Hoe werkt een 3D-printer?
WAT IS 3D-PRINTEN?
3D-printen maakt gebruik van gespecialiseerde apparatuur om solide, driedimensionale objecten te creëren op basis van een digitaal bestand. De techniek bestaat al sinds de jaren 80, toen Charles W. Hull het proces uitvond en het eerste 3D-geprinte onderdeel maakte. Sindsdien is het vakgebied van 3D-printen exponentieel gegroeid en biedt het talloze mogelijkheden.
Overzicht van 3D-printen
3D-printen is een proces waarbij computerondersteund ontwerp (CAD) wordt gebruikt om objecten laagje voor laagje te creëren. 3D-printen wordt veel gebruikt in de productie- en auto-industrie, waar gereedschappen en onderdelen worden gemaakt met behulp van 3D-printers.
Naarmate de mogelijkheden van 3D-printen blijven groeien, neemt ook de waarde ervan toe: naar schatting zal de 3D-printindustrie in 2029 een waarde van 84 miljard dollar bereiken. Deze groei betekent dat we onvermijdelijk in aanraking zullen komen met producten – en zelfs huizen en gebouwen – die met 3D-printen zijn gemaakt.
3D-printen zorgt ook voor een revolutie in de gezondheidszorg. In 2020 overspoelde de COVID-19-pandemie ziekenhuizen en nam de behoefte aan persoonlijke beschermingsmiddelen toe. Veel zorginstellingen schakelden over op 3D-printen om hun personeel te voorzien van de broodnodige beschermingsmiddelen en onderdelen voor het repareren van beademingsapparatuur. Grote bedrijven, startups en zelfs middelbare scholieren met 3D-printers sprongen in actie en gaven gehoor aan de oproep. 3D-printen zal niet alleen de manier waarop we persoonlijke beschermingsmiddelen en medische apparatuur maken veranderen, maar ook de productie van protheses en implantaten stroomlijnen.
Hoewel 3D-printen niet per se nieuw is, vragen sommigen zich nog steeds af wat 3D-printen precies inhoudt en hoe het werkt. Hier is een gids om 3D-printen te begrijpen.
Wat zijn 3D-printers?
Kort gezegd gebruiken 3D-printers CAD om 3D-objecten te creëren uit verschillende materialen, zoals gesmolten plastic of poeders. 3D-printers zijn er in allerlei vormen en maten, van apparaten die op een bureau passen tot grote constructiemodellen die gebruikt worden bij het maken van 3D-geprinte huizen. Er zijn drie hoofdtypen 3D-printers en elk type gebruikt een iets andere methode.
SOORTEN 3D-PRINTERS
Stereolithografische printers, ofwel SLA-printers, zijn uitgerust met een laser die vloeibare hars omzet in plastic.
Selectief lasersinteren, ofwel SLS-printers, gebruiken een laser om deeltjes polymeerpoeder tot een reeds vaste structuur te sinteren.
FDM-printers (Fused Deposition Modeling) zijn de meest voorkomende printers. Deze printers spuiten thermoplastische filamenten die door een hete spuitmond smelten om laagje voor laagje een object te vormen.
3D-printers zijn niet zoals die magische dozen uit sciencefictionfilms. De printers, die enigszins vergelijkbaar werken met traditionele 2D-inkjetprinters, gebruiken een laagtechniek om het gewenste object te creëren. Ze werken van onder naar boven en stapelen laag na laag op elkaar totdat het object er precies zo uitziet als bedoeld.
Waarom zijn 3D-printers belangrijk voor de toekomst?
De flexibiliteit, nauwkeurigheid en snelheid van 3D-printers maken ze een veelbelovend instrument voor de toekomst van de maakindustrie. Tegenwoordig worden veel 3D-printers gebruikt voor wat rapid prototyping wordt genoemd.
Bedrijven over de hele wereld gebruiken tegenwoordig 3D-printers om binnen enkele uren prototypes te maken, in plaats van maanden en mogelijk miljoenen dollars aan onderzoek en ontwikkeling te verspillen. Sommige bedrijven beweren zelfs dat 3D-printers het prototypingproces tien keer sneller en vijf keer goedkoper maken dan de traditionele R&D-processen.
3D-printers kunnen in vrijwel elke branche een rol spelen. Ze worden niet alleen gebruikt voor prototyping. Veel 3D-printers worden ingezet voor het printen van afgewerkte producten. De bouwsector gebruikt deze futuristische printmethode zelfs om complete huizen te printen. Scholen over de hele wereld gebruiken 3D-printers om praktijkgericht leren in de klas te brengen door driedimensionale dinosaurusbotten en robotonderdelen te printen. De flexibiliteit en aanpasbaarheid van 3D-printtechnologie maken het een gamechanger voor elke branche.
Wat kun je 3D-printen?
3D-printers bieden een enorme flexibiliteit in wat ermee geprint kan worden. Zo kunnen ze bijvoorbeeld plastic gebruiken om stijve materialen te printen, zoals zonnebrillen. Ze kunnen ook flexibele objecten maken, zoals telefoonhoesjes of fietsstuurstangen, met behulp van een hybride poeder van rubber en plastic. Sommige 3D-printers kunnen zelfs printen met koolstofvezel en metaalpoeders voor extreem sterke industriële producten. Hieronder volgen enkele veelvoorkomende toepassingen van 3D-printen.
Snelle prototyping en snelle productie
3D-printing biedt bedrijven een risicoarme, goedkope en snelle methode om prototypes te produceren waarmee ze de efficiëntie van een nieuw product kunnen testen en de ontwikkeling kunnen versnellen zonder de noodzaak van dure modellen of eigen tools. Bedrijven in diverse sectoren gebruiken 3D-printing bovendien voor snelle productie, waardoor ze kosten kunnen besparen bij de productie van kleine batches of de printtijd kunnen verkorten.
Functionele onderdelen
3D-printen is in de loop der tijd functioneler en preciezer geworden, waardoor het mogelijk is om gepatenteerde of moeilijk verkrijgbare onderdelen te creëren en te verkrijgen, zodat een product volgens planning kan worden geproduceerd. Bovendien slijten machines en apparaten na verloop van tijd en hebben ze mogelijk snel reparatie nodig, waarvoor 3D-printen een gestroomlijnde oplossing biedt.
Hulpmiddelen
Net als functionele onderdelen slijten gereedschappen na verloop van tijd en kunnen ze ontoegankelijk, verouderd of duur om te vervangen worden. 3D-printen maakt het mogelijk om gereedschappen eenvoudig te produceren en te vervangen voor diverse toepassingen, met een hoge duurzaamheid en herbruikbaarheid.
Modellen
Hoewel 3D-printen misschien niet alle vormen van productie kan vervangen, biedt het wel een voordelige oplossing voor het maken van modellen om concepten in 3D te visualiseren. Van productvisualisaties voor consumenten tot architectuurmodellen, medische modellen en educatieve hulpmiddelen. Naarmate de kosten van 3D-printen dalen en de technologie steeds toegankelijker wordt, opent 3D-printen nieuwe mogelijkheden voor modelleertoepassingen.
