Wat ís 3D Printing?

Kort gezegd is 3D-printing een additieve productietechniek. Het is een verzameling van technieken waarbij het gewenste object beetje bij beetje wordt opgebouwd in het gewenste materiaal. Het is een zogenaamd additieve techniek, een techniek dus waarbij door het toevoegen van materiaal het eindresultaat bereikt wordt.
Daarmee is 3D-printing dus precies het tegenovergestelde van traditionele technieken die vooral verspanend werken. Denk daarbij aan vrezen, boren of beitelen.
Een goed voorbeeld van verspanende techniek is natuurlijk de draai- of freesbank. Daarbij wordt begonnen met een (groot) blok materiaal waarvan net zo lang materiaal verwijderd wordt totdat het eindresultaat bereikt is.

Freesbank: Voorbeeld van verspanende techniek
Materiaal wordt verwijderd tot het eindresultaat is bereikt

Voor 3D-printing zijn meerdere technieken beschikbaar. FDM (ook wel FFF genoemd), SLA (StereoLithografie), en SLS (Selective Laser Sintering) en MultiJet zijn wel de meest bekende. Technieken zoals laser sintering vereisen kostbare apparatuur en hoogwaardige grondstoffen. Deze technieken zijn ook geschikt voor het maken van metalen objecten maar worden door de hoge kosten voornamelijk gebruikt voor professionele toepassingen. Producten die met deze techniek gemaakt worden zijn uitermate prijzig en voor de gewone particulier daardoor nauwelijks interessant.

De printer waarvan wij gebruik maken gebruikt de meest gangbare techniek en valt onder de FDM-printers. Dergelijke printers zijn vooral interessant door hun lage prijs en productiekosten.

Hoe werkt een FDM (of FFF) 3D-printer?

FDM staat voor Fused Deposition Method. Dit wordt door sommige fabrikanten ook wel FFF-techniek genoemd waarbij FFF staat voor Fused Filmament Fabrication. Met beide afkortingen wordt dezelfde techniek bedoeld.

Allereerst wordt de 3D-tekening van het te printen object omgezet naar een printopdracht. Daarbij wordt het model in horizontale lagen verdeeld, waarbij het printbestand precies aangeeft hoe de printer het object moet opbouwen. Het materiaal, filament genoemd, wordt meestal geleverd als een lange draad op een spoel en wordt door een motor naar de printkop gevoerd. In de printkop wordt het materiaal verhit tot de gewenste temperatuur, waarna de printkop, letterlijk, een lijn van gesmolten materiaal op het printbed legt. Daarbij beweegt meestal óf de printkop zelf óf het printbed. Het materiaal versmelt zich daarbij met het andere materiaal, waardoor één geheel ontstaat.
Elke keer als een volledige laag is afgewerkt zakt het printbed een stukje, waarna de volgende laag kan worden geprint.
De illustratie hieronder geeft een goed beeld van hoe dit te werk gaat.

De dikte van de lagen worden de 'resolutie' van de printer genoemd. Hoe dikker de lagen, hoe ruwer het uiterlijk van het object zal zijn. Maar ook hoe sneller een print klaar zal zijn. Ook de breedte van een laag speelt een rol. Hoe smaller de 'streep' is die de printkop kan trekken, hoe groter de detaillering is van de print, maar ook hoe langer het printen zal duren.

In de praktijk maken wij gebruik van drie verschillende resoluties, te weten: 0.10 mm, 0.15 mm en 0.20 mm, oftewel 100, 150 en 200 micron. Elke verticale millimeter van een object is dus opgebouwd uit 5 tot 10 dunne lagen materiaal.
Een print met een 100 micron resolutie duurt ook ongeveer twee keer zo lang als dezelfde print bij een resolutie van 200 micron.
De printkop ('nozzle') die wij vrijwel uitsluitend gebruiken heeft een opening van 0.4 mm. In zeldzame gevallen gebruiken we een 0.3 millimeter nozzle.

Praktische (realistische) resolutie

Voor alle duidelijkheid willen we toch nog even een kanttekening plaatsen bij het onderwerp resolutie.
Veel producenten van FDM-printers claimen dat hun printer een haalbare resolutie van soms wel 20 Micron (0,02 mm) heeft. Daarmee wordt dan de laagdikte genoemd, dus de verticale resolutie. Dit is ook zo bij de printer die wij gebruiken. 
Echter, de harde praktijk leert dat een dergelijke hoge resolutie niet of nauwelijks betere resultaten oplevert dan een 100 micron resolutie, maar wel heel veel tijd tijd kost.

Om die reden is bij ons 100 micron de hoogte aangeboden resolutie.