Industriële FFF vs Desktop 3D-printers: cruciale verschillen uitgelegd

3D-printen heeft de afgelopen decennium veel buzz ontvangen, maar het is nauwelijks een nieuwe uitvinding. Hideo Kadama pionierte wat nu bekend is als additieve productie in 1981 toen hij een rapid prototyping systeem beschreef dat modellen kon bouwen met meerdere lagen gesolidificeerde fotopolymeren. Sindsdien hebben ingenieurs niet gestopt met innoveren met 3D-printen. De industrie gaf zelfs aanleiding tot een reeks medische toepassingen, producerend 3D-geprinte blaren, nieren, prostheken benen en bloedvaten, allemaal tussen 1999 en 2010 alleen.

Wellicht het belangrijkste tijdperk in 3D-printens geschiedenis is de midden jaren 2000, toen additieve productie steeds meer gedemocratiseerd werd. In 2009 verleden de oude octrooien op fused filament fabrication (FFF) en desktop printers overspoelden de markt. Nu kunnen amateurs en gevestigde ingenieurs alike CAD-ontwerpen maken en bijna alles bouwen, van bouten tot speelgoed tot vuurwapens. Echter, er is een groot verschil tussen industriële fused deposition modeling (FDM), de Stratasys gebrandede naam voor FFF, en thuis filamentextlusie.

De gedeelde technologie van industriële en desktop FFF

Industriële en desktop FFF delen dezelfde kernprocessen, wat betekent dat ze beide een verwarmde neus gebruiken om thermoplastisch materiaal op te smelten en laag voor laag te extruderen tot een vast product gevormd is. Wat meer is, recente vooruitgang in desktop filamentextlusie heeft hen een beetje dichter bij de technische mogelijkheden van industriële printen gebracht.

Industriële FFF is bekend om zijn hoge nauwkeurigheid omdat het strakkere controles heeft door de verwerkingsparameters tijdens printen. Industriële FFF printers gebruiken calibratie-algoritmen, verwarmde kamers, dubbele extrusie, en hogere printtemperaturen om een hoge-kwaliteit print te waarborgen. Veel high-end filamentextlusie desktop printers op de markt bezitten deze zelfde functies en kunnen zelfs onderdelen produceren met een relatief hoge dimensionale nauwkeurigheid en minimum feature size, benaderend de nuance bereikt door industriële FFF.

Echter, hobbyisten en ingenieurs alike zijn bekend om desktop printen te conflueren met industriële printen. Veel ingenieurs gebruiken kleinschalige filamentextlusie voor prototyping doeleinden. Echter, prototypes geproduceerd via desktop FFF zullen niet dezelfde mechanische eigenschappen bereiken als die gecreëerd met industriële technologie. Naast de fundamentele technologische gelijkenissen en capaciteit voor detail, verschillen industriële en desktop FFFs significant.

Belangrijkste verschillen tussen industriële FFF en filamentextlusie

Industriële FFF, populair onder additieve fabrikanten, is ontworpen voor lage tot medium productieruns, vormprinten voor lage-run injectiegieten, en het produceren van grote prototypes snel. Deze printers hebben grotere printgebieden, zodat ze ofwel één of twee grote onderdelen of meerdere kopieën van kleinere onderdelen tijdens een enkele print kunnen produceren. Industriële printers, zoals de Stratasys F900, zijn ook bekend om hun herhaalbaarheid en betrouwbaarheid. Hetzelfde kan niet gezegd worden van thuis 3D-printers.

Kleinere printers kunnen ook niet aan de materiaalcertificeringen voldoen die vereist zijn voor industriële FFF toepassingen. Bijvoorbeeld, ULTEM® (PEI) is een van de weinig materialen op de markt die voldoet aan brand- en rooktoxiciteitsregels voor gebruik in luchtvaart, en het is incompatibel met desktop printers. Vergelijkbare resultaten kunnen niet gerepliceerd worden. Hetzelfde geldt voor oplosbare supportmaterialen en de grote verscheidenheid aan engineering kunststoffen die gebruikt worden met industriële FFF.

Tijdens verwerking worden deze materialen vaak behandeld met additieven om hun bepaalde eigenschappen te geven die ingenieurs zoeken bij het bouwen van producten voor industriële use-cases, zoals chemische weerstand of grotere sterkte. Als zodanig is industriële FFF een uitstekende keuze voor het maken van prototypes, gespecialiseerde onderdelen, en high-performance consumentenproducten zoals voedsel- en medicijnverpakking.

Een desktop printer, beter geschikt voor diegenen die kleine volumes onderdelen willen prototypen of experimenteren met filamentextlusie tijdens hun vrije tijd, kan ook gebruikt worden voor lage volume productieruns van functionele onderdelen op een veel kleinere schaal. Dankzij wijdverspreide media-aandacht en de groeiende populariteit van 3D-printen, zijn desktop printmaterialen wijd beschikbaar. Standaard PLA is gemakkelijk te printen en kan fijne details creëren die hobbyisten zoeken in speelgoed of ingewikkelde modellen, terwijl ABS grotere sterkte en thermische stabiliteit biedt.

Printen met een thuisprinter is ook veel meer betaalbaar dan printen met industriële FFF. Een goede kantoor-grade printer kost ongeveer $50.000, vergeleken met industriële machines, die vaak honderdduizenden dollars kosten volledig uitgerust. Echter, thuis filamentextlusie printers vereisen een hoog niveau van gebruikersonderhoud en near-constante calibratie, waarvoor ingenieurs en grote fabrikanten niet noodzakelijk de tijd hebben. Toch is een kleinschalige filamentextlusie printer een goede keuze voor hobbyisten.

Wat is de kern?

Consumenten moeten voorzichtig zijn om industriële FFF niet te conflueren met desktop FFF, of aan te nemen dat ze dezelfde voordelen van de ene machine kunnen halen als de andere. Industriële FFF zal het meest nuttig zijn voor ingenieurs vanwege de grote bouwgrootte van machines en de speciale mechanische eigenschappen die door industriële FFF mogelijk worden gemaakt. Voor hobbyisten of bedrijven die eenvoudige prototypes willen maken, zal een kleine desktop 3D-printer prima doen voor snelle, kosteneffectieve builds.

Bij Fast Radius helpen we ingenieurs en ontwerpers hun ideeën tot leven te brengen met industriële fused deposition modeling en andere dynamische processen. Ons toegewijde team van engineering experts zal uw volgende project door tot het einde, van ideatie tot productie tot fulfilment. Neem vandaag nog contact met ons op voor een offerte.

Klaar om meer te leren over verschillende soorten printers en processen? Bekijk de gerelateerde blogartikelen in ons kenniscentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?