Inhoud
- Een opwindende en veelbelovende technologie
- Een inleiding tot 3D-printen
- Hoe werken 3D-printers?
- Printers voor consumenten
- Filamenten die natuurlijke materialen nabootsen
- Modellen maken of downloaden
- Een iPhone-hoesje maken met een 3D-printer
- Websites voor afdrukken op aanvraag
- Een website voor het afdrukken van objecten
- Een 3D-printer kopen - een peiling
- Tekenen met een 3D-pen
- 3Doodler Pen versie één en twee
- Plastic in het milieu
- ABS of PLA-kunststof
- Gedrukte zombies en valse tanden
- De toekomst van 3D-printen
- Enkele vereisten voor succes
Linda Crampton gaf jarenlang les in wetenschap en informatietechnologie aan middelbare scholieren. Ze leert graag over nieuwe technologie.
Een opwindende en veelbelovende technologie
3D-printen is een opwindende technologie die snel in populariteit en betaalbaarheid toeneemt. Een paar jaar geleden kostten 3D-printers vele duizenden dollars. Hoewel apparaten met geavanceerde mogelijkheden nog steeds duur zijn, zijn consumentgerichte printers nu voor veel mensen betaalbaar. Deze apparaten kunnen een breed scala aan nuttige, artistieke en leuke objecten maken.
Het meest opwindende aspect van een 3D-printer voor thuis is dat deze zo veelzijdig is. Enkele voorbeelden uit het enorme aanbod aan artikelen dat kan worden bedrukt, zijn onder meer sieraden, sieraden, gereedschappen, bekers, vazen, uitsteekvormpjes, servetringen en zelfs kledingstukken. Kunstenaars kunnen sculpturen maken en ouders - of kinderen - kunnen speelgoed maken. Speciale 3D-printers kunnen eetbare items maken en zijn verkrijgbaar in zowel consumentenversies als professionele versies.
Een model van het af te drukken object moet worden gemaakt in een 3D-kunstprogramma. Informatie van het model wordt vervolgens naar de printer gestuurd. Mensen kunnen hun eigen unieke objectontwerpen maken of ze kunnen ontwerpen downloaden van websites. Sommige bedrijven printen de objecten voor mensen. Sommige van deze bedrijven laten mensen ook hun eigen online winkel maken om objecten te verkopen die ze hebben ontworpen.
Pennen die 3D-objecten maken, zijn te koop en kosten aanzienlijk minder dan een printer. Mensen vinden creatieve toepassingen voor de pennen. Ze zijn een interessant apparaat voor het maken van driedimensionale kunst en sculpturen, hoewel de resulterende objecten er niet uitzien als die gemaakt door een printer.
Een inleiding tot 3D-printen
3D-printen wordt erg nuttig en belangrijk in de geneeskunde en productie. Dit artikel gaat in op feiten over de technologie die relevant zijn voor consumenten.
Hoe werken 3D-printers?
De eerste stap bij het maken van een 3D-geprint object is om het object te ontwerpen. Dit wordt gedaan in een 3D-art, CAD (Computer Aided Design) of animatieprogramma. Het computermodel wordt vervolgens geëxporteerd als een STL-bestand. Een tweede programma, bekend als een slicing-programma, leest het STL-bestand en converteert het naar G-code. Deze code vertelt de printer om het object in een reeks horizontale lagen te produceren. De printer drukt deze lagen vervolgens een voor een af, te beginnen met de onderste laag.
De meeste op consumenten gerichte 3D-printers zijn plastic extrusie- of FDM-printers (Fused Deposition Modeling). Er zijn hoogwaardige FDM-printers beschikbaar, maar de goedkopere exemplaren worden waarschijnlijk door de consument gekocht. De printers maken objecten door plastic filament te smelten en vervolgens de hete vloeistof op een platform te extruderen. Het plastic stolt vrijwel onmiddellijk nadat het uit het extrusiemondstuk van de printer op het bouwplatform is losgelaten. Het mondstuk beweegt in verschillende richtingen om het object te creëren en het platform beweegt naar beneden naarmate het object in diepte groeit. Elke nieuwe laag plastic die wordt geëxtrudeerd, versmelt met de laag eronder. Dit proces wordt ook wel additive manufacturing genoemd.
Sommige 3D-printers vallen nu in de prijsklasse van populaire desktopprinters die printen met inkt. Als u in de verleiding komt om een van deze 3D-printers te kopen, identificeer dan de functies die u opgeeft in ruil voor de relatief lage prijs. Overweeg daarnaast de lopende kosten van de aanschaf van plastic media.
Printers voor consumenten
Consumentgerichte FDM-printers dalen in prijs en worden betaalbaarder. Het is niet langer nodig om duizenden dollars uit te geven om een 3D-printer voor thuis te kopen. In feite zijn er een aantal printers die minder dan $ 1000 kosten. Sommige modellen kosten slechts een paar honderd dollar. De goedkopere modellen printen echter meestal kleinere objecten dan de grotere.
