<

Professional 3D Printers

Professional 3D Printers

De prijzen van printers in de professionele markt beginnen bij €10.000,- en lopen op tot boven €1.000.000,-. Fabrikanten beschermen zowel aanschaf- als materiaalprijs en deze kan ook nog weleens variëren per aanbieder of regio. De 3D-printers worden dan ook kwalitatiever met elkaar vergeleken dan de printers voor de prosumer. We bespreken onder meer de toepassing en industrie, maar ook de prijs van het materiaal en de machine voor de verschillende technologieën en hun printers.

Systemen SLA en FDM

De twee grootste spelers in de professionele 3D-printmarkt zijn 3D Systems (SLA), en Stratasys (FDM). In de volgende delen van deze rubriek is te lezen hoe beide bedrijven eind jaren `80 elk hun eigen technologie ontwikkelde. Inmiddels zijn er al wel meer partijen actief. Na een mislukte samenwerking met HP heeft Stratasys eind december een fusie met 3D-printerfabrikant Objet afgerond. Samen vormen zij op dit moment de grootste marktpartij met een geschatte marktwaarde van 3 miljard dollar. Ook 3D Systems is actief nieuwe technologieën aan het verwerven met in totaal 31 overnames tot november 2012, waarvan 24 in de laatste twee jaar. In de markt van metaal printen zijn er diverse spelers actief.

FDM

Fused Deposition Modeling (FDM) is de enige technologie waar voor alle eind gebruikers 3D-printers bestaan. Stratasys ontwikkelde deze technologie en is in de professionele markt nog steeds marktleider. Alle FDM-printers van Stratays hebben momenteel een minimale laagdikte van 178 micron. DochterbedrijfDimension biedt met de Elite een instap model aan met een bouwvolume van 203mm x 203mm x 305mm. De Dimension Elite kost €22.800,-. Stratasys heeft een professionele lijn genaamd Fortus. De grootste printer uit deze lijn – de 900mc – is met een aanschafprijs van €300.000,- en een bouwvolume van 914mm x 610mm x 914mm van een ander kaliber.
FDM wordt voornamelijk toegepast voor het functioneel testen van prototypes in verschillende sectoren. Gereedschap fabricanten als Black & Decker, electronica fabrikant Motorola, maar ook 3M maken gebruik van FDM om nieuwe ontwerpen te testen. De nieuwste generatie Mars Roverwordt momenteel getest met zeventig geprinte onderdelen, al worden deze in het definitieve model vervangen. De technologie wordt ook ingezet om eindproducten te fabriceren. Zo vliegen er een aantalUnmanned Aerial Vehicles rond met FDM onderdelen. Daarnaast zijn zowel het omstreden Wiki Weapon, als het exo-skelet voor het 2-jarige meisje Emma gefabriceerd door middel van FDM.

Informatie Aanvragen

POLYJET

Het Israelische Objet heeft eind jaren `90 de techniek Polyjet ontwikkeld. De desktop serie biedt met de Objet 24 een instap model voor iets meer dan €15.000,-. Net buiten het bereik van de enthousiaste prosumer, en ook niet toegespitst op deze doelgroep. Objet-printers zijn allemaal prototype machine. Dit maakt de machine`s erg geschikt voor educatieve doeleinden. De Objet 24 heeft een bouwvolume van 240mm x 200mm x 150mm. Een nadeel is, is dat de Objet 24 slechts in één materiaal kan printen. Dit materiaal wordt geleverd in cartridges die €300 per kilogram kosten. Objet heft onlangs aangekondigd een nieuwe printer op de markt te brengen met een bouwvolume van maar liefst 1000mm x 800mm x 500mm, genaamd de Objet 1000. Deze 3D-printer kan net als deConnex 500 van Objet met maar liefst 120 verschillende materialen werken, waarvan veertien in één enkele print. De prijs voor de Objet 1000 is nog onbekend, de Connex 500 kost €200.000,- exclusief nabewerking van de stations. De machine`s van Objet worden vooral bij de ontwikkeling van consumenten-producten in gezet zodat ze functioneel getest kunnen worden. Een voordeel van deze professionele printers is dat de multi-material printers zowel flexibele, heldere en sterke materialen in één keer kunnen printen.

Informatie Aanvragen

SLA

3D Systems eigenaar Charles Hull is de uitvinder van de techniek Stereolithografie. Dit is nog steeds de kern-technologie van 3D Systems. In November 2012 presenteerde 3D Systems op Euromold – `s werelds grootste beurs voor design- en productontwikkeling – de Projet 3500 HD max. De printer is met €75.000,- het instapmodel in de professionele SLA en heeft een bouwvolume van 300mm x 185mm x 200mm. De machine is geschikt voor het nieuwe materiaal van 3D Systems, Visijet X. Het materiaal belooft kwaliteiten gelijk aan spuitgegoten ABS, en met een laagdikte van 16 micron lijkt de oppervlakte-kwaliteit dit ook waar te kunnen maken. De SLA-printers van 3D Systems worden ook gebruikt in de tandheelkunde. Ook zijn er materialen beschikbaar, geschikt om modellen te printen voor (verloren was) gieten. Deze techniek wordt onder andere toegepast voor sieraden en bijzondere gereedschappen voor de medische wereld.
De Mammoth SL, een bijzondere printer welke gebruikt maakt van SLA is intern ontwikkeld door 3D print gigant Materialise. Voor de fusie van Stratasys en Objet waren zij verreweg het grootste bedrijf betrokken bij 3D-printen, met onder meer softwareontwikkeling, een technische en creatieve ontwerpafdeling en een service bureau. De Mammoth SL is beschikbaar via het service bureau van Materialise en biedt een bouwvolume van 2100mm x 700mm x 800mm. De machine wordt gebruikt om volledige dashboards van concept auto’s te kunnen testen.

