Open Source 3D printing - Deel 3
Dit is het derde deel van het topic, link naar het vorige deel.Introductie
Welkom in het open source 3D printing topic, de plek voor al je vragen, opmerkingen discussies en nieuwtjes op het gebied van 3D printen met open source printers. Onder open source printers verstaan we printers zoals alle RepRap printers, Prusa, Ultimaker, Rostock ect. Kortom alle printers die je thuis in elkaar kunt zetten en gebruiken waarvan de fabrikant de ontwerpen en code vrijgeeft.Minder bekend zijn we hier met printers van Stratasys, XYZPrinting en andere printers waarvan de bouwplannen en source code niet vrij te gebruiken zijn. Dit soort printers komen vaak met nare beperkingen zoals filament dat gechipt is waardoor je per se het filament van de fabrikant moet kopen.
Natuurlijk kan je ook zelf een printer ontwerpen en bouwen. In dat geval is dit topic de plek bij uitstek om vragen te stellen en je build te showen

Wat is 3D-printen?
3D-printen, een vorm van fabricage die onder de categorie additive manufacturing valt, is een productietechniek waarbij digitale bestanden omgezet worden naar fysieke objecten door laag per laag het object op te bouwen. De 3D-printers die in dit topic het meest worden besproken, maken gebruik van diverse methoden, maar FDM en (M)SLA zijn de meest gebruikte technieken in printers die je voor thuisgebruik kan aanschaffen. We zullen de meest voorkomende technieken kort uit de doeken doen:Fused Deposition Modeling (FDM)
Bij FDM worden de laagjes materiaal op elkaar gelegd door een – meestal verwarmde – spuitmond, waarna het stolt en zo het object vormt. Indien het materiaal een plastic is wordt het materiaal aangevoerd als een streng, ook wel filament genaamd, maar het kan ook als korrels in een hopper worden gestopt. Bij viscose vloeistoffen zoals klei, beton, chocolade wordt vaak een pomp of een reservoir met een schroef gebruikt. De focus ligt vooral op het printen met plastic, maar je bent natuurlijk welkom om het printen met andere materialen ter sprake te brengen.Het voordeel van FDM printen met plastic is dat het stevige onderdelen oplevert die veilig aangeraakt kunnen worden. Afhankelijk van het ontwerp is nabewerking optioneel. Tijdens het printen kunnen wel giftige dampen vrijkomen. Dit is met name het geval wanneer je print met ABS, ASA of andere styreenhoudende filamenten. Zie ook het hoofdstuk over materialen.
Stereolithography
Stereolithography is een methode waar een enigszins viscose kunsthars (in het Engels resin genaamd) middels een lichtbron wordt uitgehard. Net als bij FDM gebeurt dit in laagjes. Er zijn eigenlijk twee soorten manieren om hars te printen. Met een UV-laser of met een LCD scherm met daarachter een UV lichtbron. Het eerste heeft SLA en het tweede wordt variërend aangeduid als MSLA of DLP. Het eindresultaat is bijna hetzelfde. Met MSLA zal je als je heel goed kijkt de pixels van het LCD-raster kunnen zien als men geen gebruik maakt van anti-aliasing techieken. Er zijn MSLA printers die open source zijn, zoals de Prusa SL1 en de Oliver, maar het merendeel van de verkrijgbare printers is helaas niet open source of maakt gebruik van onderdelen die ervoor zorgen dat het geheel niet zelf na te bouwen is. Een nadeel van MSLA printers t.o.v. SLA printers is dat het scherm een verbruiksartikel is. Na ongeveer 100 uur printen zal het moeten worden vervangen door een nieuw exemplaar. De laser in een SLA-machine is een stuk duurder, maar gaat ook een stuk langer mee. Het werken met hars is daarnaast ook niet zonder gezondheidsrisico's. je kan een allergische reactie krijgen wanneer je de print met je blote handen aanraakt. Ook de dampen zijn waarschijnlijk niet zo heel gezond voor je. Je zal altijd je print goed moeten wassen voordat je de print met blote handen kan aanraken en een masker moeten dragen als je in de buurt bent van een werkende printer. MSLA machines hebben wel een bijkomend voordeel: Je kan er je eigen printplaten mee maken.Andere methoden
Naast FDM en SLA zijn er ook nog een aantal andere manieren om te printen. De meesten van deze methoden zijn simpelweg te duur of te omslachtig voor thuisgebruik. De meest bekende zullen hier kort de revue passeren:DMLS en SLS
DMLS en SLS zijn methoden die veel overeenkomsten hebben. SLS en DMLS verschillen op details in het proces. Voor zowel DMLS als SLS wordt voor elke laag een poedermateriaal gelijkmatig uitgewalst waarna deze bestookt wordt met een laser om ervoor te zorgen dat het poeder op de plaatsen waar de laser langs komt gedeeltelijk smelt (sinteren) waardoor de korrels aan elkaar blijven plakken. Dit gebeurt doorgaans in een inerte atmosfeer zodat het poeder geen vlam vat of zelfs explodeert en de print ook niet te poreus wordt. Nadat de print af is wordt het poeder afgevoerd. Bij DMLS gaat het om metaalpoeders terwijl het bij SLS vaak om plastics en keramische materialen gaat. SLS printers voor thuis kosten nu nog minimaal €5000 en er zijn nog geen betaalbare open source modellen op de markt verschenen. Het OpenSLS project is een voorbeeld van een open source SLS project, maar het is nogal gericht op academisch onderzoek.
MaterialJetting
Material Jetting (MJ) is een techniek waarbij laag voor laag met een printkop in lijnen een dun laagje hars wordt afgezet. Het is als het ware de combinatie van FDM en SLA printen. Het voordeel van deze techniek is dat het makkelijk is om vele materialen in één print te combineren.
Binder Jetting
Bij Binder Jetting (BJ) wordt een laag poeder uitgewalst waarna met een inkjet-achtige printkop op de plekken waar het model moet komen een laagje bindmiddel wordt toegepast. Doordat de inkjet-achtige kop zeer precies de binder op zijn plek kan leggen zijn er met BJ zeer mooie resultaten te behalen.
Desktop Metal
Desktop Metal (DM) is een methode waar op een MJ-achtige wijze een poeder wordt neergelegd en gebonden. De print moet vervolgens in een oven worden geplaatst om de metaalkorrels te laten sinteren.
DM is een systeem dat nog wel enige tijd onder patent zal staan, maar het is natuurlijk wel leuk om te weten dat het bestaat.

De geschiedenis van het desktop 3D printen
Om te begrijpen hoe we in de huidige situatie terecht zijn gekomen is het wellicht verstandig om uit te leggen hoe we hier zijn gekomen.Het begin
Ooit, in de de jaren '80 van de vorige eeuw begonnen mensen met inventieve manieren om plastic te vormen op een additieve manier. Zowel FDM als SLA zijn in de jaren '80 gepatenteerd. Na 20 jaar verloopt een patent en toen het patent dat Stratasys had op FDM verliep was de wereld rijp voor de 'bevrijding' van het 3D printen. Dat is ook het moment dat Adrian Boywer het RepRap project begon en de rest is geschiedenis. Overigens is er een leuke documentaire op Netflix waarin je de geschiedenis van Makerbot en Form Labs, twee vroege spelers uit de periode het thuis 3D printen, kan terugkijken.RepRap
RepRap is een initiatief om 3d printen open source en toegankelijk te maken. Het kerndoel van het project is om zelfreplicerende machines te maken, waarvan de Snappy het beste voorbeeld is. De bredere RepRap beweging draait echter vooral om het zelf kunnen maken van een printer. Het RepRap initiatief heeft ervoor gezorgd dat 3d-printen nu makkelijk bereikbaar is voor iedereen met een beetje technische aanleg. Overigens zijn veel ideeën die door fabrikanten worden gebruikt in de printers die je vandaag de dag kan aanschaffen gebaseerd op RepRap projecten.De komst van commerciële fabrikanten
Enige tijd na het ontstaan van het RepRap project zijn er ook bedrijfjes ontstaan die op basis van open source printers zijn gaan aanbieden. De bekendste van de bedrijven uit de open source beweging rondom 3D Printen zijn zijn Ultimaker, BCN3D en Prusa, maar tegenwoordig is (voormalig kloonfabrikant) Crealty ook overtuigd van het belang van open source. Vele andere Chinese kloonfabrikanten van printers en printeronderdelen zijn dat echter niet.Wat is de workflow?
