Starten met 3D-printen

Dit artikel wordt momenteel geschreven. Jullie mogen alvast meelezen en feedback geven maar deze is nog niet klaar.

3D-printen is voor vele een fascinerende hobby maar het is tegelijkertijd ook een vrij complexe en uitgebreide techniek waar veel bij komt kijken. In dit artikel leg ik de eerste stappen uit die je moet nemen als je je eerste 3d-printer uitgepakt hebt.

Zie je een term die je niet kent? Kijk dan ook even in ons woordenboek:
3d-printwoordenboek


Het 3D-model

Om te kunnen printen heb je natuurlijk een ontwerp nodig. Voor een reguliere 2D-printer met papier weet iedereen dat je een stukje tekst of een foto nodig hebt om deze te kunnen printen. Met 3D-printen werkt het iets anders maar je hebt alsnog een digitaal ontwerp nodig.

Welke bestanden zijn geschikt?

Heel simpel bekeken kunnen alle digitale 3d-modellen geprint worden. 3D wil zeggen 3 dimensies (lengte, breedte, hoogte). Het moet dus een model zijn waar je omheen kan kijken. Een gewone foto is 2D dus die heeft geen informatie over de zijkanten en achterkant. Je kan daar dus geen ‘echt’ 3D model van maken.

Helaas kunnen niet alle 3D-bestanden zomaar geprint worden. De software van 3D-printers maakt meestal gebruik van zogenaamde ‘mesh-files’. Dit klinkt ingewikkeld maar een mesh kan je vergelijken met een kippengaas. De gehele vorm van het model is gevormd door deze gaasstructuur. Het meest gebruikte bestandsformaat is .STL. Dit formaat zal je dan ook het meeste tegenkomen als je ontwerpen van internet haalt. Naast STL kunnen de meeste slicers ook overweg met .OBJ en .3MF.

Het meest gebruikte bestandsformaat in 3D-printen is .STL.

Het kan zijn dat je een file vindt in een ander bestandsformaat. Veel soorten kan je omzetten (converteren) naar een .STL of .OBJ maar dat zal ik in een ander artikel behandelen.

Hoe kom ik aan de ontwerpen?

Downloaden

Je kan de ontwerpen op verschillende plaatsen vinden online. We hebben een leuke lijst op deze pagina: websites met 3dprintbare files

Zelf ontwerpen

Je kan natuurlijk ook zelf wat ontwerpen. Hier zijn verschillende programma’s voor zoals;

  • Autodesk Fusion 360
  • Tinkercad (online)
  • Freecad
  • Oneshape
  • Sketchup (let op: foutgevoelig)
  • Solidworks
  • Inventor
  • enz.

De slicer

Hoe zet ik het ontwerp op de printer?

Een .STL is nog niet geschikt om te kunnen printen. De 3D-printer wil namelijk duidelijke instructies hebben wat deze moet doen. Hiervoor gebruiken wij speciale software wat een ‘slicer’ wordt genoemd. De slicer is een programma wat bepaald welke bewegingen de 3d-printer gaat maken en waar materiaal neergelegd moet worden. Dit gebeurd door het model in lagen (plakjes) op te delen. Hier komt ook de naam slicer en slicen vandaan, een slice is Engels voor een plakje.

In de slicer staat informatie over de gebruikte printer, het gebruikte materiaal, de laagdikte die per keer neergelegd wordt en zo nog honderden andere instellingen.

De hoeveelheid instellingen kan nogal overweldigend zijn voor beginners daarom is het verstandig om alleen te kijken naar de belangrijkste instellingen om te kunnen beginnen.

