Al sinds de eerste berichten over 3D printen was ik gefascineerd door de nieuwe productie mogelijkheden die er ontstaan. Ook was ik er van overtuigd zelf ooit een 3D printer te bezitten. Ik heb er een tijdje op moeten wachten. De eerste 3D printers waren duur. Ook was de resolutie nog niet fantastisch en zat je vast aan een bepaald merk filament. De markt heeft zich gelukkig razendsnel ontwikkeld en na een aantal jaren begonnen de prijzen te zakken en de prestaties toe te nemen. In 2015 begon het echt bij me te kriebelen en ben ik mij gaan verdiepen in het aanbod 3D printers. Op dat moment kwam ik tot de conclusie dat er genoeg interessant aanbod was om uit te kiezen. Ook vond ik dat de prijs/prestatie verhouding acceptabel begon te worden.
De zoektocht naar een goede 3D printer
Na een aantal maanden onderzoeken viel mijn oog op de Wanhao i3 duplicator. Wanhao was van oorsprong een 3D printer fabrikant van high-end printers. De i3 duplicator zou de eerste printer worden die in het lagere segment werd verkocht. Onder andere het bouwplatform was wat kleiner dan bij de high-end exemplaren, maar de overige techniek was volgens de beschrijving nagenoeg gelijk.
De prestaties van de Wanhao i3 duplicator waren dan ook een heel stuk beter dan die van de printers die ik eerder had bekeken. De lijndikte, nozzle diameter en dergelijken waren dusdanig klein dat nabewerking een keuze werd en geen must. Als ontwerper zocht ik naar het juiste moment om de markt te betreden. Te vroeg en je betaalt veel geld voor een product dat niet goed presteert. Stap je er te laat in, dan mis je al die tijd een verdomd handig apparaat die het maken van prototypen zeer bereikbaar maakt. Conclusie van het verhaal: ik wilde 3D printen en de Wanhao i3 duplicator ging ‘m worden. Tijd voor de specs.
Specificaties van mijn Wanhao i3 duplicator
• Extruder: Single extruder
• Filament type: 1.75mm
• Laagdikte: 0.1 mm – 0.4 mm (In de praktijk 0.06 mm – 0.4 mm)
• Bouwvolume: 200mm x 200mm x 180mm
• Filament capaciteit: ABS, PLA, PETG, Nylon, Flexibel Filament en meer…
• Software: Cura (Opensource) (Inmiddels is er een Cura Wanhao versie beschikbaar met meer opties, deze raad ik aan)
• Garantie: 1 Jaar fabrieksgarantie
• Kleur behuizing: Zwart
• Verwarmd bouwplatform
• Stroomverbruik: 250 Watt per uur (= 1 kWh per 4 uur printen)
bron: 3dninja.nl
Er zijn een aantal eigenschappen erg belangrijk bij een 3D printer. De laagdikte en spuitmond diameter zijn van groot belang voor de kwaliteit van het te printen product. Hoe kleiner deze zijn, hoe fijner het lijnwerk en hoe minder afwerking er na het printen nodig is. De nauwkeurigheid van de stappenmotoren is overigens minstens net zo belangrijk. Als de stappenmotor de nauwkeurigheid mist die nodig is voor een fijne laag- en lijndikte zal de kwaliteit er niet beter op worden.
Wat het bouwplatform betreft zijn twee eigenschappen erg belangrijk: de aanwezigheid van een verwarmingselement en de grootte. Een verwarmd bouwplatform zorgt ervoor dat de temperatuur van het product niet te snel daalt. Voornamelijk ABS is gevoelig voor temperatuurschommelingen en zal krom trekken als het platform niet wordt verwarmd. PLA heeft vrijwel geen last van wisselende temperaturen en is dan ook het materiaal die ik ten zeerste aanraad om mee te beginnen experimenteren. Ook als je een verwarmd platform tot je beschikking hebt. Verder is natuurlijk het volume van het bouwplatform interessant. Want hoe groter het platform, hoe groter de producten die je kunt maken. In het geval van de i3 duplicator gaat het om 20*20*18 cm. Ruim voldoende voor de meeste prototypen en groter dan de meeste 3D printers in dezelfde prijsrange.