Naast de prijs is een ander ding om te overwegen bij het kopen van een 3D-printer de mogelijkheid om dunne lagen te maken. Hoe dunner de lagen, hoe minder duidelijk ze op de afdruk staan en hoe gladder het uiterlijk en gevoel van het object. De dunheid van de lagen staat bekend als de resolutie van de printer. Over het algemeen geldt: hoe hoger de resolutie, hoe duurder de printer.
Sommige mensen die met 3D-printers werken, voorspellen dat FDM-printers binnen een paar jaar het equivalent zullen worden van de huidige inkjetprinters - populair, goedkoop en in staat om items van goede tot zeer goede kwaliteit te produceren.
Filamenten die natuurlijke materialen nabootsen
Ik heb een 3D-printer gebruikt op een middelbare school waar ik lesgaf. Ik heb de websites verkend die ik hieronder noem, maar ik heb ze niet gebruikt om objecten af te drukken. De informatie over de sites is bedoeld voor algemeen belang.
Modellen maken of downloaden
Er zijn gratis 3D-modelleringsprogramma's beschikbaar voor de verschillende computerbesturingssystemen. Veel van deze programma's kunnen STL-bestanden maken. Er zijn ook gratis programma's voor het maken van G-codes beschikbaar. Het is echter niet nodig dat iemand zijn eigen modellen maakt, tenzij ze het proces leuk vinden en unieke ontwerpen willen maken. Er kan een grote verscheidenheid aan modellen van internet worden gedownload.
Een site met een groot aantal downloadbare modellen is Thingiverse. De site wordt momenteel beheerd door een 3D-printerfabrikant. De modellen zijn gratis en de gemeenschap is actief. Ik heb de modellen op de website zelf niet gedownload of gebruikt, maar het is een leuke site om te verkennen. Het bestandsformaat en de licentie van een model moeten zorgvuldig worden gecontroleerd voordat het wordt gedownload. De licentie kan toestaan dat een object wordt gemaakt voor persoonlijk gebruik, maar niet voor commercieel gebruik.
Een iPhone-hoesje maken met een 3D-printer
Websites voor afdrukken op aanvraag
Verschillende online bedrijven printen 3D-objecten voor consumenten die geen printer hebben. Bij sommige van deze bedrijven kunnen mensen ook een online winkel opzetten om producten te verkopen die ze hebben ontworpen.
Shapeways is een populaire website voor mensen die op zoek zijn naar een 3D-printoplossing. Objecten kunnen op verschillende media worden bedrukt, waaronder plastic, metaal, voedselveilig keramiek en zandsteen. De afdrukken lijken een betere kwaliteit te hebben dan objecten die zijn afgedrukt met een consumentgerichte printer. Mensen kunnen hun ontwerpen uploaden en producten verkopen op basis van de ontwerpen via de website van het bedrijf. Shapeways is gevestigd in New York, maar verzendt naar de meeste landen over de hele wereld.
Sculpteo is een ander online bedrijf dat objecten voor mensen afdrukt en hen ook een winkel laat runnen. Sculpteo is gevestigd in Frankrijk, maar verscheept net als Shapeways over de hele wereld.
Een website voor het afdrukken van objecten
Een 3D-printer kopen - een peiling
Sommige 3D-printers hebben een strak en modern design. Het mechanisme is verborgen, zoals in een magnetron. Bij andere printers, zoals bij de bovenstaande, zijn de onderdelen duidelijk zichtbaar en wordt niet geprobeerd de printer aantrekkelijk te maken.
Tekenen met een 3D-pen
Voor sommige mensen is zelfs de goedkoopste 3D-printer te duur. Relatief goedkope producten die bekend staan als 3D-pennen, kunnen ervoor zorgen dat meer mensen driedimensionale objecten kunnen maken en tegelijkertijd plezier kunnen hebben.
Meerdere bedrijven maken de pennen. Het basisidee achter de meeste is om het apparaat op een stopcontact of een USB-poort aan te sluiten en vervolgens plastic filament in de opening aan het einde te voeren. De pen verwarmt het filament en extrudeert het zachte materiaal uit zijn "punt". Met de pennen kunnen mensen op een plat oppervlak of in de lucht tekenen met geëxtrudeerd plastic. Zowel eendimensionale objecten met een verhoogd oppervlak als echte 3D-objecten kunnen worden gemaakt.
Ten minste enkele fabrikanten bieden gratis stencils aan die kunnen worden gedownload. Een persoon kan met de pen over het sjabloon tekenen. De tracing kan dan rechtop worden verplaatst. Met de pen kunnen verschillende tracings aan elkaar worden bevestigd om een complex object te creëren.
