Heb je je ooit afgevraagd hoe duur 3D-materialen zijn? Net als bij elke andere productie is het materiaal dat je bij het 3D-printen gebruikt van cruciaal belang voor het maken van een duurzaam product en het waarborgen van een soepel fabricageproces. Bovendien bepaalt de prijs van het printmateriaal hoeveel het eindproduct gaat kosten.
3D-printen biedt een eindeloze reeks printmogelijkheden, die mogelijk worden dankzij de verscheidenheid aan gebruikte materialen. Afhankelijk van het gebruikte materiaal kan dit echter soms een prijs hebben.
Hieronder gaan we in op veelgebruikte materialen bij 3D-printen en geven we je een overzicht van de prijzen die je ervoor kunt verwachten.
Soorten materialen die bij 3D-printen worden gebruikt
In dit tijdperk van geavanceerde technologie maken de meeste 3D-printers gebruik van metalen en thermoplasten.
Veelgebruikte thermoplasten zijn onder meer:
- PLA
- PVA
- ABS
- Koolstofvezel
- Nylon
Populaire metalen zijn onder meer:
- Titanium
- Roestvrij staal
- Aluminium
- Onder andere kobalt
Aangezien 3D-printen echter verschillende technologieën omvat, zijn voor elk proces andere materialen nodig. Daarom worden er ook andere materialen gebruikt, zoals onder andere filamenten, harsen, papier en poeders.
Daarom zullen in dit artikel drie veelgebruikte 3D-printtechnologieën en de daarbij gebruikte materialen worden besproken.
- Materiaalextrusie (FDM)
- Fotopolymerisatie in een vat
- Poederbedfusie
- Materiaalextrusie (FDM)
FDM (Fused Deposition Modeling) behoort tot de meest gangbare en populairste processen op het gebied van 3D-printen. Hierbij wordt doorgaans gebruikgemaakt van thermoplasten, en de kosten van FDM-materiaal worden bepaald door het soort polymeer dat wordt gebruikt. Andere factoren die van invloed zijn op de prijs zijn onder meer de kwaliteit van het materiaal, de maatvastheid en de kleur.
- PLA
PLA, oftewel polymelkzuur, is verkrijgbaar in verschillende kleuren en mengsels. Het is een biologisch afbreekbaar polymeer dat wordt geproduceerd uit suikerriet of maïszetmeel. Het is ongetwijfeld het meest populaire filamentmateriaal voor FDM-3D-printers: het is gebruiksvriendelijk en ziet er werkelijk schitterend uit.
PLA laat zich gemakkelijk kleuren, is verkrijgbaar in een indrukwekkend kleurenassortiment en heeft een behoorlijke hardheid en sterkte. Hoewel PLA in verschillende kwaliteiten en mengsels verkrijgbaar is, variëren de prijzen van standaardfilamenten van Є15 tot Є28,99 per kg. Er zijn echter ook speciale filamenten, zoals zijde-PLA, die ongeveer Є30 kosten, en kleurveranderend PLA dat vanaf ongeveer Є40 verkrijgbaar is.
- ABS
ABS, oftewel acrylonitril-butadieen-styreen, behoort tot de meest gebruikte kunststoffen. Het wordt gewonnen uit aardolie en krimpt aanzienlijk bij afkoeling, waardoor een verwarmde bouwplaat van pas komt. De afkoeling kan echter leiden tot kromtrekken, vandaar dat het gebruik van gesloten printers noodzakelijk is.
Toch beschikken ABS-onderdelen die met 3D-printtechnologie zijn vervaardigd over uitstekende mechanische eigenschappen, waaronder hittebestendigheid, duurzaamheid en sterkte. Bovendien is ABS qua kosten een vrij goedkoop materiaal voor FDM-printen. Zo kost een spoel ABS van 1 kg al vanaf 20 tot 35 euro.
- PETG
PETG is zeer geliefd vanwege zijn voedselveilige eigenschappen en lijkt sterk op het PET-plastic dat wordt gebruikt voor water- en frisdrankflessen.
PETG is een uitstekend alternatief voor ABS wat betreft gebruiksgemak, temperatuurbestendigheid en sterkte. Bovendien kun je met PETG printen zonder verwarmd bed, in tegenstelling tot ABS.
Het is bovendien een materiaal met een zeer hoge chemische bestendigheid, vandaar het aspect van voedselveiligheid. Gezien al deze uitstekende eigenschappen zou je kunnen denken dat PETG erg duur is, maar dat is niet het geval. De huidige prijs van 1 kg PLA voor EU-printers bedraagt € 28,99, en voor hoogwaardige, topklasse-varianten loopt de prijs op tot € 55.
- HIPS en PVA
HIPS heeft dezelfde eigenschappen als ABS, met name wat betreft de printtemperatuur. Hierdoor vormen ze een perfecte combinatie: ABS als hoofdprintmateriaal en HIPS als ondersteuningsmateriaal. Een spoel HIPS kost ongeveer 20 tot 60 euro, terwijl de vloeistof die wordt gebruikt om het op te lossen tussen de 20 en 60 euro per fles van 500 ml kost.
