Welk materiaal wordt gebruikt voor 3D printen?

De eerste vraag die je je misschien stelt, is welk materiaal er gebruikt wordt bij 3D-printen. Er worden veel materialen gebruikt voor 3D-printen, maar welke zijn het beste? Nylon is een van de meest voorkomende filamenten. Een andere populaire keuze is PETG, een thermoplast, ook wel amorf polymeer genoemd. Het lichtste en sterkste materiaal is titanium. Als je op zoek bent naar een lichtgewicht materiaal, kun je ABS overwegen.

Nylon is het meest populaire filament

Nylon als 3D-printmateriaal biedt veel voordelen. Het is een sterk, veelzijdig en duurzaam materiaal. De hoge hechting tussen de lagen maakt het het ideale materiaal voor het maken van zeer functionele onderdelen zoals drukknopen, scharnieren, riemen en nog veel meer. Bovendien is nylon zeer flexibel, waardoor het een uitstekende keuze is voor het printen van onderdelen die gebogen en vergrendeld moeten worden.

Nylon is een duurzaam synthetisch polymeer. Het absorbeert zeer goed en is bestand tegen industriële chemicaliën. Het is ook een materiaal dat weinig kromtrekt bij 3D-printen, waardoor het een uitstekende keuze is voor onderdelen die flexibiliteit en sterkte nodig hebben. Nylon is een populair materiaal voor rapid prototyping en doe-het-zelfprojecten, en het is tegenwoordig het meest gebruikte filament. Dit artikel bespreekt de voor- en nadelen van nylonfilament.

PETG is een thermoplast

Wanneer u dit materiaal gebruikt voor 3D-printen, zult u merken dat het een uitstekende flexibiliteit en mechanische sterkte heeft, waardoor het een uitstekende keuze is voor het maken van functionele prototypes. Dit materiaal heeft ook een uitstekende hechtingscoëfficiënt tussen de lagen, waardoor het geschikt is voor het maken van borden, afbeeldingen en zelfs behuizingen voor elektrische apparatuur. De meest voor de hand liggende toepassingen zijn het ontwerpen van verpakkingen voor consumentenproducten, maar de chemische en vochtbestendigheid maken het ook een ideale keuze voor veeleisende omgevingen. De doorschijnende aard maakt het een goede keuze voor printen, en het is ook doorschijnend, wat een glanzende afwerking geeft aan uw geprinte onderdelen.

PETG is een veelgebruikte thermoplast die veel wordt gebruikt in voedsel- en drankflessen. Het smeltpunt is relatief hoog en het behoudt zijn sterkte, zelfs na het smelten. Het materiaal is bovendien relatief goedkoop te produceren, waardoor het een aantrekkelijke optie is voor zowel fabrikanten als hobbyisten. Bovendien is PETG waterbestendig, waardoor het een uitstekende keuze is voor 3D-printers. Als u overweegt om PETG te kopen voor uw 3D-printproject, bekijk dan zeker de 3DF-filamenten.

ABS is een amorf polymeer

ABS is een thermoplastisch materiaal dat taaiheid en ductiliteit combineert bij lage temperaturen. De unieke technologie voor het matchen van zeven texturen maakt het een uitstekende keuze voor 3D-printen, met name voor toepassingen in de auto-industrie. Het is ook bestand tegen uv-straling, waardoor het een uitstekende keuze is voor de constructie van duurzame buitenartikelen. En omdat het relatief goedkoop te produceren is, is ABS een populaire keuze voor prototypes en kunststof previewmodellen.

De mechanische eigenschappen van ABS-onderdelen variëren afhankelijk van de parameters van het 3D-printproces. De toevoeging van grafeen verhoogt de Vickers-hardheid van 3D-geprinte ABS-monsters met 75.3%, waardoor ze een goede keuze zijn voor 3D-printen. Omdat ABS een oneindig aantal mogelijke combinaties kent, kunnen onderzoekers experimenteren met verschillende monomeersamenstellingen om te zien welke soorten onderdelen geproduceerd kunnen worden.

Titanium is het lichtste en sterkste materiaal

Een van de meest gebruikte metalen voor constructies op aarde is staal. Titanium is echter aanzienlijk lichter en daardoor betaalbaarder voor ruimtevaartuigen. Door het lichte gewicht is het gemakkelijker de ruimte in te sturen, wat de lanceerkosten verlaagt en de bouwefficiëntie verbetert. Hoewel titanium nog niet breed beschikbaar is voor 3D-printen, zijn de voordelen talrijk en beloven ze het een waardevolle aanwinst te maken voor de lucht- en ruimtevaartindustrie. De technologie is momenteel echter veel te complex voor breed gebruik.

