3D-Printen niet alleen voor het maken van prototypen

4 augustus 2016

Als je alles gelooft wat je leest over 3D-printen, mag je gerust denken dat het de wereld zoals wij die kennen voorgoed zal veranderen. Een bio-engineeringsbedrijf beweert dat het een menselijke lever kan 3D-printen en dat het samenwerkt met een toonaangevend cosmeticabedrijf om menselijk huid te printen voor het testen van producten.


Door Shawn Silberhorn

Terwijl het publiek de technologie nog moet leren kennen, zijn ingenieurs al sinds eind jaren 80 bekend met 3D-printen. Toen werd het beschouwd als een snelle methode voor het ontwerpen van modellen (prototyping). In de twee daaropvolgende decennia hebben diverse bedrijven verschillende benaderingen uitgewerkt om 3D-printen optimaal te benutten. Maar het leek wel een oplossing waar nog een probleem moest worden bijgezocht. 3D-Printen was een technologie die ongelooflijke mogelijkheden leek te bieden, maar toch moeilijk toe te passen was.
Natuurlijk zijn er sinds de jaren 80 grote technologische ontwikkelingen geweest en 3D-printen is hierop geen uitzondering – de grootste stappen betreffen de verfijning van 3D-printers en, zoals op zoveel andere terreinen, kortere productietijden gecombineerd met lagere productiekosten, meer gebruiksgemak en grotere veelzijdigheid.

RF1000

Met 3D-printtechnologie kunnen maatwerkonderdelen, verpakkingen en componenten voor elektronica worden gecreëerd.

Feiten en fictie

Tegenwoordig kunnen dankzij 3D-printen tegen lagere kosten, in minder tijd en met minder onzekerheid prototypen gemaakt worden ten behoeve van het ontwerpen en vervaardigen van machines – zoals bij het spuitgieten van kunststof onderdelen. De technologie is inmiddels een geaccepteerde manier voor het maken van commerciële prototypen en de productie van kleine tot middelgrote productaantallen, of zelfs voor unieke producten. Men heeft wel gezegd dat 3D-printen sommige klanten in staat stelt om fabricage zelf uit te voeren, zodat ze geen werk hoeven uit te besteden.
Er wordt van alles beweerd over 3D-printen. Zo zouden je digitale ontwerpen binnen enkele minuten realiteit kunnen worden. Het is echter van groot belang om de feiten van fictie te onderscheiden, dus hier volgt een korte toelichting over de technologie.

RF1000

Behalve van polylactiden (PLA) kan de renkforce RF1000 objecten van een groot aantal materialen vervaardigen, zoals ABS, plastic, rubber, nylon of speciale materialen met een houtachtige of metaalachtige finish.

In wezen is Fused Deposition Modelling (FDM), de 3D-printtechniek waar dit artikel over gaat, een additief proces. Bij dit proces worden meerdere tweedimensionale lagen aangebracht tot het onderdeel de vereiste dikte heeft. De digitale stuurinformatie die voor het printproces nodig is, wordt via printersoftware naar de 3D-printer gestuurd. Eerst moet er echter, met gebruik van een 3D-modelleringsprogramma of een CAD-systeem, een 3D-model worden gegenereerd. Dit wordt vervolgens in een bepaald bestandsformaat opgeslagen, zoals STL, en met de geschikte 3D-printersoftware omgezet tot de stuurinformatie, die de 3D-printer nodig heeft. Een andere methode is het maken van een perfecte kopie van bestaande voorwerpen met behulp van een 3D-scanner.
Het is duidelijk dat dit een groot deel van de traditionele productieprocessen en zelfs afwerkingsprocessen kan vervangen, omdat er nu ook 3D-printers zijn die producten in allerlei kleuren en materialen kunnen maken. Een groot voordeel van 3D-printen is dan ook dat het fabrikanten in staat stelt om productiediensten (eigenlijk printdiensten) te bieden, waarbij klanten niets hoeven te investeren qua kosten voor apparatuur.

Concrete voorbeelden

Een typisch voorbeeld van een 3D-printer is de RF1000 van Conrad, waarmee men op een model gebaseerde prototypen, architectuurmodellen, verpakkingen en zelfs hobbywerk kan creëren. Hij is verkrijgbaar als reeds geassembleerde printer, of als pakket dat de gebruiker zelf in elkaar kan zetten. De printer kan een eenmalig model produceren of kleine productieaantallen.
Het standaardmateriaal dat voor 3D-geprinte componenten wordt aangeboden is PLA, een biologisch afbreekbare thermoplastische polymeer. Dit materiaal kost weinig, is gemakkelijk verwerkbaar en levert een scherpe, gedetailleerde afwerking. Er zijn ook andere materialen verkrijgbaar, zoals ABS, rubber, nylon en tal van speciale materialen met een houtachtige of metaalachtige finish. Met een printkamer van 230 mm x 245 mm x 200 mm kan de RF1000 één groter model printen, of meerdere kleine tegelijk.
De printer is te bedienen via een USB-aansluiting of een ingebouwde SD-kaart-interface. Hij beschikt ook over een data-display dat de actuele processen weergeeft en toetsen voor het aanpassen van instellingen. Andere kenmerken zijn onder andere een automatisch kalibratieproces en een verwarmde keramische printtafel met reliëfoppervlak, zodat de gefabriceerde objecten na afkoeling snel kunnen worden verwijderd.

