magazine

Printen en frezen met poeder, plastic of klei

tekst: Sander Alblas
beeld: Guido van Ophoven

Een freesmachine, een 3D poederprinter, een 3D scanner en een piepschuimsnijmachine; alles computergestuurd. Sinds twee jaar kunnen vormgevers, architecten en kunstenaars op de cad/cam afdeling van sundaymorning@ekwc aan de slag met hun digitale bestanden en experimenteren met 3D printing. Sander Alblas, medewerker van sundaymorning@ekwc, legt uit hoe het werkt en wat de mogelijkheden zijn.

De 3D printer van sundaymorning@ekwc is een poederprinter. Het apparaat gebruikt dezelfde techniek als die wordt toegepast in desktop inkjetprinters. Opmerkelijk detail is dat de 3D printer gebruik maakt van standaard inktcartridges van Hewlett Packard waar de zwarte inkt wordt uitgedrukt en wordt vervangen door een waterachtige, transparante vloeistof, de lijm.

Een digitaal 3D object - een voorwerp dat ingescand is met een 3D scanner of een object dat getekend is in een 3D tekenprogramma - wordt in een softwareprogramma in honderden dan wel duizenden plakjes gesneden, afhankelijk van de grootte en de gewenste resolutie. Dit proces heet ‘slicen’. Vervolgens wordt het bestand in de printersoftware geladen waarmee de printer wordt aangestuurd.

Poeder en lijm
Stel dat met een huis-tuin-en-keuken inkjetprinter een pak papier van 500 vellen zou worden geprint met op elk vel een doorsnede van een 3D object. En deze vellen zouden na het printen weer op elkaar worden gelegd, dan zou er binnen dat pak papier een object aanwezig zijn, als inkt op papier. De 3D poederprinter (merknaam ZCorp 450) doet hetzelfde, maar in plaats van vellen papier legt het laagjes los poeder op elkaar, waarbij op elk laagje poeder een doorsnede met lijm wordt geprint. Deze doorsnede hecht aan de eronder en erboven geprinte doorsnede, zodat er aan het einde een vast voorwerp in een verder met los poeder gevulde bak ligt.

Na een droogtijd van anderhalf uur kan dat geprinte voorwerp worden uitgegraven en worden schoongemaakt. De Amerikaanse kunstenares Jen Blazina heeft via sundaymorning@ekwc inmiddels veel gebruik gemaakt van deze printtechniek. Ze heeft met behulp van 3D modellen die op internet voorhanden zijn, militaire voertuigen voorzien van door haar zelf in 3D getekende, vriendelijke dierkarikaturen. Waardoor een heel lieflijk leger ontstaat. 

Klei direct in 3D
Naast het werken met materialen die specifiek horen bij een 3D apparaat, zoals het printpoeder voor de 3D printer, is in de loop van de tijd meer aandacht gekomen voor het direct in 3D printen en frezen van keramiek. Door deze techniek toe te passen is het niet altijd meer nodig om geprinte of gefreesde vormen op traditionele wijze om te zetten naar mallen om klei in te gieten of in te drukken. Je kunt dan direct keramiek produceren in 3D. Om hiermee aan de slag te kunnen, heeft sundaymorning@ekwc een tweedehands 3D printer aangeschaft waarmee eigen kleirecepten kunnen worden geprint.

Wanneer je klei direct 3D print, kun je niet alleen het mallentraject overslaan, het biedt ook nog een ander voordeel. Je kunt er ook vormen mee maken die met de traditionele mallentechniek niet mogelijk zijn. Bijvoorbeeld het printen van een vorm in een vorm. De Nederlandse kunstenares Gery Bouw heeft op die manier objecten kunnen printen die anders geheel met de hand gemaakt moesten worden, wat minder precies en veel tijdrovender zou zijn geweest.

