De opbouw van de 3D-printer

De 3D-printer bestaat uit een aantal elementen die deels uitwisselbaar en los van elkaar te bouwen zijn. Dit maakt het mogelijk om alvast met bouwen te beginnen terwijl nog niet alle onderdelen in huis zijn. Ook kunnen achteraf gemakkelijk delen worden uitgewisseld.

Interessant is dat bij de bouw en het gebruik van een 3D-printer allerhande verschillende aspecten om de hoek komen kijken: de mechanische constructie, wat aandrijftechniek, een beetje elektronica, computers en software.

Grofweg bestaat de 3D-printer uit deze delen:

Een frame, dat in het geval van de MendelMax wordt gemaakt van aluminiumprofielen. Met behulp van geprinte kunststof onderdelen en speciale T-bouten wordt dit frame in elkaar geschroefd. Ideaal is een frame dat zo min mogelijk speling toelaat. De meeste frames zijn schaalbaar; onze MendelMax krijgt buitenmaten van ruwweg 40 x 40 x 40cm.

Binnen het frame wordt het 3D-voorwerp geprint op een werkvlak. Zowel de extruder - de 'printkop' - als de tafel worden hierbij bewogen. Er vindt er beweging plaats in drie richtingen:

• in de x-richting (van links naar rechts en omgekeerd) wordt de extruder met een stappenmotor over de twee glijstangen van zijn loopwerk bewogen
• in de y-richting (van voor naar achter en omgekeerd ) wordt het werkvlak op zijn onderstel door een stappenmotor over twee glijstangen bewogen
• de z-richting (van omlaag naar omhoog en omgekeerd ) wordt de extruder en zijn loopwerk met twee stappenmotoren over vier glijstangen bewogen

Hierbij komt de aandrijftechniek om de hoek kijken. De extruder en het werkvlak worden met aandrijfriemen op en neer bewogen, het loopwerk van de extruder met twee aandrijfstangen.

De extruder is een verhaal op zich. Er zijn verschillende ontwerpen, die vrij eenvoudig uitwisselbaar zijn. De extruder heeft een koude kant en een warme kant. Aan de koude kant zorgt een stappenmotor ervoor dat de extruder wordt voorzien van filament; het materiaal waaruit het te printen voorwerp wordt opgebouwd. Aan de warme kant heeft de extruder een verwarmingselement dat ervoor zorgt dat de kunststof wordt gesmolten en een spuitstuk waardoorheen het gesmolten plastic op het voorwerp wordt aangebracht. De extruder bevat enkele zeer specifieke onderdelen.

Het werkvlak is een vlakke, waterpas gestelde plaat, voorzien van een verwarmingselement. Ook hier komt wat elektronica bij kijken.

Alle stappenmotoren worden aangesloten op een elektronische aansturing, die met een elektronische module via de USB-poort van een computer wordt bediend.

De computer dient speciale software te draaien. Ook voor het ontwerp van eigen driedimensionale objecten is speciale software beschikbaar.