De meest gebruikte materialen voor 3D printen
Andrej Roskic | 16 november 2023
Nu 3D printen steeds meer gemeengoed wordt en in complexiteit toeneemt, worden er nieuwe manieren van printen en nieuwe materialen om mee te printen ontwikkeld. Het kan ontmoedigend zijn om te kiezen welke proces/materiaalcombinatie geschikt is voor uw onderdeel. Sommige onderdelen kunnen zelfs worden gemaakt door meerdere verschillende materialen te combineren. In deze blog bespreken we de meest gebruikte materialen voor verschillende soorten 3D printen, hun voor- en nadelen en voor welke toepassingen ze het meest geschikt zijn.
Veelgebruikte FDM-materialen voor 3D printen
FDM (Fused-Deposition-Modeling) printen is de ideale keuze voor hobbyisten en gevallen waarin snelheid de belangrijkste factor is. FDM printers gebruiken een verwarmd mondstuk om de filamenten te smelten en vervolgens laag voor laag te extruderen om het eindproduct te maken. Materialen zoals ABS, ASA en PLA worden het meest gebruikt voor FDM printen.
ABS
ABS (Acrylonitril-Butadieeen-Styreen) is een zeer duurzaam, stijf materiaal. Het is zelfs zo duurzaam dat LEGO stenen ermee gemaakt zijn! Het is niet alleen duurzaam, maar ook bestand tegen hitte, waardoor het ideaal is voor toepassingen bij hoge temperaturen.
Helaas is ABS gevoelig voor kromtrekken of breken als het afkoelt, dus speciale zorg moet worden besteed aan het beheersen van de temperatuur tijdens het koelen. ABS geeft ook doordringende, mogelijk schadelijke dampen af tijdens het printen, dus goede ventilatie is essentieel.
ASA
ASA (Acrylaat-Styreen-Acrylonitril) werd oorspronkelijk ontwikkeld als alternatief voor ABS en heeft een hogere UV- en temperatuurbestendigheid dan ABS. Door de hogere temperatuurbestendigheid is voorzichtigheid echter geboden, omdat oververhitting gemakkelijker kan optreden.
ASA heeft dezelfde nadelen als ABS, namelijk potentieel gevaarlijke dampen tijdens het printen en het risico op kromtrekken of breken tijdens het afkoelen. Dankzij de hogere UV-bestendigheid heeft ASA echter de voorkeur voor buitentoepassingen.
PLA
PLA (Poly-Actide) is een veelgebruikt materiaal voor desktop 3D printen. Het is goedkoop, kan worden geprint bij een lage temperatuur en is zelfs afkomstig van gewassen zoals suikerriet en maïs, waardoor het biologisch afbreekbaar is.
Het meest voorkomende probleem met PLA is druipen of slierten tijdens het printen, vanwege de lage temperatuurbestendigheid. Dit kan worden verholpen door snel af te koelen en de juiste spuitmondtemperatuur te gebruiken.
Veelgebruikte SLS materialen voor 3D printen
SLS (Selective-Laser-Sintering) printen gebruikt een laser om het print materiaal laag voor laag samen te smelten. Het wordt voornamelijk gebruikt in industriële toepassingen, vanwege de hogere bedrijfskosten en de grote afmetingen van SLS-printers. Het meest gebruikte materiaal voor SLS is nylon, maar ook andere materialen zoals PP en TPE worden gebruikt.
Nylon
Nylon (Polyamide-PA) staat vooral bekend om zijn flexibiliteit en taaiheid. Dankzij deze eigenschappen wordt het gebruikt in een breed scala aan toepassingen. Het kan zelfs worden gebruikt als materiaal voor “cold pulling“, wat helpt bij het verwijderen van vuil uit de spuitmond van FDM printers.
Het grootste nadeel van nylon is de neiging om water te absorberen, wat defecten veroorzaakt tijdens het printproces. Nylon filamenten moeten luchtdicht worden bewaard en zijn niet geschikt voor toepassingen in vochtige omgevingen.
PP
PP (Poly-Propyleen) is een ander veelgebruikt SLS-materiaal, maar veel minder dan nylon. Het grootste voordeel ten opzichte van andere materialen is de hoge weerstand tegen vermoeiing, ideaal voor toepassingen met een lage sterkte en een hoge herhaalbaarheid.
Een factor die voorkomt dat PP op grotere schaal wordt gebruikt, is de zware vervorming die het ondergaat tijdens het koelen. Het is ook een van de duurdere printmaterialen, wat het gebruik nog verder beperkt.
TPE
TPE (Thermo-Plastisch-Elastomeer) is een rubberachtig materiaal met een hoge flexibiliteit. Het kan worden uitgerekt en samengedrukt zonder zijn oorspronkelijke vorm te verliezen, waardoor het ideaal is voor het dempen van trillingen en het bieden van schokbestendigheid.
