Verschillende 3d printing methodes
De manier waarop het basismateriaal door een 3D-printer wordt omgezet in driedimensionale objecten verschilt per productiemethode. Zo kan er gebruik gemaakt worden van een proces waarbij poedervormig basismateriaal plaatselijk door een laser of elektronenstraal wordt verhit, waardoor het smelt en hecht met het omliggende poedervormige materiaal. Door met een soort ruitenwisser telkens een nieuwe laag poeder boven de reeds geprinte lagen aan te brengen, worden modellen zo laag voor laag opgebouwd. Groot voordeel van deze technologie is dat het mogelijk is ingewikkelde vormen te printen. Door het ‘bed’ van poeder heeft het geprinte object altijd ondersteuning, waardoor de kans dat het model tijdens het printen instort afwezig is en vrijwel alle denkbare vormen geprint kunnen worden. Ook is het mogelijk om objecten los in andere objecten te printen en objecten te maken die uit meerdere bewegende delen bestaan. Dit kan gedaan worden door op een geprint deel één of meerdere lagen poeder aan te brengen die niet verhit worden, alvorens een volgende laag wél te verhitten en een nieuw deel te printen. Door na het printproces het niet verhitte poeder weg te blazen, komen de twee objecten vrij van elkaar. Nadeel? 3D-printers die gebruik maken van Selective Laser Sintering (SLS) zijn extreem duur, met prijzen die oplopen tot miljoenen dollars. Het goede nieuws is echter dat begin vorig jaar een patent dat op SLS rustte is verlopen, waardoor de verwachting is dat dit soort apparaten de komende tijd veel goedkoper zullen worden. Het is echter niet de verwachting dat SLS qua prijs al snel binnen het bereik van consumenten zal komen.
Selective Laser Sintering 3D-printers zoals dit model van 3D Systems kosten honderdduizenden euro’s.
Een andere methode genaamd Laminated 3D printing, maakt gebruik van een dun bronmateriaal dat op rol of als vellen wordt aangeleverd en waaruit telkens met een laser laagjes op maat worden gesneden, die vervolgens automatisch op elkaar worden gelijmd. Voordeel van laminated printing is dat er gebruikgemaakt kan worden van goedkope bronmaterialen zoals papier. Het ‘printproces’ gebeurt bij grotere objecten bovendien relatief snel, omdat het materiaal per laag in één keer in grote hoeveelheden verwerkt kan worden.
Stereolithografie is een derde methode. Hierbij wordt een UV-gevoelige vloeistof geprint op een vergelijkbare manier waarop normale 2D inkjetprinters werken. Een UV-lamp zorgt er direct na het printen voor dat de vloeistof verandert in een vaste stof. Door laag over laag te printen ontstaan ook hierbij modellen met drie dimensies. Stereolithografie kan met hoge nauwkeurigheid in een redelijk tempo objecten produceren. Nadeel is de kostprijs van zowel het bronmateriaal als van machines zelf. Stereolithografiemachines zijn doorgaans goedkoper dan laser fusion modellen, maar kosten vaak alsnog honderdduizenden euro’s.
Inmiddels heeft ook HP laten weten dat het vanaf 2015 in de markt voor 3D printers zal stappen. HP ontwikkelde hiervoor haar eigen Multi Jet Fusion technologie, waarbij wordt gewerkt met een combinatie van poeder en vloeistof die middels het toevoegen van energie worden gebonden tot een vaste stof. HP claimt met haar technologie zowel nauwkeuriger, als goedkoper en véél sneller te kunnen printen dan andere technologieën zoals SLS. De eerste 3D printers die HP heeft laten zien zijn duidelijk bedoeld voor professioneel gebruik, en hoewel over prijzen nog niets bekent is, verwachten wij niet dat HP al op korte termijn Multi Jet Fusion 3D printers voor consumenten zal uitbrengen.
Fused Deposition Modelling
De meest bekende 3D printmethode is waarschijnlijk Extrusion Deposition ook wel Fused Deposition Modelling (FDM) genoemd. Deze technologie maakt gebruik van een vast bronmateriaal – ook wel ‘filament’ genoemd - dat meestal als een dunne draad op rollen wordt aangeleverd. Het materiaal wordt in een spuitmond (extruder) verhit en vloeibaar gemaakt. Hierna word het gesmolten materiaal op het platform van de printer aangebracht waar het stolt, en waarna een nieuwe laag aangebracht kan worden. Het grote voordeel van FDM 3D printing is dat zowel de printers als de filaments relatief goedkoop zijn. Een kilo van de veelgebruikte ABS of PLA filaments heb je al voor zo’n 25 euro. De lage prijs is ook dé reden waarom 3D-printers voor consumenten vrijwel zonder uitzondering gebruikmaken van FDM-technologie.
Nadelen kent FDM uiteraard ook. De belangrijkste is dat het model tijdens het printen niet ondersteund wordt, anders dan door het reeds geprinte deel. Hierdoor zijn er beperkingen aan de vormen die je kan printen. Dit kan je deels oplossen door tijdelijke ondersteuningen mee te printen, die je na het printen verwijdert. Ook is het mogelijk om met een tweede printkop te werken die een ander materiaal print dat niet hecht, maar tijdens het printproces wel als ondersteuning kan dienen.
De extruder printkop van een FDM-printer verhit de filament zodat deze vloeibaar wordt en zo in laagjes geprint kan worden.