Model / Slice / Print is de Heilige Drievuldigheid van het 3D-printen. Je vertrekt van een model, dat moet omgezet worden naar code die door de printer interpreteerbeer is en dan pas volgt het printen. Over elk van deze drie fases voegen we binnenkort wat informatie toe.Model
Voor een 3D-printbaar model heb je drie mogelijkheden: zoeken, zelf modelleren of scannen.Zoek
Goed gejat is beter dan slecht bedacht! Het bespaart je tevens nog eens een built tijd ook. Op de onderstaande sites kan je modellen vinden die door anderen gemaakt zijn:- YouMagine, beheerd door Ultimaker
- Thingiverse, beheerd door Makerbot en waarom dat problematisch is
- Shapeways
- GrabCAD
- PrusaPrinters
Modelleer
Mocht je nu niks kunnen vinden, dan is het tijd om zelf aan de slag te gaan. Als we heel eerlijk zijn, dan is een 3D printer pas echt een nuttige tool als je zelf ook kan ontwerpen. Om te ontwerpen moet je een ontwerpprogramma gebruiken. Dit programma moet een model kunnen exporteren in een formaat waar je slicer mee overweg kan, of het moet zelf een slicer bevatten. Formaten die door veel slicers ondersteund worden zijn: STL, OBJ, AMF en 3MF. De laatste twee formaten zijn specifiek voor additieve productiemethoden in het leven geroepen en bevatten extra informatie over de materialen etc. Sommige slicers kunnen ook overweg met STEP, wat een formaat is dat door de meeste CAD programma's wel geëxporteerd kan worden.Er zijn diverse ontwerpprogramma's welke op verschillende werkwijzen gestoeld zijn.
Kort gezegd zijn de volgende methoden het meest relevant:
Parametrisch
Met deze methode begin je met een basisvorm, doorgaans een van de primitieven die je wellicht uit de wiskunde kent zoals een kubus, bol of piramide, waar je vervolgens bewerkingen op uitvoert. Alle vormen en bewerkingen zijn aan de hand van parameters aan te passen. Dit zorgt voor een resultaat dat reproduceerbaar is en wat zich makkelijk laat aanpassen op een voorspelbare wijze. Deze manier is de manier waar veel CAD pakketten mee werken.
Hard Surface modelling
Hard surface modelling maakt gebruik van dezelfde primitieven als bij het Parametrische paradigma, maar maakt hier gelijk een vorm van die uit polygonen bestaat. Dit maakt het makkelijker om vormen te maken die meer weg hebben van iets dat met handgereedschappen is gemaakt.
Sculpting
Bij sculpting wordt een basisvorm aangepast door er als het ware mee te kleien. Dit geeft heel mooie en natuurlijke vormen. Het spreekt voor zich dat aanpassingen maken niet op een vooraf voorspelbare wijze gemaakt kunnen worden. Dit maakt het wat minder geschikt voor productontwikkeling als je onderling uitwisselbare onderdelen wil ontwerpen.
Generative Design
Bij Generative design genereert de computer aan de hand van een basisvorm en parameters een nieuwe vorm. Vaak wordt dit gecombineerd met een stressanalyse om te zien welke vorm optimaal gebruik maakt van het materiaal en het op die manier zo sterk mogelijk gemaakt kan worden met zo min mogelijk materiaal.
Nog een dingetje om op te letten: een slicer er kan allen overweg met gesloten modellen. Er bestaan tools voor om de eenvoudiger problemen automatisch op te lossen, maar als dat niet lukt zal je met de hand het model moeten nalopen voordat je kan printen. Ook moet je er voor zorgen dat de normalen van je model de goede kant uit wijzen.
Hieronder een overzicht van zowel online als offline modelleersoftware die je wellicht zou kunnen gebruiken:
- FreeCAD - Een veelzijdig offline open source parametrisch modelleerprogramma dat tamelijk geavanceerde functies heeft voor een open source pakket. Het is makkelijk uit te breiden met plugins. Middels python scripts kunnen macro’s worden gemaakt die het mogelijk maken om geavanceerde mogelijkheden binnen het ontwerp te realiseren.
- Blender - Een offline open source modelleerprogramma dat door middel van hard-surface modelling of sculpting een model kan produceren.
- OpenSCAD - Een offline open source parametrisch modellerprogramma waarbij je het model opstelt door de vormen middels code uit te schrijven. Het vergt enige kennis maar het is met de juiste kennis goed mogelijk om zeer geavanceerde ontwerpen te maken met een beperkte mogelijkheid tot generative design.
- Solidworks - Een closed source offline parametrisch modelleerprogramma. Dit is normaliter een relatief duur pakket, maar via een omweg is het legaal bijna gratis te krijgen.
- Fusion360 - Een closed source offline pakket dat parametrisch te werk gaat. Er is een gratis versie met veel beperkingen. Dit pakket werkt in principe offline maar heeft veel afhankelijkheden van online functionaliteit. Bepaalde features alleen in betaalde versie te krijgen. Het is ook mogelijk om generative design toe te passen op je ontwerp in de betaalde versie.
- Tinkercad - Een online hard-surface modelling pakket dat makkelijk te gebruiken is.
- Sketchup - Een closed source programma dat online werkt voor de goedkopere versies. Offline functionaliteit is beschikbaar voor de duurdere versies. Modelleren gaat door middel van hard-surface modelling.
Scan
Je kan ook aan de slag met een scanner. Er zijn commerciële scanners te koop. Om een beetje goede scan te maken zal je al snel een paar honderd €uro uit moeten geven. Er zijn ook RepRap scanners beschikbaar. Het resultaat is vaak een puntenwolk die moet worden opgeschoond voordat er een printbaar model uit komt rollen.Slice
Als je eenmaal een model hebt zal je ervoor moeten zorgen dat je printer deze kan printen. Voor het overgrote deel van de printers betekent dit dat je het model moet laten vertalen naar G-Code. G-Code is een commandotaal die een printer gebruikt om de print te fabriceren. Uiteindelijk is de printer een domme robot die precies doet wat je hem opdraagt middels de G-CodeBekende slicers
- Cura - Een open source offline slicer gemaakt door Ultimaker. Men kan STL, OBJ, 3MF X3D en AMF inladen en exporteren. Middels plugins is het ook mogelijk om o.a. OpenSCAD, FreeCAD en SolidWorks modellen in te laden. De slicer is geschikt voor FDM printers en kan met een ruime selectie GCode dialecten overweg: Marlin (normaal en volumetrisch), RepRap firmware, Repetier, Mach3, Ultimaker 2, Griffin, MakerBot en Bits from Bytes.
