3D-printmaterialen en hoe kies je de juiste?

“De keuze voor 3D-printmateriaal bepaalt vroegtijdig de kwaliteit, omdat de uiteindelijke eigenschappen van het geprinte onderdeel vergelijkbaar zijn met die van gebruikt filament of hars.”

De algehele kwaliteit van een 3D-geprint onderdeel hangt af van het type 3D afdrukmaterialen de onderdelen zijn gemaakt met. Is het thermoplastisch, thermohardend composiet of metalen? Niet alleen dat, maar de uiteindelijke eigenschappen hangen ook af van de vraag of het materiaal de vorm heeft van een harsfilament. 

Omdat er verschillende materialen voor zijn 3D-afdrukservice, kan het verwarrend zijn om te beslissen welke u moet kiezen. Dit artikel gaat in op veelvoorkomende materialen, hun eigenschappen en hoe u het juiste materiaal voor uw project kunt selecteren.

3D-printen van kunststoffen

3D-printers kunnen de ontworpen items uit verschillende kunststoffen maken en deze gebruiken als filamenten, poeders of harsen. Het hangt ervan af welke 3D-printmethode je hebt. Fused Filament Fabrication (FFF) of Fused Deposition Modeling (FDM) maakt bijvoorbeeld gebruik van plastic filamenten voor het printen. Ondertussen maakt Stereolithografie (SLA) gebruik van een vloeibare hars die wordt uitgehard (gehard) door een laser of lichtbron.

Thermoplastische materialen worden voornamelijk gebruikt in de vorm van filamenten en harsen, terwijl thermoharders de voorkeur hebben in hars- of poedervorm. Bovendien is thermoplastisch 3D-printen populairder in de productie dan thermohardend printen. 

Kunststoffilamenten voor 3D-printen

Omdat kunststoffen het populairst zijn voor 3D-printen, zul je anders ontdekken 3D printen van kunststoffen in filamentvormen. Deze filamenten kunnen worden gebruikt om verschillende vormen en geometrieën te printen.

1. Polyazijnzuur (PLA)-filamenten

Eigenschappen van PLA-filament 

Dit zijn de meest verbruikte filamenten in de 3D-printindustrie, gemaakt met natuurlijke en biologisch afbreekbare polymeren. Bijgevolg is het lage smeltpunt (180-220°C) van a PLA-gloeidraad maakt het compatibel met alle series 3D-printers. Maar de ontbinding verloopt langzamer. 

Hoewel het geen superieure eigenschappen biedt zoals andere op aardolie gebaseerde producten 3D-printmaterialen, PLA-materialen zijn geschikt voor prototyping en toepassingen met lage spanning. Vervolgens kan het worden gemengd met andere traditionele polymeren om de vereiste eigenschappen aan te passen.

De snelle verwerking en snelle printmogelijkheden maken PLA 3D-printen geschikt voor niet-functionele prototypes. Fabrikanten printen het ontwerp vaak snel met PLA-filament en optimaliseren het product voordat ze op volledige schaal gaan produceren.

2. PETG-filamenten

Polyethyleentereftalaatglycol is een duurzaam en slagvast materiaal dat wordt gebruikt bij 3D-printen. Dit filament bouwt hittebestendigere en stevigere onderdelen. Bovendien is het ook veiliger voor de voedselverwerking. 

Bovendien is het vergelijkbaar met PET-plastic voor 3D-printen, en de glycol (met glycol gemodificeerd PET) voegt sterkte toe en maakt het gemakkelijk om te printen. Het heeft ook minimale kromtrekking en goede bedhechting. Hierdoor is er bij PETG-printen een laag risico op printfouten.

PETG-filamenten 

Gebruik van PETG-filamentprinten; 

• Mechanische onderdelen voor de auto-, ruimtevaart- en elektronicasector.
• Oliën, vetten of chemische containers en prototypes
• Medische en laboratoriumapparatuur, zoals buizen, flessen en verpakkingen 
• Display en bewegwijzering
• Veiligheidsuitrusting, zoals schilden, veiligheidsbrillen en helmvizieren
• Kunst- en decoratieve artikelen

3. ABS-filamenten

Gedeeltelijk bedrukt met ABS-filament 

Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) is een goedkope thermoplast met een uitstekend schok- en schokabsorptievermogen. Het lichte gewicht, de stijfheid en de sterkte maken ABS-filamenten essentieel in veel 3D-printprojecten.

