Table of Contents
Over het algemeen zijn er 2 belangrijke typische consumenten 3D-printers op de markt: Hars 3D-printers (mSLA/DLP) en Filament 3D-printers (FDM/FFF). Het belangrijkste kernverschil tussen deze twee typen printers is het materiaal dat wordt gebruikt om 3D fysieke modellen te maken. Hars 3D-printers gebruiken harsmateriaal - en FDM 3D-printers gebruiken plastic polymeermateriaal, en dat is nog niet alles. De manier waarop het printerproces werkt, de voorbereiding, de kenmerken van het geprinte model en vele andere zaken zijn ook anders. Hier leggen we de details uit van de 2 belangrijkste 3D-printertypen op de markt:
Filament 3D-printen
Filament 3D-printen werd voor het eerst geïntroduceerd door Scoot Crump in 1988 (Stratasys), en maakt gebruik van thermoplastische extrusie om het model te bouwen. Het eenvoudige proces maakt gebruik van mechanische beweging langs de XYZ-as, terwijl de kop materiaal extrudeert als een lijmpistool. Thermoplast kan gemakkelijk worden geëxtrudeerd bij gesmolten temperatuur en stolt bij normale temperatuur zonder enige verandering in eigenschappen en vereist geen verdere nabewerking of reiniging. Dit maakte filament 3D-printen het meest populair op de brede markt, vooral de consumentenmarkt.
Het bedienen van een filament 3D-printer brengt ook bijna geen schade met zich mee, aangezien er geen giftig materiaal wordt gebruikt en de machine veilig kan worden gebruikt (bijvoorbeeld het omhulsel van de machine is een zeer veilige handeling, ook voor kinderen).
De kenmerken van filament 3D-printen
- Filament 3D-printen is een droog proces - er zijn geen giftige materialen bij betrokken, maar het printen van materialen op hoge temperatuur zoals ABS, ASA of Nylon creëert dampen die schadelijk zijn voor de gezondheid.
- Filamentmateriaal is een plastic draad met een bepaalde diameter die wordt aangevoerd, gesmolten en geëxtrudeerd met een kleinere diameter - dit proces vermindert de sterkte en duurzaamheid van het materiaal. Het kan niet worden vergeleken met industriële injectie, hoewel het materiaal hetzelfde is. De 3D-printmethoden kunnen echter meer doen om een zeer moeilijke vorm te bouwen, zelfs in sommige gevallen kan spuitgieten het model niet creëren.
- Filament 3D-printen kent veel variaties in materiaal, van standaard thermoplastisch polymeer, gemengd metaal/hout, en zelfs koolstof/glasvezelversterkt. Deze combinatie van materialen groeit snel en maakt 3D-printen in bijna alle industrieën toepasbaar.
- Aangezien filament 3D-printen een veiliger proces is dan hars, geven thuisgebruikers er de voorkeur aan hun printer te gebruiken. De prijs van de machine is iets duurder vanwege het gebruik van mechanische componenten, maar er zijn vrijwel geen nabewerkingskosten vereist.
- Filamentmateriaal heeft in theorie geen houdbaarheidsdatum, maar sommige materialen degraderen na verloop van tijd door temperatuur en vochtigheid. PLA kan eigenlijk ongeveer 1 jaar meegaan als het correct in een vacuümverpakking wordt bewaard. Andere materialen zoals ABS of PETG kunnen zelfs na 3 jaar nog prima worden geprint.
- Filament 3D-printen heeft beperkingen, aangezien het materiaal door een kleine spuitmond wordt geëxtrudeerd. Zelfs de kleinste spuitmond (0,15-0,2 mm) vertoont nog steeds laaglijnen. Extreme details kunnen dus niet worden bereikt met dit filamentprinten.
- Stevigheid, duurzaamheid, zware belasting en hogere temperatuurbestendigheid zijn de belangrijkste kenmerken van filament 3D-printen. Sommige industriële filamentmaterialen kunnen praktisch boven de 250C standhouden. Het goedkope materiaal is ook een van de belangrijkste voordelen waarom 3D-printen populair is.
