3D-printen is een veel meer gangbare technologie geworden, met printmachines die beschikbaar zijn voor zowat elke prijs. De meeste mensen die een 3D-printer willen, kunnen waarschijnlijk een model vinden dat ze zich kunnen veroorloven. Desondanks is 3D-printen nog zo nieuw dat maar weinig mensen weten hoe het werkt. 

Daarom is het nu een goed moment om de vraag “ Hoe^(How) werkt 3D printen?” te beantwoorden. De kans is groot dat je er uiteindelijk een zult moeten gebruiken!

Additief versus subtractief 3D-printen^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

Er zijn twee brede categorieën van 3D-printen. De 3D-printers die je zelf kunt kopen zijn bijna allemaal “additieve” machines. Met andere woorden, ze bouwen 3D-objecten door materiaal toe te voegen (meestal in lagen) totdat het object compleet is. De 3D-printers waar mensen aan denken als ze '3D-printer' horen, zijn bijna altijd van de additieve variëteit.

Subtractief 3D-printen is heel anders. Hier begin je met een vaste hoeveelheid materiaal en verwijder je vervolgens materiaal totdat alleen het afgewerkte object overblijft. Een beeldhouwer die van marmer een beeld maakt, gebruikt een subtractieve methode. Subtractieve machines zijn meestal te vinden in grote werkplaatsen en industriële omgevingen. CNC -freessystemen (computer numerieke besturing) zijn waarschijnlijk het bekendste voorbeeld.

We concentreren ons vanaf nu alleen nog op additieve machines, omdat ze relevant zijn voor de gemiddelde consument. Weet gewoon dat subtractieve machines tot dezelfde uitgebreide familie van 3D-printers behoren als degene die u op een bureau zou kunnen zetten.

Gefuseerde depositiemodellering, stereolithografie en selectieve lasersintering^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

De drie belangrijkste methoden van additief 3D-printen zijn FDM (fused deposition modelling), stereolithografie ( SLA ) en selectieve lasersintering ( SLS ).

De da Vinci FDM-printer^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

FDM is het meest gebruikte systeem van consumentenkwaliteit. Bij dit soort printers wordt een filament van materiaal door een hete printkop geleid. De printkop wordt nauwkeurig in de 3D-ruimte gepositioneerd en legt een laag materiaal af volgens exact geprogrammeerde instructies. Er zijn verschillende benaderingen van FDM , maar daar komen we zo op terug.

De Nobel SLA-printer^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

Stereolithografie^{(Stereolithography)} komt veel minder vaak voor in consumentensystemen. Deze printers gebruiken lasers om een ​​vloeibare hars uit te harden tot een vast plastic materiaal. Gewoonlijk wordt het object "getrokken" uit een vat met hars, waarbij het zich laag voor laag vormt terwijl het uit het materiaal oprijst. De afgelopen jaren zijn SLA-printers compacter en betaalbaarder geworden. Het is dus een echt alternatief voor FDM - printers, afhankelijk van het type eindmodel dat u kiest.

Selective laser sintering ( SLS ) gebruikt een krachtige laser om een ​​polymeerpoeder te smelten. Het eigenlijke poeder fungeert als een ondersteunende structuur voor de print, dus dit type print heeft geen speciale steiger nodig. SLS is geen type FDM dat u op de desktop zult vinden. Het is voorlopig nog een industriële technologie.

Cartesiaanse en Delta-robotprinters^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

Een Delta-robotprinter^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

Het meest voorkomende type FDM - printer is de cartesiaanse 3D-printer. De naam verwijst naar cartesiaanse coördinaten. Dat zijn de XYZ - coördinaten die we allemaal op school hebben geleerd. De printkop kan naar elke XYZ -coördinaat binnen de printvolumeruimte worden verplaatst. De wiskunde is eenvoudig, de printers zijn redelijk betaalbaar en de afdrukkwaliteit is nauwkeurig. 

Afhankelijk van hoe korrelig de XYZ-coördinaten zijn, kunnen gebogen oppervlakken echter niet zo glad zijn als ze zouden kunnen zijn, waardoor wat handmatige afwerking vereist is.