- Slic3r is een offline slicer welke overweg kan met STL, OBJ, en AMF. De slicer kan worden gebruikt voor FDM en MSLA printers, wat het gevolg is van de ontwikkelsteun die Prusa aan het project geeft. PrusaSlicer is namelijk een fork welke regelmatig upstream functionaliteiten terugport. Slic3r kan praten met: Marlin, Repetier, Mach3, LinuxCNC, Machinekit, Smoothieware,Makerware en Sailfish firmware. PrusaSlicer heeft niet alleen ondersteuning voor de prusa printers maar sinds versie 2.3 ook officieel ondersteuning voor vele andere printers. Er is ook een fork van PrusaSlicer waarmee je extra features kan krijgen die (nog) niet in Slic3r of PrusaSlicer zitten: SuperSlicer. Met name de mogelijkheden in combinatie met Klipper en de calibratietools die zijn ingebouwd zijn het vermelden waard.
- Simplify3D(S3D) - Een betaalde offline slicer voor FDM printers, (verbinding vereist voor activatie) S3D kan overweg met STL, OBJ, en 3MF. S3D kan overweg met: Marlin, Sprinter, Repetier, Smoothieware, XYZprinting, FlashForge, Sailfish, MakerBot en Mach3.
- ChituBox - Een close source offline slicer voor MSLA printers. Het kan de volgende formaten inladen: STL, OBJ, cbddlp, photon, photons, zip, slc, wow, fhd, cwS, ctb, phz, svgx, lgs, chitubox en cfg. Deze slicer wordt met de meeste gesloten MSLA printers meegeleverd en het is niet bekend hoe deze met de printer communiceert.
- Lychee Slicer is een closed source offline slicer voor MSLA printers welke STL en OBJ kan inladen.
Print!
Het daadwerkelijk produceren van je model is natuurlijk waar het uiteindelijk om te doen is!Dat kan op een paar manieren. Je kan je printer vanuit de slicer aansturen. Je kan je G-Code op een geheugenkaartje zetten en dan door printer uit laten printen of je kan een print server gebruiken om de print aan te sturen.
Printservers zorgen voor heel wat gemak. Als je vaak iets print en de printer op een vaste plek hebt staan is het aan te raden om een printserver te overwegen.
Dit zijn een aantal bekende printservers:
- OctoPrint - De meest populaire open source printserver. Voor de Raspberry Pi is er zelfs een eigen image beschikbaar; OctoPi
- Repetier Server - Een wat verouderde printserver die door sommigen nog gebruikt wordt. (closed source)
- Mainsail - Een printer controller die speciaal voor de Klipper firmware is geschreven. (open source)
Technische informatie
Printers en printeronderdelen komen in allerlei variaties. In dit hoofdstuk doen we kort uit de doeken hoe een printer in elkaar zit en uit welke onderdelen een printer bestaat.Verschillende soorten 3D printers
Er zijn verschillende stijlen van beweging.Box printer
Dit type printer is doorgaans opgebouwd uit een kubusvormig frame en uitgerust met een vallend bed. De X-as overspant het bed en rust op de Y-as en de beweging is gebaseerd op assen in het Cartesiaanse stelsel bewegen.
Bed swinger / Mendel style.
Dit type printer is werkt middels beweging langs de assen in het Cartesiaans stelsel, en wordt soms ook als zodanig aangeduid. Joseph Prusa (de persoon van het bekende bedrijf dat 3D printers maakt) heeft dit type printers heel populair gemaakt. Dit type printer is het meest vertegenwoordigd in de lagere prijsklasse. Het heeft een bed dat in de lengterichting beweegt met een X-as die het bed overspant en één of twee schroefdraden die de Z-as aansturen. Een nadeel van het bewegende bed is dat de hele massa van de print en het bed heen en weer getrokken moet worden, wat de printsnelheid enigszins beperkt.
Ultimaker style
De Ultimaker stijl printer werkt nagenoeg hetzelfde als een Cartesiaanse printer. Het verschil zit hem in de aansturing van de kop. Zowel de X-as als de Y-as overspannen het bed waarbij voor beide assen een haaks op elkaar staande geleidestang op zijn plaats wordt gebracht welke aan de zijkant worden aangedreven. Hierdoor hoeft de Y-as niet het hele gewicht van de X-as mee te zeulen, waardoor deze in potentie sneller kan accelereren. Overigens zijn er ook andere fabrikanten die gebruik maken van dit type kinematiek, maar Ultimaker was de eerste die dit in een desktopprinter toepaste, vandaar dat de naam is blijven hangen.
CoreXY
Een printer met een CoreXY kinematiek zorgt voor de plaatsing van de kop in het door twee aandrijfriemen met elk hun eigen motor, welke in tegenovergestelde ringen zijn opgesteld. Door de motoren (Doorgaans aangeduid als A- en B-motor) tegelijkertijd aan te sturen wordt de plaatsing van de kop in het XY-vlak bewerkstelligd. Het gebruik van slechts één motor heeft een diagonale beweging in het XY-vlak tot gevolg. Omdat aansturing van de kop middels een combinatie van gecoördineerde motorbewegingen plaatsvindt en niet puur langs de cartesiaanse assen loopt spreken we hier niet van een cartesiaanse printer. CoreXY printers hebben een kubusvormig frame en de meeste van deze printers hebben een vallend bed. Sommige printers hebben een frame dat het assenstelsel voor de printkop optilt. (Bijvoorbeeld bij de Voron 2.x-serie printers)
Het voordeel van een CoreXY is dat voor middelgrote printvolumes de snelheid voor hoger is dan bij cartesiaanse printers zonder dat de precisie van de printer daar onder te lijden heeft. Hoewel het mogelijk is om met een 8-bits controller de berekeningen uit te voeren die een CoreXY nodig heeft om de printer op enige snelheid aan te sturen is het wel erg aan te raden om een 32-bits controller te gebruiken.
H-Bot
Een H-Bot ontwerp gebruikt slechts één aandrijfriem om de X en Y positie middels twee motoren aan te sturen. Het nadeel van deze opstelling is dat de eisen die aan de onderdelen worden gesteld tamelijk high-end zijn, omdat speling funest is voor de werking van een H-Bot opstelling. Dit zorgt ervoor dat deze aanpak al snel een duur grapje kan worden.
Delta
Een Delta printer gebruikt drie armen die samen gecoördineerd bewegen die in verticale richting om een positie in het bouwvolume op te zoeken. Het bouwvolume is bij een Delta printer cylindrisch van vorm. Delta printers zijn zeer snel, maar ook heel lastig om goed in te regelen. Daarnaast is het bij een Delta van belang dat de printkop zo licht mogelijk is, omdat anders het snelheidsvoordeel van een delta-ontwerp teniet wordt gedaan. Voor een Delta printer is een 32-bits controller zeer aan te raden omdat de berekeningen die nodig zijn om de kop op tijd op de juiste positie te brengen complex zijn. 8-bits controllers zijn doorgaans te langzaam om dit op een deftige snelheid voor elkaar te krijgen. Tevens zijn delta printers relatief omvangrijk in vergelijking meth het printoppervlak dat de printer kan gebruiken. De bekendste open source delta printer is de Kossel.
SCARA
Een Scara printer combineert twee geschakelde armen om de X en Y positie te bepalen. Een schroefdraad zorgt voor beweging in de hoogte. Het voordeel van een SCARA systeem is dat de printer een groot bereik heeft waardoor, indien de ondergrond en dat toelaat, makkelijk serieel objecten gefabriceerd kunnen worden.
Polair
Bij een polaire printer draait het bed om zijn as in het midden en beweegt een arm zijwaarts om zo samen de positie van de kop in het XY-vlak te bepalen. Dit soort printers is wat lastiger te kalibreren dan een cartesiaanse printer en je hebt een rond printoppervlak, wat voor sommige prints betekent dat je niet optimaal gebruik kan maken van het printvolume. Wel kan een printer relatief compact worden uitgevoerd.
