Wat is 3D-printen en hoe werkt het?

/in /door

Wat is 3D-printen en hoe werkt het?

Als je je hebt afgevraagd: "Wat is 3D-printen en hoe werkt het?", dan ben je hier aan het juiste adres. 3D-printen is een productieproces waarbij een 3D-model in meerdere lagen wordt opgedeeld. Hiervoor wordt slicing software gebruikt. Deze geslicede bestanden kunnen vervolgens via USB, SD-kaart of wifi naar een 3D-printer worden gestuurd. Zodra het model klaar is, print de printer laag voor laag. Hoewel deze technologie oorspronkelijk alleen werd gebruikt voor prototyping, ontwikkelt het zich nu snel tot een productietechnologie.

3D-printen is een medisch hulpmiddel voor gebruik op de plaats van zorg

Naast het maken van protheses op maat biedt 3D-printen ook nieuwe mogelijkheden voor clinici. 3D-printhubs op locatie maken het mogelijk om chirurgische en anatomische modellen te maken. Deze fysieke modellen zijn een nuttig hulpmiddel tijdens chirurgische ingrepen en kunnen vóór de operatie worden gesimuleerd. Een virtuele omgeving stelt chirurgen in staat om precies te zien hoe een chirurgische ingreep eruit zal zien voordat ze deze uitvoeren.

De afgelopen jaren hebben 3D-geprinte, patiëntspecifieke anatomische modellen aanzienlijk aan populariteit gewonnen. Onlangs werd een overeenkomst aangekondigd tussen Formlabs en Vizient, de grootste ledengedreven inkooporganisatie voor zorginstellingen in de Verenigde Staten. De bedrijven gaan samenwerken om CT- en MRI-beelden te gebruiken als patiëntspecifieke anatomische modellen voor implantaatmeting en chirurgische planning. Deze nieuwe technologie biedt een snelle en flexibele oplossing voor een al lang bestaand probleem in de gezondheidszorg.

Het is een additief productieproces

In de wereld van additieve productie worden onderdelen gebouwd door lagen materiaal op te bouwen in plaats van ze te verwijderen. Traditionele productieprocessen beginnen met grotere blokken materiaal, die vervolgens worden bewerkt om de onderdelen te produceren. Het verwijderen van materiaal leidt echter tot afval. Hier komt additieve productie om de hoek kijken. Hierbij worden lagen materiaal opgebouwd om het onderdeel te creëren. Er zijn twee hoofdtypen: FDM en SLA. Dit artikel bespreekt elk van deze typen en hoe ze de productie van uw producten ten goede kunnen komen.

Een 3D-printer kan verschillende soorten materialen printen. De eerste is 3D-geprint plastic. Deze kunststoffen zijn bestand tegen hoge temperaturen, waardoor ze zeer duurzaam zijn. Ze zijn ook gemakkelijk schoon te maken, waardoor ze gemakkelijk kunnen worden weggegooid en hergebruikt. 3D-printen wordt ook wel 'additieve productie' genoemd. Dit is niet hetzelfde als 2D-printen, maar de basisprincipes zijn hetzelfde.

Het is goedkoper dan traditionele productie

Een van de meest voor de hand liggende voordelen van 3D-printen is de mogelijkheid om kosten te besparen. Het is aanzienlijk goedkoper dan traditionele productiemethoden zoals gieten en vormen, waarvoor grote kapitaalinvesteringen nodig zijn. Bovendien is het proces flexibel en vereist het kleinere productieseries dan traditionele productiemethoden. En vanwege de snelle doorlooptijd is 3D-printen een veel betere optie voor kleine tot middelgrote bedrijven. Daarom kiezen veel bedrijven ervoor om hun eigen onderdelen te produceren om kosten te besparen en de kwaliteitscontrole te verbeteren.

Naast het verlagen van de materiaalkosten vermindert 3D-printen ook de afvalproductie. Traditionele productieprocessen brengen hoge instel- en inbouwkosten met zich mee, evenals lange doorlooptijden. Deze kosten worden ook weerspiegeld in de vertraagde omzet. Bovendien worden de gereedschapskosten afgeschreven over grote aantallen identieke onderdelen. Hierdoor zijn de initiële kosten van conventionele productiemethoden aanzienlijk lager dan de totale kosten per stuk. Dit voordeel betekent dat de kosten van 3D-printen veel lager zijn dan de kosten van arbeid in derdewereldlanden.