RF1000

Printkopadapters voor frezen en graveren zijn geschikt voor frees- en graveeropzetstukken van toonaangevende leveranciers met een nominaal vermogen tot 175 W.

Sinds begin dit jaar wordt naast de RF1000 ook de meer geavanceerde RF2000 met dubbele spuitmond aangeboden. In tegenstelling tot de hitteplaat van de RF1000 is deze nieuwe printer uitgerust met een glaskeramische hitteplaat, waardoor objecten beter gefixeerd worden. De RF2000 is geschikt voor complexere toepassingen en biedt mogelijkheden als printen in twee kleuren en het creëren van 3D-objecten met wateroplosbare materialen als steunconstructie. Deze processen worden ondersteund door een extra koelventilator.
Een belangrijk kenmerk van zowel de RF1000 als de RF2000 is dat ze kunnen worden voorzien van een optionele adapter voor frees- en graveermachines van Proxxon en Dremel. In combinatie met de aluminium freestafel, waarmee het te bewerken deel stevig gefixeerd wordt, ondersteunen beide printers het gemakkelijk frezen van diverse materialen, zoals hout, acryl, printplaten en zelfs zachte metalen. Een in de printer geïntegreerde stekker maakt het gebruik van de freesmachine bijzonder eenvoudig.
Om de printkwaliteit te optimaliseren en de verscheidenheid van materialen nog verder te vergroten, zijn er een aantal accessoires voor de RF1000, zoals een acrylbehuizing die zorgt voor een gecontroleerde temperatuur binnenin de printer.

De RF2000 biedt de complete functionaliteit en het bedieningsgemak van de RF1000, maar ook diverse andere voordelen, zoals een dubbele spuitmond en een groot, goed leesbaar lcd-scherm.

De RF2000 biedt de complete functionaliteit en het bedieningsgemak van de RF1000, maar ook diverse andere voordelen, zoals een dubbele spuitmond en een groot, goed leesbaar lcd-scherm.

3D Printbox

Zowel de RF1000 als de RF2000 zijn zo ontworpen, dat ze kunnen samenwerken met een nieuw apparaat dat bekend staat als een ‘3D Printbox’. Deze bedieningsunit is reeds geconfigureerd voor gebruik met de RF1000 en RF2000 en biedt gebruikers een plug-and-play-apparaat waarmee de 3D-printer tijdens het gebruik kan worden aangestuurd en gecontroleerd. Om de printkwaliteit te optimaliseren en de verscheidenheid van materialen nog verder te vergroten, zijn er een aantal accessoires voor de RF1000, zoals een acrylbehuizing die zorgt voor een gecontroleerde temperatuur binnenin de printer. Gebruik van de Printbox maakt een PC overbodig en het biedt enkele unieke voordelen. Dankzij de geïntegreerde cloud-verbinding heeft de printer toegang tot 3D-modelleringsdata waar ook ter wereld en kan hij overal op de wereld printen. Technologie als deze wijst de weg vooruit voor de markt van 3D-printen, aangezien gebruikers eenvoudigere bediening en beter databeheer wensen.
3D-Printservices naar industriële norm zijn bedoeld om te voorzien in de behoeften van klanten die op zoek zijn naar een totaaloplossing voor hoogwaardige prototypen en reserveonderdelen met een zo eenvoudig mogelijk bestelproces. Bij Conrad Business Supplies kunnen klanten bijvoorbeeld een STL-bestand naar een speciale 3D-printwebsite sturen en een virtueel model van het beoogde eindproduct van alle kanten bekijken. Vervolgens kiest de klant de afwerking voor het product. De prijs wordt berekend en met een druk op de knop kan de bestelling worden afgerond.

RF1000

De 3D Printbox is een ‘plug-and-play’-bedieningsunit voor de RF1000 en RF2000, alsmede voor andere vergelijkbare 3D-printers van topmerken.

Conclusie

Zonder overdrijving kan men stellen dat 3D-printen voor een revolutie in de productie van prototypen heeft gezorgd. Technici die onderdelen willen laten produceren, kunnen nu kiezen uit meer opties dan ooit tevoren. Ze kunnen nu bedrijven inschakelen die zich specialiseren in 3D-printen, of ze kunnen de nieuwste apparatuur zelf aanschaffen en intern hun eigen onderdelen creëren.
Er is wel geschreven dat 3D-printen slechts een niche-technologie is, die ‘gehypet’ is als zijnde de nieuwste industriële revolutie, waarbij mensen al voor het einde van dit decennium hun eigen consumentenproducten zouden kunnen printen. Dit is weliswaar niet het geval, maar afgezien van deze triviale mainstream-benadering, is wel duidelijk dat in de wereld van technici 3D-printen voortdurend nieuwe terreinen betreedt en de grenzen naar tot dusver ongekende productiemethoden verlegt. Voor het eerst in een zeer lange tijd mogen fabrikanten met recht verheugd naar de toekomst kijken.

Shawn Silberhorn is supplier business development manager bij Conrad.

Website Conrad

 

Comments are closed.