- Zoals we weten bestaat 3D-printerfilament uit XYZ-beweging, en dit maakt multi-materiaal en multi-kleurprocessen mogelijk en eenvoudig te implementeren. Multi-kleuren 3D-printen is momenteel populair op de markt omdat de printer steeds goedkoper wordt. Zelfs bij gebruik van slechts één extruder kan de gebruiker, met behulp van de pauze/hervat-functie, gemakkelijk van kleur wisselen tussen de lagen en zo goede creaties maken.
Toepassingen van filament 3D-printen
Filament 3D-printen heeft bredere toepassingen dan hars 3D-printen. Het wordt gebruikt voor prototypes, medische hulpmiddelen, reverse engineering, productontwikkeling, cosplay, persoonlijke hobby's, kunstwerken, huishoudelijke artikelen, gadgets en meer. Om aan deze diverse 3D-printtoepassingen te voldoen, hebben filamentfabrikanten veel soorten 3D-printerfilamenten ontwikkeld, van PLA en ABS tot PETG, ASA, koolstofvezel, nylon, TPU, PC en zelfs metalen filamenten.
Hars 3D-printen
Hars 3D-printmethoden werden voor het eerst gelanceerd door Chuck Hull in 1984 (3D Systems) en werden stereolithografie (SLA) genoemd. De techniek maakt gebruik van lichtgevoelig polymeer en wat UV-licht om het vloeibare polymeermateriaal te harden. Dit materiaal is alleen verkrijgbaar in de vorm van hars, wat giftig is en het uitgeharde resultaat is niet erg hard vergeleken met andere polymeermaterialen. In het begin werden 3D-printers alleen door de industrie gebruikt voor prototyping in plaats van productiegoederen. Een SLA 3D-printer is dus voldoende voor deze hoofdtaak. Hars 3D-printen groeide later snel in 2010, samen met de technologie van displays en verlichting, aangezien hars 3D-printen voornamelijk gebruik maakt van projectie displays om het object uit te harden en te bouwen.
De kenmerken van hars 3D-printen
- Hars 3D-printen wordt ook wel het natte printproces genoemd, omdat het vloeistoffen omvat, van materiaal tot nabewerking zoals het reinigen van het model. Hars 3D-printen maakt ook gebruik van giftige chemicaliën, samen met processen zoals IPA. Daarom wordt hars 3D-printen nog steeds beschouwd als een industrieel proces. Thuisgebruik voor dit 3D-printen wordt afgeraden als er kinderen onder de 15 jaar zijn.
- De kosten van de 3D-printer zijn laag, maar de hars en het nabewerkingsmateriaal zijn duur. Recente technologie heeft de kosten van 3D-printers op basis van hars naar het laagste niveau gebracht. Echter, het UV-harsmateriaal, andere ondersteunende apparatuur en verbruiksartikelen zijn nog steeds erg duur. Gebruikers hebben nog steeds eenmalig te gebruiken verbruiksartikelen nodig, zoals PBM's (persoonlijke beschermingsmiddelen) en IPA voor de nabewerking.
- Zeer gedetailleerde 3D-geprinte objecten zijn het belangrijkste voordeel van deze printer. Hars 3D-printen kan een model zeer gedetailleerd maken vanwege de vloeibare eigenschap van de grondstof. De geprinte laagresolutie kan zo laag zijn als 10 micron (0,01 mm) en de XY-resolutie 18 micron (0,018 mm). Dit is grotendeels te danken aan de displaytechnologie die pixels op dat microniveau kan weergeven. Hierdoor wordt hars 3D-printen meestal gebruikt om miniaturen/kleine voorwerpen te produceren in plaats van grote modellen.
- Harsmateriaal is giftig en het geprinte onderdeel (uitgeharde hars) wordt nog steeds als giftig beschouwd. In tegenstelling tot thermoplast, dat wordt gebruikt bij FDM/FFF 3D-printen, kan harsmateriaal om de een of andere reden nog steeds schadelijk zijn voor de gezondheid. Het proces moet volledig worden uitgehard en gereinigd en dat is om de een of andere reden niet eenvoudig. Vanwege dit mogen 3D-geprinte objecten van hars niet worden gebruikt voor materialen die in contact komen met voedsel. Zelfs tijdens het printproces kan blootstelling aan UV-straling van de printer schadelijk zijn voor de gezondheid.
