PD_3D PRINTING (KBL/BBL)

NAAM: KLAS : Leerling boekje v1.1 jan 2017 Nick Govaart PD_3D PRINTING (KBL/BBL)

1 Workshopcheck Voordat je aan deze workshop kunt beginnen is het erg handig als je eerst de onderstaande workshops hebt gedaan. Kruis alles aan wat je al hebt gedaan en zorg ervoor dat je niet gedane workshops alsnog doet alvorens met deze workshop te starten. check Workshop Robotica I 3D printed fashion. - 2 -

2 Inleiding Welkom! Eindelijk mag je dan kennismaken met een 3D printer! Je hebt er misschien wel lang op moeten wachten. In deze module leer je kennis maken met diverse manieren van 3D printen en ontwerp je een eigen 3D object. Natuurlijk ga je dit object ook uitprinten en mag je het mee naar huis nemen. 3D printing zal, net als Robotica, een zéér belangrijk onderdeel worden van onze maatschappij. Er zijn op internet tieners te vinden die een eigen Youtube kanaal hebben alleen maar op het gebied van 3D printen en deze tieners verdienen er nog geld mee ook! Ben jij ook zo iemand die graag ontwerpt of iets maakt met een 3D printer? Vandaag zal je dat ontdekken! Beroepen die aansluiten bij deze workshop zijn: technicus mechatronica, programmeur, werktuigbouwkundige, industrieel designer, ontwerper, kunstenaar en elektrotechnicus. Veel plezier! - 3 -

Inhoudsopgave HFDST. OMSCHRJVING BLZ. 1 Workshopcheck - 2-2 Inleiding - 3-3 EVEN EEN TESTJE - 5-4 Op te leveren product(en) - 6-5 Verklaring van de gebruikte symbolen/pictogrammen in dit document - 7-6 3D printing Een eerste kennismaking. - 8-6.1 Soorten 3D printers...- 9-6.2 Globale opbouw van de Leapfrog Creatr FDM printer... - 10-7 Hoe maak je een eigen 3D print? - 13-8 TinkerCad - 14-9 De ontwerpopdracht - 21-10 Je ontwerp in TinkerCad opslaan. - 22-11 Je ontwerp van TinkerCad downloaden. - 24-12 Je 3D ontwerp afdrukken op de 3D printer - 26 - - 4 -

3 EVEN EEN TESTJE Zet een kruisje (X) bij het antwoord dat het beste bij jou past. Ben jij een goede 3D ontwerper? Doe de test! JA NEE WEET NIET Ik vind (3D) tekenen leuk. Ik heb wel eens met het programma Sketch-Up of TinkerCad gewerkt. Ik weet wat kalibreren is. Ik werk graag met computers. Ik vind het leuk om dingen te maken. Ik hou van techniek. Ik heb thuis ook een 3D printer staan. Ik ben geïnteresseerd in ontwerpen. Ik heb belangstelling voor machines en onderdelen. Ik hou van gadgets. Ik kijk vaak filmpjes over gadgets. Ik kijk vaak het programma How It s Made of iets soortgelijks. Ik weet wat een USB poort is. Ik weet wat geheugenkaarten zijn. Ik ben bekend met het begrip WIFI. Ik weet wat het woord Filament? betekent. Ik zou graag zelf eens een 3D object willen printen. Ik ben creatief. Ik let op het milieu. Ik gooi nooit zomaar iets weg. Ik ben bekend met het begrip recyclen. Heb je 18 van de 21 vragen met JA beantwoord? Dan heb je zeker interesse in 3D printing. Doe je best en wordt een goede ontwerper! - 5 -

4 Op te leveren product(en) Op te leveren product(en) Duur in lesuren Weging cijfer Dit compleet ingevulde werkboekje. 2 1 3D tekenen van een object 2 1 Een 3D geprint eindproduct 2 1 Het robotje BB8 uit de film Star Wars in 3D uitgeprint. - 6 -

5 Verklaring van de gebruikte symbolen/pictogrammen in dit document Op sommige bladzijden in dit document zal je de onderstaande pictogrammen tegenkomen. Er wordt dan een bepaalde handeling van je verwacht. Let dus goed op de pictogrammen! Hoge spanning Let op Lezen Schakeling maken Vragen / Filosoferen Idee / TIP Huiswerk Programmeren Opschrijven / Verslag maken Informatie Bovenstaande drone is voor het grootste deel 3D geprint. - 7 -