  1. Installeer eerst de slicer naar keuze. Het kan zijn dat het printermerk een eigen slicer gebruikt of een gratis verkrijgbare slicer. Cura, Ideamaker, Slic3r en Prusaslic3r zijn een paar voorbeelden van gratis slicers die voor de veel printers werken. Cura is momenteel het meest gebruikt dus je zou daar mee kunnen starten.
  2. Na de installatie moet je de juiste printer installeren in de slicer. Vaak heeft deze software een ‘configurator’ waar je de printer op merk en type kan opzoeken en instellen. Als de printer niet in de lijst staat kan je een nieuwe printer aanmaken. Hierbij kies je het bouwformaat, filament diameter, firmwaretype (vaak Marlin), het aantal extruders/printkoppen en je vinkt aan of je een verwarmd bed hebt.
  3. Als de printer goed ingesteld is dan kan je een file (STL) openen of in de slicer slepen.
  4. Je ziet nu het ontwerp op een vierkant vlak staan. Je kan nu het model verplaatsen, schalen of draaien. Plaats het model zo dat deze geen of zo min mogelijk in de lucht hangende delen heeft. De 3D-printer bouwt het model op in horizontale laagjes dus je moet je voorstellen dat de volgende laag wel ergens op moet kunnen steunen.
  5. Kies nu het materiaal/filament wat je wilt gebruiken. De meeste starters gebruiken PLA. Je kan in de slicer kiezen voor een standaard (generiek) PLA profiel of je kan kijken of je kan kiezen voor het merk PLA wat je hebt gekocht. Je moet het juiste materiaal kiezen omdat hier de temperatuur instellingen in staan, elke plasticsoort heeft een eigen smelttemperatuur.
  6. Je kan bij ‘printsettings’ de kwaliteit kiezen. Dit gaat over de dikte van de lagen die je per keer neerlegt. Heel simpel gezegd: dikkere lagen gaat sneller, dunnere lagen zijn mooier. 0,2mm is de ‘standaard’. Dit geeft nette prints en duurt niet overdreven lang.
  7. Als alles ingesteld staat kan je rechtsonder op ‘Slice’ klikken.
  8. Nu zie je als het goed is rechtsonder de printtijd en het verbruikte materiaal.
  9. Je kan nu de file opslaan op het SD kaartje van de printer. Ik raad het niet aan om over een USB kabel te printen omdat dit storingsgevoelig is.
  10. Werp het kaartje uit en stop deze in de printer.

De printer

Als je printer als bouwpakket komt dan is het belangrijk dat deze goed opgebouwd wordt. Zorg ervoor dat alles goed recht en haaks zit.

Extra waarschuwing: kijk uit voor verkopers op Marktplaats en Facebook die dit tegen betaling doen of printers kant en klaar opgebouwd verkopen, hier zitten veel beunhazen tussen.

Plaats de printen op een stabiele ondergrond in een goed geventileerde ruimte en uit de buurt van brandbare objecten zoals gordijnen, vloerkleden, tafelkleden enz.

Zet de printer aan en kijk wat rond in het menu. 3D-printers hebben meestal allemaal vergelijkbare menu opties maar dit kan er per printer anders uitzien. De bediening kan werken met een draaiknop, navigatieknopjes of een touchscreen.

Zoek in het menu naar preheat en kies daar voor PLA. Dit zou de nozzle (het spuitmondje) en het bed moeten opwarmen. Het gebeurt weleens dat printes een preheat hebben waarbij het bed niet opwarmt. Warm dan het bed en nozzle handmatig op in het menu door deze op 60C voor het bed en 200C voor de nozze te zetten.

Als het goed is kan je nu in het menu zien dat de printer opwarmt.

Bedlevelen

Voor veel mensen is dit in het begin een uitdaging. Met het levelen zorg je ervoor dat de nozzle op de juiste hoogte boven het bed staat. Omdat het bed vaak instelbaar is op 3 of 4 hoeken moet je zorgen dat alle hoeken van het bed op precies dezelfde afstand staan tot de nozzle.

