De kracht van een fabriek op een tafel in je huis hebben: vanuit het comfort van je eigen huis iets in 3D kunnen printen in plaats van in een gigantische fabriekshal is best bijzonder, vooral gezien de moeite die bedrijven doen om het voor de massa toegankelijker te maken.
Dus voor het artikel van vandaag staan drie veelvoorkomende 3D-printmethoden in de schijnwerpers: Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography (SLA), Selective Laser Sintering (SLS).
Elk van hen krijgt een korte samenvatting van hoe de specifieke methode werkt, de voor- en nadelen en toepassingen waar je de methode kunt tegenkomen. Aan het einde van dit artikel weet je ook waarom ik hier bij Hand of Stardust FDM gebruik!
Fused Deposition Modeling (FDM)
Hoe het werkt
De officiële beschrijving voor Fused Deposition Modeling, of kortweg FDM, is 'een additieve productietechniek die driedimensionale objecten bouwt door opeenvolgende lagen materiaal af te zetten'.
Met andere woorden: de lagen waaruit de 3D-prints bestaan, worden gecreëerd door een materiaal op elkaar te leggen en deze met elkaar te versmelten. Het materiaal zelf wordt door een kleine opening geduwd of 'geëxtrudeerd' om dit te laten gebeuren, waarbij de meest voorkomende mondstukgrootte 0,4 mm in diameter is.
Als je een meer visuele denker bent, denk dan aan een heel dunne lijn tandpasta en stapel deze vervolgens telkens op totdat je de gewenste hoogte bereikt.
Veelvoorkomende toepassingen van FDM
- Je zult FDM-technologie tegenkomen in allerlei industrieën vanwege de veelzijdigheid en kosteneffectiviteit, zoals engineering, productie voor prototyping of het maken van uiteindelijke productiedelen.
- En de laatste jaren is het zelfs gebruikt om protheses toegankelijker te maken voor mensen, en wordt het zelfs met grote belofte gebruikt voor vervangende organen, door stamcellen in plaats van plastic te gebruiken!
- De ene use-case die je natuurlijk al kent, is die van hobbyisten en makers die ze gebruiken om cosplay props, gereedschappen en allerlei andere objecten te maken.
Voor- en nadelen van FDM
- Zoals hierboven vermeld, is FDM zeer betaalbaar en toegankelijk, waardoor het een aantrekkelijke optie is voor zowel professionals als hobbyisten.
- FDM-printers zijn relatief eenvoudig te gebruiken en te onderhouden, en de filamentmaterialen zijn over het algemeen goedkoop. Hierdoor kunt u verschillende materialen gebruiken, waaronder ABS, PLA en PETG.
- De resolutie (detailniveau) en oppervlakteafwerking van FDM-geprinte objecten zijn mogelijk niet zo hoog als die geproduceerd door andere 3D-printmethoden, zoals SLA of SLS.
- Het laag-voor-laag-proces kan ook leiden tot zichtbare laaglijnen en een minder gladde afwerking. Hoewel er manieren zijn om FDM-geprinte onderdelen na te bewerken om ze gladder te maken, is het nog steeds moeilijk (maar niet onmogelijk) om zeer fijne of ingewikkelde details te creëren vergeleken met de volgende 3D-printmethode...
SLA / DLP
Hoe het werkt
In plaats van een vast materiaal op elkaar te leggen zoals bij FDM, zijn Stereolithografie (SLA) of Digital Light Processing (DLP) additieve productieprocessen die een laser gebruiken om vloeibare hars laag voor laag uit te harden tot vaste onderdelen. Beide processen beginnen met een bad van fotopolymeerhars en een bouwplatform dat iets boven het bad begint en zichzelf iets verhoogt naarmate elke laag voltooid is.
Hierin verschillen SLA en DLP in techniek: bij SLA volgt een zeer gerichte ultraviolette laser een voorgeprogrammeerd patroon op het harsoppervlak. Wat DLP betreft, worden een projector en spiegel gemanipuleerd om hetzelfde soort effect te verkrijgen, maar dan op een kosteneffectievere manier. Het resultaat blijft hetzelfde: de vloeistof die door het licht wordt getraceerd, hardt uit en vormt een enkele laag van het object.
Het bouwplatform zakt dan iets, waardoor een nieuwe laag vloeibare hars de vorige kan bedekken, en de laser hardt de volgende laag uit. Dit proces gaat door totdat het hele object is opgebouwd.
Veelvoorkomende toepassingen van FDM
- SLA staat bekend om het produceren van onderdelen met hoge precisie en een gladde oppervlakteafwerking, waardoor het ideaal is voor toepassingen die fijne details en nauwkeurigheid vereisen, zoals sieraden, tandheelkundige mallen en gehoorapparaten.