Learn More

FULL COLOR 3D PRINTING

Binnen de professionele 3D-printmarkt zijn er een tweetal partijen die full color 3D Printing beloven, Z-Corp – inmiddels onderdeel van 3D Systems – en MCor Technologies. De printers van MCor maken gebruik vanLaminated Object Manufacturing (LOM) en werden eerder weggelaten in deze rubriek. De printer bedrukt vellen A4 in kleur en vervolgens snijdt een laser het vel in een 2D patroon. De 3D-printer lijmt vervolgens de bedrukte vellen op de onderliggende laag. Zo wordt een 3D-object gecreëerd. De voornaamste reden dat de technologie toch genoemd wordt is de recente bekendmaking dat kantoorwinkelketen Staples een 3D-print service gaat aanbieden met printers van MCor. De printerfabrikant mikt op het business model van de eerste 2D printers van onder meer Xerox. De MCor Iris is de laatste printer van de fabrikant met een bouwvolume van 256mm x 169mm x 150mm. MCor verhuurt de Iris – inclusief materiaal en service kosten – voor €11.500,- per jaar.
Z Corp verkoopt haar ZPrinters in verschillende formaten. De best verkochte printer uit de reeks is de ZPrinter 650 met een bouwvolume van 254mm x 381mm x 203mm. De printer wordt verkocht met een geïntegreerde cabine voor het verwijderen van poeder. De aanschafprijs van de machine is €45000,-. In de meest gedetailleerde stand, print de machine met een laagdikte van 90 micron. Toch is detail niet de voornaamste kwaliteit van de printer. Kleur, snelheid en relatief lage materiaal kosten – €0.20 per cc – zijn kenmerkend voor de ZPrinter.
Beide technologieën worden uitsluitend gebruikt voor de fysieke weergave van prototypes. Direct uit de printer zijn de modellen vrij fragiel, en ze verslechteren met de tijd. Diverse coatings bieden echter bescherming en kunnen veroudering tegengaan. De full colormogelijkheid maakt de technologieën geschikt voor een eigen segment van toepassingen. Ingenieurs werken bijvoorbeeld met de technologie om een ontwerp te communiceren met een klant of marketingafdeling. Ook architecten adopteren de technologie.

Informatie Aanvragen

SLS

Professoren aan de Universiteit van Texas ontwikkelde begin jaren `90 de technologie achter Selective Laser Sintering (SLS). Spin-off bedrijf DTM commercialiseerde de technologie en sloot een licentie overeenkomst met het Duitse EOS. Na overname van DTM door 3D Systems volgde er een aantal rechtszaken in 2003 over de inbreuk op de patenten omtrent SLS. Beide bedrijven besloten in 2004 de strijdbijl te begraven en sloten een crosslicentie-overeenkomst. Zowel EOS als 3D Systems bieden momenteel SLS machines aan voor de professionele markt.
De printers zijn geschikt voor Nylon poeder, en glas gevuld Nylon poeder. Dit laatste verbetert de slagvastheid en structurele eigenschappen van het geprinte model. Kosten van het materiaal liggen tussen de €40 per kilogram en – wanneer aangeleverd door de fabrikant – €110 per kilogram. 3D Systems biedt haar Sinterstation Pro 230 – met een bouwvolume van 550mm x 550mm x 750mm en een minimale laagdikte van 80 micron – aan voor €750.000. Recent heeft de Universiteit van Huazhong een printer aangekondigd met een bouwvolume van maar liefst 1200 bij 1200mm.
De technologie vindt deze brede toepassing zowel in prototypering als in eindproducten. EADS Innovation Works in Engeland fabriceerde de Airbike uit geprinte onderdelen en past de technologie toe voor fabricage van Unmanned Aerial Vehicles. Voor consumenten zijn sieraden beschikbaar gefabriceerd met deze technologie. Zo biedt hetNederlandse Suuz, customizable ringen en armbanden aan in diverse kleuren.
Door de unieke vormvrijheden van 3D-printen, en de mogelijkheid om in lage volumes te produceren is 3D-printen een bijzondere technologie. In combinate met de specifieke sterkte en stijfheid van metaal is de technologie zo een aantrekkelijk alternatief voor CNC-frezen, gieten of vonkverspanen. Zo wordt de techniek momenteel toegepast in; de aerospace voor gasturbine’s; automotive voor suspensie’s en de medische sector voor bijvoorbeeld implantaten of gereedschappen. Ook machinefabricanten printen inmiddels eindproducten, en er zijn speciale printers op de markt voor het fabriceren van sieraden.