  1. Kalibreren/levelen. Controleer met een opgewarmd bed en nozzle of de hoogte boven het bed klopt. Dit moet ca. 0,1-0,12mm zijn, kopieerpapier heeft ongeveer deze dikte maar je kan ook een voelermaatje voor bougies gebruiken.De nozzle moet overal op dezelfde hoogte boven het bed staan en de X-as moet netjes parallel lopen aan het bed. Controleer ook of de Z-as(sen) haaks staan op de x-as en y-as (bed).Een krom, hol of bol bed zal altijd problemen blijven geven. Vervang deze of plaats een glasplaat of aluminium plaat op het bed. Een extra laag op het bed geeft wel meer gewicht en het kan zijn dat je bedtemperatuur iets hoger moet.
  2. Zorg dat je bed schoon is. Vervang eventueel je printoppervlakte voor PEI, Buildtak of een ander goed printoppervlakte. Dit is nooit een vervanging voor goed afstellen, krijg dat goed onder de knie! Een Buildtak of clone (zwarte sheet op je bed) kan je schoonmaken met water en afwasmiddel onder de kraan. PEI maak je schoon met aceton. Als je op een spiegel of glas print dan kan je deze schoonmaken met water en zeep of ammoniak. Het gebruik van kleefmiddelen is voor PLA op een goed afgestelde printer nooit noodzakelijk.
  3. Zorg voor het juiste bedoppervlakte De toplaag op je bed kan van verschillende materialen gemaakt worden. Per filamentsoort kan het verschillen wat het ideale materiaal is. Voor 95% van de hobbymaterialen is PEI (dit is een kunststofsoort) het beste materiaal. PEI is verkrijgbaar als toplaag die je op je bed plakt, als magnetische sheet of als gepoedercoate sheet (ook magnetisch). Buildtak (de zwarte sheets) worden ook nog veel gebruikt maar dit loopt steeds verder terug. Gecoat glas zit vaak standaard op printers en kan vrij redelijk werken maar in de praktijk beschadigen deze vaak en kan de hechting wat onvoorspelbaar zijn. Ongecoat glas of een spiegel kan mooi zijn om een gladde onderlaag op je print te krijgen maar dit heeft wel een perfecte afstelling en reiniging nodig en is daardoor minder betrouwbaar. Andere materialen zoals aluminium, carbon, epoxy, PP, stickers enz. kunnen in bepaalde situaties een optie zijn.
  4. De juiste temperatuur Bed op 40-60°C voor PLA. Voor andere materialen gebruik je de ‘glasstransition-temperatuur’. Bij een dik bed kan het zijn dat je temperatuur 5-10°C hoger moet. Een te lage nozzle temperatuur kan ook een slechte hechting geven maar dit gebeurd meestal alleen bij extreem lage temperaturen. De omgevingstemperatuur speelt ook mee. Als de ruimte heel koud is zal je materiaal iets sneller krimpen en het kan zijn dat je bed minder warm wordt aan het oppervlakte. Zet daarom in een koude ruimte je bed iets hoger.
  5. De slicer. eerste laag Stel je eerste laag in je slicer op 0,3mm. Ook als je de rest van de print in een lagere laagdikte print. Een dikkere eerste laag is een stuk eenvoudiger om perfect te krijgen. Je kan de flow van de eerste laag eventueel wat hoger (100-110%) zetten voor wat extra hechting. Zet de snelheid van de eerste laag extra langzaam (8-10mm/s). De lage snelheid voorkomt dat je extruder problemen krijgt en geeft ook extra tijd om het bed bij te stellen en restjes filament van de nozzle weg te halen.
  6. De slicer. extra hulpmiddelen Gebruik voor objecten met een klein oppervlakte op het bed en objecten met support een brim of een raft. Een raft geeft een stabielere basis dan een brim en deze corrigeert ook oneffenheden in je bed.
  7. kijk naar de eerste laag! Print altijd een testlaag die een groot deel van het bed bedekt of 5 kleinere in alle hoeken + het midden. Op basis van deze testlaag kan je het bed fijner afstellen zodat de eerste laag netjes uitgesmeerd wordt zonder dat de nozzle dichtgedrukt wordt. Zie ook de afbeelding onder dit bericht.LET OP: Het afstellen in punt 1 is een eerste stap, de eerste laag bepaald uiteindelijk de exacte hoogte boven je bed.
  8. Het materiaal Niet het belangrijkste punt maar ook niet geheel onbelangrijk. Gebruik goed filament. Sommige PLA soorten kunnen meer krimpen en hechten slechter aan het bed. Bij andere materialen zoals PA, ABS, ASA enz. zijn de onderlingen verschillen tussen merken nog groter. Let hier op als je een materiaal aanschaft. Het materiaal wat je koopt moet passen bij je printer.

Materiaal/filament laden

Voer nu het materiaal/filament in de extruder. Dit is de motor waar de teflon/PTFE (wit of blauw plasic) slang aanzit of de motor die boven op de printkop zit.

Op de veel extruders zit een hendeltje met een veer. Als je hier op duwt kan je het filament naar binnen duwen. Dit duw je dan net zo ver door tot er wat gesmolten filament uit de nozzle komt.

Starten

Nu kan de print gestart worden. Let goed op hoe de eerste lijnen neergelegd worden. De nozzle mag niet dichtgedrukt worden maar het materiaal moet ook niet loskomen of als een ronde ‘rups’ op het bed liggen.

Wordt vervolgt! Ik voeg zo snel mogelijk meer tekst toe.

3D-Print Vaas Spectrum PLA

Websites met 3D-printbare files

Zelf ontwerpen is natuurlijk leuk maar soms is het ook wel erg makkelijk om bestaande ontwerpen van internet te halen. In het volgende artikel delen wij links van websites met 3D ontwerpen.
De lijst bevat zowel websites waar gratis bestanden, alsook betaalde
bestanden te vinden zijn.