MSLA
Dit soort printers is bijna universeel gemaakt met een bad met kunsthars en een platform dat omhoog beweegt langs een enkele Z-as. printers met een scherm werken met een UV-lichtbron en een raster. Printers met een laser hebben doorgaans een Laser-lichtbron en een bewegende spiegel die de laserstraal op de gewenste plek op het printoppervlak laat landen.
Ik wil een printer kopen / bouwen
Dat is gaaf! Als het om open source printers gaat zijn er vele mogelijkheden met betrekking tot het aanschaffen van een printer. Van kant en klaar tot kits tot alles zelf bij elkaar zoeken en dan bouwen.De onderdelen van een printer worden in het volgende filmpje goed uitgelegd door Thomas Sanladerer, een bekende Youtuber op het gebied van 3D printers:
Natuurlijk zijn van al deze onderdelen Chinese klonen beschikbaar. Die zijn vaak goedkoper, maar tevens is er om dat prijspunt te bereiken vaak ook beknibbeld op de kwaliteit. Het is raadzaam om voor aanschaf eerst eens na te denken of je graag eindeloze frustratie wil of een werkend onderdeel. De praktijk wijst uit dat kwaliteit zich dubbel en dwars uitbetaalt.
Frame en geleiding
Een printer kan niet zonder een structuur om alles aan op te hangen. Dat begint bij het frame. Omdat de de bewegende delen soms integraal onderdeel zijn van het frame wordt ook de geleiding kort uit de doeken gedaan.Voorheen was hout een populair framemateriaal, zoals bijvoorbeeld bij de Ultimaker 1 het geval was. Je kan nog steeds een uit hout gesneden frame bestellen. Staal is ook een materiaal dat voor een geschikt frame kan zorgen. Een mooi voorbeeld is bijvoorbeeld het P3Steel frame. Tegenwoordig zijn de meeste printers opgebouwd uit aluminium extrusie profielen. Printers met een Acryl frame zoals de Anet A8 kan je beter vermijden. Acryl wordt over tijd slap waardoor je printer minder goed gaat presteren.
Geleiding kan middels geharde stalen staven, lineaire rails of met wielen die over de aluminium profielen lopen. Staven zijn relatief goedkoop en redelijk nauwkeurig, en wanneer men plastic geleiders gebruikt kan het ook een hele stille oplossing zijn. Lineaire rails zijn de meest nauwkeurige optie, maar goede lineaire rails zijn aardig prijzig. Voor printers die gemaakt zijn van aluminium extrusies met een V-slot groef is het ook mogelijk om taps toelopende plastic wielen in de groeven te laten lopen. Dit is een goedkope optie die redelijk omslachtig is, maar het werkt wel.
Hot ends
Er bestaan een groot aantal hotends. Een aantal typen hotends zijn gericht op een specifiek soort filament. Let hier goed op bij het uitkiezen van een hotend. De meeste hotends vereisen een bepaalde mate van koeling en een goede heatbreak om ervoor te zorgen dat het plastic pas vloeibaar wordt in het verwarmingsgebied. De heatbreak is vaak ook als los onderdeel te krijgen en er zijn heatbreaks met verschillende structuren welke elk hun eigen set karakteristieken hebben. Heatbreaks met een PTFE liner kunnen niet omgaan met temperaturen boven de 240°C (Er kunnen dan giftige gassen vrijkomen!) maar zijn zeer goed in het ongeremd aanvoeren van filament. Volledig metalen (all metal) heatbreaks hebben geen limiet van deze beperking, maar zijn erg afhankelijk van de afwerking. Volledig metalen heatbreaks gemaakt van titanium zijn beter in staat om met filament met groffe deeltjes zoals hout, glow in the dark of koolstof om te gaan. Bimetalen heatbreaks zijn zeer goed in beperken van de doorstroom van hitte van het verwarmingsblok naar het koelblok, waardoor het koelelement minder groot hoeft te zijn en het verwarmingsblok sneller heet kan worden en het warmte beter vast kan houden.Hieronder een lijstje van goede hotends. Let op: als je een hotend gaat aanschaffen, kan je te maken hebben met een kloon (compatible) hotend, dit betekend niet dat het een slechte hotend is, maar de kwaliteit is vaak een stuk lager dan die van de originele producent, dus ook hier goed bronnen checken.
- E3D’s klassieker is de V6. Dit is inmiddels de gouwe ouwe van de hotends. Deze hotend is voorzien van een J-head koppeling en heeft een enkele filamentstroom. Er zijn verschillende versies van deze hotend. Dit is een van de weinige hotends die nog te krijgen is welke met 3mm filament om kan gaan. Middels een Volcano verwarmingsblok kan een hogere flow rate worden bewerkstelligd t.o.v. het standaard verwarmingsblok.
- Voor multiple extrusion opstellingen heeft E3D ook de Chimera+ en Cyclops+. Dit zijn hotends waarmee meerdere filamentstromen middels één hotend geprint kunnen worden. Beiden zijn gebaseerd op hetzelfde koelblok, maar verchillen in de spuitmonden. De Chimera gebruikt V6 verwarmingsblokken en spuitmonden, de Cyclops heeft een speciaal verwarmingsblok dat twee filamentstromen laat uitmonden in één spuitmond. Deze spuitmond wijkt af van de standaard V6 spuitmond die E3D op zowat alle andere ontwerpen toepast. De montage gebeurt middels 3 schroeven op het koelblok. Er is ook een watergekoelde versie van het koelblok beschikbaar.
- E3D heeft ook een all-in-one direct extruder, namelijk de Hemera. Het is feitelijk de opvolger van de eerdere E3D Titan extruder waar een V6 in geplugd kon worden. De set heeft een speciale heatbreak maar gebruikt de standaard E3D V6 koelblok en spuitmonden.
- Slice Engineering Mosquito Deze innovator heeft een nieuw koelingsconcept geïntroduceerd. Door toepassing van een bimetalen toevoerlijn met koelvinnen kan met minimale koeling worden volstaan. De flow rate van deze hotend is aanzienlijk hoger dan van E3D modellen terwijl de omvang een stuk kleiner is. Helaas is dit geen open source ontwerp waardoor de prijs onverminderd hoog blijft. De montage van het verwarmingselement is permanent, wat dus betekent dat je ervoor moet zorgen dat je de draden van het verwarmingselement niet beschadigt.
- Slice Engineering Copperhead Dit is de poging van Slice Engineering om de innovatie die met de Mosquito werd geïntroduceerd op een wat meer budgetvriendelijke wijze mogelijk te maken. De montage kan middels schroeven of middels een J-head adapter, maar je moet wel opletten welk koellichaam je koopt. Koellichamen verschillen per montagetype.
- Micro Swiss (voorbeeld) is een bekende maker van alternatieve compacte hotends
- De Phætus Dragon is een hotend welke de nagenoeg dezelfde omvang heeft als de E3D V6 en combineert dit met de functionaliteit van de Mosquito van Slice Engineering. Sommigen zeggen dat dit ontwerp in feite inbreuk maakt op het patent van Slice Engineering doordat ze hetzelfde mechanisme toepassen. De montage kan middels M2.5 schoeven of een meegeleverde J-head adapter.