- Hars 3D-printprocessen zijn moeilijk voor grote modellen. Budgetvriendelijke hars 3D-printers gebruiken een mechanisch systeem van onderaf. Het 3D-geprinte object moet met behulp van een ondersteunende structuur op het platform blijven kleven. Dit veroorzaakt veel veelvoorkomende storingen tijdens het proces, aangezien het model de zwaartekracht moet trotseren. Een omvangrijk technisch 3D-model is om deze reden moeilijker te printen in hars dan een kunstmodel.
- Hars 3D-printen kan slechts één type materiaal tegelijk gebruiken. Er is geen manier om een meerkleurige print (XY) in hars te maken. De mechanische beweging van hars 3D-printen is alleen langs één Z-as. Zelfs het vervangen van materiaal tijdens het printen wordt afgeraden, aangezien UV-uitharding tijdens het proces niet volledig is. Een mislukte print zal waarschijnlijk optreden wanneer u het printproces pauzeert/hervat.
- Ruw hars 3D-printmateriaal heeft een vervaldatum (ongeveer 12-18 maanden) wat betekent dat het vóór de vervaldatum moet worden gebruikt, zodat de chemische eigenschappen niet veranderen.
Toepassingen van hars 3D-printen
De toepassingen van hars 3D-printen hangen grotendeels af van het type gebruikte 3D-printerhars. De meest voorkomende hars wordt standaard of stijve hars genoemd. Modellen die met deze hars worden geprint, zijn vaak bros. Als zodanig worden standaardharsen doorgaans alleen gebruikt voor displaymodellen. Voor functionele onderdelen en figuren die duurzaamheid vereisen, zijn harsen met hoge taaiheid en ABS-achtige harsen ontwikkeld. Hars 3D-printen heeft veel industriële toepassingen, onder meer in de geneeskunde, sieraden, engineering en tandheelkunde.
welk materiaal is beter: hars of filament?
Zowel hars als filament hebben voor- en nadelen bij 3D-printen. De belangrijkste voordelen van hars zijn de fijne details en gladheid, waardoor het ideaal is voor kleine, zeer nauwkeurige prints. De nadelen zijn de hogere kosten, lagere printsnelheid, rommeligere reiniging en toxiciteitsrisico's. De voordelen van filament zijn lagere kosten per volume, sneller printen, veiligheid en de mogelijkheid om grote objecten te printen. Maar de kwaliteit is lager bij kleine prints. Er zijn ook meer materiaalmogelijkheden zoals flexibel, composiet, etc. Voor miniaturen, cosplay, tandheelkundige modellen en andere kleine maar gedetailleerde prints biedt hars een betere kwaliteit. Voor grotere prints, prototyping en gebruiksgemak heeft filament waarschijnlijk de voorkeur.
Overweeg de specifieke printtoepassingen en welke eigenschappen het belangrijkst zijn. Met hoogwaardige printers kunnen beide materialen uitzonderlijke kwaliteit produceren. Weeg de afwegingen af op basis van toepassing en budget om hars of filament te kiezen. FDM 3D-printers zijn populairder dan hars 3D-printers. De belangrijkste reden is dat filament veel goedkoper is dan hars.
Conclusie
Filament 3D-printen is ongetwijfeld nog steeds populairder dan hars 3D-printen. Hars 3D-printen wordt nog steeds beschouwd als een semi-industrieel proces in plaats van een gezinsvriendelijk proces. Detail en snel printen zijn de enige voordelen van hars 3D-printen. Filament 3D-printen daarentegen is zeer gezinsvriendelijk, zeer eenvoudig, heeft goedkoop materiaal en vereist bijna geen nabewerking, waardoor 3D-printen voor iedereen beschikbaar is.
——————————————————
