3D-print

Hvad er 3D-print?

Mange tror, at 3D-print er en helt ny teknologi, men det stammer faktisk tilbage fra 1980’erne, hvor det blev udviklet med det formål at blive i stand til at bygge komplekse prototyper. I dag er teknologien så udviklet, at det også kan bruges i produktion. Vi ser for tiden 3D-print revolutionere rumrejser, ved at reservedele ikke længere skal sendes op i rummet, men kan produceres direkte på stedet. Bygningsindustrien kan også mærke det, hvor årevis af eksperimenter med at 3D-printe i beton nu munder ud i, at de første 3D-printede huse er blevet bygget – blandt andre ’The Bod’ midt i København. Derudover har Teknologisk Institut afsluttet et projekt omhandlende 3D-print til flyindustrien.

Grunden til at det nu er i rivende udvikling er, at Stratasys havde patent på en 3D-printer type kaldet FDM, men patentet udløb i 2009. Derfor er der i løbet af de seneste år blevet udviklet et hav af 3D-printere til hobbybrug, så der ikke længere kun er dyre og industrielle 3D-printere på markedet. Det samme skete i 2013 med et patent på printere af typen SLA, og derfor ser vi nu også hvordan de bliver mere og mere almindelige. Derudover er 3D-print interessant, når man taler bæredygtighed i konstruktion og produktion grundet måden, man arbejder med materialer på. De fleste fremstillingsmetoder vi bruger i dag, er subtraktive, dvs. at man fjerner noget materiale, hvor 3D-print er additivt, dvs. at man tilføjer noget materiale. Dermed er der ikke rigtig noget spildmateriale, der skal smides ud.

Hvorfor er 3D-print interessant for opfindere?

3D-print er meget relevant for opfindere, da teknologien er udviklet til rapid prototyping, altså prototyper der er forholdsvist hurtige og billige, der egner sig godt til den tidlige del af udviklingsprocessen. Skal en prototype fx sprøjtestøbes, skal der bruges meget dyrt værktøj, der også kan tage flere måneder at fremstille. Man kan så producere én enkelt prototype og finde ud af, at der er en fejl. Dette undgås ved 3D-print, hvor man kun betaler for de materialer, man bruger, og man kun skal fremstille en tegning. Derudover er tidsudsigten som regel i timer, og ikke i måneder. Derfor understøtter 3D-print den iterative proces, hvor man tegner, printer, tester, og går tilbage og retter tegningen osv.

Derudover er 3D-print interessant for opfinderi, hvor mere komplekse funktionsmodeller skal bruges, der ikke kan laves på andre måder, fx i hånden eller ved fræsning. Man kan fx printe LED, der allerede sidder sammen, når de bliver printet, figurer indeni andre figurer, hule former, eller former med mønstre indeni, der gør dem robuste, men uden vægten af en massiv form.

Hvad findes der af forskellige typer 3D-print?

3D-print er egentlig en bred betegnelse, der dækker over flere forskellige teknologier. Her vil vi prøve at gennemgå, hvad forskellen er på forskellige typer af 3D-printere, og hvordan de fungerer. Ifølge ISO/ASTM-standarden er der syv forskellige typer af 3D-print:

• “Material Jetting” – Her sprøjtes materialet i tynde lag
• “Powder Bed Fusion” – Her bliver et tyndt lag pulver opvarmet med en laser, så det smelter sammen
• “Binder Jetting” – Her bliver et tyndt lag pulver sprøjtet med et bindemiddel
• “Directed Energy Deposition” – Denne teknik ligner svejsning, men med en laser/energistråle
• “Material Extrusion” – Her mases et materiale gennem en tud (tænk tandpasta)
• “Sheet Lamination” – Her printes, skæres og limes en masse sider sammen
• “Vat Photopolymerization” – Her stivner en væske, hvor en laserstråle rammer

Kilde: Wikipedia

De mest almindelige typer er Material Extrusion, hvilket dækker over førnævnte FDM-printere, samt Vat Photopolymerization, hvilket inkluderer førnævnte SLA-printere. Man kan læse om vores værksteds forskellige printere vores PDF af maskinparken i værkstedet.

Hvad findes der af materialer?

