3D-printen van kunststoffen: welke soorten kunststoffen worden gebruikt bij 3D-printen?

“De precisie van 3D-geprinte kunststoffen transformeert ideeën in tastbare realiteiten. Deze materialen bieden uitstekend maatwerk, van medische implantaten tot auto-ontwerpen.”

Als het gaat om 3D-printen op maat, creativiteit, nauwkeurigheid en precisie in de workflow staan ​​voorop. Kunststofontwerpen die via deze methode zijn gemaakt, voegen meer aantrekkingskracht en kosteneffectiviteit toe aan het proces. Hoewel het kiezen van de 3D-printmaterialen Dit kan voor u verontrustend zijn, maar maak u geen zorgen. Dit artikel helpt u bij het maken van de meest geschikte materiaalkeuze voor uw specifieke behoeften. Kunststoffen staan ​​bekend om hun bijzondere eigenschappen en hun toepassingen, variërend van de automobielsector tot de ruimtevaart. Je hebt verschillende keuzes, ook duurzaam PLA, ABSen PET-extensie kunststoffen.

3D-printers produceren vaak onderdelen die kwetsbaar kunnen zijn en vatbaar zijn voor breuk als gevolg van plastic materiaal van lage kwaliteit. Door de juiste plastickeuzes kunnen 3D-printers echter duurzamere, hoogwaardigere en veerkrachtigere 3D-prints produceren voor een breed scala aan toepassingen.

Dit artikel is bedoeld om essentiële details te geven over plasticsoorten die hiervoor geschikt zijn 3D afdrukken en compatibele technologieën. Bovendien zullen we de uitdagingen onderzoeken die daarmee samenhangen 3D-printen van plastic materialen met hun respectievelijke oplossingen.

Soorten 3D-printkunststoffen

Allereerst is het essentieel om het verschil tussen pellets en filamenten te begrijpen voordat u de juiste plastic grondstof voor 3D-printen selecteert.

Twee veel voorkomende vormen van plastic grondstoffen die bij 3D-printen worden gebruikt, zijn: pellets en filamenten. 

1- 3D-printpellets

Pellets zijn kleine, korrelige stukjes, zoals plastichars. Ze worden doorgaans in bulk geproduceerd en zijn de grondstoffen die worden gebruikt bij de vervaardiging van kunststofproducten via verschillende processen, waaronder compressie, spuitgietenen extrusie.

Pellets voor 3D-printen

• In de context van 3D-printen (additive manufacturing) worden pellets gebruikt in bepaalde soorten 3D-printers, bekend als pellet-extrusie of granulaire extrusieprinters. Deze printers smelten de pellets in gesmolten toestand en extruderen ze door een mondstuk om laag voor laag het gewenste object te creëren. 
• Op pellets gebaseerd 3D-printen is minder gebruikelijk dan op filamenten gebaseerd printen, maar biedt voordelen zoals de mogelijkheid om een ​​breder scala aan materialen te gebruiken en potentieel lagere materiaalkosten.

2- 3D-printfilamenten

Filamenten worden vaker gebruikt in desktop 3D-printers vanwege hun gebruiksgemak en compatibiliteit met FDM-printers (Fused Deposition Modeling).

3D-printen van kunststoffilamenten

• Filamenten zijn lange, dunne strengen plastic materiaal die op een spoel zijn gewikkeld. Ze zijn speciaal vervaardigd voor gebruik in op filamenten gebaseerde 3D-printers.
• Filamenten zijn verkrijgbaar in verschillende soorten thermoplastische materialen, zoals PLA, ABS, PETG en TPU, die elk hun exclusieve kenmerken hebben. Ze worden via een verwarmd mondstuk in de 3D-printer gevoerd, waar ze worden gesmolten en geëxtrudeerd in het bouwplatform om het geprinte object laag voor laag te creëren.
• Op filamenten gebaseerd 3D-printen is populair vanwege het gebruiksgemak, de brede beschikbaarheid van materialen en de compatibiliteit met een reeks desktop 3D-printers.