Informatie Aanvragen

3D-PRINTEN IN METAAL

Er zijn momenteel drie technieken commercieel beschikbaar voor het direct printen in metaal. Al deze technieken zijn gebaseerd op poeder. Hierbij wordt telkens een laag poeder selectief uitgehard met diverseonderscheidende technieken. In de bouwkamer wordt een eigen atmosfeer gecreëerd om oxidatie tijdens het proces te voorkomen. Voor niet reactieve materialen wordt gewerkt in vacuum of stikstof, en voor reactieve materialen in een argon omgeving.
De twee meestgebruikte technologieën – Direct Metal Laser Sintering (DMLS) en Electron Beam Melting (EBM) en bijbehorende printers – worden in deze presentatie uitgebreidt vergeleken. Het grootste verschil tussen de twee is de energiebron, waarbij DMLS gebruikt maakt van een laser (licht) en EBM van electronen voor de uitharding. Bij DMLS wordt het licht met behulp van optische lenzen gefocust, en met spiegels afgebogen. Voor DMLS zijn momenteel meer materialen beschikbaar. De electronen worden met de eerste magneten gefocust, en met een tweede set magneten afgebogen. EBM biedt voordelen in minder complexiteit, efficiency en bouwsnelheid.

 

Informatie Aanvragen

EBM

Het Zweedse Arcam is in 1997 begonnen met de ontwikkeling van hun Electron Beam Melting technologie (EBM). Vijf jaar later brachten zij het eerste systeem op de markt, en inmiddels hebben zij meer dan zestig machines verkocht. Momenteel is de beperkte beschikbaarheid van bouwmaterialen een belemmering, maar de kracht van de laser biedt grote voordelen in restspanning en bouwsnelheid. Door gebruik te maken van magneten voor focus en richting van de straal worden de installatie en onderhouds kosten verlaagd.
De Arcam A1 – voor kleindere onderdelen, als medische implantaten – en de A2 voor grotere onderdelen als bijvoorbeeld de aerospace industrie – zijn momenteel de twee beschikbare printers van Arcam.

Informatie Aanvragen

DMLS/SLM

Waar het aanbod op de SLS-markt beperkt is zijn er verschillende varianten van metaal sinteren. Meerdere licenties zorgen voor meer partijen op de markt. Daarnaast zorgen de eigenschappen van metaal ervoor dat de investering in ontwikkeling van de technologie aantrekkelijker is.
Concept Laser biedt de M1 & M3 printers aan onder de naam Laser Cusing. Bijzonder aan deze printers is dat zij de bouwkamer niet verhitten, maar het metaal volledig door middel van de laser verhitten. Dit zorgt voor betere mechanische eigenschappen van het eindproduct, gelijk aan alternatieven als CNC frezen. Ook kunnen de printers van Concept Laser graveren. Renishaw biedt – na overname van MTT Technologies – 3D-printers aan onder de naam Selective Laser Melting, vergelijkbaar met DMLS.
De EOSINT M270 – voor details zie deze vergelijking – is momenteel de meestverkochte printer op de markt. De machine kost los €430.000,- en inclusief volledige installatie en bijbehorende apparatuur €650.000,-. Een groot voordeel van de machine is dat de machine snel wisselt tussen verschillende bouwopdrachten, en dat de mogelijkheid bestaat om op bestaande modellen te printen. Nadeel blijft dat – door gebruik van een laser – de bouwsnelheid beperkt is, en dat er restspanning in het materiaal overblijft. Nabewerking is hierdoor vereist, en verlengt de bouwsnelheid indirect nog meer. De variable kosten voor gebruik – gas, bouwmateriaal en nabewerking – liggen hoger voor DMLS dan voor EBM.EOS heeft recent de M280 op de markt gebracht met een krachtigere laser – waarmee de restspanning beperkt wordt – en een groter bouwvolume.EOS biedt – in samenwerking met Cookson Precious Metals – een 3D printer specifiek voor de sieraden en horloge industrie aan, de Precious M080. De printer is specifiek ontworpen voor het printen in goud (18k) en heeft een bouwvolume van 80 x 80 x 100mm.
3D Systems biedt systemen aan onder de naam Selective Laser Melting. Door beperkingen op het gebied van medische regelgeving in de VS is de afname van het SLM systeem helaas beperkt gebleven in vergelijking met Arcam en EOS.

Informatie Aanvragen

DIRECT PART MATERIALIZATION

De techniek Direct Part Materialization wordt commercieel aangeboden door Ex One. De printtechniek vereist enige nabewerking van het model. Na het printen wordt het model gesinterd en vervolgens geimpregneerd met brons om volledige dichtheid te bereiken. Toch onderscheid de machine zich met een bijzonder snelle printsnelheid. De M-print is de grootste beschikbare metaalprinter, met een bijzonder groot bouwvolume van 760 x 390 x 400mm. Een volledig bouwvolume printen duurt zo’n dertien uur. Beschikbare bouwmaterialen zijn RVS, brons en wolfraam.

Informatie Aanvragen