Lees verder

De hotend fix voor Creality hotends

Problemen met de extrusie komen zeer vaak voor bij de goedkopere 3d-printers zoals Creality. Deze problemen zijn te herkennen aan missende lagen, strepen in de print of een klikkende extruder tijdens het printen. Hoe je de kans op problemen op Creality 3D-printers flink kan verminderen met de ‘hotend fix’ lees je in dit artikel.

Lees verder
Extruder kalibratie

Extruder kalibratie

Dit stuk gaat over ‘Extruder kalibratie’, oftewel het handmatig afstellen van de E-step/mm. Op internet wordt dit vaak geadviseerd en er zijn zelfs merken extruders die dit aanraden. Ik leg in dit artikel uit waarom dit geen goed idee is en waarom je de extrusie beter kan aanpassen op een andere manier.

Wat betekend E-Step/mm?

Dit is de instelling die bepaald hoeveel filament de extruder geeft. ‘E’ staat voor extruder. Step/mm betekend de hoeveelheid stapjes die de stappenmotor moet maken om 1mm filament te geven. Een standaard stappenmotor heeft meestal stapjes van 1.8 graden. Dat zijn 200 stapjes per omwenteling. De “gear” van de extruder in een Ender 3 is 11mm. Dat betekent een omtrek van 34,56mm Een volle omwenteling van de motor is dus 34,56mm. 1 stapje is 0,1728mm. Voor de Ender 3 wordt microstepping gebruikt van 16 microsteps per volledige stap. Per microstep kom je dan op 0,0108mm. Om 1 mm filament te extruderen moet je 93 stappen zetten. Theoretisch kom je dan op 1,0044mm filament.

In de praktijk kan dit weer iets variëren. De tandjes graven iets in het filament of drukken het filament iets plat. Dit veranderd de hoeveelheid materiaal wat per omwenteling naar buitenkomt iets. Dit kan verschillen per materiaal en in mindere mate hoeveel druk de veer uitoefent.

Waarom wordt geadviseerd om je extruder te kalibreren en waarom zeg ik dat dit geen goed idee is?

Bij het kalibreren van de extruder wordt op de printer opdracht gegeven om een bepaalde hoeveelheid filament te voeden. De lengte filament wordt vervolgens opgemeten. Het procentuele verschil kan je vervolgens corrigeren met de E-steps in de firmware. Dit zou een nauwkeurigere extrusie opleveren.

Variatie in materiaal

Ten eerste, de stappen per mm zijn theoretisch uitgewerkt en die kloppen dus theoretisch perfect. Hoe materiaal vervolgens uit de nozzle komt varieert iets per materiaal soort. Ook scheelt het hoe de gear in het materiaal grijpt. Als je de extruder kalibreert op 1 materiaal dan kan dat anders uitvallen met een ander materiaal. Dit wil je niet omdat je dan moet kalibreren per materiaalsoort/merk.

Variatie in meting

De precieze meting van het geëxtrudeerde  materiaal is ook moeilijk en onbetrouwbaar te meten omdat filament iets platgedrukt wordt waardoor deze langer kan worden maar nog hetzelfde volume materiaal bevat per doorgevoerde lengte of juist dezelfde lengte heeft met minder volume. Ook is de lengte geëxtrudeerde materiaal zonder de tegendruk van de nozzle anders

De juiste oplossing: De ‘Flow’!

De term ‘flow’ wordt ook wel de ‘flowrate’, ‘extrusion multiplier’ of in het Nederlands ‘doorvoercompensatiefactor’ genoemd. Dit is een correctie op de hoeveelheid materiaal die door de extruder doorgevoerd wordt. Standaard is 100% of 1. Door hier van af te wijken geef je minder of meer materiaal.

Om deze zaken te corrigeren kan je de extruder kalibreren maar daar is eigenlijk een andere oplossing voor. Dat is de flow/multiplier setting in je slicer. Met deze setting pas je de hoeveelheid materiaal aan per filament soort. Het is heel normaal om deze 5-10% aan te passen voor perfecte prints.

Samengevat.

Finetuning van de extrusie doe je in je slicer met de ‘flow’ of ‘extrusion multiplier’. Hierbij kies je per materiaalsoort de juiste instellingen.

Als je de E/steps in je firmware met rust laat kan je je slicer-settings ook makkelijker vergelijken of delen met andere mensen. Je hardware werkt namelijk hetzelfde als bij andere mensen die dezelfde printer hebben.