3D-printen is een verbazingwekkende technologie die in vele industrieën een enorme betekenis heeft, vooral door zijn vermogen om sterke materialen te printen, in onorthodoxe vormen. Sommige technologieën kunnen sommige vormen die 3D-printen wel kan, nog steeds niet probleemloos produceren.

Dus roept het de vraag op, welke materialen kunnen niet 3D geprint worden?

Materialen zoals hout, stof, papier en stenen kunnen niet 3D-geprint worden omdat ze zouden verbranden voordat ze gesmolten en geëxtrudeerd kunnen worden door een spuitmond.

In dit artikel worden enkele veelgestelde vragen beantwoord over de mogelijkheden en beperkingen van 3D-printen, zowel wat betreft de materialen die u wel en niet kunt printen, als de vormen.

Welke materialen kunnen niet 3D geprint worden?

Het belangrijkste antwoord is dat u niet kunt printen met materialen die niet kunnen worden gesmolten, tot een semi-vloeibare toestand die kan worden geëxtrudeerd. Als u ziet hoe FDM 3D printers werken, smelten zij thermoplastische materialen uit een spoel, met nauwe toleranties van ±0,05 en lager.

Materialen die eerder verbranden dan smelten bij hoge temperaturen zullen het moeilijk hebben om door een mondstuk te worden geëxtrudeerd.

Zolang u kunt voldoen aan de semi-vloeibare toestand en de toleranties, moet u dat materiaal kunnen 3D-printen. Veel materialen voldoen niet aan die eigenschappen.

Anderzijds kunnen we voor metalen ook poeders gebruiken in een proces dat Selective Laser Sintering (SLS) heet, waarbij een laser wordt gebruikt om poedervormig materiaal te sinteren en samen te binden tot een massief model.

Materialen die niet 3D geprint kunnen worden zijn:

• Echt hout, hoewel we een hybride van PLA en houtnerven kunnen maken.
• Stof/stoffen
• Papier
• Rots - hoewel je vulkanisch materiaal zoals absalt of rhyoliet kunt smelten.

Ik zou eigenlijk niet veel materialen kunnen bedenken die niet 3D-geprint kunnen worden, je kunt de meeste materialen echt wel op de een of andere manier laten werken!

Het is misschien wat makkelijker om naar de andere kant van deze vraag te kijken om meer kennis te krijgen over materialen binnen de 3D-printruimte.

Welke materialen kunnen 3D geprint worden?

Oké, dus je weet welke materialen niet 3D geprint kunnen worden, maar hoe zit het met materialen die wel 3D geprint kunnen worden?

• PLA
• ABS
• Metalen (titanium, roestvrij staal, kobaltchroom, nikkellegering enz.)
• Polycarbonaat (zeer sterk filament)
• Voedsel
• Beton (3D-geprinte huizen)
• TPU (flexibel materiaal)
• Grafiet
• Bio-materialen (levende cellen)
• Acryl
• Elektronica (printplaten)
• PETG
• Keramisch
• Goud (mogelijk, maar deze methode zou vrij inefficiënt zijn)
• Zilver
• Nylon
• Glas
• PEEK
• Koolstofvezel
• PLA met houtvulling (kan ongeveer 30% houtdeeltjes en 70% PLA bevatten)
• Met koper gevuld PLA ('80% kopergehalte')
• HIPS en nog veel meer

Je zou verbaasd zijn hoe ver 3D printen zich de laatste jaren heeft ontwikkeld, met allerlei universiteiten en ingenieurs die nieuwe methoden creëren om verschillende soorten objecten te 3D printen.

Zelfs elektronica kan 3D-geprint worden, iets wat de meeste mensen nooit voor mogelijk hadden gehouden.

Ja, er zijn ook echte bio-3D printers beschikbaar die mensen gebruiken om levende cellen af te drukken. Ze kunnen geprijsd zijn tussen $10.000 en $200.000 en gebruiken in feite additieve fabricage van cellen en biocompatibel materiaal om een levende structuur op te bouwen die natuurlijke levende systemen kan nabootsen.

Dingen als goud en zilver kunnen met behulp van 3D-printing tot 3D-objecten worden gemaakt, maar niet echt 3D-geprint. Het wordt gemaakt via een proces van afdrukken van wasmodellen, gieten, smelten van het goud of zilver, en dan dat gesmolten goud of zilver in het gietstuk gieten.

Hieronder staat een coole video die laat zien hoe een zilveren tijgerring gemaakt kan worden, van ontwerp tot de uiteindelijke ring.

Het proces is echt gespecialiseerd en vereist de juiste gereedschappen en apparatuur om het te laten werken, maar het beste eraan is hoe gedetailleerd het model wordt, en hoe het tot stand komt met de aanzienlijke hulp van 3D-printing.

