We zien steeds vaker dat klanten ons benaderen met grote producten die ze geprint willen hebben. Regelmatig komt dan ook de vraag voorbij over groot 3D printen en wat eigenlijk maximaal geprint kan worden. Zoals bekend bestaan er verschillende printtechnieken, deze zijn niet allemaal even geschikt voor het produceren van grote objecten. In deze post hebben we geprobeerd om wat meer achtergrond te geven.

Waarom eigenlijk groot 3D printen

De voordelen die vaak genoemd worden bij 3D printen zijn uiteraard niet alleen van toepassing op kleine producten. Wij zien ook veel grote producten langskomen waarbij vormvrijheid, interne structuren en speciale functionaliteiten gevraagd worden die door 3D printen mogelijk worden. Hierbij noem ik groot even voor het gemak alles wat niet meer in een doos van 0.5 x 0.5 x 0.5m past. Een voorbeeld van groot printen is een innovatie die de laatste jaren veel aandacht heeft gekregen: het printen van beton om hier huizen mee te maken. Hierbij zijn een paar goede redenen waarom het 3D printproces ook in dit geval voordelen biedt:

• Alleen materiaal waar het nodig is: minder beton betekend minder CO2 uitstoot.
• Geen bekisting nodig: kostenbesparing en vormvrijheid.
• Minder belastende arbeid voor de werklieden.

Er zijn dus absoluut goede redenen denkbaar waarom je grote producten zou willen printen.

De uitdagingen van groot formaat printen

Er zijn echter ook veel uitdagingen die ontstaan op het moment dat het product dat geprint moet worden groter is; vaak komt er meer bij kijken dan het simpel opschalen van een bestaande techniek.

Het beschikbare bouwvolume van de printer

De meest voor de hand liggende uitdaging is de printer zelf, of eigenlijk het beschikbare bouwvolume van de printer. Voor FDM technieken is dit bouwvolume relatief eenvoudig groter te maken door een grote overloopkraan of lange robotarm toe te passen. Bij verschillende vat polymerisatie technieken zijn alleen top-down processen geschikt om op te schalen. Onze FRP3D-250 printers hebben bijvoorbeeld een formaat van 0.5×0.5x1m. De grootste SLA printers hebben afmetingen tot grofweg 1.5×0.5x1m.

Het is vaak overigens ook mogelijk om grote producten te assembleren uit meerdere kleine prints. In dit geval worden de afzonderlijke onderdelen zo geprint dat ze binnen het printvolume passen en naderhand worden ze aan elkaar verlijmd. Het probleem hierbij is echter dat het vrij veel arbeid kost om deze assemblage te doen en elke deellijn zorgt voor uitdagingen met betrekking tot toleranties. Het is dus abslouut een voordeel om indien mogelijk een product in één keer te printen in plaats van te assembleren uit kleinere prints.

De meeste metaalprinters hebben een relatief klein bouwvolume en zijn ook lastig op te schalen vanwege de gebruikte lasers en temperaturen. Een uitzondering is de 3D lastechniek die bijvoorbeeld voor deze brug gebruikt is.

Snelheid

Een tweede uitdaging is de productiesnelheid die gehaald kan worden. Er zijn twee factoren die de snelheid bepalen, de laagdikte en de laagopbouw. De dikte is eenvoudig, als een product een meter hoog is, dan betekend een laagdikte van 150 μm dat in totaal 6666 lagen geprint moeten worden (elke seconde die een laag langer duurt betekend 2 uur extra printtijd). Maar als in dikkere lagen geprint wordt, bijvoorbeeld 1cm, dan gaat het aantal langen rap omlaag, naar 100 in dat laatste geval.

De laagopbouw is een iets complexer verhaal. Hier maakt het groot verschil of gebruik gemaakt wordt van een projectie (FRP3D, DLP, etc), scanner (SLA) of dat een pad actief afgelopen moet worden (FDM). Bij een projectie en scanner is de mate van uithardingssnelheid die het materiaal kan bereiken maatgevend voor de snelheid die bereikt kan worden. Een sneller reagerend materiaal heeft minder belichtingstijd nodig en kan dus sneller opgebouwd worden.

Bij FDM moet het materiaal actief op de plek neergelegd worden. Dit betekend dus ook dat bij een groter product, de nozzle een grotere afstand moet afleggen. Die beweging kost tijd. Verder is het bij FDM van belang hoeveel materiaal neergelegd kan worden in één rondgang, als dit meer is, hoeft de nozzle minder vaak langs te komen om de beoogde wanddikte te bereiken.

Voor een maximale snelheid is het dus wenselijk om:

• Zo veel mogelijk materiaal in een keer neer te leggen
• Zo dik mogelijke lagen gebruiken
• Zo min mogelijk beweging in de printer (en elke beweging die er is zo snel mogelijk)

 

Meer weten?

We komen graag in contact om te bepalen hoe ons 3D printproces ingezet kan worden voor jouw applicatie!

 

Neem Contact Op