Voordat je een 3D printer koopt
3D modellen maken
Voordat je een 3D printer koopt is het slim om je een aantal dingen af te vragen. Te beginnen met je intentie. Wil je zelf onderdelen ontwerpen en printen of struin je liever het internet af op zoek naar geinige creaties? Mijns inziens geeft het zelf kunnen fabriceren van onderdeeltjes vele malen meer voldoening. Bijvoorbeeld als je een afgebroken onderdeel hebt gereproduceerd en daarmee de levensduur van een stofzuiger hebt verlengd. Om onderdelen te kunnen ontwerpen is kennis en ervaring met 3D programma’s een must. Oefen eerst eens met zulke programma’s voordat je een printer koopt. Bekijk eens deze lijst met 3D software. Youtube staat vol met tutorials trouwens.
Plaatsing van de 3D printer
3D printen kost tijd, 3D printen maakt geluid en 3D printen met ABS stinkt. Het printen van grote modellen kan rustig een etmaal duren. Zorg dat de printer op een plek kan staan waar je ’s nachts geen last hebt van het geluid en waar voldoende ventilatie is. Die ventilatie is bij PLA wat minder van belang, maar ABS ruikt vrij giftig (en is dat ook). Heb je een geschikte plek?
Materiaalkennis en printerinstellingen
Zonder materiaalkennis kom je er wel, maar houd er rekening mee dat het snappen van het gedrag van kunststoffen behoorlijk kan bijdragen aan een fijne ervaring bij 3D printen. Het kan voorkomen dat een 3D model na 8 uur printen niet volledig klopt. Dat kan een kalibratiefout zijn, maar ook een materiaaleigenschap die in je nadeel werkt. Er zijn diverse printerinstellingen die invloed hebben op hoe een materiaal zich gedraagt. Bijvoorbeeld de temperatuur van het bed, de temperatuur van de spuitkop, de snelheid over de verschillende assen en ga zo maar door. Elke verkeerde printer instelling heeft bepaalde (nadelige) effecten tot gevolg. Vooral ABS is gevoelig, maar ook PLA kan zich ongewoon gedragen. Zo ervoer ik problemen bij het printen met rood PLA, dat nét iets andere eigenschappen had dan zwart PLA. Het begrijpen van de nadelige effecten draagt bij aan een snellere oplossing. In mijn geval werd rood PLA te vloeibaar en moest de temperatuur 5 graden Celsius omlaag. Heb je geen materiaalkennis? Niet getreurd. Breng veel tijd door op het internet. Dat staat vol met problemen en oplossingen.
Mijn eerste ervaringen met 3D printen
Ik begon met het printen van diverse modellen die andere mensen gemaakt hebben. Deze modellen kwamen voornamelijk van de website Thingiverse. Deze website bevat allerlei gratis modellen, gemaakt door de community. Sommige modellen laten je achter je oren krabben. Sommige modellen zijn simpelweg briljant. Ook ik heb bijgedragen met een beschermkoepeltje voor een drone.
Kolomboormachine reparatie
Snel na het printen van een aantal kant en klare modellen begon ik aan mijn eerste project, het repareren van een kolomboormachine. Het originele ABS onderdeel, die zorgde voor het vastzetten van de juiste afstand, was afgebroken. Dit kwam door een slecht rib-ontwerp waarbij weinig rekening is gehouden met de krachten die spelen. Het nieuwe ontwerp bestond uit een dichte vorm met binnenin een holle, fijngeribte structuur. Ook al was het onderdeel van PLA minder stijf dan het ABS onderdeel, door de juiste vormen was het onderdeel flexibeler. Deze flexibiliteit heeft ervoor gezorgd dat het onderdeel tot op de dag van vandaag prima werk verricht.
Tijdens het ontwerp en printproces van dit model kwam ik voor het eerst in aanraking met de toleranties van mijn printer. Als een gat een diameter heeft van 5mm in het software programma, betekent dat niet dat dit ook in het echt zo is. De afwijking moet vaak in de software gecorrigeerd worden. In mijn geval wordt een gat van 5mm exact zo groot in de printer als ik het gat in de software 5,5mm groot maak. Deze afwijking (of tolerantie) heb ik ontdekt door een kleine proefprint te maken met diverse gaten erin. Dit kleine proefje zorgde ervoor dat de uiteindelijke stelbout exact verzonken in het gat paste.