Plastic filament
Een andere, interessante printtechniek die steeds meer terrein wint, is het printen met plastic filament. Er komen steeds meer van dit soort, goedkope, open source printers op de markt. Ook sundaymorning@ekwc heeft er een aangeschaft. Net als bij de poederprinter vindt eerst het ‘slicen’ plaats. Daarna wordt een plastic draad door een verhitte kop gestuurd, zodat de draad smelt. Vervolgens wordt, zoals met een slagroomspuit, draadje op draadje gelegd en kan het voorwerp worden opgebouwd. Door de verhitting van de draad plakt die aan de vooraf gelegde , inmiddels gestolde draad en ontstaat er een vast object.

Recentelijk is de machine omgebouwd door er een leeg gemaakte siliconen of acrylaatkit cartridge uit de bouwmarkt in te gebruiken die gevuld is met een pasteuze klei. Door hier luchtdruk op te zetten wordt de klei uit de cartridge geduwd en ontstaat er een lange kleidraad die door zijn vochtigheid aan eronder geprinte kleidraden hecht. Hierdoor is het mogelijk even simpele als indrukwekkende vormen op te bouwen die na droging ook weer direct in de keramiekoven te stoken zijn. Architect Brian Peters uit de Verenigde Staten stond recentelijk met de printer op de Dutch Design Week, waarbij hij demonstreerde hoe er decoratieve bakstenen kunnen worden geprint.

Frezen met de computer
Naast het 3D printen, waarbij 3D objecten door het toevoegen van materiaal worden opgebouwd, is er de veelzijdige techniek van het computergestuurd frezen. Hierbij wordt uit een blok materiaal juist materiaal weggehaald, totdat het gewenste voorwerp overblijft. Sundaymorning@ekwc beschikt over een freesmachine die een volume van 165x100x19 centimeter kan bedienen. Hiermee is meteen een voordeel aangegeven ten opzichte van 3D printen. De meeste 3D printers zijn begrensd qua grootte. In de regel is een printvolume van zo'n 20x20x20 centimeter standaard. Groter betekent hier ook meteen veel duurder. Freesmachines hebben al snel een veel grotere capaciteit qua ruimte en zijn dan prijstechnisch veel interessanter.

Een tweede voordeel is dat ze niet zo begrensd zijn qua materiaal als 3D printers. Het is goed mogelijk om naast het veel gebruikte polyurethaan schuim ook te frezen in hout, gips, zacht metaal, polystyreen, enzovoorts. En dat maakt frezen tot een heel flexibele techniek. Het Nederlandse kunstenaarsduo van Ophoven/Boersma liet bij sundaymorning@ekwc meerdere, gescande bustes frezen in polystyreen, waarbij de grootste ruim twee meter was. Dit lukte door de digitale bustes in meerdere stukken te frezen en later samen te voegen. Om deze polystyreen vorm werd vervolgens met gips een mal gemaakt in meerdere delen, waarin klei werd gedrukt.

Een ander indrukwekkend project dat met behulp van de freesmachine tot stand kwam, is dat van Filip Jonker, die een Pontiac voorzag van keramische beplating. Alle mallen werden direct in negatief in polystyreen gefreesd, zodat ze konden worden ingedrukt met klei.

Schuimblokken snijden
Tot slot is er een polystyreensnijmachine. Hiermee kunnen blokken van een kubieke meter polystyreenschuim worden gesneden door middel van een computergestuurde, verhitte draad. Twee portalen aan weerszijden van de machine kunnen ofwel met dezelfde of met twee verschillende, in een 2D of 3D tekenprogramma getekende curves worden aangestuurd, waardoor de verhitte draad een route volgt door het schuimblok. Hierdoor kunnen allerlei vormen uit het blok worden gesneden.

Als extra mogelijkheid zit er een draaiplateau in de machine, waarmee curves repeterend onder een steeds veranderende hoek kunnen worden afgelopen en er complexe vormen uit het blok zijn te snijden. Polystyreen is een goedkoop en aantrekkelijk materiaal dat grote vormen mogelijk maakt. Veel kunstenaars herkennen er dan ook goede mogelijkheden in om er beelden of mallen mee te maken.

Werk van Guido van Ophoven