Ondanks zijn gewicht is titanium extreem sterk en het lichtste metaal dat beschikbaar is voor 3D-printen. Het materiaal heeft een opmerkelijke sterkte-gewichtsverhouding en titanium van commerciële kwaliteit is ongeveer 40% lichter dan staal. Het hoge smeltpunt en de lage thermische geleidbaarheid maken het een uitstekende keuze voor toepassingen bij hoge temperaturen, en de uitstekende corrosiebestendigheid is een bijkomend voordeel. De hoge kosten kunnen echter ook een wijdverbreide toepassing in 3D-printen belemmeren.

PLA is een milieuvriendelijke optie

Als u geïnteresseerd bent in het gebruik van PLA voor uw 3D-printprojecten, heeft u vele mogelijkheden. PLA, ook wel bioplastic genoemd, wordt gemaakt van dextrose, een extract van suikerriet. Dit materiaal is bovendien zeer biologisch afbreekbaar en breekt binnen enkele maanden af tot niet-giftige stoffen. PLA heeft talloze voordelen ten opzichte van ABS en andere kunststoffen. Hieronder vindt u enkele voordelen van PLA.

Biologisch afbreekbaar: Plastic dat biologisch afbreekbaar is, kan worden gerecycled tot nieuw filament. Dit proces is echter niet milieuvriendelijk. PLA moet bij gebruik voor 3D-printen op de juiste manier worden afgevoerd. Als het niet op de juiste manier wordt afgevoerd, kan het schadelijk zijn voor het milieu. Het is het beste om PLA op de juiste manier af te voeren of te composteren. Dit is de eenvoudigste manier om de biologische afbreekbaarheid te garanderen.

Harsen worden gebruikt voor 3D-printen met een glad oppervlak

Als je een 3D-object met een glad oppervlak wilt maken, heb je hars nodig. Harsen kunnen een uitstekende optie zijn voor 3D-printen met een glad oppervlak en bieden bovendien diverse nabewerkings- en afwerkingsmogelijkheden. Hier zijn enkele van de meest voorkomende soorten hars:

Als u een glad 3D-object wilt, kunt u overwegen een harsproduct te gebruiken dat speciaal voor deze taak is ontworpen. Deze harsen zorgen ervoor dat u na één laag al een glad oppervlak krijgt. Afhankelijk van het materiaal kunt u ook een kunststof spatel gebruiken. In beide gevallen moet de hars volledig uitgehard zijn voordat u een volgende laag kunt aanbrengen. Na het aanbrengen van de eerste laag verdwijnen de groeven en hecht de hars beter aan het oppervlak.

Wanneer is 3D printen begonnen?

Wanneer begon 3D-printen? Historisch gezien waren er veel factoren die de oorsprong ervan beïnvloedden. Deze factoren omvatten de interesse van Dr. Hideo Kodama en Chuck Hull, de Franse ingenieurs die stereolithografie bedachten, en het bedrijf GE Additive. De belangrijkste redenen achter de ontwikkeling van 3D-printen en de mensen erachter zijn echter grotendeels onbekend. Er is echter een groeiende hoeveelheid kennis over de technologie.

Chuck Hull

De technologie achter 3D-printen begon bij één ingenieur, Charles "Chuck" Hull. Zijn uitvinding, stereolithografie, gebruikte uv-licht om lagen van vaste objecten te bouwen. Hull bedacht het idee voor 3D-printers toen hij werkte voor een bedrijf dat uv-lampen gebruikte om dunne lagen kunststoffineer op meubels te lijmen. Dit proces gaf Hull maanden de tijd om in zijn lab met zijn nieuwe machine te experimenteren.

In 1984 vroeg Hull patent aan voor stereolithografie. Een ander patent voor een soortgelijk proces werd aangevraagd door Franse wetenschappers. Deze uitvinders gaven hun pogingen om de technologie te ontwikkelen echter later op. Hull behield het auteursrecht op de term 'stereolithografie' en richtte in 1986 3D Systems op. De technologie heeft een revolutie teweeggebracht in de Amerikaanse maakindustrie. Bovendien wordt het beschouwd als de volgende stap in de productie.