Het transformeert naar een productietechnologie

Bedrijven hebben hun productiekosten kunnen verlagen door 3D-printen als onderdeel van het productieproces te gebruiken. Zo kon Nissan de productietijd van prototypes verkorten van een week naar één dag en hun productiekosten met ongeveer 20 procent verlagen door 3D-printen te gebruiken. Met een kortere productietijd en lagere kosten is 3D-printen tegenwoordig de meest effectieve productiemethode, vooral in een zwakke economie. Door de kosten van een onderdeel te verlagen, kan 3D-printen bedrijven helpen hun winstmarges te verhogen en hun rendement op investeringen te verhogen.

Naarmate het aantal producten dat met 3D-printen wordt gemaakt toeneemt, nemen ook de mogelijkheden voor personalisatie toe. Fabrikanten kunnen nu kleine aantallen produceren, verschillende onderdelen testen en voldoen aan de behoeften van consumenten door producten op maat te maken. Omdat 3D-printen nog een relatief nieuw proces is, zullen toekomstige technologische ontwikkelingen het waarschijnlijk tot de mainstream van de productie brengen. De voordelen van 3D-printen zijn talrijk. Hier zijn enkele van de belangrijkste redenen waarom fabrikanten zouden moeten overwegen om het te gebruiken als onderdeel van hun productieprocessen.

Het wordt toegankelijker

Momenteel is 3D-printen grotendeels voorbehouden aan gespecialiseerde laboratoria en technische universiteiten. De technologie moet beschikbaar komen voor lokale changemakers. Organisaties van de Verenigde Naties werken eraan om 3D-printen toegankelijk te maken voor de gemiddelde consument.

Wat is Rapid Prototyping in 3D-printen?

/in /door

Wat is Rapid Prototyping in 3D-printen?

Als je nog nooit van 3D-printen of rapid prototyping hebt gehoord, vraag je je misschien af wat het is en hoe het werkt. Rapid prototyping heeft verschillende voor- en nadelen, waaronder kosten, processen en technieken. Lees verder om meer te leren over deze geweldige technologie! Hieronder vind je enkele van de meest populaire methoden voor rapid prototyping. Deze methoden zijn ideaal voor het maken van metalen of kunststof prototypes en kunnen worden gebruikt voor zowel metalen als kunststof onderdelen.

Snelle prototyping

Een 3D-printer kan de oplossing zijn voor rapid prototyping. Met behulp van computergestuurd ultraviolet licht wordt lichtgevoelige vloeistof laag voor laag gestold. Het eindproduct wordt vaak gebruikt om de effectiviteit en bruikbaarheid van het idee te testen. Het kan een goedkope manier zijn om een product te ontwikkelen dat de waarde ervan aan potentiële klanten aantoont. In tegenstelling tot traditionele methoden kunnen 3D-printers schaalmodellen maken, waardoor snelle veranderingen en iteraties mogelijk zijn.

Een veelvoorkomende toepassing van rapid prototyping is de productie van complexe metalen onderdelen. SLS gebruikt een krachtige laser om thermoplastisch poeder op een bouwplaat te smelten. Elke laag vormt een onderdeel. In tegenstelling tot traditionele productieprocessen worden onderdelen laag voor laag gecreëerd. Een ondersteunende structuur wordt omgeven door een laag poeder. SLS wordt gebruikt voor de productie van zowel kunststof als metalen prototypes. Het proces kan complexe geometrieën en interne roosterstructuren produceren.

Technieken

Er zijn verschillende soorten rapid prototyping-technieken in 3D-printen. Verschillende van deze technologieën maken gebruik van fotogrammetrie om onderdelen te creëren. SLS gebruikt bijvoorbeeld een krachtige laser om thermoplastische poedermaterialen op een bouwplaat te versmelten. Lagen materiaal worden vervolgens één voor één versmolten. SLS werkt met zowel metalen als kunststof prototyping en kan onderdelen produceren met complexe geometrieën, zoals interne roosterstructuren.

Printplaten en elektronica zijn twee populaire voorbeelden van hoe 3D-printen kan worden gebruikt voor prototyping. PHYTEC, een toonaangevende leverancier van oplossingen voor de industriële embedded markt, gebruikte Rapid Prototyping om een PCB te ontwikkelen. De DragonFly 2020 3D-printer kan een PCB in slechts twaalf tot achttien uur produceren, tien tot vijftien keer sneller dan traditionele methoden. Dit maakt het mogelijk om sneller werkende prototypes te ontwikkelen en de ontwikkelingscyclus te verkorten, terwijl de kwaliteit van de eindproducten wordt verbeterd.