De hoge verwerkingstemperatuur van ABS 3D-printen vereist verwarming van de printkraal. Deze verwarming helpt het risico op kromtrekken van het materiaal te minimaliseren. Ondertussen kan het aanbrengen van hechting ook helpen bij krimp of kromtrekken. 

ABS 3D-printtoepassingen;

• Mechanische componenten, behuizingen en behuizingen
• Auto-onderdelen zoals dashboardbekleding, roosters en spiegelbehuizingen. 
• Modellen en visuele hulpmiddelen voor trainings- en educatieve doeleinden
• Huishoudelijke artikelen zoals voedselcontainers, keukengerei en decoratieve artikelen. 
• Gepersonaliseerde producten, zoals telefoonhoesjes, sleutelhangers en beeldjes.

4. Andere filamenten

• TPU (thermoplastisch polyurethaan): Het is een flexibel polymeer dat bestand is tegen slijtage, olie en vet. TUU print flexibele onderdelen zoals telefoonhoesjes, inlegzolen en afdichtingen.
• nylon: Delrin of Nylon is een zeer sterk, flexibel en chemisch bestendig materiaal. Nylonfilamenten worden gebruikt in toepassingen die duurzame en slagvaste onderdelen vereisen. Er wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van tandwielen, lagers en gereedschappen.
• PC (polycarbonaat): PC-filamenten staan ​​bekend om het printen van optisch heldere onderdelen en producten. Ze bieden ook een hoge sterkte, hittebestendigheid en optische helderheid. Sommige toepassingen zijn het 3D-printen van lenzen, auto-onderdelen en medische apparaten.

Plastic harsen voor 3D-printen 

De 3D-printer print plasticharsen met behulp van stereolithografie (SLA). De harsen in vloeibare toestand worden door het mondstuk naar de extruder geleid, waar ze worden verwarmd en uitgehard om de uiteindelijke geometrie te bereiken.

Er zijn verschillende thermoplastische of thermohardende harsen op de markt verkrijgbaar die u kunt gebruiken volgens uw productvereisten. 

• Doorzichtige plastic hars: Ze zijn kleurloos, transparant, licht, glad en waterbestendig.
• Waterwasbare hars: Ze kunnen met water worden gereinigd voor een gladde afwerking.
• Flexibele hars: Degenen die na buigen of compressie terugkwamen in hun oorspronkelijke vorm

Vervolgens is de snelheid bij het printen van harsen hoger dan bij filamenten, en kunnen er preciezere objecten worden geprint.

3D-printen van metalen en composieten

Metaal 3D-printen

3D-printmaterialen beperken zich niet tot kunststoffen: met compatibele printers kunnen 3D-printers ook metalen en composietonderdelen vervaardigen. 

Bij 3D-printen met metaal worden doorgaans filamenten, poedermetalen of legeringen gebruikt. Ondertussen gebruiken composieten voornamelijk poeder om het ontworpen item te printen. Of de materialen nu van metaal of een legering zijn, het poederbedfusieproces smelt het poeder met een laserstraal of een andere bron. Het bouwt het geheel laag voor laag op in een vooraf bepaald pad totdat het de uiteindelijke vorm aanneemt.

1. Aluminium (AlSi10Mg)

Het biedt een lage dichtheid, hoge sterkte en goede corrosieweerstand. Daarom is dit het beste voor onderdelen die een evenwicht tussen sterkte, lichtgewicht en corrosieweerstand vereisen, zoals lucht- en ruimtevaartcomponenten, auto-onderdelen en lichtgewicht structurele componenten.

2. Titaan (Ti6Al4V)

3D-printen van titaniumlegeringen is gunstig voor hoogwaardige en biocompatibele onderdelen. Ze worden vaak gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, medische en auto-industrie.

3. Roestvrij staal (SS316L)

Roestvast staal 316L is een corrosiebestendige staallegering met goede mechanische eigenschappen. 3D-printen van SS316L produceert onderdelen zoals maritieme componenten, chemische verwerkingsapparatuur en medische implantaten.

4. Inconel (IN718)

Het is een zeer sterke superlegering op nikkelbasis met uitstekende mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen. Sommige toepassingen van 3D-geprinte IN718-onderdelen zijn gasturbinemotoronderdelen, onderdelen voor chemische verwerkingssystemen, enz.

5. Koolstofvezelversterkte polymeren (CFRP)

Dit 3D-printermateriaal bestaat uit een matrix van koolstofvezel met polymeren als PLA en Nylon. Het biedt een hoge sterkte-gewichtsverhouding, stijfheid en duurzaamheid aan de geprinte componenten. Het is dus geschikt voor lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en sporttoepassingen.

6. Glasvezelversterkte polymeren (GFRP)

Bij GFRP zijn glasvezels ingebed in een polymeermatrix. Deze combinatie kan de sterkte en stijfheid verbeteren in vergelijking met pure polymeeronderdelen.

Kunststof 3D-printen versus injectie het gieten

Spuitgieten is een andere methode om kunststof onderdelen in grote volumes te vervaardigen en kan meer materiaalmogelijkheden bieden 3D-printmaterialen. Het proces creëert identieke onderdelen in de batches met behulp van een herbruikbare metalen mal. Hierbij wordt het gesmolten metaal onder hoge druk in de mal geïnjecteerd, gevolgd door afkoelen en uitwerpen.

ABS-kunststof spuitgieten  

Verder zie je verschillen in 3D-printen versus. Spuitgieten met betrekking tot de complexiteit, productietijd, kosten en structurele integriteit van geproduceerde onderdelen.

Onderstaande tabel belicht kort de verschillen tussen 3D-printen en spuitgieten;

Tabel: Verschillen tussen 3D-printen en spuitgieten

Hoe kan ik het juiste 3D-printmateriaal kiezen?

Verschillende overwegingen en het afstemmen van de eigenschappen op de toepassingsvereisten helpen bij het kiezen van het juiste 3D-printmateriaal. Hier moet u ook nadenken over welke printtechnologie u heeft, zoals lasersinteren, gesmolten depositie of een andere. Ook wordt aangegeven of je op zoek moet naar filament, materiaalpoeder of harsen.

Hier vindt u de stapsgewijze aanpak die u als referentie kunt nemen bij het selecteren van het juiste materiaal voor 3D-printen. 

1. Definieer de eindvereisten (bijv. fysieke en mechanische eigenschappen) 
2. Identificeer de potentiële 3D-printkunststoffen, metaal of composieten
3. Controleer de compatibiliteit van de vermelde 3D-printmaterialen met de beschikbare 3D-printer
4. Analyseer de materiaalkosten zonder afbreuk te doen aan de eigenschappen die nodig zijn voor functionaliteit

Bovendien moet u samenwerken met een ervaren en betrouwbare fabrikant om uw onderdelen of producten te printen als u deze uitbesteedt. U kunt voor ProleanTch kiezen Kunststof 3D-printdiensten. 

Wij bieden goedkope maar nauwkeurige printoplossingen voor meer dan 50 materialen. Met onze diensten kunt u uw ontwerp bij u thuis laten afdrukken om aan uw verwachtingen op het gebied van kwaliteit en functionaliteit te voldoen. 

Conclusie 

Met 3D-printtechnologie kunnen kunststoffen, metalen en composietonderdelen worden geproduceerd; Hiervoor is alleen het juiste type printer nodig. Thermoplastische kunststoffen komen echter het meest voor 3D-printmaterialen. Het productiegemak en de mogelijkheid om met diverse materialen om te gaan, maken 3D-printen tot een betrouwbare technologie voor snelle prototyping en kleine oplages van verschillende componenten en eindproducten. 

Veelgestelde vragen

Welk materiaal is het beste voor 3D-printen? 

Het hangt af van de specifieke toepassingsvereisten. De gebruikelijke keuze is echter PLA-filamenten vanwege hun gebruiksgemak en veelzijdigheid.

Welke materialen worden vaak gebruikt bij 3D-printen? 

Veelgebruikte materialen die bij 3D-printen worden gebruikt, zijn thermoplastische materialen zoals PLA, ABS en PETG. 

Welke materialen kunnen niet 3D-geprint worden? 

Een 3D-printer kan geen materialen printen die niet kunnen worden gesmolten of uitgehard, zoals stof. Bovendien kunnen materialen die extreem hoge temperaturen of gespecialiseerde apparatuur vereisen een uitdaging vormen voor 3D-printen.

Zijn 3D-geprinte onderdelen duurzaam? 

De duurzaamheid van 3D-geprinte onderdelen is afhankelijk van het gebruikte materiaal en het printproces. Ze zijn echter doorgaans minder duurzaam dan gegoten of machinaal bewerkte onderdelen.