Aan de andere kant kun je PVA combineren met PLA, aangezien ze hetzelfde smeltpunt hebben. PVA is echter in water oplosbaar en er zijn geen chemicaliën nodig om het op te lossen, wat een groot voordeel is, aangezien PVA vrij duur kan zijn. Een spoel PVA van 1 kg kost ongeveer 60 tot 130 euro.
- Flexibele materialen
Dit zijn rubberachtige polymeren die eerder elasticiteit dan stijfheid bieden. Deze materialen staan bekend als thermoplastische elastomeren en omvatten polymeren zoals TPA, TPC, TPU en zacht PLA.
Met deze flexibele materialen kun je allerlei voorwerpen printen, variërend van banden voor radiografisch bestuurbare auto’s tot schoenen. Flexibel filament is verkrijgbaar vanaf 65 euro en kan oplopen tot 180 euro per kilo.
- VAT-POLYMERISATIE
Vat-polymerisatie staat in de 3D-printwereld bekend als 3D-printen met hars. Bij dit proces worden lagen printmateriaal (zogenaamde thermoharders) met behulp van een lichtbron uitgehard. Hoewel thermoharders polymeren zijn, smelten ze – in tegenstelling tot thermoplasten – niet, maar worden ze na uitharding met licht vast. Daarom hangen de kosten ervan voornamelijk af van de samenstelling, de kwaliteit en de wasbaarheid.
- Standaardhars
Standaardhars is het meest geschikt voor het vervaardigen van prachtige en aantrekkelijke objecten. Vatpolymerisatie levert afdrukken van superieure kwaliteit en hoge resolutie op, maar het nadeel is dat deze afdrukken erg duur kunnen zijn: gemiddeld kosten ze 50 Є per kg.
- Sterke hars
Met stevige hars kunnen onderdelen worden vervaardigd die even sterk zijn als FDM-prints. Over het algemeen wordt 3D-printen met hars vooral geassocieerd met artistieke en esthetische doeleinden, in plaats van functionele. Toch zijn sommige harsen speciaal ontworpen om duurzame en robuuste onderdelen te produceren; deze staan algemeen bekend als stevige harsen. Een kg stevige hars kost tussen de 60 en 175 Є per kg.
- Flexibele hars
Flexibele hars biedt de flexibiliteit en elasticiteit van rubber bij het 3D-printen met hars. Je kunt het ook mengen met standaardhars voor betere mechanische eigenschappen en minder broosheid. Wat de prijs betreft: een fles van één kg kost ongeveer 65 Є, hoewel prijzen tot 200 Є niet ongewoon zijn.
- Speciale harsen
Speciale harsen worden voornamelijk gebruikt voor professionele toepassingen, met name in de sieradenindustrie en de tandheelkunde. Zo wordt bijvoorbeeld giethars gebruikt om met behulp van 3D-printen minuscule onderdelen voor edele sieraden te vervaardigen. De prijs van gietbare hars varieert van 75 tot 250 euro. Tandheelkundige harsen kunnen daarentegen oplopen tot 500 euro per liter.
- POEDERBEDFUSIE
De 3D-printtechnologie die bekendstaat als ‘powder bed fusion’ is een van de meest gebruikte technologieën in de industrie voor het vervaardigen van onderdelen voor eindgebruik. Deze technologie werkt door poedermateriaal selectief te smelten of te versmelten tot verschillende lagen met behulp van een laser of andere warmtebronnen, zoals elektronenbundels, in desktop 3D-metaalprinters.
Poederbedfusie is een 3D-printtechnologie die in diverse sectoren wordt toegepast voor de productie van onderdelen voor eindgebruik. Deze technologieën worden aangeduid met hun commerciële namen.
Bij het werken met polymeren wordt gebruikgemaakt van selectief lasersinteren (SLS). Voor de verwerking van metalen onderdelen worden daarentegen elektronenstraalsmelten (EBM), direct metaallasersinteren (DMLS) en selectief lasersmelten (SLM) toegepast.
- Polymeren
Het meest gebruikte polymeerpoeder voor selectief lasersinteren is polyamide, oftewel PA. Het bekendste voorbeeld van dit materiaal is nylon. Het meest gangbare PA-poeder voor het SLS-proces is PA 12-nylon, dat ongeveer 150 euro per kg kost. Duurdere poeders kunnen bovendien oplopen tot 225 euro per kg.
- Metalen
Het metaalpoeder dat bij 3D-printen wordt gebruikt, is duur om te produceren en te gebruiken. Metaalpoeders worden vervaardigd door middel van verstuiving, een vrij kostbaar proces. Bovendien zijn de meeste metalen die bij metalen 3D-printers zijn hoogwaardige metalen, zoals legeringen op nikkelbasis en titanium, die erg duur zijn.
U moet er rekening mee houden dat u ongeveer Є150 per kg standaard roestvrij staal en tussen Є350 en Є600 per kg van de hoogwaardige metaalpoeders moet betalen.
Afsluitende gedachten
Afhankelijk van je 3D-printer en wat je van plan bent te printen, heb je nu een goed idee van hoeveel je aan 3D-printmateriaal zult moeten uitgeven.