Additive manufacturing (soms ook wel rapid prototyping of 3D-printing genoemd) is een fabricagemethode waarbij solide objecten worden gemaakt door materiaallagen op te bouwen. Hoewel er veel verschillende 3D-printtechnieken zijn, zal dit artikel zich richten op het algemene proces van ontwerp tot het laatste deel. Of het laatste onderdeel nu een snel prototype is of een laatste functioneel onderdeel, het algehele proces blijft hetzelfde.
Additief productieproces
1. Computerondersteund ontwerp
Het maken van een digitaal model is de eerste stap in het additive manufacturing-proces. De meest gebruikte methode voor het maken van digitale modellen is computer-aided design (CAD). Er is een breed scala aan gratis en professionele CAD-programma's die compatibel zijn met additive manufacturing. Reverse engineering kan ook worden gebruikt om digitale modellen te genereren op basis van 3D-scanning.
Er zijn verschillende ontwerpoverwegingen die moeten worden geëvalueerd bij het ontwerpen voor additieve fabricage. Deze zijn meestal gericht op beperkingen van de geometrie van kenmerken om de vereisten voor gaten te ondersteunen of te ontsnappen, en variëren per technologie.
2. STL-conversie en bestandsmanipulatie
In tegenstelling tot traditionele productiemethoden, is een kritieke fase in het additieve fabricageproces de noodzaak om CAD-modellen om te zetten in STL-bestanden. STL gebruikt driehoeken om het oppervlak van een object te beschrijven. Er zijn verschillende modelbeperkingen waarmee rekening moet worden gehouden voordat een model naar een STL-bestand wordt geconverteerd, waaronder fysieke grootte, waterdichtheid en aantal polygonen.
Nadat het STL-bestand is gegenereerd, wordt het in de slicer geïmporteerd. Dit programma converteert STL-bestanden naar g-code. g-code is een programmeertaal voor numerieke besturing (NC). Het wordt gebruikt in computerondersteunde productie (CAM) om geautomatiseerde werktuigmachines (inclusief CNC-machines en 3D-printers) te besturen. Met Slicer kunnen ontwerpers ook bouwparameters aanpassen, waaronder ondersteuning, laaghoogte en onderdeeloriëntatie.
3. 3D-printen
3D-printers zijn vaak samengesteld uit veel kleine en complexe onderdelen, dus goed onderhoud en kalibratie zijn van cruciaal belang voor het produceren van nauwkeurige afdrukken. In dit stadium wordt ook het afdrukmateriaal in de printer geladen. Grondstoffen die worden gebruikt in additive manufacturing hebben vaak een beperkte houdbaarheid en vereisen een zorgvuldige behandeling. Hoewel sommige processen overtollig printmateriaal kunnen recyclen, kan hergebruik leiden tot materiaaldegradatie als het niet regelmatig wordt vervangen.
De meeste machines voor additieve productie hoeven niet te worden gecontroleerd nadat het afdrukken is begonnen. De machines zullen een geautomatiseerd proces volgen en problemen ontstaan meestal pas als de machine zonder materiaal komt te zitten of de software fout gaat.
4. Verwerking van 3D-geprinte producten
Voor sommige additieve fabricagetechnieken is het verwijderen van de print net zo eenvoudig als het losmaken van het geprinte onderdeel van het bouwplatform. Voor andere, meer industriële 3D-printmethoden is het verwijderen van de print een zeer technisch proces waarbij de print nauwkeurig wordt geëxtraheerd terwijl deze nog in bouwmateriaal is gewikkeld of aan de bouwplaat is bevestigd. Deze methoden vereisen complexe verwijderingsprocedures en zeer bekwame machinebedieners, evenals veiligheidsapparatuur en een gecontroleerde omgeving.
5. Nabewerking
De procedures voor nabewerking verschillen ook per printertechnologie. SLA's vereisen dat componenten worden uitgehard onder UV-licht voordat ze worden verwerkt, metalen onderdelen moeten vaak worden ontlast in een oven en FDM-onderdelen kunnen onmiddellijk worden verwerkt. Dragers die zijn bedrukt met dragerdruktechnieken worden ook verwijderd in de nabewerkingsfase. De meeste 3D-printmaterialen kunnen worden geschuurd en andere nabewerkingstechnieken, waaronder tumbling, hogedrukreiniging, polijsten en kleuren, worden gebruikt om prints voor te bereiden voor uiteindelijk gebruik.