Der kan 3D-printes i mange forskellige materialer, og listen udvides løbende, fx som tidligere nævnt printes nu huse i beton. De mest almindelige materialer at printe i på FDM-printere er forskellige typer plast, såsom PLA, ABS og PVC, mens man på en SLA-printer kan arbejde i forskellige typer af Resin, fx flexible, high temperature, eller tough. Derudover kan man også printe i metal på særlige 3D-printere (dog ikke dem i prototypeværkstedet). Nogle 3D-printere kan printe med bionedbrydelige materialer, hvilket betyder at de kan printe indvendig support, man kan fjerne ved at nedsænke dem i lunkent vand.

For tiden forskes blandt andet i at 3D-printe mad, eller at 3D-printe organer til transplantationer. Her skal selvfølgelig bruges helt andre materialer.

Materialevalget afhænger af funktionen, din prototype skal opfylde. Er den kun til skue, kan hård plast som PLA være fint, hvilket er billigt og hurtigt at printe i. Skal prototypen være vandtæt? Kunne klare mange stød? Være gummiagtig? Kunne klare høje temperaturer? Gennemsigtig? Det er spørgsmål som disse, der afgør, hvilken slags materiale man skal vælge.

CAD-tegning og Slicer-programmer

Som tidligere nævnt er nogle af fordelene ved 3D-print, at man ikke skal have dyre værktøjer – bare en tegning – og alt hvad der kan tegnes digitalt, kan 3D-printes i fysisk form. Den digitale tegning kaldes en CAD-model, og den skal tegnes i et CAD-program. CAD står for Computer Aided Design, og der findes et hav af programmer, man kan bruge til at tegne i. I Prototypeværkstedet anbefaler vi at bruge AutoDesk Fusion 360, da det er relativt nemt at gå til og kan bruges gratis til hobbybrug.

3D-filer kommer også i mange forskellige filtyper. Eksporterer man sit design som en STL-fil, er der flest programmer og 3D-printere, der kan læse den. Næsten hvert mærke af 3D-printere har et tilhørende program, man bruger til at indstille printeren, inden man starter den – disse programmer hedder Slicer-programmer. Det er her man fx indstiller, hvilket materiale man vil bruge, hvor meget, og hvor hurtigt printeren kan køre.

Troubleshooting guide

Der er mange ting, der kan gå galt når man 3D-printer, da der er mange parametre, man kan indstille. Her kan man se en guide til, hvilke indstillinger man skal rette på, hvis ens print kommer ud og har dårlig printkvalitet.

Hvis printet ikke lykkes, men det ikke skyldes indstillingerne, er det nok 3D-tegningen, man skal kigge på – der er nemlig også mange ting der gør, at en tegning ikke er egnet til 3D-print. Man kan fx have lavet flere forme inden i hinanden, i stedet for at smelte dem sammen, hvilket ses her:

Billederne er fra Sculpteo, der har lavet en god guide til hvad der oftest er galt med 3D-designs, der gør at de ikke er egnet til 3D-print.

Tips & tricks

Der er mange tricks man kan lære, der kan tage ens 3D-print til næste niveau, og internettet er fyldt af dem! Et af vores yndlingstricks er, at man ved hjælp af acetonedampe kan udglatte et ABS-print, så man ikke længere kan se de karakteristiske enkelte lag af 3D-printet. Det ser således ud:

 

Et typisk problem med 3D-print er, at printet slipper pladen og altså begynder at bevæge sig rundt på pladen, mens den printer, hvilket selvsagt ender med, at printet skal kasseres. Tit kan problemet løses ved at skrue på temperaturen af materialet, pladen, eller blæseren, men det simpleste og mest sikre trick er at smøre limstift på printpladen, inden printet startes for at materialet har noget at gribe fast i.

Det sidste trick er, at man ikke altid behøver selv at 3D-tegne for at komme i gang med 3D-print. Der findes mange hjemmesider, der kan hjælpe med ideer og skabeloner til 3D-print. I vores opslag om freeware har vi nævnt en række eksempler på gode hjemmesider, herunder Thingiverse og GrabCAD.

Ønsker du at komme i gang med 3D-print i vores værksted? Så kig forbi 3D-print i Prototypeværkstedet.