3Doodler Pen versie één en twee
De 3Doodler was de eerste 3D-pen die werd gemaakt (voor zover ik weet), maar heeft nu meerdere concurrenten. De video hierboven toont enkele van de objecten die het kan maken.
Plastic in het milieu
Hoe graag ik ook lees over de opwindende vooruitgang in 3D-printtechnologie, één ding baart me zorgen. Alle consumentgerichte printers die ik heb gezien, hebben ABS-plastic als printmedium gebruikt. ABS-plastic, of acrylonitril-butadieen-styreen, is een taai, slagvast materiaal dat veel nuttige toepassingen kent. Zoals de meeste kunststoffen, wordt het afgebroken wanneer het wordt blootgesteld aan ultraviolet licht. Dit is echter een erg langzaam proces.
Plasticvervuiling is een ernstig milieuprobleem. De gedachte dat mensen onbevredigende objecten weggooien die door hun 3D-printer zijn gemaakt, is beangstigend. Het probleem kan erger worden naarmate de printers populairder worden. Consumenten moeten worden aangemoedigd om hun plastic te recyclen of om een milieuvriendelijker materiaal te gebruiken om te printen. Voorwerpen gemaakt van ABS-plastic kunnen worden verwarmd en geëxtrudeerd tot filament om opnieuw te worden gebruikt. Sommige bedrijven verkopen apparaten die dit aan consumenten kunnen doen.
ABS of PLA-kunststof
De 3Doodler en sommige 3D-printers kunnen ABS-plastic of PLA-plastic gebruiken als hun "inkt". ABS-plastic is gemaakt van petroleum. PLA (polyactic acid) plastic is gemaakt van maïs of sojabonen en is biologisch afbreekbaar.Sommige mensen kiezen om deze reden voor PLA-filament voor hun printer. Biologisch afbreekbaar zijn betekent echter niet dat PLA-plastic op een stortplaats kan worden gegooid en achtergelaten voor microben zoals bacteriën en schimmels om af te breken, zoals de term impliceert. De microbiële afbraak van PLA vereist blootstelling aan hoge temperatuur, licht en zuurstof gedurende twee of drie maanden, omstandigheden die alleen worden aangetroffen in een commercieel compostcentrum.
ABS-plastic heeft betere eigenschappen dan PLA-plastic met betrekking tot het maken van 3D-modellen. Het is minder broos, buigzamer, minder plakkerig en minder vatbaar voor afhangen als de temperatuur stijgt. De 3Doodler-maker raadt mensen aan om te beginnen met ABS-plastic en later PLA-plastic te proberen.
Gedrukte zombies en valse tanden
Er verschijnen nieuwe harsen voor 3D-printen. Een met een textuur die op rubber lijkt, werd gedemonstreerd op een recente CES (Consumer Electronics Show). Artikelen die met de hars zijn bedrukt, kunnen worden gecomprimeerd en vervolgens terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm zodra de druk is verwijderd.
De toekomst van 3D-printen
Sommige mensen voorspellen dat er in de nabije toekomst een 3D-printrevolutie zal plaatsvinden. De printers worden snel geaccepteerd in de productie en hebben opwindende toepassingen in de geneeskunde. In de toekomst kunnen mensen meer van de producten die ze nodig hebben thuis maken in plaats van ze in een winkel te kopen. De consumentenprintertechnologie lijkt echter langzamer te vorderen dan de fabricage- en medische printertechnologie.
Enkele vereisten voor succes
De huidige staat van 3D-printen is zeker interessant en biedt veel ruimte voor creativiteit. Om echter een meer gangbare technologie te worden, moet de betrokken technologie worden verbeterd. 3D-printers voor consumenten hebben ten minste enkele van de volgende functies nodig om succesvol te zijn. Ze moeten in staat zijn om:
- nuttige items gemakkelijker of goedkoper maken dan hetzelfde item dat met andere methoden is gemaakt
- maak hoogwaardige objecten
- verbeterde versies maken van objecten die met andere methoden zijn vervaardigd
- maak objecten die op geen enkele andere manier kunnen worden gemaakt
3D-printers die op de consument zijn gericht, moeten ook gebruiksvriendelijk en relatief goedkoop in aanschaf en gebruik zijn. Het probleem van het vinden van sterke maar milieuvriendelijke printmedia moet ook worden opgelost. Ik ben echter optimistisch over de toekomst van 3D-printen. De technologie is zowel veelbelovend als opwindend.
Dit artikel is nauwkeurig en waar voor zover de auteur weet. De inhoud is alleen bedoeld voor informatieve of amusementsdoeleinden en vervangt geen persoonlijk advies of professioneel advies op zakelijk, financieel, juridisch of technisch gebied.