Kosten

Voordat u een product lanceert, moet u minimaal één prototype hebben. Vaak werken klanten twee tot vier prototypes af voordat ze het eindproduct lanceren. Bij eenvoudige producten kunt u echter verwachten dat u tientallen of zelfs honderden prototypes bouwt voordat u het eindproduct lanceert. Met andere woorden, de kosten van rapid prototyping in 3D-printen zijn minimaal vergeleken met de kosten van grootschalige apparatuur of geautomatiseerde machines.

Een functioneel prototype is een ontwerp dat precies werkt zoals gepland. Dit prototype is meestal gemaakt van materialen die vergelijkbaar zijn met het eindproduct. Later besteden de ingenieurs aandacht aan de details en prestaties van het product. Deze stap is cruciaal voor het productieproces, omdat het eindresultaat strenge kwaliteitsborgingsmaatregelen moet doorstaan. Om deze redenen is 3D-printen een uitstekende keuze voor veel producten. Ondanks de hoge kosten is het proces de prijs meer dan waard.

Proces

Rapid prototyping in 3D-printen kan de time-to-market van nieuwe producten versnellen. Door meerdere modellen van een product in verschillende vormen en maten te maken, kan een bedrijf verschillende ontwerpconcepten tegelijk testen. Dit kan hen helpen om in minder tijd het ideale ontwerp te vinden. Prototypes die met 3D-printen zijn geproduceerd, zijn vaak veel gemakkelijker te onderzoeken dan prototypes die met 3D-software zijn gemaakt. Real-life prototypes zijn niet alleen gemakkelijker te begrijpen, maar ook gemakkelijker uit te leggen aan het management en klanten.

Het proces van rapid prototyping bestaat in principe uit drie fasen. Eerst maakt u de CAD-gegevens voor uw product. Vervolgens kiest u het materiaal om het af te drukken. Zodra het ontwerp definitief is, is de volgende fase het ontwikkelen van het prototype. De laatste stap omvat het aanbrengen van aanpassingen, het toevoegen van materialen en het bewerken ervan. Bij rapid prototyping duurt het hele proces slechts een dag, terwijl traditionele prototypingmethoden weken of zelfs maanden in beslag kunnen nemen.

Hoe wordt aluminium extrusie gemaakt?

/in /door

Hoe wordt aluminium extrusie gemaakt?

Bij het extruderen van aluminium wilt u weten hoe de aluminium billets worden gevormd. De aluminium billet is verdeeld in twee delen: de butt en de core. De butt bevat oxiden van de billethuid en wordt daarom niet gebruikt in het extrusieproces. Deze wordt vervolgens afgeschoren en weggegooid. Zodra de butt is verwijderd, gaat het proces verder met de volgende billet. Vervolgens wordt de aluminiumlegering gesneden met een schaar of profielzaag. Het metaal wordt vervolgens via bandsystemen of walking beam-systemen naar een strekbank overgebracht. Deze stap omvat het verharden en richten van de aluminiumlegering.

Problemen met wanddikte bij aluminium extrusie

De juiste wanddikte is cruciaal voor het verkrijgen van hoogwaardige aluminium profielen. Een onjuiste wanddikte veroorzaakt vervorming van het metaal tijdens het extrusieproces. Houd bij het kiezen van de dikte van uw profielen rekening met de volgende factoren:

Onevenwichtige vormen hebben minder sterkte. Bovendien zullen vormen met grote variaties in wanddikte ongelijkmatig vervormen en moeilijk bij elkaar te houden zijn. Streef naar een wanddikte van minimaal 50% van de grootste wanddikte. Onervaren ontwerpers specificeren vaak wanddiktes die te dun of te dik zijn. Als de dikte abrupt verandert, veroorzaakt dit vervorming en kan het lastig zijn om de afmetingen te controleren.

Matrijsontwerp

Het ontwerp van de matrijs is een van de meest kritische onderdelen van het aluminium extrusieproces. Het ontwerp van het product bepaalt verschillende productieparameters, waaronder de te gebruiken legering en de gewenste afwerking. Zo zijn de diameter en de omgeschreven cirkel van het profiel afhankelijk van de functie en worden bepaald met behulp van een dwarsdoorsnedetekening. De complexiteit van het profiel is ook van invloed op het type aluminium extrusiemachine dat gebruikt moet worden.

