Gratis ontwerpdata: DIY 3D-printer voor grote volumes
Mark van de Waal | 20 januari 2023
In eigen beheer componenten tot wel een meter groot 3D printen? Dat is tegenwoordig nog steeds iets bijzonders. Desktopprinters met componentafmetingen tot 300 mm zijn bijna gemeengoed geworden. Er zijn verschillende apparaten en fabrikanten. Afhankelijk van de fabrikant en of u een bouwpakket of een reeds geassembleerde printer koopt, variëren de aanschafkosten meestal van 500 tot 10.000 euro. Het aanbod van betaalbare 3D-printers met een maximale componentlengte van 1.000 mm en meer is echter nog zeer beperkt. Hier beginnen de kosten meestal bij zo’n €40.000 en kunnen nog veel verder oplopen.
Daarbij hebben klanten al meermaals bewezen dat het igus® bouwpakket ook zeer geschikt is voor de bouw van 3D-printers met een groot volume. Zo werden meerassige drylin® portalen gebruikt in een grootvolume 3D-printer voor huisgevels.
Het 3D print team van igus® heeft hier ook van geprofiteerd en een eigen groot volume 3D-printer gebouwd voor de igus® 3D print service.
Wat waren de grootste uitdagingen bij het bouwen en in gebruik nemen van de grootformaat 3D-printer?
Tijdens het eigenlijke 3D-printen van de onderdelen is de dimensionale verandering als gevolg van temperatuurverschillen (krimp) van de kunststofcomponent ook de grootste uitdaging. Als de krimp te groot is, zal het onderdeel niet maatvast zijn of loskomen van het print-bed. Net als bij regulier filament 3D printen kunnen de volgende maatregelen worden genomen om dit tegen te gaan:
In de eerste plaats is het bij het ontwerpen van een dergelijke 3D-printer belangrijk een stijve constructie te kiezen, omdat de grotere afmetingen tot gevolg hebben dat de doorbuiging en de trillingen van de printer de werking ervan sterk beperken. Bovendien moet de enorme thermische uitzetting worden gecompenseerd, vooral in het geval van een verwarmd print-bed (zo heeft een aluminium print-bed van 1 meter lengte een thermische uitzetting van meer dan 1 mm bij een temperatuurverschil van 50 °C). Dit probleem wordt bijvoorbeeld opgelost door het print-bed te laten zweven, zodat het kan uitzetten zonder de printer te vervormen. Bovendien wordt het print-bed vóór het printen gescand, zodat oneffenheden via de software worden gecompenseerd.
Enerzijds moet een materiaal met een zeer geringe krimp worden gebruikt. Hieronder is de krimp berekend als voorbeeld voor een kunststof onderdeel met een lengte van één meter, gemaakt van drie verschillende gangbare materialen:
Anderzijds is het zinvol het temperatuurverschil te verkleinen, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een verwarmde installatieruimte. Zo vindt een deel van de krimp pas plaats wanneer het onderdeel klaar is met printen en het onderdeel samen met de printer afkoelt. In de hier gebouwde printer wordt geen actieve verwarming gebruikt, omdat dit bij een dergelijke omvang zijn eigen uitdagingen met zich meebrengt. Door de behuizing en het verwarmde print-bed is er echter sprake van passieve verwarming van de lucht, wat ook hier helpt.
Welke componenten werden geïnstalleerd?
De volgende igus® componenten werden gebruikt bij de bouw van de grootschalige 3D printer:
- X-Y assen: onafhankelijke dubbele extruder (IDEX) met drylin® W- en N-profielen
- drylin® R holle profielas voor de overdracht van de aandrijfkoppels naar de riemaandrijvingen
- drylin® N- en trapeziumdraadaandrijvingen voor de Z-as
- E2i.15 kabelrupsen voor het aansluiten van het X-Y portaal
- drylin® E Nema 17 motoren voor de Z-as
- drylin® E Nema 23 motoren voor X- en Y-as – chainflex® CF9, CF298 en CF299 kabels voor alle elektronische aansluitingen
- xirodur® B180 xiros® diepgroefkogellager in de draadspoelhouder voor een betere afwikkeling van de draadspoel
Daarnaast werd de eigen 3D-printdienst ook gebruikt om bijvoorbeeld structurele onderdelen, houders, riemklemmen en speciale aansluitelementen voor de geïnstalleerde kabelrupsen te produceren. Onder andere werd het nieuwe igus® filament igumid® P190 gebruikt. Dit is een met koolstofvezel versterkt filament met een ongelooflijke buigsterkte tot 237 MPa en een enorme E-modulus van 11.500 MPa. Bovendien werden de speciale aandrijfmoeren gemaakt van iglidur® i3 door middel van lasersintering. Individuele 3D geprinte onderdelen kunnen heel eenvoudig worden aangevraagd en besteld in de igus® 3D print service. Het volstaat het STEP-model te uploaden naar www.igus.nl/idd. Selecteer dan gewoon het juiste materiaal en de juiste hoeveelheid en bestel direct of vraag een offerte aan.
Download gratis ontwerpdata
U kunt de ontwerpdata gratis downloaden via onderstaande link. Er moet worden opgemerkt dat de printer specifiek is ontworpen als een DIY 3D-printer. igus® is geen fabrikant van 3D-printers en zal daarom geen ondersteuning kunnen bieden bij het instellen van de 3D-printer.
Kerngegevens van de doe-het-zelf printer voor grote volumes:
- Afmetingen van de installatieruimte: ca. 1000 x 500 x 500 mm
- Buitenmaten: ca. 1612 x 816 x 800 mm
- Gewicht: ca. 40-60 kg
- Besturing: Duet3D systeem met touchscreen interface
- Printkop: twee onafhankelijke printkoppen, directe aandrijving, model en spuitmonddiameter vrij te kiezen
- Druktafel: gegoten aluminiumplaat 10 mm
- Zuivere opbouwtijd: ongeveer 3-5 dagen (als alle onderdelen klaar zijn en eventueel onderzoek)
Klik hier voor de gratis ontwerpdata
Wat hebben we van de montage van de 3D-printer geleerd?
Houd het eenvoudig – Ook al zijn er veel mooie mogelijkheden, bijvoorbeeld zoveel mogelijk functies in een component integreren of zo elegant mogelijke oplossingen ontwerpen, de eenvoudigste manier is vaak de meest effectieve.
Let op reclame: drylin® vormt een geweldig bouwpakket!
Kabelrupsen zijn een belangrijk onderdeel van een machine zodra onderdelen of assemblages ten opzichte van elkaar bewegen – ongeacht de schaal – en moeten in een vroeg stadium van het ontwerp worden opgenomen. Boven een bepaald formaat filament 3D printer is het ook zinvol om te denken aan granulaat in plaats van filament als uitgangsmateriaal. Aangezien de hier voorgestelde printer modulair is, moet het ook mogelijk zijn deze uit te rusten met een granulaat-extruder.
Voor meer informatie over het bouwen van 3D-printers, klik op onderstaande links:
Producten voor 3D printers: licht, goedkoop, zonder smeermiddelen