Populaire 3D-printkunststoffen

Talrijke soorten polymeren beschikken over een breed scala aan nuttige en gewenste eigenschappen. Dit maakt het een beetje uitdagend om het type te kiezen dat het beste bij uw behoeften past. Daarom zullen we kijken naar verschillende soorten kunststoffen die beschikbaar zijn voor 3D-printen en hun respectievelijke geschiktheid voor bepaalde toepassingen bespreken.

1. Polymelkzuur (PLA) bij 3D-printen

PLA is een technisch thermoplastisch polymeer en de meest geprefereerde keuze onder productontwerpers voor 3D-printen vanwege de betaalbaarheid en ongebruikelijke functionaliteit. PLA-kunststoffen vereisen relatief lagere temperaturen dan andere kunststoffen. PLA print binnen het temperatuurbereik tussen 180 ° C tot 220 ° C. 

Bovendien biedt het een goede sterkte en vertoont het een taaiheid die verder kan worden versterkt door gloeiprocessen. Professionals geven de voorkeur aan PLA vanwege de gemeenschappelijkheid, het gebruiksgemak en de betaalbaarheid. Veel experts zijn echter vaak op zoek naar veelzijdigere, robuustere en duurzamere materialen. 

2. Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) bij 3D-printen

Dan komt ABS (acrylonitril-butadieen-styreen). ABS materiaal is het meest functionele polymeer in 3D-printen vanwege zijn flexibiliteit en uitzonderlijke slagvastheid. Het wordt veel gebruikt bij het maken van alledaagse voorwerpen, van Lego tot auto-onderdelen. Bovendien heeft het een goede balans tussen taaiheid en stijfheid het is een voorkeurskeuze voor onderdelen die hoge spanning hebben ondergaan. 

De bedrijfstemperaturen van ABS liggen doorgaans binnen het bereik van 210°C tot 250°C, samen met een verwarmd bed dat varieert van 80°C tot 110°C. ABS heeft snelle smelt- en vloei-eigenschappen, wat resulteert in sneller printen. Daarom is het een alomtegenwoordig materiaal dat wordt gebruikt bij spuitgieten. 

ABS kan echter gevoelig zijn voor kromtrekken. Bovendien stoot het schadelijke gassen uit tijdens het printen. Daarom is een gesloten printer een geschiktere optie voor ABS. Wanneer u dus voor ABS kiest, zorg er dan voor dat u goede toegang heeft tot een afgesloten omgeving. 

3. PETG (polyethyleentereftalaatglycol) bij 3D-printen

PETG is vergelijkbaar met PET (Polyethyleentereftalaat) maar onderscheidt zich door de toevoeging van glycol. Het wordt vaak aangetroffen in doorschijnende plastic flessen. Het biedt een combinatie van sterkte en flexibiliteit vergelijkbaar met PLA en ABS. De bedrijfstemperaturen zijn hoger, doorgaans binnen het bereik van 225°C tot 260°C, samen met een verwarmd bed dat varieert van 60°C tot 70°C. 

PETG vertoont weerstand tegen kromtrekken en adhesie. Bovendien absorbeert dit 3D-printerplastic vocht uit de lucht. Om een ​​langere houdbaarheid te behouden, moet PETG daarom in een droge omgeving worden bewaard vanwege de hygroscopische aard ervan. 

PETG biedt hogere sterkte en duurzaamheid dan PLA. Bovendien is het bestand tegen hogere buitentemperaturen, met minimale zorgen over bedhechting of kromtrekken.

4. Nylon of polyamide bij 3D-printen

Nylon of Polyamide biedt uitzonderlijke sterkte, flexibiliteit en duurzaamheid. Het is echter vochtgevoelig en vereist dus opslag in een droge omgeving om afbraak te voorkomen. Dit Kunststof 3D-printer heeft een zeer hoge temperatuur nodig, variërend van 240°C tot 260°C, samen met een bedtemperatuur van 70°C tot 100°C. 