De kenmerken van de matrijs zijn verdeeld in vijf knooppunten: de doorn, de matrijsplaat, het lager en de bruggen. De matrijsplaat bepaalt de buitencontour van het holle profiel, terwijl de doorn de binnencontour bepaalt. De patrijspoorten in de matrijs zijn ontworpen om aluminium in de lagerzone te laten stromen. De stalen zones tussen de patrijspoorten staan bekend als bruggen. Deze matrijzen hebben verschillende voordelen, dus een grondige kennis van hun ontwerp is belangrijk.

Platendrukring

Een plaat is een cilindrische bus met een of meer openingen. Het inerte materiaal dat de matrijsring binnenkomt, is meestal stikstof, hoewel er ook vrijwel geen zuurstof in kan zitten. De bus kan gedeeltelijk of volledig gesloten zijn en het inerte gas wordt via een vloeistoftoevoerbuis in de boring van de plaat gepompt. Tijdens het extruderen van aluminium wordt het inerte gas meestal op een gewenst niveau gehouden.

De drukring ondersteunt de matrijsstapel en fungeert als geleider voor de matrijs. De druk die door de hoofdcilinder wordt uitgeoefend, zorgt ervoor dat de ring buigt en slijt, maar het is essentieel om ervoor te zorgen dat de matrijs stabiel is. Bij directe en indirecte aluminiumextrusie beweegt de matrijs tegen de knuppel, waardoor er een constante druk en spanning op ontstaat. Het resulterende aluminium wordt "gehard" genoemd, een combinatie van sterkte en hardheid.

Busgids

Een aluminium extrusiebus wordt gebruikt om de extrusie uit de matrijs te geleiden. De bus heeft hetzelfde aantal gaten als de matrijs en is voorzien van trekstangen om de achterste en voorste persplaten met elkaar te verbinden. De hoofdcilinder, de drijvende kracht van de pers, oefent druk uit op de matrijsstapel, wat spanning en slijtage veroorzaakt. Deze slijtage wordt verholpen door een busgeleider, die voorkomt dat het aluminium uit de matrijs valt.

Extrusie is een proces waarbij aluminium wordt gevormd door verhit legeringsmateriaal door een matrijs te persen. Het metaal wordt vervolgens uit de bus geduwd als een langwerpig stuk met hetzelfde profiel als de opening van de matrijs. Het kan hol, massief of halfhol zijn, en kan eenvoudig of complex zijn. Na extrusie kan het metaal worden afgewerkt of bewerkt volgens de specificaties. Aluminiumextrusie wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en de productie van huishoudelijke apparaten.

Aluminiumlegeringen gebruikt bij extrusie

Voor het vormen van componenten is aluminium het beste metaal. Vanwege de hoge sterkte en corrosiebestendigheid wordt het gebruikt in diverse eindtoepassingen. Extrusiebedrijven bieden doorgaans een breed scala aan legeringen. Naast toepassingen in de bouw en de auto-industrie wordt aluminium ook veel gebruikt in apparaten, elektronica en infrastructuur. Hier bekijken we de meest voorkomende aluminiumlegeringen en de voordelen die ze de eindgebruiker kunnen bieden.

Hieronder vindt u enkele veelgebruikte legeringen voor aluminium extrusie. Legeringen bieden verschillende sterktes. Sommige aluminiumlegeringen zijn sterker dan andere, terwijl andere harder of flexibeler zijn. Elk van deze legeringen heeft zijn eigen voor- en nadelen. Sommige legeringen zijn bijvoorbeeld sterker dan andere, terwijl andere zachter zijn en in verschillende vormen kunnen worden vervaardigd. Als u een specifieke aluminiumlegering voor een specifieke toepassing nodig hebt, probeer dan een 6061-legering.

Hoe onder-extrusie te verhelpen

/in /door

Hoe onder-extrusie te verhelpen

Veel printergebruikers hebben het probleem van onderextrusie ondervonden en vragen zich af hoe ze dit kunnen oplossen. De printopdracht kan soepel beginnen, met voldoende hechting aan het printbed en een correcte laagopbouw. Maar wanneer u er later op terugkomt, ontdekt u dat de printopdracht niet goed is verlopen en dat er gaten, gaten en ontbrekende printlagen zijn. Onderextrusie is een probleem dat deze problemen kan veroorzaken. Als u problemen ondervindt, lees dan dit artikel om te leren hoe u onderextrusie kunt verhelpen en andere problemen kunt oplossen.