6 3D printing Een eerste kennismaking. 3D printers zijn niet nieuw; ze bestaan al ruim 30 jaar! Maar pas sinds een paar jaar zijn ze goedkoop en ruim inzetbaar voor bedrijf en consument. Met een 3D printer kun je echte objecten maken. 3D printers worden veel toegepast in de Rapid Prototyping industrie. Daar worden proefmodellen ontwikkeld. Zo n proefmodel kun je vrij snel afdrukken met een 3D printer. Er zijn vele manieren van 3D printen. We gaan er zo een aantal bekijken. Bekijk eerst eens de onderstaande filmpjes over 3D printen: 1. https://www.youtube.com/watch?v=0jln4rdzcks Wat is 3D printen? 2. https://www.youtube.com/watch?v=edptqa02fwa 3d printen: techniek in ontwikkeling Een 3D geprinte robot. - 8 -

6.1 Soorten 3D printers We gaan 3 soorten 3d printers bekijken. 1. FDM 3D printer De FDM 3D printer (Fuse Deposition Modelling) werkt met 3 beweegbare assen, een platform (printbed) en een zogenaamde Extruder. Het platform (printbed) kan 3 kanten op worden gestuurd. Dat gebeurt met 3 stappenmotoren. Deze motoren kunnen héél nauwkeurig worden gepositioneerd. Op het platform (printbed) wordt het 3D te printen voorwerp opgebouwd. Hoe groter het printbed, hoe groter het voorwerp kan worden. De extruder is een apparaat dat een plastic draad verhit totdat het smelt. Deze draad kan vervolgens worden in- en uitgetrokken door een stappenmotor. De snelheid van de stappenmotor bepaalt de dikte van de draad. Op deze manier kan er dus een object worden opgebouwd. Dat gebeurt laag voor laag. De lagen plastic worden door een metalen tuitje (nozzle) op elkaar gestapeld. Jij gaat werken met de Leapfrog Creatr 3D printer - 9 -

6.2 Globale opbouw van de Leapfrog Creatr FDM printer Hieronder zie je de opbouw van de Leapfrog Creatr 3D printer. Z-as. Dit beweegt het platform omhoog en omlaag. Toevoer filament. Hier wordt de plastic draad toegevoerd. Extruder. Hier komt een plastic draadje uit dat het object opbouwt. Y-as. Dit beweegt het platform naar voren en naar achteren. X-as. Dit beweegt het platform naar links en naar rechts. Besturing. Hier wordt de printer bestuurd. Frame. Dit is de basis van de printer. Platform. Dit is het printbed waar het object op geprint wordt. - 10 -

2. SLA Printer Een SLA (Stereo Lithography Apparatus) printer werkt met een vloeistof die plaatselijk uitgehard wordt met (laser)licht. Deze printers kunnen hele mooie voorwerpen maken maar zijn een stuk duurder in gebruik dan een FDM-printer. Het voorwerp & object wordt als het ware uit de vloeistof omhooggetrokken. Het voorwerp wordt uit de bak met speciale vloeistof getrokken. - 11 -

3. Poederprinters Er zijn veel soorten poederprinters. Sommige lijken veel op een normale printer waarmee je papier afdrukt. Alleen hebben kunnen ze ook in de diepte (z-as) printen. Er zijn poederprinters die 4 kleuren inkt hebben en een bindmiddel. Eerst spuit de printkop de juiste kleur op het poeder en vervolgens wordt het gebonden met het bindmiddel. Heel langzaam krijg je dan een figuur. Het voordeel van een poederprinter is dat ze gemakkelijk kleur kunnen printen én dat ze hele complexe voorwerpen kunnen printen. Poederprinters zijn héél duur omdat de printkop gepatenteerd is (deze is beschermd door rechten. Grote bedrijven hebben die rechten). Ook is er veel nabewerking nodig maar een print uit deze machine is echt fantastisch. Deze printers (3D printen in kleur) kosten gemiddeld zo n 100.000 euro. Professionele 3D printers van het bedrijf Stratasys. - 12 -

7 Hoe maak je een eigen 3D print? Om een 3D voorwerp te kunnen uitprinten zijn de volgende zaken nodig: - Een 3D tekenprogramma om een ontwerp te maken. - Een programma om het 3D ontwerp om te zetten in 3D printertaal. - Een 3D printer om het ontwerp uit te printen. Jij gaat vandaag al deze programma s gebruiken om een ontwerp te maken, om te zetten en af te drukken. We gaan beginnen met het tekenen van een 3D voorwerp. - 13 -

