Hoe werkt een 3D-printer?

3D-printen is voor veel mensen een nog relatief onbekende technologie. In dit artikel wordt uitgelegd hoe een 3D-printer werkt, wat er nodig is voor het printen van een 3D-object en wat de verschillen zijn tussen verschillende 3D-printers.

Basis voor 3D-printing

3D-modelDe basis voor het printen van een 3D-object is een ontwerp. Net als bij 2D-printen heeft de printer een voorbeeld nodig voor het printen. Dit voorbeeld kunt u op verschillende manieren vormgeven. De meest simpele vorm is het maken van een schets op papier die u vervolgens overdraagt aan het bedrijf dat uw 3D-object zal gaan printen. Het nadeel van deze methode is dat er details verloren kunnen gaan bij het omzetten van de 2D-tekening naar het 3D-ontwerp. Tevens bent u vaak veel geld kwijt op deze manier omdat u het arbeidsloon van de tekenaar zult moeten betalen.

Het is makkelijker als u zelf beschikt over een 2D-tekenprogramma. In dit programma maakt u het ontwerp dat u wilt laten printen en dit stuurt u vervolgens door naar het printbedrijf. Zij zetten de 2D-tekening om in een 3D-ontwerp met als resultaat een flinke besparing in tijd en kosten. Nog eenvoudiger zou het zijn om direct een 3D-tekening te maken en die op te sturen naar het printbedrijf. Uiteraard heeft u hier wel de juiste software voor nodig. SketchUp is een 3D-tekenprogramma dat redelijk gemakkelijk onder de knie te krijgen is en bijkomend voordeel, het is gratis te downloaden. In een aantal gevallen leveren printbedrijven zelf 3D-software, zodat u met behulp van die software de 3D-tekening kunt maken. In het laatste geval kan het ontwerp direct worden overgenomen door het printbedrijf.

STL-bestand

STL FileWaar u bij een 2D-printer praktisch vanuit elk programma de printer kunt aansturen is dit bij 3D-printers net iets anders. Vrijwel alle 3D-printers kunnen uitsluitend aangestuurd worden met een STL-bestand (Surface Tessellation Language). Een STL-bestand is niet alleen het ontwerp, maar zorgt er ook voor dat uw object opgedeeld wordt in laagjes, die de 3D-printer vervolgens voor u kan gaan printen. Zo weet de 3D-printer precies waar het materiaal aan elkaar gelijmd of gesmolten dient te worden. Op internet zijn er genoeg STL-bestanden te vinden voor het printen van simpele en meer compliceerde 3D-objecten, bijvoorbeeld op Grabcad.com. Wilt u echter een volledig eigen object ontwerpen en printen in 3D, dan zult u zelf een STL-bestand moeten creëren, bijvoorbeeld met behulp van de Google SketchUp Plug-in die 3D-tekeningen omzet naar STL-bestanden.

Methoden 3D-printing

Het printen van een 3D-object kan op verschillende manieren, afhankelijk van de 3D-printer, maar over het algemeen gaan alle printers uit van dezelfde techniek: het laagje voor laagje opbouwen van uw 3D-model. Waar de 3D-printers in verschillen is de manier waarop de laagjes aan elkaar worden verbonden. De meest populaire en goedkoopste manier van 3D printen is op dit moment FDM, wat staat voor Fused Deposition Modeling. Bij deze methode wordt er gebruik gemaakt van gesmolten plastic. Dit gesmolten plastic wordt door de spuitmond van de printer laagje voor laagje op elkaar gestapeld om de basis van uw model te printen. Het is vrij eenvoudig om meerdere kleuren plastic in de printer te plaatsen, waardoor uw 3D-model ook in kleur te printen is. Het invoegen van meerdere kleuren plastic is te vergelijken met het plaatsen van verschillende inktcassettes in een 2D-printer.

Een opkomende methode binnen 3D-printing is het printen met granulaat. Bij deze methode wordt een speciaal poeder met warmte aan elkaar gesmolten om op deze manier een stevig object te printen. Het basismodel wordt geschapen uit hoofdpoeder en lege ruimtes worden opgevuld met vulpoeder. Wanneer het basismodel volledig aan elkaar gesmolten is wordt door verhitting het vulpoeder weggesmolten. Op deze manier kunt u bijvoorbeeld een huisje met ramen laten printen.

Een meer experimentele methode die op dit moment nog in ontwikkeling is, is stereolithografie, waarbij er gebruik wordt gemaakt van fotopolymeer. Dit materiaal neemt dankzij blootstelling aan fel UV-licht een vaste vorm aan en er wordt daardoor een hard object gevormd. Ook bij deze methode van 3D-printing wordt uw model laagje voor laagje opgebouwd. Stereolithografie is op dit moment nog vrij kostbaar en wordt nog weinig toegepast.

Details en materialen 3D-printer

3D-printers komen steeds vaker in het nieuws, bijvoorbeeld bij De Wereld Draait Door, en er wordt dan ook gezegd dat een 3D-printer kan printen met allerlei verschillende materialen. Dit is deels waar. De professionele 3D-printers die gebruikt worden door bedrijven kunnen vaak inderdaad verschillende materialen printen, waaronder keramiek, plastic, zand en staal. Echter, de 3D-printers die op de markt zijn voor consumenten beperken zich vooralsnog tot het printen van gesmolten plastic. Zorg ervoor dat u van te voren weet welke materialen uw favoriete 3D-printer kan printen, om verrassingen achteraf te voorkomen. Ook het detailniveau verschilt van printer tot printer. Het spreekt voor zich dat de duurdere, meer geavanceerde modellen, een hoger detailniveau halen dan goedkopere exemplaren. Het verschil in details zal zich niet uiten in de kleuren van uw 3D-object, maar wel in de gedetailleerdheid van kleine decoraties aan uw model.

Formaat van uw 3D-object

Voor het formaat van uw 3D-object bent u afhankelijk van het printplatform van uw 3D-printer.

Hoe geavanceerder, groter en duurder het apparaat, hoe groter het 3D-object dat u kunt laten printen. Daar staat tegenover, een goedkoper en kleiner model print ook kleinere 3D-modellen. De huidige 3D-printers voor consumenten printen 3D-objecten met afmetingen tussen de 12 en 23cm. Wilt u echter een groter 3D-object laten printen, informeer dan naar de mogelijkheden bij professionele 3D-printbedrijven, zoals Shapeways of Sculpteo. Zij beschikken over grotere 3D-printers die in staat zijn om grotere modellen te printen.

3D-printers werken op verschillende manieren. Op basis van een STL-bestand wordt uw 3D-model laagje voor laagje opgebouwd. Elke 3D-printer verschilt in methode, gedetailleerdheid en formaat.