties op uw vereisten. Bestudeer de specificaties van de printer die u wilt aanschaffen om te bepalen of deze de benodigde afdruktaak kan uitvoeren.

Raadpleeg onze gids voor 3D-printers voor meer informatie.

"Een 3D-printer functioneert als een geïntegreerd elektromechanisch systeem, waarbij bewegingscontrole, temperatuurregeling en materiaalafzetting continu gecoördineerd werken. Het controllerbord voert printopdrachten uit, beheert de stroomverdeling naar stappenmotoren en synchroniseert positionele feedback over alle assen. Mechanische toleranties in het frame en de bewegingsassemblage hebben rechtstreeks invloed op de maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking. Thermische stabiliteit in het hot-end en bouwplatform regelt de hechting van de lagen en de algehele structurele integriteit. De precisie van additieve productie hangt uiteindelijk af van de kalibratie en onderlinge relatie van deze subsystemen, waar softwareparameters zich rechtstreeks vertalen in meetbare fysieke resultaten.”

Hoe u 3D-printonderdelen kunt identificeren

Op sommige 3D-printeronderdelen is een serienummer afgedrukt. Dat geldt vooral voor elektronische componenten, zoals extruders of moederborden. Printerfabrikanten vermelden op hun websites doorgaans reserveonderdelen en hun verkooplocaties.

Hoe 3D-printonderdelen assembleren

De eenvoudigste manier om 3D-printeronderdelen te monteren is door de online-instructies te volgen, vooral die van de OEM van de printer. OEM-instructiehandleidingen tonen vaak een exploded view van alle 3D-printeronderdelen, wat kan helpen bij het assemblageproces.

Veelgestelde vragen over onderdelen van 3D-printmachines

Is het assembleren van 3D-printonderdelen moeilijk?

 Een eenvoudige 3D-printer vereist enige technische basisvaardigheden en het kan uren duren om deze helemaal opnieuw in elkaar te zetten. De meeste fabrikanten bieden uitgebreide video-instructies over hoe u de printer veilig kunt bouwen. Bij het werken met elektrische onderdelen en systemen is speciale zorg vereist.

Waar kunnen we 3D-printonderdelen kopen?

Onderdelen voor 3D-printers kunnen worden gekocht bij vrijwel elke grote online winkel, zoals Amazon, AliExpress of Banggood. Lokale 3D-printwinkels hebben mogelijk componenten op voorraad die tegen een kleine toeslag kunnen worden gekocht. Een eenvoudige Google-zoekopdracht met de trefwoorden '3D-printeronderdelen bij mij in de buurt' kan u helpen erachter te komen waar u printeronderdelen kunt kopen.

Hoeveel kosten 3D-printonderdelen?

De kosten van 3D-printeronderdelen zijn afhankelijk van het onderdeel dat wordt gekocht. Het duurste onderdeel is vaak het moederbord en de bijbehorende componenten. Een typisch moederbord kost ergens tussen de $ 44 en $ 75. Houd er rekening mee dat een volledige 3D-printer slechts $ 280 kan kosten.

Is het mogelijk om 3D-printonderdelen te upgraden?

Het upgraden van 3D-printers is een levendige hobby en er zijn talloze accessoires online beschikbaar. Er zijn ook veel handleidingen online over hoe u uw 3D-printeronderdelen kunt upgraden.

Samenvatting

In dit artikel werden 10 categorieën onderdelen van 3D-printmachines besproken en hun doel uitgelegd. Neem contact op met een Xometry-vertegenwoordiger voor meer informatie over 3D-printen en hoe Xometry kan helpen met 3D-printeronderdelen.

Xometry biedt een breed scala aan productiemogelijkheden, waaronder 3D-printen en diensten met toegevoegde waarde voor al uw prototyping- en productiebehoeften. Bezoek onze website voor meer informatie of vraag een gratis en vrijblijvende offerte aan.

Disclaimer

De inhoud die op deze webpagina verschijnt, is uitsluitend voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele verklaring of garantie van welke aard dan ook, expliciet of impliciet, met betrekking tot de nauwkeurigheid, volledigheid of geldigheid van de informatie. Eventuele prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en soorten materialen of processen mogen niet worden afgeleid als representatief voor wat externe leveranciers of fabrikanten via het netwerk van Xometry zullen leveren. Kopers die offertes voor onderdelen zoeken, zijn verantwoordelijk voor het definiëren van de specifieke vereisten voor die onderdelen. Raadpleeg onze algemene voorwaarden voor meer informatie.

Dean McClements

Dean McClements is afgestudeerd aan de B.Eng Honours in Werktuigbouwkunde en heeft meer dan twintig jaar ervaring in de productie-industrie. Zijn professionele carrière omvat belangrijke functies bij toonaangevende bedrijven zoals Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace en Hyster-Yale, waar hij een diep inzicht ontwikkelde in technische processen en innovaties.

Lees meer artikelen van Dean McClements