8 TinkerCad Een heel fijn programma om mee te ontwerpen is Tinkercad. Het is een programma dat gewoon in je webbrowser werkt, dus er is geen installatie nodig. Er wordt wel een inlogcode gevraagd. Deze inlogcode vind je hier in dit boekje. Om Tinkercad op te starten doe je het volgende: 1. Typ in de webbrowser www.tinkercad.com Je ziet nu het volgende scherm: 2. Klik op Sign In (rechtsboven). - 14 -

Je ziet nu onderstaand scherm verschijnen. 3. Vul bij Username in: gebruiker@tinkercad.com 4. Vul bij Password in: gebruiker1 5. Klik op Sign In. (Je mag ook zelf een account aanmaken. Ook kan je via Facebook inloggen.) - 15 -

Je ziet nu onderstaand scherm verschijnen in je browser: Klik nu op Create new design. Je ziet nu het ontwerpscherm (editor) verschijnen: - 16 -

Je gaat nu een kleine cursus volgen over hoe dit programma werkt. De cursus is in het Engels maar als je dat niet kunt volgen kun je vast wel via www.google.nl Nederlandstalige uitleg vinden over TinkerCad. Klik op: HELP en Watch Tutorial Video. Je krijgt dan snel een overzicht wat je met TinkerCad kunt doen en Hoe het werkt. Nadat je de tutorial video hebt bekeken kun je zelf aan de slag in het Workplane venster (zie hierboven). Vind je het nog steeds moeilijk om met TinkerCad te werken? Volg dan de online lessen. Op de volgende bladzijde zie je hoe je die kunt volgen. - 17 -

Om stap voor stap lessen te volgen over TinkerCad klik je op het logo (linksboven) van Tinkercad. Je komt dan weer in het hoofdmenu terug. Klik nu op LEARN. - 18 -

Je ziet nu onderstaand scherm verschijnen: Scrol helemaal nar beneden totdat je onderstaand scherm ziet: - 19 -

Je kunt nu een aantal lessen nemen om de basis van TinkerCad te leren. Wil je alles zelf uitzoeken? Prima. Dan klik je weer op het gekleurde TINKERCAD logo en kies je weer voor Create new design. LES 1: Learning the moves Klik op: Begin Lesson van Learning the Moves. De lessen in TinkerCad zijn eenvoudig te volgen en geven je de juiste instructies. Na een aantal lessen heb je de basis onder de knie van TinkerCad en kun je een eigen ontwerp gaan maken. Sluit een les steeds af door te klikken op Complete the lesson. Er komt dan vanzelf een venster met een volgende les tevoorschijn. Op deze manier leer je stap voor stap te werken met TinkerCad. Om uit de lessenserie te stappen klik je op Exit lesson > Je komt dan vanzelf weer in het hoofdmenu (dashboard) terecht. - 20 -

9 De ontwerpopdracht Aan het einde van deze les ga je weg met een 3D uitgeprint ontwerp. Er zijn enkele voorwaarden aan je eindontwerp en eindopdracht. VOORWAARDEN 1. Je TinkerCad ontwerp is maximaal 50 x 50 x 50 mm. Dit vanwege de printtijd. Wil je groter? Overleg dan met je begeleider. 2. Je krijgt voor deze les een aantal lesuren. Stel je hebt 4 lesuren gekregen. Je maakt deze 4 lesuren dan ook helemaal vol. Dat is inclusief het uitprinten. Tijdens het uitprinten van je 3D ontwerp moet je wachten. Je gaat dan door met het ontwerpen via Tinker Cad. Je kan bijvoorbeeld extra lessen volgen of op internet extra tutorials vinden en uitvoeren. Je bent dus de gehele toegewezen tijd bezig met ontwerpen! 3. Je levert je ontwerp (screenschot) in bij je begeleider via email of It s Learning. 4. Ben je met 2 personen? Dan kun je het ontwerp 2x afdrukken. Hoe dat gaat zie je bij het hoofdstuk uitprinten. 5. Je behandelt de apparatuur met respect. Een 3D printer is een gevoelig apparaat. Als je ziet het gevoel hebt dat er iets niet klopt, meldt dit dan bij je begeleider. 6. Tijdens het uitprinten kom je niet aan de 3D printer. Als er iets fout gaat, roep je je begeleider erbij. 7. Je werkt met de materialen die je van je begeleider toegewezen krijgt. De 3D printer werkt slechts met één kleur materiaal. Je kunt je ontwerp later overschilderen. De begeleider bepaalt de kleur van je ontwerp/object. Dit is meestal het materiaal met een bepaalde kleur die al in de printer aanwezig is. Dus je kunt niet je eigen kleur kiezen! - 21 -