Delta -robotprinters pakken het anders aan. De printkop is gemonteerd op drie armen die op drie rails lopen. Door de hoogte van elke arm te variëren, kan de printkop zwenken. Dit ontwerp zorgt ervoor dat de printkop in echte bochten kan zwaaien en maakt het ook mogelijk om hoge objecten binnen het printvolume te printen.

Kortom, hoe langer de rails zijn, hoe groter het model kan zijn. In plaats van XYZ-coördinaten gebruiken delta-robotprinters trigonometrie om de printkoppositie te berekenen. Het eindresultaat is dat ze niet dezelfde afdrukresolutie kunnen bereiken als cartesiaanse printers.

Om het concept van de deltarobot echt te begrijpen, moet je het in actie zien. Bekijk deze video van Johann Rocholl en je hebt snel het concept door.

Let^(Notice) op de articulatie op de armen en hoe vrij en soepel de printkop kan bewegen.

3D-printermaterialen^{(3D Printer Materials)}

3D-printers gebruiken een verscheidenheid aan materialen, maar er zijn twee kunststoffen die verreweg het meest voorkomen in consumententoepassingen: ABS en PLA .

ABS ( Acrylonitril Butadieen Styreen^{(Acrylonitrile Butadiene Styrene)} ) is precies hetzelfde plastic waar LEGO stenen van gemaakt zijn. Dit plastic is gevoelig voor kromtrekken bij afkoeling en heeft een printer nodig met een verwarmd printbed. Het is behoorlijk slagvast, maar niet bijzonder sterk. Het is geschikt voor het maken van prototype-onderdelen en zelfs definitieve onderdelen die niet dragend zijn.

PLA ( Polylactic Acid ) heeft een laag smeltpunt, vervormt niet veel, is gemakkelijk om mee te werken en heeft minder mislukte prints. Het is ook veel te broos voor praktisch gebruik, maar het is geweldig voor het maken van soepele, gedetailleerde modellen die alleen bedoeld zijn om naar te kijken.

Het goede nieuws is dat de meeste 3D-printers voor consumenten met beide goedkope materialen zullen werken. U kunt ze dus naar behoefte wijzigen.

Nylon filament is een andere optie en er zijn zelfs printers die hout of metaal als materiaal gebruiken. Printers van de volgende generatie kunnen ook meer dan één filament tegelijk verwerken, waardoor prints met gemengd materiaal of meerdere kleuren mogelijk zijn.

Het typische 3D-afdrukproces^{(The Typical 3D Printing Process)}

Als je nog nooit zelf een 3D-print hebt gemaakt, ben je waarschijnlijk benieuwd hoe het vanuit gebruikersperspectief werkt. Hoewel het gebruik van een 3D-printer niet zo eenvoudig is als het uitschakelen van 2D-prints op een laser- of inkjetprinter, is het lang niet zo moeilijk als je zou denken.

Na het instellen van de printer volgens de handleiding, met correct uitgevoerde kalibratie en nivellering, heb je eerst een model nodig om te printen.

U kunt uw eigen model maken met bijvoorbeeld Zbrush of AutoCAD^{( Zbrush or AutoCAD)} , maar de meeste mensen zullen waarschijnlijk een model downloaden van een online site. De eerste stop zou zeker Thingiverse moeten zijn , wat misschien wel de beroemdste verzameling door gebruikers ingediende modellen is. Er zijn echter veel alternatieven^{(alternatives)} .

Nadat u een model in een compatibel formaat hebt gekregen, opent u het in de software die bij uw printer is geleverd. Ze zien er allemaal anders uit en werken anders, maar het basisconcept is hetzelfde. Ook kunt u een 3D-model eerst behandelen met Meshmixer , dit zorgt ervoor dat een 3D-model stevig is en geschikt om te printen.

In de 3D-printersoftware kiest u de grootte en kwaliteit van het model en de software zet het om in "plakjes" die elke afdruklaag vertegenwoordigen. Het berekent ook de "steiger" die moet worden afgedrukt om het model te ondersteunen terwijl het wordt gemaakt. Dit spul kan worden afgebroken als de afdruk klaar is.