Extruders
De extruder drijft de filamentstroom aan richting de hotend. De extruder kan direct aan het hotend gekoppeld zijn of hij kan verbonden zijn middels een semi-flexibele buis, ook wel bekend als een bowden tube. Er zijn veel verschillende soorten extruders. Voor flexibele filamenten is het van belang dat je er een neemt waarbij de afstand tussen het tandwiel dat het filament aandrijft en de filamentuitgang minimaal is. Bowden opstellingen zijn meestal een stuk minder goed in het snel printen van flexibele filamenten.Voor 2,85mm en 3,0mm filament is het noodzakelijk om een extruder te gebruiken die door middel van een vertanding vertraagd worden. Dit zorgt ervoor dat er genoeg kracht kan worden uitgeoefend op het filament om deze door de spuitmond te drukken. Voorheen was Wade’s extruder populair. Tegenwoordig zijn er extruders welke beschikken over een dubbel gekoppeld aandrijftandwiel, welke populair is gemaakt door het zweedste bedrijf BondTech. Tegenwoordig worden dit soort tandwielen ook door andere bedrijven gemaakt en zijn er op repositories zoals Thingiverse veel ontwerpen beschikbaar die gebruik maken van dit soort tandwielen. Voor 1,75mm filament is het niet strikt noodzakelijk om een vertanding te gebruiken voor het aandrijven van het filament, maar het is nog steeds aanbevelenswaardig. E3D heeft ook een relevant aanbod op dit gebied met de Titan en Hemera extruders voor bowden opstellingen. Natuurlijk zijn er talloze klonen van deze extruders te koop, maar zoals met alle Chinese kloonwaar: YMMV.
Printercontrollers en firmware
De controller is het brein van de printer. Alle motoren, sensoren en heaters worden aangestuurd met het controllerbord. Een controller op zich zal echter niet volstaan. Deze moet worden voorzien van een firmware.Firmware
Er zijn in de loop der tijd veel verschillende firmwareprojecten opgestaan en een redelijk aantal daarvan is inmiddels ook weer gestopt met de ontwikkeling van nieuwe versies. Om die reden hier de een kort lijstje met de meest courante open source firmwares:- Marlin Deze firmware is het Zwitsers zakmes van de firmwares. Zo ongeveer alle borden worden ondersteund en het kan overweg met veel gebruiksscenarios.
- RepRapFirmware Deze firmware heeft veel geavanceerde mogelijkheden. Zo is het mogelijk om een geïntegreerde printserver te draaien en ook is de planning van de printbewegingen met deze firmware beter dan die van Marlin. De ontwikkeling richt zich voornamelijk op de Duet borden, maar er zijn ook enkele andere borden waar deze firmware mee om kan gaan.
- Klipper Klipper werkt net iets anders dan de meeste andere firmwares die je kunt vinden. De feitelijke planning van de bewegingen door de printkop wordt op een Raspberry Pi 3 of 4 uitgevoerd en de controllers worden als slaves van de Pi gebruikt door er een speciale firmware op te flashen. Dit maakt zeer uitgebreide configuraties mogelijk. Het maakt het ook mogelijk om oude 8-bits controllers te gebruiken voor complexere kinematiek zoals Delta of CoreXY opstellingen zonder dat er prestatieverlies optreed. Controllers zijn dus meer uitvoerend van aard. Klipper is wat nieuwer waardoor sommige features wat minder goed zijn uitgewerkt dan bij Marlin, maar ontwikkeling van deze firmware gaat snel waardoor dit verschil steeds kleiner wordt. In combinatie met Mainsail kan de Pi ook worden voorzien van een geïntegreerde printserver.
Controllers
Hieronder staat een lijst met borden die nu populair zijn of dat of in het verleden waren. Als je op zoek gaat naar een bord is het raadzaam om een bord te kiezen met voldoende stroomcapaciteit voor het hotbed dat je in gedachten hebt. Indien je bord dit niet aankan is het ook nog mogelijk om een losse MOSFET module te gebruiken om het bed aan te sturen. Moderne borden maken in toenemende mate gebruik van miniatuur autozekeringen. Deze zijn vervangbaar zonder dat er soldeerwerk nodig is. Kijk voor de veiligheid altijd je printer na als je een zekering moet vervangen. Ze springen niet voor niks!Een kleine kanttekening over kwaliteit: controllers van Chinese makelij zijn populair omdat ze leuke controllers maken voor een lage prijs. Echter zijn BTT, MKS/Makerbase en andere Chinese makers niet altijd even betrouwbaar. Controllers van westerse fabrikanten zoals Ultimachine en Duet zijn vaak degelijker maar hebben vaak wel het nadeel dat ze prijstechnisch minder interessant zijn.
- We beginnen de lijst met RAMPS. RAMPS is ontworpen als een shield voor de Arduino Mega2560 controller. De originele RAMPS was een ontwerp van Ultimachine, maar is inmiddels achterhaald. Het is goed om te weten waarom dit bord bestaat en wat je er nog mee kan. Voor opstellingen waarbij je gebruik maakt van de Klipper firmware kunnen RAMPS borden kostentechnisch nog steeds interessant zijn, hoewel de laatste tijd de prijs van 32-bit controllers zo laag aan het worden is dat het niet lang meer zal duren voordat de RAMPS écht verdwijnt. Voor een eenvoudige bed swinger kan het er nog mee door. Er zijn ook veel "all-in-one" borden die van RAMPS afgeleid zijn. Dit zijn soms nog steeds capabele 8-bits borden. Een bekend voorbeeld hiervan is de Rambo plus.
Tegenwoordig zijn deze borden prijstechnisch ingehaald door goede 32-bits borden. Er zijn ook pogingen gedaan om RAMPS compatible te maken met de Arduino Due. Afgezien van de RADDS zijn deze tegenwoordig niet zo goed te vinden. De RAMPS-FD kan je beter overslaan. De Chinese klonen van dit bord zijn gebaseerd op een verouderd ontwerp dat een kritieke ontwerpfout bevat. Er zijn meerdere versies van RAMPS op de markt. Versie 1.4 is veelvuldig door Chinese kloonmakers nagemaakt. Helaas hebben de versies tot en met v1.4 last van ontwerpkeuzes die de veiligheid nadelig beïnvloeden en welke niet meer zo goed bij deze tijd passen. Versie 1.6 heeft enkele updates die hem wat veiliger maken. Er is ook een 1.6plus versie welke het mogelijk maakt om TMC2130 steppers aan te sluiten met SPI communicatie zonder daarvoor extra draden aan te hoeven sluiten. Het bord is ontworpen voor 12v, wat tegenwoordig minder gangbaar is. - Mocht je nog een Arduino Due over hebben, dan is een RADDS 1.5 ook nog een mogelijkheid. De RADDS heeft goede power management, maar helaas is het aantal pinnen voor uitbreidingsmogelijkheden beperkt. Zowel Marlin als RepRapFirmware kunnen overweg met de RADDS.
- Duet2: Dit bord heeft veel aansluitingen. Dit bord beschikt over TMC2660 geïntegreerde drivers. Via een flatcable kan een dochterbord worden aangesloten voor de aansturing van extra sensoren en motoren. Dit bord is verkrijgbaar met ethernetaansluiting of WiFi-module. Er draait een geïntegreerde printserver op dit bord. Het bord is gemaakt met de RepRapFirmware in het achterhoofd, maar ook Marlin kan met dit bord overweg.
- Duet3: Dit is de overtreffende trap van de Duet 2 en komt in meerdere uitvoeringen. Het bord kan alles wat de Duet2 kan, maar dan net wat beter. Net als de Duet2 is dit een bord met veel aansluitingen. De TMC5160 drivers zijn op het bord vastgesoldeerd. Middels een CAN-bus kan het bord worden uitgebreid met een netwerk van meerdere dochterborden, wat de uitbreidingsmogelijkheden sterk vergroot. Helaas is de prijs van de Duet3 ook een stuk hoger dan bij de Duet2.
- BigTreeTech SKR Een bord met 5 pololu driverslots welke compatible zijn met BTT en aansluitingen voor 6 endstops, een BLTouch, een TFT-scherm en een ESP32 wifi kaart. Dit bord werkt met Marlin. Het bord kan overweg met zowel 12v als 24v spanning. Dit bord is voorzien van vervangbare zekeringen. V1.4 heeft de mogelijkheid om BTT steppers met steplosscorrectie aan te sluiten.
