3D Printing

De Ultimaker 3 Extended is een FFF-printer: een thermoplastisch filament wordt gesmolten en laag voor laag opgebouwd. De machine heeft twee printposities. De tweede print core kan automatisch omhoog worden getild wanneer hij niet wordt gebruikt.

Werkplaats-tip: ontwerp niet eerst “mooi” en denk pas daarna aan de printer. Neem bouwvolume, nozzle, oriëntatie en materiaal vanaf het eerste CAD-schetsje mee.

Schrijf vóór het tekenen kort op wat je wilt maken. Een siermodel vraagt andere keuzes dan een machinebeugel, een flexibel beschermkapje of een onderdeel dat warm wordt.

• Functie: decoratief, pasmodel, prototype, gereedschap of eindonderdeel?
• Belasting: druk, trek, buiging, slag of voortdurende beweging?
• Omgeving: binnen/buiten, warmte, vocht, olie of chemicaliën?
• Nauwkeurigheid: moet iets alleen passen of moet het maatvast aansluiten?
• Uiterlijk: moeten laaglijnen minimaal zichtbaar zijn of is snelheid belangrijker?
• Montage: schroeven, clips, lijm, perspassing of meerdere geprinte delen?

Pas nadat deze eisen duidelijk zijn kies je materiaal, printoriëntatie en wandopbouw.

Voor technische onderdelen is parametrisch CAD meestal de beste route. Denk aan Fusion 360, FreeCAD, Onshape, SolidWorks, Inventor of CATIA. Voor eenvoudige vormen kan Tinkercad voldoende zijn; organische modellen worden vaak in Blender of vergelijkbare modelleersoftware gemaakt.

1. Maak een 2D-schets met vaste maatvoering.
2. Leg relaties vast: horizontaal, verticaal, concentrisch en symmetrisch.
3. Extrudeer of revolveer de basisschets.
4. Voeg gaten, uitsparingen, ribben, afrondingen en afschuiningen toe.
5. Controleer kritisch dunne wanden en scherpe spanningshoeken.
6. Bewaar het originele parametrische CAD-bestand; STL is alleen een afgeleide voor productie.

Ontwerptip: bouw maatvoering logisch op rond functionele referenties. Dan kun je een gat, passing of wanddikte later aanpassen zonder het hele model opnieuw te tekenen.

• Minimale wand: ontwerp een wand niet dunner dan de gebruikte nozzle. Bij een 0,4 mm nozzle is 0,4 mm dus het absolute geometrische minimum; functionele wanden zijn doorgaans duidelijk dikker.
• Overhang: houd rekening met de bekende 45°-richtlijn. Ontwerp steile overhangen zo mogelijk weg of plan support.
• Bridging: maak vrije overspanningen zo kort mogelijk. Lange horizontale bruggen zijn betrouwbaarder met support.
• Onderzijde: een groter contactvlak geeft doorgaans betere hechting. Gebruik waar zinvol een afschuining en eventueel een brim.
• Toleranties: pasdelen vragen proefprints. Meet met een schuifmaat en corrigeer je CAD-model op basis van de werkelijke machine/materiaalcombinatie.
• Modulair: een groot onderdeel kan worden opgesplitst in losse delen. Daardoor ben je niet beperkt tot 215 × 215 × 300 mm en kun je slijtstukken afzonderlijk vervangen.

Belangrijk: FFF-onderdelen zijn anisotroop. De laaghechting in Z-richting is meestal de zwakkere richting. Draai een functioneel onderdeel daarom zo dat de belangrijkste belasting zoveel mogelijk in de XY-lagen loopt.

Exporteer het model uit je CAD-programma in millimeters. STL is universeel, maar bevat alleen geometrie. 3MF kan meer projectinformatie bewaren en is vaak handiger wanneer je meerdere onderdelen of extruders gebruikt.

• Controleer dat de schaal 1:1 is.
• Gebruik een voldoende fijne mesh zodat cirkels niet zichtbaar hoekig worden.
• Controleer het model op open vlakken of niet-manifold geometrie.
• Exporteer onderdelen die met twee materialen worden geprint als logisch gescheiden bodies/meshes.

1. Voeg in Cura de Ultimaker 3 Extended toe als printer.
2. Selecteer de werkelijk gemonteerde print core(s).
3. Kies het materiaal dat daadwerkelijk in de feeder zit.
4. Importeer het model en controleer afmetingen en oriëntatie.
5. Kies eerst een standaard Quality-profiel. Ga pas daarna naar Custom voor doelgerichte aanpassingen.

Bij Ultimaker-materiaal kan de printer het materiaal via NFC herkennen en die informatie aan Cura doorgeven. Dat vermindert de kans dat een profiel en werkelijk filament niet overeenkomen.