- Het wordt ook gebruikt in gebieden waar ingenieurs en ontwerpers kleine, gedetailleerde prototypes en masterpatronen produceren voor vormprocessen.
Voor- en nadelen van FDM
- U kunt onderdelen produceren met hoge nauwkeurigheid, fijne details en gladde oppervlakken.
- Het is in staat om ingewikkelde ontwerpen en complexe geometrieën te creëren die voor andere 3D-printmethoden een uitdaging kunnen zijn.
- SLA- en DLP-geproduceerde onderdelen hebben ook goede mechanische eigenschappen en kunnen worden nabewerkt om verschillende afwerkingen te verkrijgen.
- SLA en DLP zijn echter minder gebruiksvriendelijk en over het algemeen giftiger, vanwege het gebruik van vloeibare hars:
- Het vereist veel meer nabewerkingsstappen om de hars goed te laten 'uitharden', zodat deze veilig te hanteren is, aangezien onjuist uitgeharde hars gevaarlijk is voor je huid en lichaam.
- De aanwezigheid van sterkere giftige dampen tijdens het proces en het algemeen hanteren van de hars vereist zorgvuldige omgang met de fotopolymeerhars en gespecialiseerde veiligheidsapparatuur.
- Het proces kan ook langzamer zijn vergeleken met andere 3D-printmethoden, en de afgewerkte onderdelen kunnen extra nahardend nodig hebben om optimale sterkte en stabiliteit te bereiken.
Selectief lasersinteren (SLS)
Hoe het werkt
De laatste op onze lijst is Selectief Lasersinteren, kortweg SLS. Met deze methode wordt poedermateriaal (meestal een poederversie van nylon, maar ook verschillende soorten metaal) met behulp van een krachtige laser tot vaste onderdelen samengesmolten. Het is alsof je poeder aan elkaar last, maar dan op een preciezere, kleinere schaal.
Je begint met een laag poedermateriaal dat gelijkmatig over een bouwplatform is verdeeld. De laser sintert (smelt en versmelt) het poeder selectief volgens de vorm van de laag, en herhaalt dit voor elke laag van het ontwerp.
Nadat elke laag is samengevoegd, zakt het bouwplatform en wordt een nieuwe laag poeder erop verspreid. Deze cyclus herhaalt zich totdat het hele object is gevormd. Overtollig poeder blijft in de bouwruimte, ondersteunt het onderdeel tijdens het printproces en vermindert de noodzaak voor aanvullende ondersteunende structuren.
Veelvoorkomende toepassingen van SLS
- SLS wordt veel gebruikt in industrieën die functionele en duurzame onderdelen vereisen. Het is populair in de luchtvaart-, automobiel- en productiesector voor het produceren van complexe componenten met goede mechanische eigenschappen.
- SLS wordt ook vaak gebruikt voor het maken van prototypes, productieonderdelen en kleine productieruns. De technologie is in staat om ingewikkelde ontwerpen en in elkaar grijpende onderdelen te produceren zonder dat montage nodig is.
Voor- en nadelen van SLS
- De belangrijkste voordelen van SLS zijn het vermogen om sterke en duurzame onderdelen te produceren met goede mechanische eigenschappen. Het kan een breed scala aan materialen verwerken, waaronder verschillende soorten nylon, polymeren en composieten.
- SLS-onderdelen hebben geen extra ondersteunende structuren nodig, waardoor complexe ontwerpen en efficiënt materiaalgebruik mogelijk zijn.
- Net als bij SLA en DLP vereist het poeder dat bij deze methode wordt gebruikt ook gespecialiseerde veiligheidsapparatuur en zorgvuldige behandeling bij interactie met het poeder. U zult ook overtollig, ongebruikt poeder moeten verwijderen.
- SLS-onderdelen kunnen ook een ruwer oppervlak en een lagere resolutie hebben dan SLA.
Laatste woord
Dus, met al het bovenstaande in gedachten, is het gebruik van FDM als mijn voorkeursmethode voor het produceren van mijn producten het meest logisch. Ik hoop dat dit je alles heeft gegeven wat je nodig hebt om de basis te kennen over enkele veelvoorkomende 3D-printmethoden! Je kunt meer lezen over het bovenstaande, met behulp van de twee bronnen die ik voor dit artikel heb gebruikt:
FormLabs over SLA en DLP: https://formlabs.com/eu/blog/resin-3d-printer-comparison-sla-vs-dlp/
3DS over SLS: https://www.3ds.com/make/service/3d-printing-service/sls-selective-laser-sintering