Additive manufacturing, of 3D printing, is een populaire methode voor het maken van prototypes sinds de jaren 1980 en wordt snel de snelste, meest betaalbare manier om aangepaste consumentengoederen te creëren. Maar hoe werkt deze trendy technologie?

Er zijn verschillende methoden voor 3D-printen, maar de meest gebruikte is een proces dat bekend staat als Fused Deposition Modeling (FDM). FDM-printers gebruiken een thermoplastisch filament, dat wordt verwarmd tot het smeltpunt en vervolgens laag voor laag wordt geëxtrudeerd om een driedimensionaal object te creëren.de technologie achter FDM werd uitgevonden in de jaren 1980 door Scott Crump, medeoprichter en voorzitter van Stratasys Ltd., een toonaangevende fabrikant van 3D-printers. Andere 3D printing organisaties hebben sindsdien soortgelijke technologieën onder verschillende namen. Het in Brooklyn gevestigde bedrijf MakerBot (nu eigendom van Stratasys), werd opgericht op een bijna identieke technologie bekend als Fused Filament Fabrication (FFF).

Hoe werkt FDM

objecten die met een FDM-printer zijn gemaakt, beginnen als CAD-bestanden (computer-aided design). Voordat een object kan worden afgedrukt, moet het CAD — bestand worden geconverteerd naar een formaat dat een 3D-printer kan begrijpen-meestal .STL-formaat.

FDM printers gebruiken twee soorten materialen, een modelleringsmateriaal, dat het afgewerkte object vormt, en een ondersteuningsmateriaal, dat fungeert als een steiger om het object te ondersteunen terwijl het wordt afgedrukt.

tijdens het bedrukken hebben deze materialen de vorm van plastic draden of filamenten, die van een spoel worden afgewikkeld en door een extrusiemondstuk worden gevoerd. Het mondstuk smelt de filamenten en extrudeert ze op een basis, soms een bouwplatform of tafel genoemd. Zowel het mondstuk als de basis worden bestuurd door een computer die de afmetingen van een object vertaalt in X -, Y-en Z-coördinaten voor het mondstuk en de basis om te volgen tijdens het afdrukken.

in een typisch FDM-systeem beweegt de extrusiemondstuk horizontaal en verticaal over het bouwplatform en “tekent” een doorsnede van een object op het platform. Deze dunne laag van kunststof koelt en verhardt, direct binden aan de laag eronder. Zodra een laag is voltooid, wordt de basis verlaagd — meestal met ongeveer een zestiende van een inch-om ruimte te maken voor de volgende laag plastic.

afdruktijd is afhankelijk van de grootte van het object dat wordt vervaardigd. Kleine objecten-slechts een paar kubieke centimeter — en hoge, dunne objecten printen snel, terwijl grotere, meer geometrisch complexe objecten langer nodig hebben om te printen. In vergelijking met andere 3D-printmethoden, zoals stereolithografie (SLA) of selective laser sintering (SLS), is FDM een vrij traag proces.

zodra een object van de FDM-printer komt, worden de dragende materialen verwijderd door het object te weken in een water-en afwasmiddeloplossing of, in het geval van thermoplastische dragers, het dragende materiaal met de hand af te snijden. Objecten kunnen ook worden geschuurd, gefreesd, geschilderd of geplateerd om hun functie en uiterlijk te verbeteren.

wat wordt gemaakt

FDM is populair bij bedrijven in een verscheidenheid van industrieën, van de auto-industrie (BMW, Hyundai, Lamborghini) tot consumptiegoederen productie (Black and Decker, Dial, Nestle). Deze bedrijven gebruiken FDM tijdens hun productontwikkeling, prototyping en productieprocessen.

het meest gebruikte drukmateriaal voor FDM is acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), een veel voorkomende thermoplastische stof die wordt gebruikt om veel consumentenproducten te maken, van legostenen tot kano ‘ s. Naast ABS printen sommige FDM-machines ook in andere thermoplasten, zoals polycarbonaat (PC) of polyetherimide (PEI). Dragende materialen zijn meestal wateroplosbare was of brosse thermoplasten, zoals polyfenylsulfon (PPSF).

thermoplasten kunnen hitte, chemicaliën en mechanische belasting verdragen, waardoor ze een ideaal materiaal zijn voor het afdrukken van prototypes die bestand moeten zijn tegen testen. En omdat FDM zeer gedetailleerde objecten kan printen, wordt het ook vaak gebruikt door ingenieurs die onderdelen moeten testen op pasvorm en vorm.

FDM wordt ook gebruikt voor de vervaardiging van onderdelen voor eindgebruik-met name kleine, gedetailleerde onderdelen en gespecialiseerde productiegereedschappen. Sommige thermoplasten kunnen zelfs worden gebruikt in voedsel-en medicijnverpakkingen, waardoor FDM een populaire 3D-printmethode is binnen de medische industrie.

professionele FDM-printers kosten meestal tussen de $10.000 en $300.000, waardoor ze een van de goedkoopste opties zijn voor bedrijven die investeren in een compleet 3D-printsysteem.

bedrijven die FDM

gebruiken terwijl Stratasys verantwoordelijk is voor het uitvinden van FDM, is het niet het enige bedrijf dat profiteert van deze technologie. In de afgelopen twee decennia is FDM de meest gebruikte 3D-printmethode ter wereld geworden.

veel bedrijven die FDM-printers produceren, bieden ook een scala aan 3D-printdiensten aan klanten, waaronder externe 3D-modellering en afdrukken.

FDM thuis

sommige FDM-printers – zoals de kubus van het 3D-systeem, de Replicator van MakerBot en de Mojo van Stratasys — zijn ontworpen voor gebruik door hobbyisten, uitvinders, Doe-het-zelvers en eigenaren van kleine bedrijven. Ze zijn klein, efficiënt en gebruiksvriendelijk.

maar het hebben van een van deze 3D-printers in uw huis is niet goedkoop. De Kubus is een van de meest betaalbare desktop FDM printers op de markt voor $1.299. MakerBot ‘ S machines zijn nog duurder, variërend in prijs van $2.549 tot $ 3.299. En Stratasys Mojo kost iets minder dan $ 10.000.

echter, deze populaire technologie wordt steeds goedkoper als 3D-printing startups, zoals de in Californië gevestigde Pirate3D, proberen 3D-technologie in de huizen van de gemiddelde consument. Pirate3D ‘ s Buccaneer, die wordt verwacht in December 2013 verkoopt voor slechts $347.

3D-liefhebbers die geen desktop FDM-printer willen kopen, kunnen hun eigen printer bouwen. Er zijn veel sites die kits en onderdelen verkopen voor de” replicating rapid-prototyper ” of RepRap, een open-source 3D-printer ontwerpproject opgericht aan de Universiteit van Bath in het Verenigd Koninkrijk.Deze FDM-printer wordt voortdurend verbeterd, maar het uiteindelijke doel van het project is om een 3D-printer te maken die nieuwe kopieën van zichzelf kan printen.

voor het laatste nieuws en functies over 3D-printen, bezoek:

• LiveScience Topic: 3D-printen