Veel verschillende materialen vallen onder de grotere TPE-paraplu, zoals TPU (Thermoplastische-Poly-Urethaan) en TPA (Thermoplastische-Poly-Amide). Over het algemeen zijn de materialen vergelijkbaar, ze hebben allemaal een hoge flexibiliteit en de mogelijkheid om gerecycled te worden door spuitgieten en extrusie.
Veelgebruikte SLA-materialen voor 3D printen
Eén van de oudste 3D printprocessen, SLA (Stereolithografie) maakt gebruik van specifieke lichtgolven om vloeibare hars uit te harden tot een vaste stof. Alle SLA printers gebruiken hars om te printen, maar er zijn een aantal verschillende soorten hars, waaronder standaard, heldere en taaie hars. Alle 3D-printharsen zijn giftig in vloeibare vorm, dus er moet extra voorzichtig mee worden omgegaan.
Hars
Alle 3D printharsen hebben bepaalde kenmerken gemeen. Ze zijn stijf/broos wanneer ze uitharden, bieden een gladde oppervlakteafwerking die lijkt op die van spuitgegoten onderdelen en kunnen hoge detailniveaus ondersteunen in het onderdeel zelf. Ze kunnen ook niet buiten of in direct zonlicht worden achtergelaten, omdat de UV-straling de eigenschappen van de hars kan veranderen, waardoor deze brozer wordt en breukgevoeliger.
Standaard hars
Standaardhars is de meest beschikbare en goedkoopste harsoptie voor de meeste SLA-geprinte objecten. Er zijn varianten van standaardhars beschikbaar, waarbij de kleur meestal de specifieke eigenschappen van de hars aangeeft.
Heldere hars
Heldere hars verschilt van standaard hars doordat – je raadt het al – het helder is! Mechanisch is het bijna hetzelfde als standaard hars, maar met de juiste nabewerking kan het bijna volledige transparantie bereiken. Dit maakt het ideaal voor lichtpijpen, lenzen, vloeibare apparaten, enz.
Taaie hars
De toepasselijke naam taaie harsen is ideaal voor toepassingen met hoge belasting waar standaardhars niet geschikt voor zou zijn. Het wordt ook wel ABS-achtige hars genoemd, omdat de sterkte en elasticiteit vergelijkbaar zijn met ABS.
Veelgebruikte ondersteunende materialen voor 3D printen
Bij het printen met FDM zijn vaak steunen nodig om de structurele integriteit te garanderen. Deze steunen kunnen niet worden gemaakt van hetzelfde materiaal als het eigenlijke onderdeel, omdat er geen gemakkelijke manier zou zijn om de twee van elkaar te scheiden. Daarom zijn er bepaalde materialen ontwikkeld die bijna uitsluitend worden gebruikt als ondersteuning voor geprinte onderdelen, hoewel ze ook als gewoon printmateriaal kunnen worden gebruikt.
HIPS
HIPS (Hoge Impact Polystyreen) wordt meestal gebruikt in combinatie met ABS omdat de twee dezelfde drukeigenschappen hebben. Het is eenvoudig te verwijderen van het onderdeel, omdat HIPS oplost in D-limoneen (citrusschilolie) en alleen het onderdeel zelf achterlaat.
HIPS heeft net als ABS een hoge printtemperatuur. De beste manier om de hoge temperatuur die nodig is tijdens het printproces te handhaven, is een verwarmingskamer of een verwarmd bed in combinatie met een afgesloten ruimte. Een ander probleem met HIPS is een goede ventilatie, omdat er giftige dampen vrijkomen tijdens het printen.
PVA
Tot slot is PVA (polyvinylalcohol) een in water oplosbaar dragermateriaal. Doordat PVA-dragers eenvoudig te verwijderen zijn, zijn ze ideaal voor bijzonder complexe onderdelen, waar andere dragermaterialen misschien te moeilijk te verwijderen zijn. PVA kan ook gebruikt worden om snel prototypes te maken.
De oplosbaarheid in water is ook negatief voor PVA. Er moet uiterst voorzichtig te werk worden gegaan om waterabsorptie uit de atmosfeer te voorkomen, dus luchtdichte opslag is een must. PVA is ook duur, dus er moeten stappen worden ondernomen om de hoeveelheid materiaal waar mogelijk te minimaliseren.
Hoewel 3D printen een zeer uitgebreide en complexe industrie is en geen enkele blog elk materiaal kan behandelen, hoop ik dat dit wat licht heeft geworpen op de meest gebruikte materialen bij het 3D printen.
Op zoek naar 3D printmateriaal? Bekijk onze 3D printshop! Wilt u zelf iets 3D printen, maar beschikt u zelf niet over een 3D printer? Dan biedt igus een 3D print service die gebruik maakt van onze hoogwaardige iglide® 3D print materialen. Hebt u nog vragen over welk materiaal het beste is voor uw toepassing? Neem hier contact op met een 3D print expert of bel ons op +31 346 353 932
En voor meer informatie over kabelrupsen en lagers kunt u onze Whitepapers bekijken op: