FDM, SLS of MJF: wanneer kies je welke printtechniek?

Bij FDM (fused deposition modeling) duwt de printer een kunststof draad door een verwarmde nozzle en legt die als rups neer. Elke laag hecht aan de vorige. Overhangen boven ongeveer 45 graden hebben support nodig, die na het printen wordt verwijderd. De binnenkant van een onderdeel is meestal niet massief, maar gevuld met een raster: de infill.

Bij SLS (selective laser sintering) ligt een dunne laag nylon poeder in een verwarmde bak. Een laser smelt de doorsnede van het onderdeel, er komt een nieuwe laag poeder overheen, en zo verder. Het losse poeder rondom draagt het onderdeel, dus support is niet nodig. Onderdelen kunnen daardoor in de hele bouwkamer boven en naast elkaar gestapeld worden.

MJF (Multi Jet Fusion) werkt ook met een poederbed, maar zonder laser. Een printkop spuit een vloeistof op de plekken die moeten versmelten, waarna een warmtelamp over de hele laag gaat. Het resultaat lijkt sterk op SLS. MJF-onderdelen zijn van zichzelf grijs en worden vaak zwart geverfd.

Een FDM-onderdeel is anisotroop. In het vlak van de laag is het sterk, tussen de lagen zwakker, omdat de rupsen daar alleen aan elkaar gesmolten zijn. Bij vezelversterkt filament is dat verschil groter. Wie voor FDM ontwerpt, kiest daarom bewust de stand op het printbed en legt de hoofdbelasting in het vlak van de lagen.

In een poederbed versmelt elke laag over het hele oppervlak met de laag eronder. SLS- en MJF-onderdelen zijn daardoor in alle richtingen veel gelijkmatiger sterk. Helemaal isotroop zijn ze niet, maar het verschil is zo klein dat de stand in de bouwkamer zelden het ontwerp bepaalt. Voor een clip, een filmscharnier of een dunne verende lip die in meerdere richtingen buigt, is dat een echt voordeel.

FDM laat laaglijnen zien, en vlakken waar support zat zijn ruwer. Het vlak dat op het printbed ligt, is juist glad en vlak. Kleine details zijn begrensd door de breedte van een rups, ongeveer een halve millimeter.

SLS en MJF geven een egaal, licht korrelig oppervlak zonder supportsporen. Fijne details, dunne wanden en kleine tekst komen beter uit. Het oppervlak is wel licht poreus en voelt mat en stroef aan. Voor een zichtonderdeel wordt het vaak gestraald, gekleurd of gecoat.

Bij FDM bouwt de printer één onderdeel of een rij onderdelen op het printbed. De prijs volgt vooral het materiaal dat in het onderdeel zit en de printtijd. Het eerste stuk kost ongeveer hetzelfde als het tiende, op de staffelkorting na. Bij ons loopt die per uniek onderdeel op tot 35% vanaf 250 stuks.

Bij poeder draait het om de bouwkamer. Een printopdracht kost de machine ongeveer evenveel tijd, of de bak nu half of helemaal vol is, want de hele bouwhoogte moet worden opgebouwd en daarna afkoelen. Poederbedrijven vullen de bak daarom met onderdelen van meerdere klanten. Voor veel kleine onderdelen die je in de bak kunt stapelen, levert dat een lage prijs per stuk op.

Bij grote of dikke onderdelen werkt het andersom. In een poederbed is een onderdeel massief, tenzij je het zelf hol tekent met openingen waar het poeder uit kan. Een groot blok neemt veel ruimte in de bak in en kost veel poeder. FDM print zo'n onderdeel met wanden en infill, en dan betaal je voor het materiaal dat er echt in zit. Voor grote, dikke onderdelen is FDM daardoor vaak goedkoper.

SLS en MJF werken vooral met PA12 en PA11, nylon zonder vulling. Er bestaan varianten met glas of koolstofvezel en ook flexibele poeders, maar het aanbod verschilt per leverancier en die varianten zijn duurder. PA12 neemt minder vocht op dan PA6 en blijft daardoor maatvaster in een omgeving met wisselende luchtvochtigheid.

Met FDM heb je een breder palet aan technische materialen. Wij printen onder meer PETG-CF, ASA-CF en PA6-CF. Deze vezelversterkte materialen zijn in het vlak van de laag stijver dan ongevuld nylon en krimpen weinig. ASA-CF kan bovendien tegen UV en weer, en PA6-CF blijft vormvast tot circa 150 °C bij lichte belasting. Voor een beugel, mal of machineonderdeel dat niet mag doorbuigen, is een vezelversterkt FDM-materiaal vaak de betere keuze.

Een FDM-printer kan met één onderdeel starten. Er hoeft niet gewacht te worden tot een bak vol is, en direct na het printen kan het onderdeel van de plaat. Dat maakt FDM geschikt voor snelle iteraties: model aanpassen, opnieuw printen, testen.

Bij poeder komt de planning van de bouwkamer erbij. Na het printen moet de hele bak afkoelen, vaak urenlang, en daarna worden de onderdelen uitgepakt, ontpoederd en gestraald. Bedrijven met veel machines vangen dat op in hun planning, maar een enkel prototype in poeder is naar verhouding duur.

Honderd kleine clips, kappen of houders met fijne details: SLS of MJF. De bouwkamer zit vol en de stuksprijs is laag.

Onderdeel met snapverbindingen of verende delen die in meerdere richtingen belast worden: SLS of MJF.

Stijve beugel, mal of fixture die niet mag doorbuigen: FDM in PETG-CF, ASA-CF of PA6-CF.

Groot of dik onderdeel, zoals een behuizing of montageplaat tot 325 × 320 × 325 mm: FDM, omdat je met infill alleen betaalt voor het materiaal dat nodig is.

Onderdeel dat buiten in de zon zit: FDM in ASA of ASA-CF.

Prototype dat je deze week test en volgende week weer aanpast: FDM.