Het beste aan deze technologie is dat je met 3D-printen je eigen objecten kunt personaliseren.

Welke vormen kunnen niet 3D geprint worden?

Praktisch gezien zul je het moeilijk hebben om te vinden welke vormen niet 3D-geprint kunnen worden, omdat er veel 3D-printtechnieken zijn die beperkingen kunnen overwinnen.

Ik denk dat je verschillende verbazingwekkend complexe vormen en modellen zult vinden door te kijken naar de Mathematical Tag op Thingiverse.

Wat dacht je van de Puzzle Knots, gemaakt door SteedMaker op Thingiverse.

Of de Trefoil Knot, gemaakt door shockwave3d op Thingiverse.

Vormen die FDM moeilijk kan printen, kunnen meestal wel met SLA printen (hars uitharden met laserstralen) en omgekeerd.

Normale 3D printers kunnen moeite hebben met printen:

• Vormen die weinig contact hebben met het bed, zoals bollen
• Modellen met zeer fijne, veerachtige randen
• 3D printen met grote overhangen of printen in de lucht
• Zeer grote objecten
• Vormen met dunne wanden

Veel van deze problemen kunnen worden overwonnen met behulp van verschillende ondersteunende afdrukmethoden, zoals het gebruik van ondersteunende structuren voor overhangen, het veranderen van de oriëntatie zodat dunne delen niet de basis van de afdruk vormen, het gebruik van vlotten en randen als solide basis, en zelfs het opdelen van modellen in stukken.

Vormen met weinig contact met het bed

Die vormen die een kleine basis hebben en weinig contact met het bed kunnen niet rechtstreeks 3D geprint worden zoals andere vormen 3D geprint worden. De reden daarvoor is simpelweg dat het object van het bed zal springen nog voor de print voltooid is.

Daarom kun je niet gemakkelijk een bolobject maken, omdat het contact met het oppervlak te klein is, en het lichaam te groot is dat het zichzelf tijdens het proces zal verwijderen.

Het vlot is een net van filamenten dat op het bouwplatform wordt geplaatst en waarop de eerste laag van het model wordt afgedrukt.

Fijne, veerachtige randen

3D printen van zeer dunne elementen zoals een veer, of mesrand is bijna onmogelijk met 3D printen vanwege de oriëntatie, XYZ nauwkeurigheid en algemene methode van extrusie.

Dit zou alleen kunnen op uiterst nauwkeurige machines van een paar micron, en zelfs dan zal het niet mogelijk zijn om echt randen zo dun te krijgen als je zou willen. De technologie moet eerst zijn resolutie verhogen tot de gewenste dunheid die je wilt afdrukken.

Afdrukken met grote overstekken of afdrukken in de lucht

Objecten met grote overhangende delen zijn een uitdaging om af te drukken, en soms is het onmogelijk.

Dit probleem is eenvoudig: als de vormen die worden afgedrukt te ver van de vorige laag hangen, en groot zijn, breken ze af voordat de laag zich goed kan vormen.

De meeste mensen zouden denken dat je niet bovenop niets kunt printen, omdat er een soort ondergrond moet zijn, maar als je je 3D-printer en de instellingen goed instelt, kan een fenomeen dat bridging heet hier echt van pas komen.

Cura heeft wat hulp om onze overhangen te verbeteren met de optie 'Enable Bridge Settings'.

Het overbruggen kan aanzienlijk worden verbeterd met de juiste instellingen, samen met een Petsfang Duct, zoals u kunt zien in de onderstaande video.

Hij slaagde erin relatief succesvol een overhang van 300mm lang te 3D-printen, wat zeer indrukwekkend is! Hij veranderde de printsnelheid in 100mm/s en 70mm/s voor de infill, maar alleen omdat het printen lang zou duren, dus nog betere resultaten zijn zeer goed mogelijk.

Gelukkig kunnen we ook steuntorens maken onder deze grote overhangen, om ze omhoog te houden en ze in vorm te houden.

Zeer grote 3D afdrukken

De meeste FDM 3D printers variëren van ongeveer 100 x 100 x 100mm tot 400 x 400 x 400mm, dus het wordt moeilijk om een 3D printer te vinden die grote objecten in één keer kan printen.

De grootste FDM 3D printer die ik kon vinden is de Modix Big-180X met een enorm bouwvolume van 1800 x 600 x 600 mm en een gewicht van 160 kg!

Dit is geen machine waar je toegang tot kunt verwachten, dus in de tussentijd moeten we het bij onze kleinere machines houden.

Niet alles is slecht, want we hebben de mogelijkheid om modellen op te delen in kleinere onderdelen, die afzonderlijk af te drukken, en ze daarna samen te voegen met een kleefstof als superlijm of epoxy.