Een groot printmodel printen

Vaak komt het voor dat het bouwvolume van een 3D printer niet voldoet om een groot prototype te printen en daarom zal men een verkleind schaalmodel gebruiken. Eén groot nadeel van een verkleind schaalmodel is dat de detaillering en features dan wegvallen waardoor het model niet tot zijn recht komt.

Om toch grote prototypes te kunnen realiseren, kunnen we een model opsplitsen zodat het eind​​resultaat toch van hoge kwaliteit is. Het opsplitsen van een model en in meerdere stukken 3D printen biedt ook nieuwe mogelijkheden, zoals het maken van assemblages van meerdere materialen of het combineren van stijve en flexibele 3D geprinte onderdelen.

In deze blog leggen we je uit hoe we bij Layertec de frontwing van een Formule 1-auto hebben geprint, door deze in delen op te splitsen. Ook vertellen we je over het nabewerken, samenvoegen en spuiten van de 3D geprinte onderdelen.

Wat moet je weten als je 3D modellen wilt opsplitsen?

Een belangrijk deel bij het opsplitsen van een groot onderdeel dat je wilt 3D-printen, is het kiezen van de verbindingsmethode voor de onderdelen. Dit is erg belangrijk voor het uiteindelijke gebruik van de onderdelen.

Als verbindingsmethode kunnen we kiezen uit de volgende methodes:

• Lijmverbinding: een bindmiddel voor kunststof schaalmodellen en complexe vormen die niet zijn bedoeld voor functioneel gebruik en om impact te behouden.
• Mechanische bevestiging: schroefdraad of pen/gat verbindingen voor functionele technische onderdelen die een robuuste mechanische verbinding vereisen of als je componenten herhaaldelijk moet bevestigen en losmaken.

Zodra je hier duidelijk zicht op hebt, kun je aan de slag gaan met je 3D-printer. Hieronder leggen we uit hoe je een groot model kunt printen in meerdere delen, aan de hand van ons voorbeeld: een Frontwing van een Formule 1-auto die we hebben geprint. Lijkt een (deel van een) race auto 3D printen je wel wat? Blijf dan lezen!

Een race auto 3D printen

Wist je dat een race auto 3D printen mogelijk is met een goede 3D printer en wat geduld? Een voorbeeld dat we gemaakt hebben is een Formule 1 Frontwing. De Frontwing is gebaseerd op de RB13 Formule 1-auto van Max Verstappen en om auteursrechtelijke problemen te voorkomen, hebben we de unieke luchtinlaat aan de voorzijde gewijzigd in ons eigen ontwerp. De rest van de vleugel lijkt erg op de andere Formule 1-auto's.

De afmetingen van het uiteindelijke prototype zijn 80x40x40 (lxbxh).

Een race auto 3D printen in stappen: het opsplitsen van het model

Het bouwvolume van onze Ultimaker S5 3D printer is 330 x 240 x 300 mm. Dus als we het model gaan opdelen zijn dit de grenzen waaraan we ons moeten houden om een race auto 3D te printen.
Het opdelen van het model hebben we gedaan met de CAD Software SOLIDWORKS.

Allereerst hebben we het model ingeladen in SOLIDWORKS om het model te kunnen opdelen. Daarna hebben per gesplitst onderdeel functies zoals, sleuven, pennen, groeven, uitsparingen en lippen, aangebracht zodat we het kunnen uitlijnen en lijmen tijdens het samenstellen.

Voor de meeste onderdelen hebben we gebruik gemaakt van pennen en sleuven om een goede onderlinge verbinding van de segmenten te kunnen maken.

De formule 1-vleugel is nu klaar om geprint te worden. In de volgende stap wordt alles voorbereid in de software van de 3D printer.

Een race auto 3D printen: het voorbereiden van de print in de software

De onderdelen worden separaat in de software van de printer geladen om zo een juiste “Set-up” van het onderdeel te creëren. Een aandachtspunt is het gewicht van de onderdelen. We hebben het onderdeel met een minimale vullingsgraad geprint omdat - als de onderdelen worden samengesteld - het anders onder zijn eigen gewicht kan doorzakken.

We printen de segmenten van de Formule 1 vleugel met een “Support”. Het “Support” dat we gebruikt hebben is PVA. Het Ultimaker PVA (polyvinylalcohol) is een in water oplosbaar ondersteuningsmateriaal voor 3D printen. Het biedt ons de vrijheid en gemak om complexe modelgeometrieën te ontwerpen die ondersteuningen vereisen en oplost in leidingwater. Wij verkopen alle Ultimaker filamenten en supportmaterialen op onze website.

Wing left front

Wing right front

Wing left rear

Wing right rear

Wing front middle

Wing rear middle

Als alle onderdelen geprint zijn, en ze zijn vrijgemaakt van het PVA ondersteuningsmateriaal, kan er begonnen worden met het samenstellen en verlijmen van de onderdelen.

Het verlijmen van de geprinte segmenten van de Formule 1-vleugel

De volgende stap in het “race auto printen”-proces is het verlijmen. SuperGlue is de beste optie om 3D geprinte onderdelen met elkaar te verlijmen. Het is gemakkelijk te gebruiken en een snel uithardende lijm. Je krijgt uitstekende resultaten, een sterke binding en een bijna onzichtbare naad. Omdat het binnen enkele seconden uithardt, moet je twee keer nadenken voordat je het gebruikt en zorg ervoor dat je voorbereid bent! Doe je best om de onderdelen goed uit te lijnen voordat deze uitharden en houd ze ongeveer een minuut stevig op hun plaats. Laat het nog een paar minuten staan om volledig te uitharden.

Voorbereiding voor het lijmen van oppervlakken: Als oppervlakken ruw en ongelijk zijn, gebruik dan wat fijn schuurpapier om ze mooi vlak te krijgen. Reinig oppervlakken grondig met alcohol en laat deze drogen. Beide oppervlakken moeten vrij zijn van alle soorten vuil, losse deeltjes en vet. Geschikte materialen voor verlijming zijn stijve kunststoffen zoals ABS, PLA, PETG.

Onderstaand het resultaat tot nu toe. In de volgende blog gaan we in op de nabewerking en het spuiten van de F1-vleugel.

Het nabewerken van een 3D geprint onderdeel

Als het eindresultaat meer nabewerking vereist kan dat als volgt. Als eerste ga je de verlijmde onderdelen schuren en met spuitplamuur voorbehandelen.

Daarna de naden en eventuele openingen met 2 componenten plamuur dichtzetten.

Als de plamuur ca. 20 minuten uitgehard is, kan het oppervlak geschuurd worden.

Verven na het 3D printen

Als alle naden en openingen goed zijn weggewerkt kunnen de onderdelen in de grondverf gezet worden. 

Als er pen/gat verbindingen zijn aangemaakt in het onderdelen, is het beter om de delen apart in de grondverf te zetten en daarna het onderdeel samen te stellen dan andersom.

De laklaag aanbrengen

Als het laatste wordt de laklaag aangebracht. Voor een goede hechting van de laklaag zal eerst het gehele oppervlak van het model moeten worden opgeschuurd. Als dit gedaan is, kan de laklaag worden aangebracht.

Vragen over grote modellen 3D printen?

Heb je nog vragen over dit proces? Neem dan contact met ons op, we helpen je graag! Neem ook eens een kijkje naar onze webinars, seminars en trainingen als je graag meer wilt leren over 3D printen.