Dr. Hideo Kodama

In de jaren 80 ontwikkelde een Japanse wetenschapper, Dr. Hideo Kodama, een rapid prototyping-methode die gebruikmaakt van lagen lichtgevoelige hars om objecten laag voor laag op te bouwen. Hoewel Kodama in 1981 patent aanvroeg op de technologie, werd zijn project door een gebrek aan financiering niet verder ontwikkeld. Daardoor bleef zijn project tot op de dag van vandaag ongebruikt liggen.

3D-printen ontstond voor het eerst in Japan. In 1981 ontwikkelde een openbaar onderzoeksinstituut, het Nagoya Municipal Industrial Research Institute, een rapid prototyping-systeem met behulp van een lichtgeactiveerde hars, bekend als fotopolymeer. Het eerste solide 3D-geprinte object werd met deze methode gemaakt, en elke volgende printcyclus voegde een laag toe aan de vorige. Dit proces kwam overeen met een dwarsdoorsnede van het 3D-model.

Objectgeometrieën

In 2000 brachten Stratasys en Objet Geometries respectievelijk hun eerste inkjet- en meerkleuren 3D-printers uit. Begin jaren 2000 hadden de grootste spelers in 3D-printen, Stratasys en 3D Systems, hun positie als marktleiders in twee van de drie technologieën geconsolideerd. Tegenwoordig maken Stratasys en Objet Geometries deel uit van de Stratasys Group, de grootste fabrikant van 3D-printers en andere 3D-printmaterialen.

Het bedrijf heeft een lange geschiedenis in de branche en ontwikkelt inkjettechnologie die helpt bij het creëren van gladde, duurzame onderdelen. PolyJet werd in 1998 opgericht door Objet Geometries en werd uiteindelijk in 2011 overgenomen door Stratasys. De printer is het meest geschikt voor het printen van onderdelen die glad en duurzaam moeten zijn, met kleine laaggroottes. PolyJet biedt ook de grootste verscheidenheid aan materialen, waarvan sommige gespecialiseerd zijn in het snel maken van mallen voor objecten met minder dan 100 onderdelen.

GE-additief

Voor degenen onder u die nieuw zijn in 3D-printen: GE Additive heeft een cloudgebaseerde procesbeheersoftware gelanceerd genaamd Amp. De eerste twee modules zullen medio november 2021 beschikbaar zijn voor gebruikers van de Concept Laser M2. Het bedrijf verwacht Amp in het tweede kwartaal van 2022 beschikbaar te stellen voor een breder publiek. Het bedrijf biedt een gratis proefperiode van zes maanden aan voor deze software, zodat u deze kunt testen voordat u hem koopt.

Het bedrijf streeft een toekomst na in additieve metaalproductie. Het is al actief in de lucht- en ruimtevaart en energiesector en promoot de technologie bij een steeds breder publiek. Hoewel sommige krantenkoppen over 3D-geprinte implantaten experimenteel zijn, is de technologie inmiddels breed geaccepteerd in de medische wereld. GE Additive heeft de afgelopen tien jaar bijna 100.000 heupprotheses geplaatst. Met behulp van de software streeft GE Additive naar brede acceptatie.

ExOne

ExOne is al bijna twintig jaar actief in de branche. De wortels gaan terug tot 1995, toen het bedrijf zijn ProMetal-divisie oprichtte en metaal-3D-printers ontwikkelde. In 2007 verkreeg het een exclusieve licentie voor de commercialisering van inkjet-3D-printprocessen, ontwikkeld aan het Massachusetts Institute of Technology. Deze processen kunnen metaal, keramiek, zand en diverse andere materialen printen. ExOne is sindsdien actief in de branche en biedt vandaag de dag verschillende soorten printers en materialen aan.

Na meer dan 35 jaar CEO van Extrude Hone te zijn geweest, verkocht Rhoades het bedrijf aan een wereldwijd opererend bedrijf in industriële materialen en gereedschappen. Rhoades droeg de activa van zijn 3D-printbedrijf over aan The Ex One Company, LLC. The Ex One Company is vernoemd naar het oorspronkelijke bedrijf van zijn vader, dat werd opgericht op basis van diens patent. ExOne was een pionier op het gebied van binder jetting 3D-printen, een proces waarmee gebruikers metalen onderdelen met complexe geometrieën kunnen creëren.