Additive Manufacturing:5 dingen die u moet weten over 3D-printen

3D-printen en additive manufacturing zullen de komende jaren enorm groeien. Maar bedrijven die geïnteresseerd zijn in het toepassen van de technologie, worden geconfronteerd met een duizelingwekkend scala aan termen, technieken en processen. Hier is een handvol die u moet kennen.

Additive manufacturing, ook wel 3D-printen of de afkorting AM genoemd, gaat fors groeien. Industrie-analisten Statista en Fortune Business Insights voorspellen een CAGR (samengestelde jaarlijkse groei) van respectievelijk 26,4 procent en 25,8 procent, waarbij de laatste suggereert dat de wereldwijde 3D-printmarkt in 2026 $ 51,77 miljard zal bereiken.

Simpel gezegd, het is een geweldige tijd om in additive manufacturing te zijn.

Degenen die deze bloeiende markt willen betreden, worden echter geconfronteerd met een stortvloed aan termen, technieken en technologieën. Deze omvatten SLA (stereolithografie), DLP (digitale lichtverwerking) en FDM (fused deposition modeling) machines, om er maar een paar te noemen. De vraag is:“Hoe weten wij als ontwerpers en fabrikanten waar te beginnen? En welk type 3D-printer past het beste bij onze behoeften en past binnen ons budget?”

Je zou kunnen beginnen met het te vragen aan Zach Simkin, de president van het in New York gevestigde AM-software- en adviesbureau Senvol LLC. Met zijn producten en diensten "kunnen bedrijven toegang krijgen tot AM-gegevens, AM-gegevens genereren en AM-gegevens analyseren." Een zo'n product is de Senvol Database, een gratis bron die doorzoekbare details biedt over meer dan 1500 industriële machines voor additieve productie en een ongelooflijke meer dan 3.200 materialen.

"Het is belangrijk om te weten dat de term 'additive manufacturing' eigenlijk een overkoepelende term is die verschillende en vrij verschillende vormen van de technologie omvat", zegt Simkin. "De American Society for Testing and Materials (ASTM) definieert zeven verschillende AM-procesclassificaties, variërend van enkele van de meer algemeen bekende zoals materiaalextrusie en poederbedfusie tot minder bekende zoals plaatlaminering."
 

Simkin merkt op dat zijn bedrijf lid is van America Makes, een organisatie die waardevolle informatie en ondersteuning biedt aan de AM-gemeenschap. Dat geldt ook voor Stratasys Ltd., een fabrikant van 3D-printers uit Eden Prairie, Minnesota, wiens oprichter, Scott Crump, FDM uitvond en patenteerde in 1989. 

Michael Mignatti, Vice President of Engineering voor MakerBot Industries LLC, een Stratasys-bedrijf gevestigd in Brooklyn, New York, biedt het volgende advies voor iedereen die wil investeren in een 3D-printer, ongeacht wiens logo op de voorkant van de machine staat: 

Nee. 1:Leer de workflow kennen

Als dit je eerste ervaring met 3D-printers is, zul je misschien verrast zijn door de workflow. De afdruk die uit de machine komt, heeft bijvoorbeeld vaak nabewerkingsstappen nodig voordat hij klaar is voor gebruik. Dit kan het verwijderen van ondersteuning zijn en het algemeen opruimen van het model, schuren of polijsten om de gewenste oppervlakteafwerking te krijgen, het installeren van inzetstukken, enzovoort. Elke technologie is anders en heeft verschillende stappen. Zorg ervoor dat u dit begrijpt, zodat u niet verrast of teleurgesteld bent na uw eerste afdruk.

Nee. 2:Optimaliseer waar mogelijk

De technologie is nog relatief jong. 3D-printers hebben complexe elektronica, veel bewegende delen en in ons geval gesmolten plastic. Ongeacht wiens machine u gebruikt, een aantal mislukte afdrukken is onvermijdelijk. Raak niet ontmoedigd. Onderdelen hoeven niet per se specifiek voor 3D-printen te zijn ontworpen, maar er zijn optimalisaties beschikbaar die het slagingspercentage verhogen. Dit wordt een tweede natuur als je het eenmaal onder de knie hebt, hoewel er een beetje een leercurve is.

Nee. 3:Doe je huiswerk

Er zijn veel verschillende technologieën om uit te kiezen (FDM, SLA, DLP, enz.) en ze hebben allemaal verschillende sterke en zwakke punten. Bekijk uw toepassing en kies de technologie die het beste bij uw behoeften past. FDM-printers zijn enkele van de meest populaire omdat ze gemakkelijk te gebruiken zijn, een groot materiaalaanbod hebben en voor verschillende doeleinden kunnen worden gebruikt, waaronder componenten voor eindgebruik, functionele prototypes, mallen en armaturen, cosmetische onderdelen, enzovoort .