- BTT SKR Pro De grote broer van de SKR 1.4 met een extra driverslot en meer aansluitmogelijkheden. Net als bij de non-pro V1.4 heeft V1.1 van de Pro de mogelijkheid om BTT steppers met steplosscorrectie aan te sluiten.
- BTT SKR Mini een basaal bord met 4 Polulu driver slots, 6 endstops en een scherm. Bestaat ook in een versie met geïntegreerde TMC 2209 drivers. Goede upgrade voor cartesiaanse printers met een enkele printerkop waar nog een 8-bits controller op zit. Als je een heated bed wil gebruiken zal je een losse MOSFET module moeten aansluiten. De zekeringen zijn niet vervangbaar.
- BTT GTR. Dit 32-bits bord heeft een tamelijk uitgebreide set aan pinnen en kan worden uitgebreid met een dochterbord voor de aansturing van een paar extra sensoren en motoren.
- Fysetc S6 32-bits controller die veel weg heeft van de SKR pro. De controller kan overweg met Polulu achtige stepper bordjes.
- De Ultratronics Pro v1.0 is een bord van Reprapworld met dezelfde MCU als de Arduino Due. Het bord heeft aardig wat aansluitmogelijkheden, waaronder de mogelijkheid om een thermokoppel te gebruiken zonder tussenbord, wat een zeldzame feature is.
Stepper drivers en motoren
Stappenmotoren zijn magnetische motoren die over een groot aantal polen beschikken. Ze dienen actief aangestuurd te worden om hun positie te kunnen behouden. (in tegenstelling tot servomotoren welke zonder aansturing de huidige stand zullen vasthouden) Binnen de 3D printer wereld wordt er vaak gebruik gemaakt van bipolaire stappen 2-fase motoren met een staphoek van 1,8° of 0,9°. Om de motoren aan te sturen maak je gebruik van stepperdrivers. Dit zijn IC’s met de benodigde hardware om de juiste stroompulsen aan de motor te geven. De combinatie van stepper en driver is een samenspel. De juiste combinatie kan voor een stille doch krachtige printer zorgen. De verkeerde combinatie kan zorgen voor een printer die slecht presteert. Meestal gaat het wel goed, zolang je er voor zorgt dat je driver de juiste stroomsterkte kan verzorgen voor de motor. Verder is het raadzaam om te controleren dat de motor de juiste inductie heeft voor een 3D printer. Een van de meest bepalende kenmerken van een driver is hoeveel microsteppings een driver kan bewerkstelligen. Dat is het aantal stappen tussen de hele stappen die een motor van zichzelf heeft. Meer microsteps betekent minder kracht, maar wel meer detail en vaak een stillere aansturing van de motor.Bekende ‘eenvoudige’ drivers zijn de Allegro A4988 of TI DRV8825 stepperdrivers. Deze drivers zijn prima instappers om voor heel weinig een begin te maken. Tegenwoordig zijn drivers met vormen van sensing steeds populairder. Bekende voorbeelden zijn de drivers van Trinamic zoals de TMC2130 en TMC2209. Deze zijn uitgerust met een UART- of SPI-bus waarmee het mogelijk wordt om de referentiespanning dynamisch in te stellen en foutdetectie mogelijk wordt. Sommige steppers hebben een encoder om skipped steps te detecteren, maar die zijn wel een stuk duurder dan gewone drivers. LV8729 drivers zijn een andere populaire optie die wel stil is maar niet interactief en daarmee een goede middenweg in termen van kosten en baten.
Bed Level Sensoren
Bed leveling sensoren helpen bij het automatisch rechttrekken van een niet parallel bewegingsvlak van de printkop t.o.v. het bed. Er zijn een aantal sensoren waarvan we de eigenschappen bespreken.- Capacitieve sensoren. Dit type sensor kan met alle typen bedoppervlak worden gebruikt maar is minder nauwkeurig dan de overige typen. Er is ook meer temperatuurgevoeligheid dan bij andere sensoren.
- Inductieve sensoren: Dit type sensor kan worden gebruikt met metalen ondergronden zoals aluminium bedden. De ijkafstand is geënt op staal. Bij aluminium bedden zal de activatieafstand op ca. 40% van de ijkafstand liggen. Dit type sensor wordt verkocht in cilindervorm en als een blok. De cilindervorm is makkelijker correct te installeren. De duurdere modellen van dit soort sensor kan goed tegen hogere omgevingstemperaturen. De goedkope Chinese sensoren zijn meestal niet uitgerust met een compensatiemechanisme waardoor het bij die modellen raadzaam is om de omgevingstemperatuur te beperken tot maximaal 50°C.
- BLTouch. Deze sensor werkt met een hall effect sensor en een magnetisch geactiveerde detectiepin. Werkt op alle ondergronden. Beperkt tot omgevingstemperatuur van 50°C. Om ervoor te zorgen dat detectiepin aangestuurd kan worden moet de controller een servopin hebben of een aansluiting op de MCU waar voldoende stroom overheen kan.
- Microswitch+servo: Deze sensoropstelling is de meest nauwkeurige, maar is wat omslachtig qua installatie. Daarom vind je deze opstelling tegenwoordig wat minder vaak terug op printers. Je controller moet ook beschikken over een servo pin, wat bij moderne controllers niet altijd het geval is. Werkt op alle ondergronden en bij alle temperaturen.
- Continuiteitstest: Dit vereist dat je een draad bevestigt aan jouw spuitmond en je metalen bed. Werkt onder alle temperaturen, maar vereist een metalen bed. Natuurlijk moet je bij het ontwerp rekening houden met de veiligheid.
- Piëzoelektrische (druk) sensor: Dit type sensor genereert een kleine stroom wanneer deze ingedrukt wordt. Door hem in te bouwen tussen printkop en printkopwagen of effector (in het geval van een Delta-printer) kan de druk worden gemeten.
Deze sensor werkt tot ca. 55°C omgevingstemperatuur en vereist een relatief stijf printkopontwerp zodat de druk door wordt gegeven aan de sensor.
Materiaalsoorten
Zoals al besproken zijn er meerdere soorten materiaal waar je mee kan printen. In dit hoofdstuk zullen de diverse soorten worden besproken.Filament (plastic)
Dit zijn materialen op een spoel (plastic houder) of los opgerold (bij kleinere samples) verkrijgbaar zijn.Filament heb je in verschillende diktes. 1,75 mm is tegenwoordig veruit de meest populaire dikte. Dat komt vooral omdat filament met deze dikte relatief makkelijk door de spuitmond gedrukt kan worden zonder dat je een vertrapping nodig hebt voor het aandrijfwiel dat het filament vooruit stuwt.
Voor sommige printers zijn 2.85mm of 3mm nog van toepassing. Deze formaten hebben als voordeel dat ze makkelijker door een Bowden-tube geperst kunnen worden. 2.85mm is vooral nog in gebruik bij Ultimaker printers.