10 Je ontwerp in TinkerCad opslaan. Als je ontwerp klaar is kun je het opslaan intinkercad. Omdat er veel studenten werken met dit programma en hetzelfde account is het belangrijk dat je je ontwerp op de volgende manier opslaat: OPSLAAN Klik linksboven op Design en Properties in het ontwerpscherm. Je ziet nu onderstaand venster opkomen: Vul hier je VOOR- en ACHTERNAAM en KLAS in. Klik hierop om je naam te onthouden. - 22 -

Je keert terug in je ontwerpscherm en je kan vervolgens je ontwerp opslaan. Klik op Design en Save. Klik op Save om je ontwerp op te staan in TinkerCad. Zo. Je ontwerp is nu veilig opgeslagen. Vergeet niet om tijdens het ontwerpen zo af en toe je ontwerp op te slaan. Want als je browser eruit klapt ben je alles kwijt! - 23 -

11 Je ontwerp van TinkerCad downloaden. Als je ontwerp klaar is kun je het downloaden vanuit TinkerCad. Dit ontwerp wordt dan door TinkerCad klaargemaakt om uit te printen. DOWNLOADEN Om je ontwerp te downloaden klik linksboven op Design en Download for 3D printing in het ontwerpscherm. Je ziet nu onderstaand scherm verschijnen: Klik op.obj of.stl om je ontwerp te downloaden. - 24 -

TinkerCad zal nu je ontwerp opslaan in de map DOWNLOADS op de computer, Je ziet onderaan je scherm dan ook het volgende venster verschijnen: Zo, nu is je ontwerp in het juiste formaat opgeslagen op de computer en gaan we het uitprinten. Dit doen we met een ander programma. Dat programma heet Simplify 3D. Je kan nu de browser naar de achtergrond laten gaan door rechtsboven te klikken op: Je venster zal nu naar de taakbalk onderaan verdwijnen maar NIET sluiten. Je bent nu terug op het bureaublad van Windows en klaar om je ontwerp uit te gaan printen. - 25 -

12 Je 3D ontwerp afdrukken op de 3D printer Om je ontwerp nu in 3D uit te printen heb je een programma nodig dat jouw ontwerp omzet naar een 3D printer van een bepaalt merk. Er zijn tegenwoordig vele tientallen (misschien wel honderden) soorten 3D printers. Die hebben allemaal andere eigenschappen. Dus het programma moet wel met de printer kunnen samenwerken. Om jouw 3D ontwerp uit te printen ga je werken met het bekende en beste 3D printprogramma tot nu toe. Dat programma heet Simplify 3D. Zoek het programma op in het startmenu of op het bureaublad en dubbelklik op het pictogram. Nadat het programma gestart is, zie je het volgende scherm: - 26 -

Voor de zekerheid gaan we het programma opnieuw instellen voor onze 3D printer. Onze 3D printer in techniek heet Leapfrog Creatr:. De printer heeft 2 printkoppen maar we gaan er slechts één van gebruiken. Om het programma juist te laten werken klikken we rechtsboven op Help en vervolgens op Configuration Assistant. Er verschijnt dan het volgende venster: Klik op Select Printer en kies de Leapfrog Creatr Single uit de lijst. Klik op Next. Het programma geeft nu aan dat de printer klaar is voor gebruik. - 27 -

We gaan nu je ontwerp inladen. Klik op Import Je ziet nu het volgende venster verschijnen: - 28 -

Als het goed is zit je al in de map Downloads. Zo niet, klik dan in het linker gedeelte van het venster op de map Downloads. Als het goed is zie je jouw ontwerp in de download map staan. Klik op je ontwerp pictogram (of naam) en klik vervolgens op Openen. Klik op je ontwerp En klik vervolgens op Openen. Als alles goed is gegaan zie je nu het volgende scherm: Dit is een voorbeeld. Jouw ontwerp ziet er natuurlijk anders uit. - 29 -