3D-geprinte nylon onderdelen zijn gevoelig voor krimpen en kromtrekken; daarom heb je gesloten printers nodig voor de beste resultaten bij 3D-printen met nylon. Bovendien heeft nylon een hoge treksterkte en duurzaamheid, waardoor het een perfecte optie is voor toepassingen in gereedschappen en functionele mechanische onderdelen.

5. PC (polycarbonaat) bij 3D-printen

PC, of ​​polycarbonaat, staat bekend om zijn transparantie en duurzaamheid, waardoor het een ideale keuze is voor het maken van beeldschermen en zelfs kogelvrije brillen. 

Polycarbonaat (PC) vereist een bijzonder hoge temperatuur, variërend van 270°C tot 310°C. Daarom is het mogelijk niet compatibel met standaardprinters vanwege de minimale warmtevereisten. Net als andere besproken materialen is polycarbonaat hygroscopisch en vereist opslag in een droge omgeving om vochtopname te voorkomen.

6. PE (polyethyleen) bij 3D-printen

Polyethyleen, naast andere kunststoffen, biedt veelzijdigheid en uitzonderlijke duurzaamheid met een hoog chemisch bestendig vermogen. PE wordt beschouwd als het gemakkelijkste polymeer om mee te werken. Bovendien biedt het drie kwaliteiten; Hogedichtheidpolyethyleen (HDPE), lagedichtheidpolyethyleen (LDPE) en lineair lagedichtheidpolyethyleen (LLDPE).

PE heeft opvallende kenmerken zoals weerstand tegen vocht, chemicaliën en schokken. Onder zijn typen wordt HDPE het vaakst gebruikt in 3D-printtoepassingen vanwege zijn rigide karakter, terwijl LDPE flexibeler en veerkrachtiger is. Het produceert sterke en betrouwbare gedrukte onderdelen. 

PE heeft een laag smeltpunt en is gevoelig voor kromtrekken. Kromtrekken kan worden voorkomen door gebruik te maken van gesloten printers met verwarmde bedden. Afhankelijk van het type heeft PE een typisch printtemperatuurbereik van 115°C tot 260°C, samen met een bedtemperatuur van 50°C tot 100°C. Dit 3D-printerplastic wordt in een breed scala aan toepassingen gebruikt voor verpakkingsmaterialen zoals plastic flessen en zelfs medische implantaten en protheses. 

7. PP (polypropyleen) bij 3D-printen

PP is een veelzijdige thermoplast, vergelijkbaar met PE. De flexibiliteit, taaiheid en chemische bestendigheid van polypropyleen maken het een ideale optie. Vergeleken met andere kunststoffen voor 3D-printers heeft het een relatief lage dichtheid, wat resulteert in lichtgewicht geprinte onderdelen. 

PP heeft een hoog printtemperatuurbereik van 220°C tot 270°C, samen met een bedtemperatuur tot 100°C. Normaal gesproken produceert het functionele prototypes, opslagcontainers en auto-onderdelen. 

Compatibele technologieën met plastic 3D-printen

Drie fascinerende technologieën integreren optimaal met plastic 3D-printprocessen, zoals;

1. Gesmolten afzettingsmodellering (FDM)

Fused Deposition Modeling (FDM) of Fused Filament Fabrication (FFF) zijn de meest gebruikte 3D-printtechnologieën voor kunststoffen. FDM werkt door het smelten en extruderen van thermoplastisch filament door een verwarmd mondstuk. Het mondstuk beweegt langs een vooraf bepaald pad, waarbij het gesmolten materiaal laag voor laag op een bouwplatform wordt afgezet. Terwijl elke laag wordt afgezet, stolt deze en hecht zich aan de vorige laag om het gewenste object te vormen.