Hoge temperaturen

Als uw printer problemen heeft met under-extrusion bij hoge temperaturen, moet u de oorzaak van het probleem achterhalen. Als u PLA print bij 240 graden Celsius en 20 mm/s voor lagen van 60 micron, ligt het probleem waarschijnlijk bij de temperatuur. Maar als de temperatuur te laag is, kan het filament de nozzle mogelijk niet goed bereiken. In dat geval slaat de feeder terug en neemt de druk in de printkop toe.

Een van de meest voorkomende oorzaken van onderextrusie is een onjuiste afstelling van de hot-end. Zorg er bij het verwisselen van filament voor dat de onderdelen goed op elkaar passen. Als dat niet het geval is, ontstaat er extra wrijving en kan de nieuwe draad niet door de nozzle en de extruderkop bewegen. Als u dit probleem ondervindt, kunt u proberen de feedermotor af te stellen om het probleem te voorkomen.

Verstopping in de extruderkop

Een verstopping in de nozzle van een extruderkop tijdens het printproces kan leiden tot een inconsistente materiaalstroom. Het filament kan dan niet volledig worden geëxtrudeerd, waardoor de printer onbruikbaar wordt. Om dit te verhelpen, kunt u een dun draadje of een gitaarsnaar gebruiken om het filament door de verstopte nozzle te prikken. Maak de nozzle van binnen en van buiten schoon en herhaal dit indien nodig.

Een andere mogelijke oorzaak van een verstopping in de extruderkop zijn vuile filamenttandwielen. Vuile tandwielen kunnen stilstaand filament afslijten en filamentresten verzamelen. Tijdens het printen kan vastgelopen filament verstoppingsproblemen veroorzaken. Als u filamentspoelen met korte draadborstels gebruikt, kunt u dit probleem oplossen. Knopen in de spoel zijn onvermijdelijk in het 3D-printproces.

Verwarde filament

Er zijn verschillende eenvoudige stappen die u kunt nemen om verward filament tijdens extrusie te ontwarren. Haal eerst uw spoel los en breng deze dichter naar de feeder. Trek het filament terug door de knoop totdat het los is. Als dit niet werkt, stop dan met printen en verwijder het verwarde filament van de spoelhouder. Herhaal vervolgens stap 2 en 3 om de spoel opnieuw te installeren.

Als het probleem aanhoudt, probeer dan het filament af te wikkelen om te zien of het nog steeds in de knoop zit. Dit zal het probleem verergeren. Een andere optie is om de spoel te draaien met een boorkop. Je kunt ook je eigen handwinder maken. Er is hiervoor ook kant-en-klaar gereedschap verkrijgbaar. Als je een eigen apparaat hebt, deel dan gerust je ervaring.

De volgende stap is ervoor zorgen dat je niet het hele filament afrolt. Als je het filament afrolt tot aan de knoop, maak je de wirwar alleen maar groter. Het is beter om voldoende speling te laten om hele lussen over de rand van de klos te trekken. Zo kun je verward filament met minder gedoe oplossen. Hoewel de bovenstaande stappen misschien niet voor iedereen werken, werken ze wel voor de meeste gebruikers.

Verstopping in het mondstuk

Onderextrusie is het gevolg van filamenten die niet volledig uit de nozzle komen. Dit kan resulteren in lagen met onregelmatige uitsparingen en zwakke materialen. Onderextrusie is relatief eenvoudig te diagnosticeren. Het filament zit verstopt in de nozzle en kan worden opgelost in aceton om dit te verhelpen. Vervang de nozzle indien nodig. Hopelijk heeft dit artikel u inzicht gegeven in de oorzaken en oplossingen voor onderextrusie.

De meest voorkomende oorzaak van een verstopping in de nozzle is warmtekruip. Dit wordt veroorzaakt door een temperatuurverschil. Hierdoor wordt het filament in de nozzle zacht en duwt het langs het buitenste extrusiepad. Dit kan gebeuren wanneer de PTFE-buis versleten is of als de koelplaat niet goed functioneert om de warmte van de nozzle af te voeren.