Droog filament
Het is raadzaam om je filament op te bergen op een donkere plek waar de luchtvochtigheid laag is. Dit bevordert het kleurbehoud, de mechanische eigenschappen en de printbaarheid van het filament. Mocht je niet zeker weten of je filament droog genoeg is dan kan je het filament voor een paar uur op een lage stand in de oven (onder de glastransitietemperatuur van het filament, afhankelijk van het filament tussen de 40°C-60°C. Let op dat elektrische ovens in de buurt van het verwarmingselement vaak warmer wat zijn dan op de plek van de temperatuursensor!) Een voedseldroger kan ook. Er bestaan ook speciale filamentdrogers voor dit doel.Filamentsoorten
Filament komt in vele soorten, elk met hun eigen eigenschappen. Het gaat te ver om alle filamentsoorten individueel te behandelen. Dit omdat filament niet alleen in veel soorten komt, maar ook omdat elke fabrikant net een andere mix van ingrediënten gebruikt om de voor hen wenselijke eigenschappen aan het filament mee te geven. Het is echter handig om de verschillende groepen filamenten kort te duiden. Kortweg zijn er 3 groepen filamenten te onderscheiden: harde filamenten, flexibele filamenten en oplosbare filamenten. Een fabrikant kan kan stoffen aan het filament toevoegen om er andere eigenschappen aan te geven. Voor PLA zijn er bijvoorbeeld ook filamenten die in het donker gloeien, er een houtachtige of metaalachtige look aan geven of door van schuimvormers een sponsachtige look verzorgen. Voor PLA en PETG bestaan er varianten met koolstof vezels om zo de sterkte en stijfheid van het geprinte plastic te beïnvloeden. Wanneer een filament een toevoeging bevat die vezels of kristallen bevat, zoals bij woodfill-, 'glow-in-the-dark'- en carbon-filamenten het geval is, is het raadzaam om een spuitmond van gehard staal of met een geharde coating te gebruiken. Bij carbon is het tevens raadzaam om te printen in een enclosure met filter, omdat er bij dat soort filamenten carbondeeltjes vrij kunnen komen.Harde filamenten
Veelgebruikte plasticsoorten voor harde filamenten zijn: PLA, PETG en ABS, hoewel ABS steeds vaker wordt vervangen door ASA, wat veel van dezelfde eigenschappen heeft als ABS maar beter tegen licht kan en iets makkelijker te printen is. Harde filamenten zijn geschikt voor de structurele delen van een print. Voor het gros van de prints is dit soort filament dus wat je nodig hebt om een nuttig product te kunnen maken. PLA smelt bij een lage temperatuur maar is binnenhuis goed te gebruiken. PETG is wat flexibeler voordat het breekt en kan iets beter tegen hogere temperaturen. Helaas heeft PETG wel de neiging om zeer goed te hechten aan PEI en glazen printbedden. Ironisch genoeg is PETG nagenoeg niet te hechten aan andere plasticsoorten en is het ook slecht te lijmen als het stuk gaat. ABS/ASA hebben een betere schokbestendigheid dan veel andere soorten en kunnen ook veel beter tegen hitte.
Naast deze plasticsoorten kan je ook filament van PA(Nylon), PP en PC krijgen. Voor deze filamenten geldt dat ze vaak onder afwijkende omstandigheden geprint moeten worden en een stukje duurder zijn.
Flexibele filamenten
Flexibel filament wordt vaak als TPE aangeduid. In tegenstelling tot ander filamentsoorten is TPE een verzamelnaam. Het staat voor ‘Thermo Plastic Elastomer’, ofwel flexibel plastic dat bij hoge temperatuur smelt. Bekende plasticsoorten binnen de flexibele filamenten zijn TPC, TPU en TPA, maar er zijn dus nog veel andere soorten plastic op basis waarvan flexibel filament gemaakt wordt. Vaak is het een zaak van uitproberen om te zien of een bepaald filament de vereiste eigenschappen heeft om geschikt te zijn voor het doel dat je voor ogen hebt. Meestal krijg je wel een idee van de flexibiliteit aan de hand van de shore hardness waarde. Deze waarde is afgeleid van de Shore Durometer, welke de indeukbaarheid van een materiaal test. Het resultaat van de test kan worden uitgedrukt aan de hand van twee schalen. De vorm van de testpunt op het apparaat bepaalt de schaal. Bij filamenten zie je vooral waarden aan de hand van de A- en de D-schaal terug in de specificaties. De meeste materialen worden gespecificeerd aan de hand van de A-schaal, maar sommige flexibele filamenten zijn daar te hard voor. In die gevallen zal je de D-schaal terug zien in de productspecificaties. Helaas zijn rekbaarheid en indeukbaarheid zijn niet altijd geheel evenredig aan elkaar, wat het lastig maakt om van te voren precies in te schatten hoe een flexibel filament zich gedraagt.
Oplosbare filamenten
Oplosbare filamenten kan je gebruiken voor prints die onder bepaalde omstandigheden moeten verdwijnen of als ondersteuningsmateriaal dat weinig tot geen sporen achterlaat. Veelgebruikte soorten oplosbaar filament zijn PVA, BVOH en HIPS. Elk van deze plastics heeft zijn eigen printtemperatuur. PVA en BVOH zijn oplosbaar in water. PVA is zeer geschikt voor PLA. BVOH is een recentere ontwikkeling welke goed werkt met PETG, wat zich slecht hecht aan andere soorten plastic. Het lost ook wat sneller op in water dan PVA, maar is wel een stukje duurder. HIPS is goed te gebruiken met ABS. HIPS is een plasticsoort met een styreengroep met goede mechanische eigenschappen en kan daarom ook om die reden als filament worden gebruikt. Het lost op in d-limoneen, een stofje dat in sinaasappelschillen zit en dat in synthetische vorm ook vaak in schoonmaakmiddelen voorkomt. D-Limoneen is een chemisch goedje waar met enige voorzichtigheid moet worden omgesprongen en het is een stuk duurder dan kraanwater.
Informatiebronnen
Mocht je meer willen weten over een bepaald type plastic, kijk dan in een van de volgende guides:
- https://www.simplify3d.com/support/materials-guide/
- https://www.3dsourced.com/guides/3d-printer-filament/
- https://www.help.prusa3d.com/en/category/material-guide_220
- Stefan heeft het kanaal CNCKitchen waar hij interessante technische zaken omtrent 3D printen en CNC-machines presenteert.
- Thomas Sanladerer heeft ook interessante videos.
- De meer technische video's van Alex Kenis hebben vaak interessante inzichten omdat hij systematisch zaken onderzoekt.
- Angus met zijn kanaal Maker's Muse is ook een interessante en leerzame verschijning.
- Ivan Miranda laat zien wat voor interessante projecten je allemaal kan doen.
- Design Prototype Test is een kanaal waar je zo nu en dan interessante afwijkende mening kan vinden over de wereld van 3D printers. (hoewel vaak met een scheutje azijn)
Overwegingen bij het printen
Bij het printen moet je rekening houden met hoe het filament zich gedraagt. Denk hierbij bijvoorbeeld aan de vereiste spuitmond (nozzle), de bedhechting, omgevingsfactoren tijdens het printen en de veiligheid.Voor je hotend moet de diameter overeenkomen met het gebruikte filament, maar net zo belangrijk is de smelttemperatuur van je filament. Nylon heeft soms wel 270°C nodig. Een vroeger veelgebruikte printkop, de J-head , kan hier niet tegen aangezien die een maximale temperatuur heeft van 247 graden. Ook bij hotends waar de PTFE leiding tot aan het verwarmingsblok van je hotend doorloopt moet je opletten, omdat er boven 240°C er gevaarlijke gassen vrijkomen die je absoluut niet in wil ademen. Bij hogere temperaturen is ‘full metal’ hotend aan te raden.
Ook bedhechting is een belangrijk aspect bij FDM printers. Als de print loskomt tijdens het printen moet je opnieuw beginnen. Hiervoor is een goed plat bed nodig dat eventueel ook is voorzien van een hechtingsmiddel zoals een PVA houdende lijm of vloeistof (bijvoorbeeld met water verdunde houtlijm, lijmstift of PVA-houdende haarlak/3DLac), PP tape of ABS slurrie. Voor sommige filamenten zoals PETG en PVA geldt dat deze juist zo goed hechten dat je een laagje tussen je bed en de print wil hebben om ervoor te zorgen dat je de print los kan weken met water. Dit kan bijvoorbeeld met op PVA gebaseerde hechtmiddelen.