Met al dat voorbereidende werk achter je, kan het printen beginnen. Afhankelijk van de kwaliteitsinstellingen kan het zijn dat u lang moet wachten! Hoge kwaliteit prints variëren van enkele uren tot enkele dagen. Gelukkig^(Thankfully) kun je met sommige 3D-printers de voortgang van je print op afstand volgen via een app.

Zodra de afdruk klaar is, haal je hem van het bed en breek je hem vervolgens los van de steiger. In veel gevallen moet je het model afwerken met schuurpapier en speciaal snijgereedschap om oneffenheden te verwijderen. Sommige mensen schilderen zelfs hun modellen! De enige echte limiet is je creativiteit.

Als je jeukt om een ​​3D-printer te kopen, zijn dit onze beste keuzes^{(best picks)} en als je een beperkt budget hebt, zijn dit meer zakvriendelijke opties.

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D printing has becomе a much more mainstream technоlogy, with printing machines available at just about everу price point. Most peoplе who want a 3D printеr can prоbably find a model theу can afford. Dеspite this, 3D printіng is still so new that few people know how іt works. 

This is why now is a good time to answer the question “How does 3D printing work?”. There’s a very good chance you’ll have to use one eventually!

Additive vs Subtractive 3D Printing

There are two broad categories of 3D printing. The 3D printers that you can buy yourself are almost all “additive” machines. In other words, they build 3D objects by adding material (usually in layers) until the object is complete. The 3D printers people think of when they hear “3D printer” is almost always of the additive variety.

Subtractive 3D printing is very different. Here you start with a fixed amount of material and then remove material until only the finished object is left. A sculptor making a statue out of marble is using a subtractive method. Subtractive machines are usually found in large workshops and industrial settings. CNC milling (computer numerical control) systems are probably the best-known example.

We’ll only be concentrating on additive machines from here on out, since they’re relevant to the average consumer. Just know that subtractive machines belong to the same extended family of 3D printers as the one you might put on a desk.

Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering

The three main methods of additive 3D printing are FDM (fused deposition modelling), stereolithography (SLA) and selective laser sintering (SLS).

The da Vinci FDM Printer

FDM is the most common consumer-grade system. With these types of printers a filament of material is passed through a hot print head. The print head is precisely positioned in 3D-space and deposits a layer of material according to exact programmed instructions. There are different approaches to FDM, but we’ll get to that in a moment.

The Nobel SLA Printer 

Stereolithography is much less common in consumer systems. These printers use lasers to cure a liquid resin into a solid plastic material. Usually, the object is “pulled” from a vat of resin, forming layer by layer as it rises from the material. In recent years SLA printers have become more compact and affordable. So it’s a real alternative to FDM printers, depending on what type of final model you settle on.

Selective laser sintering (SLS) uses a powerful laser to fuse a polymer powder. The actual powder acts as a support structure for the print, so this type of printing doesn’t need special scaffolding. SLS is not a type of FDM you’ll find on the desktop. It’s still an industrial technology for now.

Cartesian & Delta Robot Printers

A Delta Robot Printer

The most common type of FDM printer is the cartesian 3D printer. The name refers to cartesian coordinates. That’s the XYZ coordinates we all learned in school. The print head can be moved to any XYZ coordinate within the print volume space. The math is simple, the printers are pretty affordable and print quality is precise. 

However, depending on how granular the XYZ coordinates are, curved surfaces might not be as smooth as they could be, requiring some manual finishing work.

Delta robot printers take a different approach. The print head is mounted to three arms that run on three rails. By varying the height of each arm, the print head can swing. This design allows for the print head to swing in true curves and also allows for tall objects to be printed within the print volume.

Basically, the longer the rails are, the taller the model can be. Rather than XYZ coordinates, delta robot printers use trigonometry to calculate print head position. The end result is that they can’t reach quite the same print resolution as cartesian printers.

