MechatronicaDelft.nl

3D-printen is zo populair dat televisieprogramma's "De wereld draait door" en "RTL nieuws" er tijd voor inruimden. Professionele 3D-printers worden steed meer toegepast door de industriële ontwerper, de werktuigbouwkundige en de architect. 3D printen is ideaal voor zowel rapid prototyping als kleine serieprodukties. Het 3D-printen is een toepassing van de mechatronica waarin mechanica, elektrotechniek en informatica samenkomen. De 3D-printer is ontworpen en gerealiseerd door de mechatronicus, om gebruikt te worden door de productontwerper en de producent.

3D-printen kan met verschillende materialen uitgevoerd worden. De meest toegepaste grondstof is kunststof, maar producten van vezelversterkte kunststoffen en gesinterde materialen behoren ook tot de mogelijkheden.

Voorbeeld producten zijn :

• Tandwielen, wormwielen en planeetwielmechanismen
• Zeer fijne medische gereedschappen
• Maquettes van woonhuizen
• Werkend model van een schokdemper

Werking van de 3D-printer

Voor het printen van een 3D-produkt wordt eerst een model in een 3D-CAD programma ontworpen. Binnen het CAD systeem, eventueel met aanvullende software, worden de stuurcommando's voor de 3D-printer vastgesteld en naar de 3D-printer gestuurd. De 3D-printer is in feite een carthesische robot, die translaties uitvoert in de X-,Y- en Z-richting. Het gereedschap aan het einde van de Z-as (effector) van deze robot is een spuitkop. De commando's zorgen voor de aansturing van de 3 assen (X-Y-Z), de spuitkop met kunststof en eventueel de vezelspuitkop van de 3D-printer.

De X-as, Y-as en de Z-as positioneren de spuitkop op de juiste plek en bewegen de kop al spuitend langs een pad, waardoor het product wordt “geprint”. Door het pad telkens in een iets hogere positie te herhalen ontstaat het product, dat gemodelleerd is in het 3D-CAD programma. Het product wordt dus laag voor laag opgebouwd, de opeenvolgende lagen hoeven niet identiek te zijn. De opbouw van het product  is te vergelijken met de bouw van een huis met Lego-steentjes, waar je ook laag voor laag muren bouwt.Bekijk de video...

Indien het product uit gesinterd metaal wordt opgebouwd wordt geen kunststof gespoten, maar metaalpoeder (oxide). Het poeder wordt verhit met een laser, waardoor de poederkorrels to één geheel worden gesinterd. Tijdens dat proces wordt het metaal ook aan de onderliggende laag gesmolten. Deze techniek staat bekend onder de naam Metal Additive Manufacturing. Bij deze techniek worden complexe metalen prototypes in één "printopdracht" gemaakt, inclusief alle gaten, spiebanen, uitsparingen, passingen en andere kenmerken. De hedendaagse techniek bereikt een geometrische nauwkeurigheid van 15 micron en staat een minimale wanddiktes van 0,2 mm toe. Voor kleine serieprodukties kunnen uiteindelijk verschillende metalen en legeringen worden gekozen zoals roestvast staal, hardbaar staal en aluminium.