FDM 3D-printen

FDM staat bekend om zijn eenvoud, veelzijdigheid en betaalbaarheid. Het wordt veel gebruikt in sectoren variërend van de lucht- en ruimtevaart en de automobielsector tot de gezondheidszorg en consumentengoederen, vanwege het vermogen om snel en kosteneffectief functionele prototypes, op maat gemaakte onderdelen en eindproducten te produceren. Aanvullend, FDM biedt veelzijdige toepassingen voor industrieën rapid prototyping, gereedschappen, mallen en armaturen, en de productie van onderdelen voor eindgebruik. 

Bovendien vindt het toepassingen in de lucht- en ruimtevaart (voor lichtgewicht componenten), de automobielsector (voor op maat gemaakte onderdelen en gereedschappen), de gezondheidszorg (voor medische apparaten en protheses) en consumptiegoederen voor op maat gemaakte producten en productie van kleine batches.

2. Stereolithografie (SLA)

Stereolithografie (SLA) maakt gebruik van een vat (tank) met vloeibare fotopolymeerhars, uitgehard door UV-licht om objecten laag voor laag te creëren. Een bouwplatform wordt in de harstank neergelaten en een UV-laser stolt selectief de hars volgens het ontwerp, wat resulteert in onderdelen met hoge resolutie en vloeiende beelden. oppervlakteafwerkingen.

SLA 3D-polymeerprinten

SLA staat bekend om zijn hoge resolutie, gladde oppervlakteafwerking en nauwkeurigheid, waardoor het ideaal is voor het produceren van gedetailleerde prototypes, ingewikkelde onderdelen en investeringsgietpatronen. Het wordt vaak gebruikt in industrieën zoals de automobiel-, ruimtevaart-, medische en consumentenelektronica voor conceptmodellering, functioneel testen en masterpatronen voor gieten en gieten.

3. Selectief lasersinteren (SLS)

SLS werkt door selectief poedervormig te sinteren thermoplasten met behulp van een laser met hoog vermogen. Een dunne laag poeder wordt over een bouwplatform verspreid en de laser smelt de deeltjes samen, waardoor een stevige laag ontstaat die overeenkomt met de vorm van het object dat wordt geprint. Het proces herhaalt zich, waarbij elke laag poeder wordt uitgespreid en gesinterd totdat het object compleet is.

SLS 3D-kunststofprinten

SLS staat bekend om zijn vermogen om onderdelen met hoge sterkte, duurzaamheid en complexe geometrieën te produceren zonder dat er ondersteunende structuren nodig zijn. Bovendien wordt SLS beschouwd als een geweldige oplossing voor de snelle prototyping van functionele polymeren omdat het uitzonderlijke nauwkeurigheid biedt. 

Klik hier om te downloaden: De beste PLA-materialen voor 3D-printen 

Wat zijn de uitdagingen die gepaard gaan met het 3D-printen van plastic materialen?

Kunststof 3D printen 

3D-printen brengt vaak een aantal uitdagingen met zich mee voor productontwerpers. Laten we de complicaties ophelderen waarmee ontwerpers tijdens het 3D-printproces worden geconfronteerd en praktische oplossingen bieden om deze te overwinnen. 

Tabel: Uitdagingen in verband met het 3D-printen van kunststoffen en hun respectievelijke oplossingen.

Vind creatieve oplossingen met Prolean

At Proleaans, streven wij ernaar producten en diensten van hoge kwaliteit te leveren die speciaal zijn gemaakt om aan uw specifieke behoeften te voldoen. Met ons technische en bekwame team van professionals geven we prioriteit aan aandacht voor detail voor verbeterd productontwerp en prestaties. 

Met onze hulp kunt u concepten omzetten in tastbare oplossingen en uw ideeën in de praktijk brengen. Ontdek ons ​​uitgebreide assortiment hoogwaardige kunststoffen voor 3D-printen om het perfecte materiaal voor uw project te vinden en sluit u aan bij onze gemeenschap van tevreden klanten.

