3D-printen is een productieproces waarbij een driedimensionaal, fysiek object wordt gemaakt uit een digitaal bestand. Dit proces wordt additive manufacturing genoemd, wat betekent dat materiaal wordt toegevoegd, niet verwijderd.
Met 3D-printen maakt u een digitaal 3D-ontwerp in een modelleringsprogramma, ook wel CAD-software genoemd, en gebruikt u vervolgens een 3D-printer om materiaallagen te produceren om het voltooide object te vormen. Bedrijven, onderzoekers, medische professionals, hobbyisten en meer gebruiken 3D-printen voor een scala aan toepassingen.
Hier is een blik op hoe 3D-printen is ontstaan, hoe het werkt, waarvoor het wordt gebruikt en wat de toekomst in petto heeft voor deze technologie.
3D-printen maakt misschien deel uit van je favoriete film. Rekwisieten in films zoals Black Panther, Iron Man, The Avengers en Star Wars gebruiken 3D-printen, waardoor decorontwerpers gemakkelijk en goedkoop rekwisieten kunnen maken en recreëren.
De geschiedenis (en toekomst) van 3D-printen
In het begin van de jaren tachtig verscheen 3D-printtechnologie, maar het stond bekend als rapid prototyping-technologie of RP. In 1980 diende Dr. Kodama uit Japan een octrooiaanvraag in voor RP-technologie, maar het proces werd niet voltooid.
In 1984 vond Charles "Chuck" Hull een proces uit dat hij stereolithografie noemde, waarbij UV-licht werd gebruikt om materiaal te stollen en laag voor laag een 3D-object te creëren. In 1986 kreeg Hull een patent op zijn stereolithografie-apparaat, of SLA-machine.
Chuck Hull richtte vervolgens 3D Systems Corporation op, een van de grootste 3D-techbedrijven ter wereld.
Andere 3D-printprocessen en -technologieën werden rond dezelfde tijd ontwikkeld en verdere verbeteringen gingen door in de jaren negentig en het begin van de jaren 2000. Toch lag de primaire focus van 3D-printtechnologie op prototyping en industriële toepassingen.
3D-printtechnologie begon opgemerkt te worden door de reguliere media in 2000 toen de eerste 3D-geprinte nier werd gemaakt, hoewel de succesvolle transplantatie van een 3D-nier pas in 2013 plaatsvond. In 2004 had het RepRap-project een 3D-printer print een andere 3D-printer uit. In 2008 werd er meer media-aandacht getrokken met de eerste 3D-geprinte prothetische ledemaat.
Andere 3D-ontwikkelingen volgden snel, waaronder een 3D-geprint huis waar een gezin in 2018 naar toe verhuisde.
Tegenwoordig gaat 3D-printen niet alleen over prototypes en industriële productie. Hobbyisten, wetenschappers en iedereen daartussenin gebruiken 3D-printen voor productproductie, consumptiegoederen, medische vooruitgang, educatief materiaal en meer. Het wordt snel nuttiger voor de dagelijkse consument.
Oscar Adelman, CEO van Remi, zegt dat het proces bijvoorbeeld steeds populairder wordt in de tandheelkundige industrie. De nauwkeurigheid van 3D-printen is ongelooflijk indrukwekkend en kan tandheelkundige klanten helpen om tot 80 procent te besparen op producten in vergelijking met traditionele tandartspraktijken.
"Naarmate printtechnologie sneller, goedkoper en meer gemeengoed wordt, zullen industrieën zoals de tandheelkundige sector meer afhankelijk zijn van de technologie voor alledaagse procedures", zegt hij.
4D-printen is ook onderweg, met geprinte objecten die in de loop van de tijd van vorm kunnen veranderen.
Hoe 3D-printers werken
Er zijn verschillende soorten 3D-printtechnologieën, waaronder Fused Deposition Modeling (FDM), ook wel bekend als Fused Filament Fabrication (FFF). FDM is de meest voorkomende en populaire methode en wordt gebruikt in de meeste betaalbare 3D-printers.
