Wanneer wordt 3D printen de beste oplossing?

 

 

 

3D printen is een techniek die sinds 1990 in ontwikkeling is en nog steeds stappen maakt. Hoewel er veel mogelijk is, lijkt het er niet op dat er productietechnieken vervangen zullen worden door het 3D printen. Wat zijn de voordelen van 3D printen en waar zit het toepassingsgebied? Deze vragen proberen wij voor je te beantwoorden.

 

Wat is 3D printen?

3D printen is het creëren van een product door het laag voor laag op te bouwen.

 

Wat zijn de voordelen van 3D printen?

 

Vrijheid in vormgeving

3D printen biedt vormgevingsmogelijkheden vergelijkbaar met die van (spuit)gieten. Door het “laag op laag” proces zijn er ook complexere vormen met bijvoorbeeld holle ruimten mogelijk. Het uitsparen van de kosten van een mal en andere tooling maakt 3D printen bij lage aantallen voordeliger dan gieten.

 

Duidelijkere communicatie en presentatie

Een productidee communiceren werkt het beste wanneer er gevoel bij is. Omdat niet iedereen evenveel gevoel heeft bij afbeeldingen kan het waarde toevoegen om een prototype te printen.

 

Onafhankelijkheid van bedrijfsprocessen en toeleveranciers

De aanschaf van een 3D printer geeft de mogelijkheid om onafhankelijk van andere partijen een functioneel onderdeel te produceren. Het is dus niet noodzakelijk om een productieproces te onderbreken of op toeleveranciers te wachten.

 

Een optimale massa/sterkte verhouding

Door het minimaliseren van materiaal op plaatsen waar de belasting van een onderdeel laag is (de neutrale lijn) en het versterken van het materiaal op plaatsen waar de belasting hoog is (op de uiterste vezelafstand), kan er een onderdeel ontworpen worden met een gunstige massa/sterkte verhouding.

Het is bijvoorbeeld mogelijk om plaatselijk vezels door geprint kunststof te leggen. Dit zorgt ervoor dat onderdelen plaatselijk verstevigd kunnen worden: in feite maak je een variabele composiet. (Zie afbeelding)

Ook kan er een stalen onderdeel in kunststof geïntegreerd worden. Dit wordt een hybride onderdeel genoemd. (Zie afbeelding)

 

Integreren van onderdelen

Vaak ontstaat een samenstelling van componenten door beperkingen van materialen of  productietechnieken.

Een onderdeel kan bijvoorbeeld uit twee delen geproduceerd worden omdat hij hol moet zijn. Dit wordt bereikt door het delen van de constructie en het hol frezen van de twee delen. Het nadeel is dat de onderdelen later weer verbonden moeten worden.

3D printen zorgt ervoor dat onderdelen geïntegreerd kunnen worden. Dit bespaart op instelkosten, doorlooptijd, assemblagekosten, gietmallen, verbindingstechnieken, transportkosten, voorraden, energie, afval en soms nabehandelingen.

 

Welke materialen zijn 3D te printen?

 

  • PLA
  • ABS
  • TPE
  • Composieten
  • Hout
  • Metaal
  • Beton

 

Het is goed om in gedachten te houden dat materiaal op zich geen doel is, het gaat om de functionele eisen van het onderdeel. Een geprint composiet kan bijvoorbeeld een alternatief voor aluminium worden.

 

Wat is het toepassingsgebied van 3D printen?

 

Naast het feit dat 3D printen door particulieren gebruikt wordt om kleine hobby gerelateerde onderdelen te maken, is er ook een markt in de industrie en productontwikkeling. Kleine onderdelen, maar ook constructies van beton (en daarmee dus een hele woning) en staal kunnen al geprint worden.

 

Prototyping

Voor prototyping is 3D printen ideaal. Het biedt de mogelijkheid te testen en gevoel krijgen bij een product voordat er een relatief dure mal gemaakt wordt.

 

Spare parts

Spareparts kunnen op locatie naar behoefte geprint worden, dit bespaart op transport- en opslagkosten. Een versieverhoging van het model zorgt ervoor dat de wijzigingen in het volgende onderdeel aanwezig zijn.

 

Kleine series

Waar de kosten van een spuitgietmal de ontwerper beperkingen oplegt geeft 3D printen hem deze vrijheid terug. Complexe (parametrisch schaalbare) onderdelen kunnen eenvoudig gemaakt worden.

 

Tooling

Custom tooling kan snel en efficiënt gemaakt worden. Denk hierbij aan tooling voor het opnemen van werkstukken en bijvoorbeeld complexe robotgrippers.

 

Een 3D printer aanschaffen?

 

3D printen wordt interessant wanneer erop verdiend kan worden. Het gaat dus niet om wat de printer kost maar om wat hij oplevert. Om dit vooraf door te rekenen zal er een duidelijke case moeten liggen waaruit blijkt wat de eisen aan de onderdelen zijn. Met deze informatie kan vervolgens een keuze tussen verschillende 3D printers gemaakt worden.

Het nadeel van het vooraf willen bepalen wat een printer oplevert is dat er kansen gemist worden:

Het werken met een 3D printer zorgt namelijk voor een verbreding van de visie de engineer. Hierdoor leert hij meer mogelijkheden zien wat zijn vermogen om oplossingen te bedenken vergroot. Het kan dus zijn dat de investering vooraf niet rendabel lijkt maar dat achteraf toch blijkt te zijn.

Wij denken dat het interessant kan zijn om een 3D printer aan te schaffen om de mogelijkheden te ontdekken. Vooral bij kleinere complexe onderdelen met verschillende varianten kan dit experimenteren zich weleens snel terug gaan verdienen.

 

Voor een stuk extra beeldvorming zijn wij langs gegaan bij Mark3D in ’s-Hertogenbosch. Hier hebben ze ons laten zien wat er mogelijk is met de printers van Markforged. De in het artikel bijgevoegde foto’s zijn gemaakt bij, of afkomstig van Mark3D. Hun printers met de gepatenteerde Continuous filament Fabrication techniek printen composieten vergelijkbaar met de sterkte van aluminium met toleranties van 0.1%.

Terug naar blog

Interesse in onze diensten?
Neem direct contact met ons op!

Vind jij iets van dit artikel of heb je iets toe te voegen?