To really understand the delta robot concept, you need to see it in action. Have a look at this video by Johann Rocholl and you’ll quickly get the concept.

Notice the articulation on the arms and how freely and smoothly the print head can move.

3D Printer Materials

3D printers use a variety of materials, but there are two plastics that are by far the most common in consumer-grade applications: ABS and PLA.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) is exactly the same plastic that LEGO bricks are made of. This plastic is susceptible to warping when cooling down and needs a printer with a heated print bed. It’s quite impact resistant, but not particularly strong. It’s suitable for making prototype parts and even final parts that aren’t load-bearing.

PLA (Polylactic Acid) has a low melting point, doesn’t warp much, is easy to work with and has fewer failed prints. It’s also far too brittle for any practical use, but it is brilliant for creating smooth, detailed models that are only meant to be looked at.

The good news is that most consumer 3D printers will work with both of these inexpensive materials. So you can change them out as your needs require.

Nylon filament is another option and there are even printers that use wood or metal as a material. Next-generation printers can also handle more than one filament at a time, allowing for mixed material or multi-color prints.

The Typical 3D Printing Process

If you’ve never made a 3D print yourself, you’re probably curious about how it actually works from a user perspective. While using a 3D printer isn’t as easy as knocking out 2D prints on a laser or inkjet printer, it’s not nearly as difficult as you might think.

After setting up the printer according to the manual, with calibration and levelling done correctly, you first need a model to print.

You can make your own model, using something like Zbrush or AutoCAD, but most people are likely to download a model from an online site. The first stop should definitely be Thingiverse, which is quite possibly the most famous collection of user-submitted models. However, there are many alternatives.

After getting a model in a compatible format, you’ll open it up in the software that came with your printer. They all look and work differently, but the basic concept is the same. You may also want to first treat a 3D model with Meshmixer, which ensures that a 3D model is solid and suitable for printing.

In the 3D printer software, you’ll pick the size and quality of the model and the software will convert it into “slices” representing each print layer. It will also calculate the “scaffolding” that has to be printed to support the model while it’s being made. This stuff can be broken off when the print is done.

With all that prep work behind you, the print can begin. Depending on the quality settings, you might be in for a long wait! High quality prints vary from a few hours to a few days. Thankfully, some 3D printers let you monitor the progress of your print remotely via an app.

Once the print is done, you’ll remove it from the bed and then break it free of the scaffolding. In many cases you’ll have to finish the model using sandpaper and special cutting tools to remove imperfections. Some people even paint their models! The only real limit is your creativity.

If you’re itching to buy a 3D printer, these are our best picks and if you’re on a budget, these are more pocket friendly options.

Related posts

• HDG legt uit: wat is CAPTCHA en hoe werkt het?

• HDG legt uit: hoe werkt GPS?

• HDG legt uit: hoe werkt augmented reality?

• HDG legt uit: wat is SFTP en FTP?

• HDG legt uit: wat is een computerserver?

• HDG-gids voor het maken van screenshots van opstartomgevingen

• HDG legt uit: wat is een API?

• HDG legt uit: wat is metadata en hoe wordt het gebruikt?

• HDG legt uit: wat is markdown en wat zijn de basisprincipes die ik moet weten?

• HDG legt uit: wat is RFID en waarvoor kan het worden gebruikt?

• Hoe het snelkoppelingsvirus op USB te verwijderen met behulp van CMD

• HDG legt uit: wat is UNIX?

• Hoe u kunt zien wat waar of niet waar is op internet

• HDG legt uit: wat is Bluetooth en waarvoor wordt het het meest gebruikt?

• Beste tijd om een ​​computer te kopen voor geweldige aanbiedingen

• 5 gratis programma's om een ​​harde schijf volledig te wissen

• Hoe de map Windows.old te verwijderen in Windows 7/8/10

• HDG legt uit: heb ik een virus? Hier zijn de waarschuwingssignalen

• HDG legt uit: hoe werkt Google Chromecast?

• HDG legt uit: wat is een keylogger en hoe verwijder ik deze van mijn computer?