Eenvoudige keuze: begin met PLA wanneer je geen bijzondere mechanische, thermische of chemische eisen hebt. Kies pas een technisch filament wanneer de toepassing dat nodig maakt.

De 0,4 mm print core is de allround keuze. De Ultimaker 3 ondersteunt daarnaast kleinere en grotere nozzlevarianten; compatibiliteit verschilt per materiaal.

Abrasieve composietfilamenten: gebruik die niet zomaar in een standaard AA/BB core. Controleer altijd of de gebruikte print core expliciet geschikt is voor het gevulde filament.

• Leg een groot, vlak en stabiel oppervlak op de bouwplaat wanneer dat technisch mogelijk is.
• Draai een belast onderdeel zo dat de hoofdspanningen niet vooral de laagverbindingen uit elkaar trekken.
• Minimaliseer support door het model slim te draaien.
• Gebruik een brim wanneer een klein contactvlak of krimpgevoelig materiaal extra hechting nodig heeft.
• Controleer in Cura laag voor laag of gaten, bruggen en dunne details daadwerkelijk worden gesliced.

De beste oriëntatie is dus zelden alleen “de vlakste kant naar beneden”. Sterkte, support, maatvoering en oppervlaktekwaliteit moeten samen worden afgewogen.

Werkmethodiek: verander bij het tunen steeds één belangrijke parameter tegelijk. Anders weet je na een betere of slechtere print niet welke wijziging het effect veroorzaakte.

De kracht van de Ultimaker 3 Extended is het automatisch wisselen tussen twee print cores. Dat maakt oplosbare of afbreekbare support mogelijk.

• PVA: wordt geprint met de BB-core en lost op in water. Vooral nuttig bij interne holtes en support die moeilijk bereikbaar is.
• Breakaway: wordt mechanisch verwijderd. Sneller na te bewerken, maar je moet wel bij het support kunnen komen.
• Prime tower: kan in Cura helpen beide nozzles goed gevuld te houden en oozing/onderextrusie bij wisselen te beperken.
• Dual extrusion verkleint de beschikbare X-breedte naar 197 mm en kost extra printtijd.

Gebruik dual extrusion bewust: als hetzelfde ontwerp zonder support of met eenvoudig één-materiaal-support kan worden geprint, is dat meestal sneller en eenvoudiger.

Gebruik voor de bouwplaat de voorbereiding die bij het gekozen materiaal hoort. Materialen verschillen sterk in hechting; volg daarom het materiaalprofiel en de aanbevelingen van de filamentfabrikant.

• De eerste lijnen moeten gelijkmatig aan het glas hechten zonder los te trekken.
• Te weinig contact kan wijzen op leveling, vuil, hechting of een verkeerde eerste-laaginstelling.
• Controleer bij dual extrusion of beide materialen schoon worden gewisseld en de supportlaag op de juiste positie komt.
• Luister naar feederslippen en controleer of de spoel vrij kan afrollen.
• Een lange print hoort niet onbeheerd in een onveilige omgeving te draaien. Zorg dat de printer technisch in orde is en houd passende controle.

1. Laat bouwplaat en onderdeel voldoende afkoelen.
2. Verwijder het onderdeel zonder de glasplaat te forceren.
3. Verwijder brim, support of Breakaway zorgvuldig met passend gereedschap.
4. Los PVA-support op in water wanneer het ontwerp met PVA is geprint.
5. Ontbraam en schuur functionele pasvlakken alleen waar nodig.
6. Meet kritische maten en noteer afwijkingen voor een eventuele CAD-correctie.

Een geslaagde print is niet per definitie een maatvast onderdeel. Voor functionele delen hoort meten en terugkoppelen naar het ontwerp bij het proces.

Opdracht: teken een eenvoudige L-vormige montagebeugel met twee bevestigingsgaten en een verstevigingsrib.

1. Noteer belasting, buitmaten en gatdiameters.
2. Maak een parametrische CAD-schets en extrudeer de basis.
3. Voeg een rib en afgeronde binnenhoek toe om spanningen beter te verdelen.
4. Kies PLA voor een eenvoudige proefpassing; kies later CPE, Nylon of een ander technisch materiaal wanneer de functie daarom vraagt.
5. Exporteer naar STL of 3MF en open in Cura.
6. Oriënteer de beugel zodat de belangrijkste belasting gunstig ten opzichte van de lagen loopt.
7. Slice met een standaard 0,4 mm profiel en bekijk de Preview laag voor laag.
8. Print, meet de gaten en buitenmaten en noteer het verschil met CAD.
9. Pas het model aan en print versie 2. Dat itereren is een essentieel onderdeel van 3D Printing.