Een hype of het begin van de toekomst? 3D printen komt meer voor dan je denkt. Van luchtvaart tot automotive en van gezondheid tot onderwijs. Je komt overal 3D print producten tegen en kunt het dus ook toepassen. Wat is het, hoe werkt het en waarom willen we het zo graag toepassen?
3D-printing bestaat als sinds 1964 toen sci-fi auteur Arthur C. Clarke de basisfuncties van een 3D-printer beschreef. De eerste 3D-printer werd 23 jaar later uitgebracht door Chuck Hull. Vandaag de dag heeft 3D-printing een zeer specifieke rol toegeëigend in de productwereld. Van opgeblazen verwachtingen in de afgelopen jaren naar een verwachting van toegenomen productiviteit.
Wat is 3D printen eigenlijk?
3D printen wordt ook wel Additive Manufacturing, Rapid Prototyping of Rapid Manufacturing genoemd. Het is een productietechniek waarbij een digitaal bestand via een 3D printer laagje voor laagje wordt opgebouwd en omgezet naar een tastbaar object. Dit kan van een plastic bekertje tot gouden sieraden maar ook onderdelen of complexe vormen.
Een 3D-printer bouwt deze objecten altijd volgens een hetzelfde basisprincipe. Hierbij wordt een digitaal model omgezet in een fysiek, driedimensionaal object door laag-voor-laag materiaal toe te voegen. Hierdoor is 3D-printen fundamenteel een andere methode voor het produceren van onderdelen dan CNC frezen of spuitgieten. Gestart wordt met een digitaal 3D-model. Deze blauwdruk van het ware fysieke object wordt door de software van de printer ‘gesliced’ tot dunne 2-dimensionale laagjes. De printer zet deze vervolgens om in een G-code die door de printer worden uitgevoerd.
Binnen 3D-printen kunnen diverse materialen gebruikt worden zoals kunststoffen, composieten maar ook verschillende metalen. Doordat de geproduceerde onderdelen een breed scala aan fysieke eigenschappen kunnen hebben (van optische helderheid tot rubberachtige objecten) zijn ze voor vele doeleinden bruikbaar. De tijd van het printen is afhankelijk van het formaat van het onderdeel en het type printer. Gemiddeld duurt het tussen de 4 en 18 uur om een print/onderdeel te produceren. Overigens komen de onderdelen meestal niet klaar voor gebruik uit de machine maar moeten ze nog na bewerkt worden om het gewenste niveau van oppervlakteafwerking te bereiken.
Door de vele voordelen van 3D-printen zoals lage opstartkosten, aanpasbaarheid van elke deel, en voordelige prototyping met zeer snelle levertijd, is 3D-printen steeds voor meer producten een aantrekkelijke manier van produceren. Daarnaast is er een geometrische complexiteit mogelijk zonder extra kosten. Zijn er dan geen beperkingen? Uiteraard wel. Zo hebben de producten een lagere sterkte en anisotroop materiaaleigenschappen, is het minder kosteneffectief bij grotere aantallen en zijn er wel beperkte nauwkeurigheid en toleranties mogelijk.
Mogelijkheden te over
Na het lezen van bovenstaande is duidelijk dat 3D printen een scala aan mogelijkheden heeft. Zo wordt het door Lucht- en ruimtevaartingenieurs gebruikt om hoogwaardige onderdelen te produceren met een hoge sterkte-gewichtsverhouding en om meerdere componenten in een enkel onderdeel te consolideren. Binnen de robotica is het door de snelheid en grote ontwerpvrijheid makkelijker in te spelen op de grote vraag naar op maat gemaakte losse onderdelen voor de ontwikkeling van nieuwe robotica mechanismen. Maar ook binnen industrie zijn onder andere de materialen met een hoge weerstand tegen hitte en rigiditeit, in combinatie snel produceren tegen een lage prijs aantrekkelijk. Denk maar aan spuitgietmatrijzen voor kleinere aantallen. In de Verenigde Staten worden gehoorapparaten vrijwel uitsluitend alleen nog gemaakt via 3D-printen.
