Hoe werkt 3D printen, van model naar onderdeel

3D-printen zet een digitaal model stap voor stap om in een tastbaar object. De printer verhit een kunststof draad en legt die nauwkeurig neer volgens instructies van speciale software, laag voor laag. Het resultaat is een onderdeel dat precies past bij je ontwerp.

Deze techniek heet FDM en is vooral handig voor prototypes, hulpmiddelen of kleine oplages, omdat er geen dure mallen of werktuigen nodig zijn. In dit artikel lees je stap voor stap hoe 3D-printen werkt, waar je op moet letten bij instellingen en materiaalkeuze en wat je van het resultaat kunt verwachten.

• Een 3D-print begint altijd met een goed digitaal model zonder fouten.
• De slicer-software bepaalt hoe de printer het object in lagen opbouwt.
• Instellingen zoals laagdikte en infill beïnvloeden uiterlijk en sterkte.
• Materialen zoals PLA, PETG of TPU hebben elk hun eigen kenmerken.
• Kleine maatverschillen zijn normaal, dus testonderdelen zijn vaak slim.

Wat is 3D-printen en hoe werkt het?

3D-printen is een productietechniek waarbij een object laag voor laag wordt opgebouwd uit kunststof. Daarbij wordt een draad van thermoplastisch materiaal verhit en neergelegd in dunne banen die samen een laag vormen. Zodra die laag is afgekoeld, komt de volgende erboven. Dit proces herhaalt zich totdat het hele object klaar is.

De techniek heet FDM, wat staat voor fused deposition modeling. Hierbij wordt het materiaal neergesmolten terwijl het wordt afgezet. In tegenstelling tot frezen, waarbij je materiaal weghaalt, bouw je hier iets op vanaf nul. Daardoor is deze manier van printen efficiënt voor enkelstuks, prototypes of functioneel maatwerk zonder dat er gereedschappen of mallen nodig zijn.

Hoe werkt 3D-printen in 5 stappen?

1. Ontwerp maken in 3D-software

Een 3D-print begint altijd digitaal. Dat kan met een ontwerpprogramma zoals Fusion 360 of Tinkercad. Hier maak je een model met een gesloten buitenkant en duidelijke vorm. Controleer of je ontwerp vrij is van foutjes zoals dubbelwandige vlakken of open gaten. Het ontwerp wordt daarna opgeslagen in een bestandsformaat zoals STL, 3MF of STEP.

2. Slicen van het model

De slicer zet je 3D-model om in laaginstructies. Hier bepaal je zaken als laaghoogte, infill-percentage en of er ondersteuning nodig is. De instellingen bepalen hoe stevig en nauwkeurig de print wordt. We gebruiken ontwerpregels voor laagdikte, infill en printoriëntatie om het printproces betrouwbaar te maken en fouten te voorkomen.

3. Starten van het printproces

De printer verhit het filament tot het smeltpunt en legt het via de printkop neer in dunne lijnen. Deze volgen het patroon van de gelaagde tekening uit de slicer. Een print kan uren duren. De laagdikte bepaalt hoe snel en glad het eindresultaat is. Dikkere lagen printen sneller maar geven een grover oppervlak.

4. Nabewerken van het onderdeel

Na het printen verwijder je ondersteuningsstructuren. Het onderdeel kan daarna worden geschuurd, geboord of passend gemaakt. Bij functionele delen zoals sleuven of gaten is nabehandeling meestal nodig om ze exact op maat te krijgen.

5. Evalueren en herhalen

Controleer of het onderdeel goed werkt. Als dat niet zo is, pas je het ontwerp of de instellingen aan. Dit proces van testen en verbeteren maakt 3D-printen geschikt voor iteratief werken. Omdat er geen mallen nodig zijn, kun je snel aanpassingen doorvoeren.

Welke instellingen bepalen de printkwaliteit?

De kwaliteit van een 3D-print hangt sterk af van de instellingen in de slicersoftware. Die bepalen hoe het model wordt opgebouwd en hoe sterk en nauwkeurig het eindproduct is. Een goede combinatie van instellingen voorkomt printproblemen en zorgt dat het resultaat bruikbaar is voor de beoogde functie.

• Laagdikte: Lagen van 0,10 millimeter geven een gladder model, maar duren langer. Dikkere lagen van 0,28 millimeter zijn sneller maar grover.
• Infill-percentage: De binnenstructuur beïnvloedt de stevigheid. Bij 20 tot 30 procent krijg je een goede balans tussen sterkte en snelheid. Voor belastbare onderdelen kun je hoger gaan.
• Perimeters: Dit zijn de buitenste randen van de print. Meer perimeters maken de buitenkant sterker en netter.
• Printoriëntatie: De richting waarin je print bepaalt de sterkte. Lagen zijn zwakker in zijdelingse richting, dus oriëntatie is belangrijk bij belasting.
• Ondersteuning (support): Bij overhangende delen gebruik je supports om inzakken te voorkomen. Bij hoeken groter dan ongeveer 45 graden is ondersteuning vaak nodig.

Wat kun je verwachten bij afmetingen en toleranties?