Als een filament veel krimpt tijdens het printen, zoals bijvoorbeeld het geval is voor PC en ABS, kan je print ook gaan kromtrekken, wat vervormde prints en slechte bedhechting tot gevolg kan hebben. Om dit tegen te gaan moet je ervoor zorgen dat de omgeving niet te tochtig en de warmte goed vasthoudt. is Dit kan worden bewerkstelligd door de printer in een enclosure te zetten.
Sommige filamenten zoals PVA, HIPS en PA zijn zeer hygroscopisch en moeten tijdens het printen in een droogdoos worden opgeslagen. Voor nagenoeg alle filamenten geldt dat de vochtigheidsgraad bij opslag zo laag mogelijk moet zijn. Filament met een te hoog vochtgehalte kan lelijke prints opleveren met afwijkende mechanische eigenschappen.
Sommige soorten filament geven giftige gassen af tijdens het printen. Voorbeelden van soorten die giftige gassen afgeven zijn bijvoorbeeld alle filamenten waar een styreengroep in verwerkt zit zoals bijvoorbeeld ABS, ASA en HIPS. Ook PC is een plasticsoort die giftige gassen afgeeft tijdens het printen. Dit soort filament moet je printen met een ruimte of enclosure waar de lucht gefilterd wordt.
Hars
Er zijn diverse soorten hars. Vaak worden de eigenschappen van een hars vergeleken met de soorten plastic die FDM printers gebruiken. Er zijn harsen met een hoge lichtdoorlatendheid of lage lichtdoorlatendheid, harsen die een flexibele print kunnen opleveren en er zijn harsen die extra sterk zijn. De kunsthars die bij 3D printen gebruikt wordt kan heftige allergische reacties opwekken. Werken met hars vereist altijd goede veiligheidsmaatregelen voor zowel aanraking alsmede de luchtwegen. De producten die met een kunsthars zijn vervaardigd moeten altijd worden bewerkt met een niet doorlatende bedekkende beschermlaag als bij de toepassing van het ontwerp verwacht mag worden dat contact met de huid een reële mogelijkheid is. De meeste fabrikanten verkopen ook hars, maar er is ook hars van 3e partijen beschikbaar.Overige materialen
Overigens zijn dit niet alle materialen, zo is chocolade of cement ook te printen. De techniek van het plaatsen is niet zo anders maar de toevoermethode is natuurlijk anders. Dit gebeurt doorgaans met een aangepast pomp- of spuitsysteem.Waar koop ik mijn spullen?
Printers
Bekende open source printerfabrikanten zijn:- Ultimaker Neerlands trots als het om open source desktop 3D printers gaat, tevens makers van Cura, een van de bekendere open source slicers.
- Prusa Printers van de bekende innovator uit Tsjechië
- BCN3D Printerfabrikant die is ontsproten uit de Spaanse printer scene, vooral bekend om zijn IDEX printers. Een beetje de Spaanse Ultimaker.
- LulzBot Amerikaanse printers die bekend staan om hun kwaliteit.
- Creality Chinese fabrikant die open source heeft omarmd.
Onderdelen
Als je onderdelen nodig hebt, dan zijn de volgende adressen wellicht het bezoeken waard:- HTA3D Spaanse toko die zelf P3Steel varianten maakt en verder een uitgebreid assortiment van relatief goedkope (vaak Chinese) onderdelen aanbiedt.
- 3D Prima uitgebreid aanbod van printers
- ReprapWorld Nederlandse webshop waar o.a. @Brupje werkt. Redelijk uitgebreid assortiment en snelle verzending.
- Motedis Goedkope bron voor profielen, koppelstukken en geleidingsmateriaal. Service is helaas niet hun sterkste punt.
- Dold Mechatronik Duits bedrijf waar je kwalitatief hoogwaardige onderdelen voor het bouwen van een eigen printer kan vinden, o.a.: profielen, geleidingsmateriaal en elektronica. Ze verkopen ook materialen en onderdelen voor CNC machines.
- RatRig Portugeese toko die profielen en andere printeronderdelen verkoopt, waaronder voorgezaagde kits voor populaire open source ontwerpen. Ze maken ook de V-Core CoreXY printer kits.
- RobotDigg Chinese webwinkel met een uitgebreid assortiment.
Filament en kunsthars
- ColorFabb Nederlandse maker van filament en hechtingsmiddelen. Heeft ook filament van andere fabrikanten in het assortiment.
- Formfutura Nederlandse maker van filament en kunstharsen. Handelt tevens in filament van andere fabrikanten.
- Printershop (Coolblue)
- MTB3D
- RepRapWorld Verkoopt het eigen Real filament en filament van anderen. Verkoopt tevens kunsthars.
- 123 3D Verkoopt een breed assortiment van filament en kunsthars
Troubleshooting / FAQ
Er kan dus het een en ander misgaan. Om je op weg te helpen hebben we hier wat tips verzameldFDM
Printen is een ambacht. Je zal door te doen moeten leren wat werkt en wat niet. Oplossingen voor vaak voorkomende problemen zijn op internet vaak makkelijk terug te vinden. Kijk een naar de Simplify3D Print Quality Guide en als je er niet uit komt, vraag het dan in het topic.Hier nog een paar algemene tips die veel problemen verhelpen:
Voor een goede hechting moet je ervoor zorgen dat je de juiste afstand tussen spuitmond en bed hebt en dat het bed schoon is. Soms moet je een hechtingsmiddel toepassen om de print goed aan het bed te laten plakken. Wat werkt verschilt per filamenttype.
Het is verder belangrijk dat het vochtgehalte van je filament zo laag mogelijk is. Dit voorkomt problemen met de kwaliteit van je oppervlakten en kan ook een rol spelen in het geval van stringing.
MSLA
De voornaamste problemen zijn bedhechting en het blijven kleven van de print aan de bodem van het vat. Het is vooral belangrijk om alles goed schoon te maken en ervoor te zorgen dat je bed goed parallel staat met de bodem van je reservoir. Ga in ieder geval niet het scherm van je reservoir oliën o.i.d. Dat heeft nadelige gevolgen voor de levensduur van het FEP en kan ook de prints negatief beïnvloeden. Verder kan het soms beter zijn om de print op een hoek ten opzichte van het bed te plaatsen, zodat de oppervlakte niet zodanig groot wordt dat de print aan de film blijft plakken in plaats van aan het bed. Als je print het toelaat is het soms ook aan te raden om de print hol te maken. Dit bespaart hars en maakt het oppervlak dat aan het scherm blijft plakken kleiner, waardoor het risco op loslaten wordt verkleind.Handige links
Naast de tips hierboven zijn er natuurlijk ook nog tal van handige sites. Hieronder een aantal van de bekendere bestemmingen waar je handige info kan vinden:- Reprap wiki (kleine waarschuwing bij: een hoop van de informatie is gedateerd, dus check even de datum van de pagina!)
- Reprap IRC
- Calibration guide
- Prusa calculator
- Online GCode checker
- Simplify3D Print Quality Guide
Nawoord
Helaas is deze openingspost niet veel meer dan een korte inleiding. Omdat we de limiet van 64000 tekens bijna hebben bereikt kunnen we niet alles uitgebreid oppennen in een enkele post. Mocht je nog vragen of opmerkingen hebben, schroom dan niet en laat het ons weten! Tevens zijn wij zeer benieuwd naar eventuele verbeteringen die je mogelijkerwijs zou willen zien.© ocf81 1981-infinity
Live the dream! | Politiek Incorrecte Klootzak uitgerust met The Drive to Survive
Bestrijd de plaag van wokeness! | <X> as a Service --> making you a poor & dependent slave