Als u wilt verkennen welke techniek en welk materiaal u moet kiezen, zorgen wij voor de beste oplossing. Neem dus contact met ons op en ontvang een gratis citeren.

Opsommen

Kunststof 3D-printen is een vaak kosteneffectieve en creatieve benadering geworden voor het ontwerpen van geavanceerde geometrieën. Het biedt veelzijdigheid in materiaalkeuze voor het maken van functionele prototypes voor eindgebruikersproducten. 

Er is een ruim assortiment kunststoffen met hun unieke eigenschappen beschikbaar. Hoewel het lastig kan zijn om het juiste materiaal te kiezen. Maar via dit artikel kunt u waardevolle inzichten en kennis krijgen over welk proces geschikt is voor uw behoeften.

Bovendien, of het nu gaat om Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography (SLA) of Selective Laser Sintering (SLS) 3D Printing, het begrijpen van de interactie tussen deze processen en verschillende kunststoffen is cruciaal voor het bereiken van optimale resultaten.

Lees verder: Wat is kunststofproductie: hoe het werkt? Soorten en voordelen

Veelgestelde vragen

Wat is plastic 3D-printen?

Plastic 3D-printen, ook wel additieve productie genoemd, is een proces waarbij driedimensionale objecten worden gemaakt door opeenvolgende lagen plastic materiaal aan te brengen om de gewenste vorm op te bouwen.

In welke kunststoffen kan worden gebruikt? additive manufacturing?

Voor additieve productie (3D-printen) kunnen verschillende soorten kunststoffen worden gebruikt, zoals polymelkzuur (PLA), acrylonitril-butadieen-styreen (ABS), polyethyleentereftalaatglycol (PETG), nylon (polyamide), polycarbonaat (PC), polypropyleen (PP) , Polyethyleen (PE).

Kan ik overtollige of mislukte prints gemaakt van 3D-printerplastic hergebruiken?

Ja, je kunt overtollig plastic of mislukte plastic prints gebruiken. Om dat te doen, is er echter wat extra werk nodig. Eerst zul je het plastic moeten smelten om het opnieuw te kunnen gebruiken voor nieuwe prints. Dit gerecyclede plastic is mogelijk niet zo goed als het originele plastic. 

Hoe kan ik problemen met kromtrekken en bedhechting voorkomen bij 3D-printen?

U kunt problemen met kromtrekken en bedhechting voorkomen door een verwarmd bed en een afgesloten printomgeving te gebruiken. 

Welke nabewerkingstechnieken kunnen worden gebruikt om de oppervlakteafwerking van 3D-geprinte plastic onderdelen te verbeteren?

Nabewerkingstechnieken zoals schuren, polijsten, schilderen en gloeien kunnen de oppervlakteafwerking, mechanische eigenschappen en esthetiek van 3D-geprinte plastic onderdelen verbeteren.

Informatiebronnen

1- Swetham, T., Reddy, KMM, Huggi, A., en Kumar, MN (2017). Een kritisch overzicht van 3D-printmaterialen en details van materialen die in FDM worden gebruikt. Afdeling Werktuigbouwkunde, Vidya Jyothi Institute of Technology, Hyderabad, India. Opgehaald van https://www.academia.edu/33109418/A_Critical_Review_on_of_3D_Printing_Materials_and_Details_of_Materials_used_in_FDM 

2- Jandyal, A., Chaturvedi, I., Wazir, I., Raina, A., & Ul Haq, MI (2021). 3d printen - Een overzicht van processen, materialen en toepassingen in industrie 4.0. School voor Werktuigbouwkunde, Shri Mata Vaishno Devi Universiteit, Katra, Jammu en Kasjmir 182320, India. Opgehaald van https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666412721000441.