Je mag je voorwerp niet te groot uitprinten. Dat kost te veel tijd. Hou het dus op maximaal 50 x 50 x 50 mm. Het kan zijn dat je voorwerp veel te groot of veel te klein op het scherm verschijnt. Dan kun je het ontwerp verkleinen of vergroten. Dat gaat als volgt: Dubbelklik op je voorwerp in het scherm. Aan de rechterkant zie je een venster met daarin gegevens van je voorwerp. Je kan nu de grootte aanpassen door de getallen in het linkervenster te veranderen. Vul bij Size (mm) X of Y of Z een waarde in van maximaal 50 mm. Je voorwerp wordt dan maximaal 50 mm. Klik vervolgens op Done. Tip: Je kunt ook de Scale optie gebruiken. - 30 -

Je mag je ontwerp één keer uitprinten. Maar als je met z n tweeën hebt gewerkt wil je partner natuurlijk ook graag een 3D print hebben. We gaan je ontwerp dan ook dupliceren. - Klik op je voorwerp - Klik vervolgens linksboven op Edit en Duplicate models. Het volgende scherm verschijnt: Klik op Copy Je hebt nu één exacte kopie gemaakt van je ontwerp. - 31 -

Om nu alles klaar te maken om te printen klik je op Center and Arrange. Hiermee worden je 2 voorwerpen (3D objecten) netjes uitgelijnd en klaargemaakt. Nu gaan we het geheel omzetten naar 3D printertaal. Dat noemen we G-CODE. G-Code is een 3D taal om objecten te kunnen printen, freezen, etc. Elke 3D machine heeft zijn eigen G-code. Jouw object gaan we nu omzetten naar laagjes zodat de 3D printer deze stap voor stap kan uitprinten. De G-Code beschrijft die laagjes. Je kan héél veel instellen met dit programma maar wij gaan de basisinstellingen gebruiken. Deze geven al een prima 3D print. - 32 -

Uitprinten van je 3D object. Voordat je je voorwerp(en) gaat uitprinten roep je even je begeleider erbij. Deze zal alles snel controleren. Om je object uit te printen doe je het volgende: - Zet de 3D printer aan (schakelaar zit aan de achterkant). - Controleer of de Usb kabel aangesloten is. Deze Usb kabel loopt vanaf de achterkant van de printer naar de computer toe. - Controleer of het printmateriaal (plastic draad) vanaf de rol naar de printerkop toeloopt. - Controleer of het printerbed (printplatform) schoon en glas is. Maak het anders schoon met de schraper die bij de printer aanwezig is. PAS OP: het printerplatform of de printerkop kan erg heet zijn! Klik nu op Edit Process Settings. Het volgende venster verschijnt nu: Kies hier uit de lijst voor het materiaal PLA en klik vervolgens op Ok. - 33 -

We hebben de printer nu ingesteld om te printen met het plastic materiaal PLA. PLA is een biologisch afbreekbaar plastic. Het voordeel van PLA is dat het een goedkoop en sterk materiaal is. Ook kun je er meer details mee printen dan met ander materiaal. Omdat het een milieuvriendelijker plastic is, gebruiken we dit materiaal bij techniek. Nu zijn we klaar om te printen. Klik op linksonder op Prepare to Print. Er verschijnt links dan een nieuw venster: Hier zie je gegevens staan over jouw printopdracht. Ook zie je een schatting over hoelang het printen duurt. Klik op Begin printing over USB om het printen te starten. - 34 -

De printer gaat nu opwarmen. Als het goed is hoor je de kop van de printer ook bewegen. Alles wordt klaargemaakt om te printen. Het kan wel tot 10 minuten duren voordat de printer wat gaat doen. Dit vanwege het opwarmen van het platform en de printerkop. Als de printer aan het opwarmen is, kun je het beste even je begeleider roepen. De begeleider zal met een spuitbus een laagje haarspray op het platform spuiten. Daarmee blijft je te printen voorwerp goed plakken op het platform. Als je de spuitbus zelf hebt (3D printer spray) dan mag je ook zelf wat spuiten. Niet langer dan 1 seconde spuiten. Dat is genoeg. In de tussentijd kan jij weer door met TinkerCad. Verbeter je ontwerp, maak een nieuw ontwerp of neem nog enkele verdiepende lessen. De printer gaat na opwarmen jouw 3D ontwerp automatisch afdrukken. Kijk even of het printen in het begin goed gaat. De printer maakt in het begin een dunne plastic laag. Deze laag moet goed aan het platform blijven plakken. Je ontwerp wordt vervolgens op deze laag opgebouwd. Vraag bij twijfel of je begeleider even komt kijken.. Veel plezier! - 35 -

- 36 -