Nee. 4:Materiaal is de sleutel

De meeste FDM-machines kunnen basismaterialen printen, zoals PLA, PETG, enz. Naarmate u meer geavanceerde materialen of materialen van technische kwaliteit gebruikt, zoals ABS, PC, nylon, PEKK, koolstofvezel en andere, neemt de afdrukmoeilijkheid aanzienlijk toe. Sommige materialen vereisen gecontroleerde omgevingen zoals een verwarmde of zuurstofvrije kamer om succesvol te zijn, terwijl andere speciale extruders en systemen nodig hebben om aan de materiaalvereisten te voldoen. Zorg ervoor dat u weet welke materialen u wilt gebruiken en dat de machine deze met succes aankan.

Nee. 5:Groter is niet altijd beter

In tegenstelling tot wat velen suggereren, is een groter bouwvolume niet altijd beter. Hoewel het verleidelijk is om toekomstbestendig te zijn en een machine te kopen met het grootste bouwvolume dat u zich kunt veroorloven, is dit niet altijd logisch. Grote afdrukken kunnen erg lang duren, vooral die met ondersteunend materiaal, en dit is niet altijd praktisch. In veel gevallen kunt u beter naar een servicebureau gaan voor de zeldzame gevallen waarin een groot bouwvolume vereist is. Dit is natuurlijk een beslissing die moet worden genomen op basis van uw unieke behoeften.

Zoals eerder vermeld, zijn de woorden van Mignatti relevant, ongeacht welke printer u momenteel gebruikt of overweegt te kopen. En toch is het essentieel om terug te verwijzen naar wat Simkin zegt:dat er zeven 3D-printtechnologieën bestaan, elk met zijn eigen sterke en zwakke punten. MakerBot en zijn moederbedrijf Stratasys vertegenwoordigen er drie:FDM, SLA en PolyJet, hoewel concurrerende technologieën SLS (selectieve lasersintering), DMLS (direct metal laser sintering), Binder Jet en andere niet minder relevant zijn voor de productiegemeenschap.

3D-afdruktechnologieën

Voor degenen die nieuw zijn in 3D-printen, zijn hier enkele van de additieve productietechnologieën zoals gecategoriseerd door de International Organization for Standardization (ISO/ASTM 52900).

Alle bouwonderdelen of onderdelen hebben één laag per keer, meestal van onder naar boven, en ze vereisen allemaal dat onderdelen een bepaald niveau van ondersteuningsverwijdering na de verwerking ondergaan, waaronder reinigen, schuren en machinaal bewerken.

Btw-fotopolymerisatie omvat stereolithografie (SLA) en digitale lichtverwerking (DLP) . Zoals de naam al aangeeft, maakt het gebruik van een vat met fotoreactieve hars en een verplaatsbaar bouwplatform, samen met een ultraviolette (UV) lichtbron zoals een laser of digitale projector om elke laag vloeibare hars te "uitharden".

Kruisbedfusie (PBF) printers maken metalen of plastic onderdelen met behulp van een laser om afzonderlijke stukjes poeder die op fijn zand lijken, samen te smelten of zelfs te smelten. Bedrijven zoals GE Aviation hebben de afgelopen jaren het nieuws gehaald door 3D-brandstofsproeiers voor de LEAP-motor te printen, hoewel er talloze andere toepassingen bestaan ​​voor deze belangrijke technologie.

Lamineren van vellen (SL) is beter bekend alslaminated object manufacturing (LOM) , waarbij lasergesneden stukjes papier op elkaar worden gelijmd om onderdelen te bouwen. Nieuwere systemen zijn overgestapt op vezelversterkte composieten in plaats van papier, waardoor ze geschikt zijn voor grote structurele componenten die worden aangetroffen in de lucht- en ruimtevaart- en auto-industrie.

Er is nog veel meer. Electron beam manufacturing (EBM) is precies zoals de naam beschrijft, met behulp van een elektronenkanon in plaats van een laser om metaalpoeder te smelten. Binder jetting (BJ) injecteert lijmachtig vloeibaar bindmiddel op een bed van plastic poeder, terwijl material jetting (MJ) spuit vloeibare fotopolymeren op een bouwplatform en hardt ze vervolgens uit met UV-licht. Voor vijftig dollar kan iedereen die de volledige specificatie wil lezen deze hier vinden: ISO/ASTM 52900:2015.

Hoe maakt u gebruik van additive manufacturing in uw faciliteit? Deel uw mening en inzichten in de onderstaande opmerkingen.