Handleiding voor 3D-printen: materialen, typen, toepassingen en eigenschappen
Handleiding voor FDM 3D-printen:
Materialen, Soorten, toepassingen en eigenschappen
Er zijn tientallen kunststofmaterialen beschikbaar voor 3D-printen, elk met hun eigen unieke eigenschappen waardoor ze het meest geschikt zijn voor specifieke toepassingen. Om het proces van het vinden van het beste materiaal voor een bepaald onderdeel of product te vereenvoudigen, kunt u zich laten leiden door...'Laten we eerst eens kijken naar de belangrijkste soorten kunststoffen en de verschillende 3D-printprocessen.
Soorten kunststofmaterialen
Er zijn twee hoofdsoorten kunststoffen:
Thermoplasten zijn het meest gebruikte type kunststof. Het belangrijkste verschil met thermohardende kunststoffen is hun vermogen om meerdere smelt- en stolcycli te doorlopen. Thermoplasten kunnen worden verhit en in de gewenste vorm worden gegoten. Het proces is omkeerbaar, omdat er geen chemische bindingen ontstaan, waardoor thermoplasten kunnen worden gerecycled, gesmolten en hergebruikt. Een veelgebruikte analogie voor thermoplasten is boter, die kan worden gesmolten, opnieuw gestold en weer gesmolten. De eigenschappen veranderen enigszins tijdens elke smeltcyclus.
Thermohardende kunststoffen (ook wel thermohardende kunststoffen genoemd) blijven na uitharding permanent vast. De polymeren in thermohardende kunststoffen vormen dwarsverbindingen tijdens het uithardingsproces, dat wordt veroorzaakt door warmte, licht of geschikte straling. Thermohardende kunststoffen ontbinden bij verhitting in plaats van te smelten en hervormen niet bij afkoeling. Het is onmogelijk om thermohardende kunststoffen te recyclen of het materiaal terug te brengen tot de basiscomponenten. Thermohardende kunststoffen zijn te vergelijken met cakebeslag: eenmaal in de cake verwerkt, kunnen ze niet meer teruggesmolten worden.
3D-printprocessen voor kunststof
De drie meest gangbare 3D-printprocessen voor kunststof zijn als volgt:
Bij FDM-3D-printers (Fused Deposition Modeling) wordt thermoplastisch filament gesmolten en geëxtrudeerd, waarna het laagje voor laagje door de printersproeier op het printoppervlak wordt afgezet.
Stereolithografie (SLA) 3D-printers gebruiken lasers om thermohardende vloeibare harsen uit te harden tot harde kunststoffen, een proces dat fotopolymerisatie wordt genoemd.
Selectief lasersinteren (SLS) 3D-printers gebruiken krachtige lasers om kleine deeltjes thermoplastisch poeder te smelten.
FDM 3D-printen
Fused deposition modeling (FDM), ook wel bekend als fused filament fabrication (FFF), is de meest gebruikte vorm van 3D-printen op consumentenniveau, mede dankzij de opkomst van 3D-printers voor hobbyisten.
Deze techniek is zeer geschikt voor eenvoudige proof-of-concept-modellen, evenals voor het snel en goedkoop prototypen van simpele onderdelen, zoals onderdelen die normaal gesproken machinaal bewerkt zouden worden.
FDM-printers voor consumenten hebben de laagste resolutie en nauwkeurigheid in vergelijking met andere 3D-printprocessen voor kunststof en zijn niet de beste optie voor het printen van complexe ontwerpen of onderdelen met ingewikkelde details. Een betere afwerking kan worden bereikt door middel van chemische en mechanische polijstprocessen. Industriële FDM 3D-printers gebruiken oplosbare steunstructuren om een aantal van deze problemen te verhelpen en bieden een breder scala aan technische thermoplasten of zelfs composieten, maar ze zijn ook aanzienlijk duurder.
Naarmate het gesmolten filament laagje voor laagje wordt gevormd, kunnen er soms holtes tussen de lagen ontstaan.'Niet volledig hechten. Dit resulteert in anisotrope onderdelen, wat belangrijk is om te overwegen bij het ontwerpen van onderdelen die een belasting moeten dragen of trekkracht moeten weerstaan.
FDM 3D-printmaterialen zijn verkrijgbaar in diverse kleuren. Er bestaan ook verschillende experimentele mengsels van kunststoffilamenten om onderdelen met een hout- of metaalachtig oppervlak te creëren.
Populaire FDM 3D-printmaterialen
De meest gebruikte materialen voor FDM 3D-printen zijn ABS, PLA en diverse mengsels daarvan. Geavanceerdere FDM-printers kunnen ook printen met andere gespecialiseerde materialen die eigenschappen bieden zoals een hogere hittebestendigheid, slagvastheid, chemische bestendigheid en stijfheid.
MATERIAAL | FUNCTIES | TOEPASSINGEN |
ABS (acrylonitril-butadieen-styreen) | Sterk en duurzaam | Functionele prototypes |
PLA (polymelkzuur) | De makkelijkst te printen FDM-materialen | Conceptmodellen |
PETG (polyethyleentereftalaatglycol) | Geschikt voor lagere printtemperaturen voor snellere productie. | Waterdichte toepassingen |
Nylon | Sterk, duurzaam en lichtgewicht | Functionele prototypes |
TPU (thermoplastisch polyurethaan) | Flexibel en rekbaar | Flexibele prototypes |
PVA (polyvinylalcohol) | Oplosbaar dragermateriaal | Ondersteunend materiaal |
HIPS (slagvast polystyreen) | Oplosbaar ondersteuningsmateriaal dat het meest gebruikt wordt in combinatie met ABS. | Ondersteunend materiaal |
Composieten (koolstofvezel, kevlar, glasvezel) | Stijf, sterk of extreem taai | Functionele prototypes |
