Hoe werkt de software van een 3D printer

Steeds meer bedrijven zetten 3D printers in om snel prototypes te maken en kleine en specifieke onderdelen te maken. Hoe werkt 3D printen en wat moet er allemaal gebeuren voordat het product uit de printer kan worden gehaald?
In dit artikel wordt er verder ingegaan op wat er gebeurt in het proces om een product te 3D printen.

Hoe werkt een 3D printer?

Om een 3D model te kunnen printen is er altijd eerst een ontwerp nodig. Dit kan worden gedaan door in een 3D CAD programma een model te tekenen of van het internet een model te downloaden. Bij het printen moet er worden aangegeven van welk materiaal het model moet worden gemaakt. Let erop dat de veel printers niet kleinere dan 0.1 millimeter kunnen printen.

Soorten manieren 3D printen

Om te kunnen 3D printen wordt er gebruik gemaakt van verschillende soorten materialen om het product te printen met bijbehorende support te ondersteuning in openingen. Elk soort materiaal heeft bepaalde voor en nadelen. Denk hierbij aan de temperatuur waarbij het materiaal gaat smelten, hoe sterk het is, of het oplosbaar is en of dat het bijvoorbeeld buigbaar is. In de onderstaande tabel staan een paar eigenschappen van de meest gebruikte materialen om mee te 3D printen.

Bij het printen van objecten is het belangrijk dat er genoeg materiaal voor de support(opvulling van het product) aanwezig is en dat er genoeg support materiaal is. Op moment dat er niet genoeg support materiaal aanwezig is kan het gebeuren dat tijdens het printen de infill boven gaten inzakt, waardoor vervorming ontstaat. Support kan vaak worden opgelost door water te gebruiken, probeer hierbij warm water te vermeiden. Warm water kan ervoor zorgen dat het product gaat vervormen.

Voordelen 3D printen

Er zitten verschillende voordelen aan 3D printen zoals dat er snel geprototyped kan worden. Hierbij kunnen bedrijven redelijk eenvoudig een producten ontwerpen en maken. Binnen enkele uren kan er worden gekeken of het ontwerp voldoet aan de eisen zoals of het past, of het sterk genoeg is en of dat er aanpassingen gedaan kunnen worden om het te optimaliseren.
Het printproces is voor een deel afgeleid van 2D printen op papier of in een vlak. Benieuw hoe dat in elkaar zit? Klik dan hier.

Het printen van producten bespaard tijd, geld en er hoeven geen dure machines voor worden ingezet.
Daarnaast kunnen er objecten worden gemaakt die niet kunnen worden gerealiseerd door bijvoorbeeld te frezen of draaien. Ook is het zo dat er veel verschillende soorten materiaal geprint kunnen worden waardoor er veel mogelijkheden zijn.

Nadelen 3D printen

Een nadeel van 3D printen is dat het veel materiaal kost en dat door veel consumenten en bedrijven er materiaal wordt gebruikt dat niet goed voor het milieu is. Bovendien is de technologie nog steeds in ontwikkeling en komen er elk jaar nieuwe modellen uit waarbij grote verbeteringen zijn verwerkt.
Denk hierbij aan het sneller printen, het verlagen van het energie verbruik en het nauwkeuriger printen.

Verder moeten er nog grote stappen worden gezet op het gebied van materialen. Zoals hierboven genoemd zijn er veel materialen niet goed afbreekbaar in het milieu en is het relatief duur om met materiaal te printen. Op moment dat er meer producten moet worden geprint neemt de prijs van productie af. Toch blijft materiaal een groot aandeel hebben is hoeveel een product kost om te fabriceren.

3D model slicen om voor te bereiden voor printer

Na het ontwerpen van een product in een CAD programma is het de bedoeling moet hoe wordt ervoor gezorgd dat de 3D printer is kan doen? Daarvoor wordt een slicer gebruikt.

Wat is een slicer?

Een slicer is een stukje software dat ervoor zorgt dat het ontwerp wordt omgezet naar een instructie voor de printer om het model te maken. Slicers maken over het algemeen gebruik van STL files.
STL staat voor Standard Tessellation Language en is speciaal ontwikkeld om het uiterlijk van een 3D-model weer te geven. In het type bestand staat omschreven wat de afmetingen zijn, wat de laagdiktes zijn en hoe nauwkeurig de toleranties zijn.

STL is een gestandaliseerd type bestand, wat ervoor zorgt dat veel applicaties en bedrijven ermee kunnen werken. STL is niet alleen inzetbaar om te printen, maar ook om uit te wisselen tussen CAD programma’s, om te frezen en nog veel meer andere soorten.

Terug naar de slicer. De slicer zorgt ervoor dat er een vertaal slag wordt gemaakt tussen hoe de STL file is opgebouwd en hoe de 3D printer het product moet printen. Het is een omgeving waarin er instellingen worden gedaan om te printen en output een bestand dat de printer kan gebruiken als instructie set.

Hoe werkt een slicer?

In de slicer worden bepaalde instellingen gedaan. Denk hierbij aan hoe het poduct op het printer bed moet liggen in de printer. Daarnaast kan worden geselecteerd welk materiaal er gebruikt moet worden en hoeveel het materiaal verwarmt moet worden om te printen

Om snel te kunnen printen kunnen verschillende instellingen worden gedaan. Denk hierbij aan hoe nauwkeurig de print kwaliteit moet zijn en hoe dik de laag dikte is. Daarnaast is ook het printdikte van de laagjes en de infill (het patroon) belangrijk. Hoe meer infill er is, hoe langer het duurt om de open ruimtes in het object op te vullen.

Zorg ervoor dat de goede instellingen in de slicer worden ingevuld. Dit om problemen te voorkomen zoals dat er een verkeerde nozzle diameter is opgegeven. Hierdoor kan het programma een fout maken in hoeveel materiaal er door de nozzle heen wordt gedrukt en hoe warm de nozzle wordt. Kijk bij twijfel altijd in de handleiding die bij de printer en slicer is meegeleverd

Welke software gebruikt een 3D printer

Vanuit de slicer is er een instructie set meegegeven, waarmee de printer kan worden aangestuurd.
Waar bestaat de instructie set uit en hoe wordt het uitgevoerd?

Wat is G-code?

Uit de slicer komt een instructie set die is opgebouwd in C-code. G-code heeft 0-99 nummers waarbij verschillende acties worden uitgevoerd. Hierbij G00 de code om in ijlgang (de snelste beweging) naar een positie te bewegen G01 waarmee de printkop in voedingssnelheid (de snelheid waarbij kan worden geprint) beweegt.

In de wereld van CNC en 3D printen zijn er naast G-codes ook M-codes die extra informatie meegegeven aan de bewerking. Hierbij kan worden aangegeven hoe heet de printkop moet worden en hoe nauwkeurig de beweging/print wordt uitgevoerd.

Door de instructie set weet de printer hoe het object is opgebouwd en hoe dit object moet worden gemaakt. Aan de verschillende vlakken hangen specificaties zoals de nauwkeurigheid. Ook wordt er gespecificeerd of een volume wordt opgevuld met filament of met support.