De FDM-afdrukmethode maakt gebruik van een filament van plastic materiaal, een beetje zoals een touwtje. Het filament wordt vanaf een rol in een verwarmde kop gevoerd, waardoor het plastic smelt. De kop extrudeert het gesmolten plastic op het bed van de machine. Het hoofd beweegt over het bed, in 2D, waarbij de eerste laag materiaal wordt afgezet.
Zodra de eerste laag voltooid is, wordt de kop omhoog bewogen met de dikte van de eerste laag en legt de volgende laag erop. Het deel wordt laag voor laag opgebouwd, zoals een brood sneetje voor sneetje bakken.
Populaire FDM 3D-printers zijn MakerBot en Ultimaker.
Voorbeeld van het gebruik van een 3D-printer
Hier is een blik op hoe eenvoudig 3D-printen zou kunnen werken op een FDM-printer.
-
Download een 3D-model dat je wilt printen, of ontwerp er zelf een.
Zoek downloadbare modellen op Thingiverse of GrabCAD. Probeer SketchUp of Blender om zelf een model te ontwerpen. Probeer voor technische onderdelen CAD-software zoals SolidWorks.
- Als dit nog niet het geval is, converteert u het model naar een 3D-afdrukformaat, zoals een STL-bestand.
-
Importeer het model in snijsoftware, zoals MakerWare, Cura of Simplify 3D.
MakerWare werkt met MakerBot 3D-printers. Cura en Simplify 3D produceren G-code, die werkt met de meeste 3D-printers.
-
Configureer de build in de snijsoftware. Bepaal hoe u het model op de 3D-printer wilt oriënteren. Minimaliseer voor FDM overhangen die steiler zijn dan 45 graden, omdat hiervoor steunstructuren nodig zijn.
Bedenk bij het bepalen van de richting hoe het model wordt geladen, zodat lagen niet gemakkelijk van elkaar kunnen worden gescheiden.
Image Om tijd en materiaal te besparen, zijn modellen over het algemeen niet solide. Geef het opvulpercentage op (meestal 10 tot 35 procent), het aantal omtreklagen (meestal 1 of 2) en het aantal onderste en bovenste lagen (meestal 2 tot 4). Er zijn andere dingen waarmee u rekening moet houden bij het voorbereiden van een model voor 3D-printen.
- Exporteer het programma, dat meestal een G-codebestand is. De slicersoftware zet het model en de buildconfiguratie die u hebt opgegeven om in een set instructies. De 3D-printer volgt dit om het onderdeel te bouwen.
- Verplaats het programma naar de 3D-printer via een SD-kaart, USB of Wi-Fi.
-
Druk het model af op de 3D-printer.
Image - Wanneer de 3D-printer klaar is met het bouwen van het model, verwijder het dan en maak het eventueel ook schoon. Breek eventuele steunstructuren af en wrijf eventuele resterende klonten weg met fijn schuurpapier.
Andere soorten 3D-printmachines
Anders dan FDM-printers, omvatten 3D-printmethoden ook stereolithografie (SLA), Digital Light Processing (DLP), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Laminated Object Manufacturing (LOM) en Digital Beam Melting (EBM).
SLA is de oudste 3D-printtechnologie en wordt nog steeds gebruikt. DLP gebruikt zowel verlichting als polymeren, terwijl SLS een laser gebruikt als voeding om sterke 3D-geprinte objecten te creëren. SLM, LOM en EBM zijn grotendeels uit de gratie geraakt.
De toekomst van 3D-printen
Zal 3D-printen leiden tot een toekomst van on-demand, op maat gemaakte producten die direct worden gemaakt volgens onze exacte specificaties? Hoewel dit onduidelijk blijft, groeit de 3D-printtechnologie snel en wordt deze op veel gebieden gebruikt.
3D-printen van huizen, lichaamsorganen zoals nieren en ledematen, en andere ontwikkelingen hebben het potentieel om het leven van onnoemelijke mensen over de hele wereld te verbeteren.
