3D-printtechnieken uitgelegd: FDM, DLP/SLA en SLS

3D printtechnieken

3D printen is geen enkele techniek, maar een verzamelterm voor verschillende productiemethoden die elk op hun eigen manier laag voor laag een product of onderdeel opbouwen. De keuze voor een techniek bepaalt in grote mate de materiaaleigenschappen, maatnauwkeurigheid, oppervlaktekwaliteit en de kostprijs van een onderdeell. Hieronder leggen we drie technieken uit die wij het meest inzetten: FDM, DLP/SLA en SLS.

FDM (Fused Deposition Modeling)

Bij FDM printen, of FFF printen wordt een thermoplastische draad (filament) door een verwarmde nozzle gevoerd en gesmolten. De printkop legt dit gesmolten materiaal laag voor laag neer volgens het digitale model (vaak STL, OBJ of STEP), waarna elke laag afkoelt en aan de vorige hecht. Veelgebruikte materialen hierbij zijn, PLA, PETG, ABS, ASA, PC, nylon en flexibele TPU’s, elk met eigen eigenschappen op het gebied van van sterkte, temperatuurbestendigheid en chemische bestendigheid.

Hier zijn ook verschillende soorten andere filaments te gebruiken, bijvoorbeeld carbonvezelversterkt PA6 filament, wat zorgt voor een hoge stijfheid, hoge sterkte en een goede thermische bestendigheid, terwijl het licht blijft.

Ook filaments welke zijn versterkt met glasvezel wat zorgt voor een chemische bestendigheid en een gladder oppervlak, bij middelhoge thermische bestendigheid, ideaal voor robuuste eindproducten, behuizingen die tegen buitenomstandigheden moeten kunnen en kleinseries.

DLP/SLA (resin printen)

DLP en SLA behoren tot de resin- of fotopolymerisatietechnieken. Hierbij wordt een vloeibare, lichtgevoelige hars (resin) selectief uitgehard met UV-licht, laag voor laag. Het verschil zit in de lichtbron: SLA gebruik een laserpunt die de contour ’tekent’, terwijl DLP (en de verwante mSLA/LCD techniek) een volledige laag in één keer belicht met een projector of LCD-scherm. Dat maakt DLP vaak sneller en consistent.

Deze techniek levert de hoogste detaillering en de gladste oppervlakken van de drie, met fijne features en scherpe randen. Daarmee is wordt het veel gebruikt voor mastermodellen (bijvoorbeeld voor siliconen- en PU-gietwerk), fijne prototypes, tandtechnische en sieraadtoepassingen. Aandachtspunten zijn de nabewerking geprinte onderdelen moeten worden gewassen (meestal in IPA) en nagehard onder UV en de materiaaleigenschappen: standaardresins zijn relatief bros, al zijn er inmiddels taaie en temperatuurbestendige engineering-resins beschikbaar.

SLS (Selective Laser Sintering)

Bij SLS wordt een dunne laag polymeerpoeder, meestal nylon (PA12 o PA11), uitgestreken over een verwarmd bouwbed, waarna een laser precies daar het poeder samensmelt (sintert) waar het onderdeel moet ontstaan. Het bed zakt, er komt een nieuwe laag poeder overheen en het proces herhaaltzich. Het onbewerkte poeder rondom het onderdeel fungeert als ondersteuning, waardoor er geen verdere supports nodig zijn en je hiermee complexe vormen, holtes en bewegende onderdelen in één keer geprint kunnen worden.

Dit maakt SLS printen geschikt voor funcitonele eindproducten en kleinseries, omdat de onderdelen sterk en nagenoeg richtingsonafhankelijk (isotroop) van eigenschappen zijn. Het oppervlak heeft een karakteristieke, lichtkorrelige matte structuur. Nabewerking bestaat vooral uit ontpoederen, supports verwijderen is NIET nodig.