3D-printers zijn redelijk nauwkeurig, maar houden altijd een kleine afwijking. Gaten vallen vaak iets te klein uit. Wanden tussen 0,8 en 1,2 millimeter zijn doorgaans stevig genoeg en goed te printen. We letten daarom op wanddiktes en kleine details die betrouwbaar te printen zijn.

Voor onderdelen met een krappe pasvorm printen we regelmatig teststukken. Daarmee controleren we snel of een ontwerp past en goed functioneert. Indien nodig boren of schuren we onderdelen bij om de juiste maatvoering te bereiken.

Hoe werkt 3D-printen met verschillende materialen?

Bij FDM gebruiken we thermoplastisch filament. Elk type heeft zijn eigen eigenschappen en eisen. De materiaalkeuze bepaalt de sterkte, flexibiliteit en slagvastheid en beïnvloedt de instellingen voor hechting en temperatuur.

• PLA: Makkelijk te printen, geschikt voor modellen, schaalobjecten of onderdelen zonder belasting.
• PETG: Taaier dan PLA en bestand tegen vocht. Functioneel inzetbaar en relatief eenvoudig te printen.
• ABS en ASA: Stevige keuzes voor toepassingen met hogere temperaturen. ASA is daarnaast kleur- en UV-bestendig voor buitengebruik.
• TPU: Flexibel materiaal, toepasbaar voor pakkingen, dempers of andere buigzame onderdelen.
• Vezelversterkte filamenten: Gevuld met glasvezel of koolstof voor extra stijfheid en sterkte, maar vragen preciezere printerinstellingen.

Hoe beïnvloeden bestandsformaten het printproces?

Het type bestand waarmee je de printer aanstuurt beïnvloedt het verloop van het proces. De keuze hangt af van het ontwerp en het gewenste eindresultaat. Voor technische ontwerpen is extra informatie handig voor de slicer.

• STL: Het meest gangbare formaat, bevat alleen de buitenvorm en geen kleur- of materiaalinformatie.
• 3MF: Uitgebreider formaat dat kleurinformatie, meerdere onderdelen en instellingen per object ondersteunt. Lees meer over de verschillen tussen STL en 3MF.
• STEP: Veelgebruikt bij technische ontwerpen. Dit bestand moet worden omgezet voordat je kunt printen.

Wat kun je wel en niet goed maken met 3D-printen?

3D-printen is geschikt voor kleine tot middelgrote onderdelen met een eenvoudige geometrie. Denk aan clips, behuizingen, montagehulpen, mechanische teststukken of pasmallen. Ook hulpmiddelen voor assemblage en positioneerdelen komen vaak uit de printer.

Minder geschikt zijn onderdelen die groot, dun of extreem nauwkeurig getolereerd moeten zijn. Een printoppervlak van meer dan 25 centimeter kan vervormen en dikke massa-objecten zijn inefficiënt om te printen. Voor serieproductie van duizenden stuks is spuitgieten een beter alternatief.

Hoe werkt 3D-printen voor bedrijven?

Vroeger kostten testbouw, ontwikkelingsrondes en maatwerk veel tijd en geld. Tegenwoordig gebruiken bedrijven 3D-printen voor prototyping, ondersteuning in assemblagelijnen en kleine functionele onderdelen. Dat bespaart tijd in de ontwikkelfase, vooral bij snelle wijzigingen.

We bekijken per toepassing welke eisen er zijn op het gebied van sterkte, passing en uiterlijk. Lees hoe bedrijven 3D-printen inzetten voor prototypes en kleine series. Omdat FDM snel en flexibel is, kunnen onderdelen vaak dezelfde dag nog worden geprint en getest.

Veelgestelde vragen over 3D-printen

Wat is de functie van een slicer?
De slicer deelt een 3D-model op in lagen en berekent hoe elke laag geprint moet worden. De software genereert instructies voor bewegingen, temperatuur en printsnelheid.

Hoe sterk zijn geprinte onderdelen?
De sterkte hangt af van het gekozen materiaal, de oriëntatie van de lagen en het ontwerp. Dwars op de lagen zijn onderdelen minder stevig dan in de bouwrichting.

Waarom zijn de laaglijnen zichtbaar?
Elke laag bestaat uit een aparte strook kunststof. Die laagjes kun je voelen en zien. Dunnere lagen geven een gladder resultaat. Je kunt ze gladmaken door te schuren, lakken of chemisch te behandelen.

Hoe lang duurt een print?
Een klein object van enkele centimeters duurt meestal 2 tot 4 uur. Grotere onderdelen kunnen tot 20 uur kosten. De infill en laaghoogte bepalen grotendeels de printtijd.

Mijn gat is te klein geprint. Wat nu?
Gaten vallen vaak iets kleiner uit. Dat kun je corrigeren door voorzichtig te boren of te schuren. Bij belangrijke maten is het verstandig eerst een testprint te maken.

Wat is een sterk materiaal om mee te printen?
PETG met vezels, nylon of ABS zijn stevige keuzes. PLA is minder sterk maar wel eenvoudig te gebruiken. De toepassing bepaalt welk materiaal het meest geschikt is.

Kun je in meerdere kleuren printen?
Met een standaardprinter kun je kleuren wisselen door handmatig pauzes toe te voegen. Sommige printers hebben een meerkleurenmodule waarmee dit automatisch gebeurt.