Hoe een 3D-printer echt werkt: volg het filament

Er gaat een spoel plastic draad in. Er komt een stevig voorwerp uit. Maar wat gebeurt er eigenlijk tussenin? We openen de machinekamer en volgen het filament.

Waarom zou je dat willen weten? Omdat mislukte prints aanwijzingen achterlaten. Een klikkend geluid. Dunne lijnen met gaten. Een print die loskomt van het bed. Elke aanwijzing wijst naar een ander deel van de machine.

Maak kennis met het model van deze aflevering: een miniprinter die je zelf kunt printen. Het filament begint hierboven, op de spoel. Dan reist het naar beneden, naar de printkop, waar alles gebeurt.

Stap één: de extruder. Een motor draait een klein tandwiel, vaak twee. Die grijpen het filament vast en duwen het naar beneden, telkens een fractie van een millimeter.

Stap twee: het hotend. Een verwarmingsblok smelt het plastic, voor PLA vaak rond 190 tot 220 graden. Net daarboven zorgen een koelblok en een ventilator ervoor dat het filament hard blijft tot het laatste moment. Wordt het te vroeg zacht, dan loopt het vast.

Stap drie: de nozzle. Het filament dat erin gaat is 1,75 millimeter dik. Het gaatje in de punt is meestal maar 0,4.

Pauzeer en raad. Je duwt één millimeter filament erin. Hoeveel lijn komt eruit? A: ongeveer één millimeter. B: ongeveer vijf. Of C: ongeveer 30?

Het is C. Ongeveer 30 millimeter. Er verdwijnt niets. Hetzelfde plastic wordt in een veel dunnere vorm geperst, zoals tandpasta uit een piepklein tubetje.

De rekensom. De doorsnede van het filament is ongeveer 2,4 vierkante millimeter. Een typische lijn, 0,42 breed en 0,2 hoog, is ongeveer 30 keer kleiner. Hetzelfde volume, dus komt ze er ongeveer 30 keer langer uit.

Daarom lijkt de extruder zo lui. Als de nozzle tekent aan 100 millimeter per seconde, beweegt het filament maar ongeveer 3 millimeter per seconde.

Stap vier: beweging. Bij dit type printer schuift de printkop naar links en rechts: dat is X. Het bed schuift heen en weer: dat is Y. En de brug stapt omhoog, één laag per keer: dat is Z.

Andere soorten printers verdelen die bewegingen anders, maar ze hebben allemaal X, Y en Z nodig. Elke as wordt aangedreven door minstens één stappenmotor die in piepkleine, exacte stapjes draait. De meeste printers meten niet waar de nozzle is. Ze tellen stappen.

Stap vijf: het bed. De eerste laag wordt erop gedrukt, een beetje platgeduwd, zodat ze grip heeft. De meeste bedden zijn verwarmd, voor PLA vaak rond 60 graden. Begin je te hoog, dan laat de print los.

Maar wie vertelt al die motoren wat ze moeten doen? Je slicer. Die snijdt je model in dunne lagen. Zelfs het kubusje op het bed van dit model is 60 lagen van 0,2 millimeter. Meer lagen betekent meer tijd, zoals we uitrekenden in Print Math.

Daarna schrijft hij elke beweging als een regel G-code. Ga hierheen. Teken nu tien millimeter, en duw 0,31 millimeter filament erin. Dat is dat persen weer, in cijfers.

Ook je slicerinstellingen praten met die onderdelen. De nozzletemperatuur gaat naar het hotend. De bedtemperatuur naar het bed. De laaghoogte vertelt Z hoe ver het omhoog moet. De namen verschillen per slicer.

Nu snap je die aanwijzingen. Klikken? De extruder krijgt het filament er niet door. Vaak is de nozzle verstopt, te koud of te dicht bij het bed. Dunne lijnen met gaten? Er komt niet genoeg plastic door. Een print die loskomt? Kijk naar de eerste laag en het bed.

Kort samengevat: de extruder duwt, het hotend smelt, en de nozzle perst het tot een lijn die ongeveer 30 keer langer is. En de slicer maakt van je model de bewegingen.

De miniprinter kun je gratis downloaden, link in de beschrijving: 7 kleine onderdelen, geen support nodig. Laat in de reacties weten: welk onderdeel van je printer heeft je al het meeste last bezorgd? Volgende keer: bedslinger tegen CoreXY, twee manieren om X en Y te bewegen. Abonneer je, dan mis je het niet. Ik ben Spoolbert, tot de volgende keer.