Supports, wat moet je er nu mee?

Supports, wanneer je maar een beetje bekend bent met 3D printen zul je er vast wel eens van gehoord hebben. Om een model op te bouwen, is er namelijk vaak support nodig om dit te laten slagen. Hoewel dit een cruciaal aspect is van 3D printen en daardoor vaak ook niet is te voorkomen, heeft het verder eigenlijk alleen maar nadelen. Extra materiaalkosten, extra printtijd en het geknoei om deze supports achteraf weer te verwijderen. Dan hebben we het nog niet eens gehad over de eventuele schade die dit kan opleveren. Het kan dan ook zeker geen kwaad om eens dieper in te gaan op deze materie, om deze kennis in ons voordeel te laten werken.

Wat zijn het nu eigenlijk die supports? “Supports” in het Nederlands “Ondersteuning” doet eigenlijk precies wat het woord zegt, het ondersteunt delen van ons model tijdens het printen. In tegenstelling tot het afdrukken van een A4’tje waarbij er slechts op één niveau wordt geprint, gaan we bij 3D printen ook de hoogte in. Een model wordt zo geprint in meerdere lagen, waarbij iedere laag eigenlijk een individuele 2D afdruk is. Het printen in de lucht met vloeibaar materiaal geeft ons echter wel een uitdaging, want waar onze eerste laag een duidelijke ondergrond heeft is dit bij alle andere lagen anders. De vorm en oriëntatie van het model is hier van grote invloed, want in principe kan het model zelf al genoeg ondersteuning bieden. Ons model kan namelijk ook de ondergrond zijn van onze volgende lagen. Denk hierbij maar aan een simpele kubus, of bijvoorbeeld een pion. Wanneer deze rechtop wordt geprint, is er altijd een ondergrond aanwezig voor het printen van de volgende laag. Wanneer we de pion echter liggend oriënteren, is dit niet het geval. Vele delen van het model worden namelijk “in de lucht” geprint, waarbij er geen ondergrond is. Om te voorkomen dat het gesmolten materiaal direct naar beneden valt, dienen we gebruik te maken van supports.

Afbeelding 1: Oriëntatie van een model bepaalt in veel gevallen de noodzaak voor supports.

Eigenlijk wil je supports voorkomen

Supports helpen dus om 3D vormen op te bouwen. Maar logischerwijs is deze toevoeging nadelig voor zowel de materiaalkosten als de printtijd en daarnaast kan het ook nadelige visuele gevolgen hebben. Al het supportmateriaal dient namelijk naderhand ook weer verwijderd te worden waarbij de contactvlakken beschadigd raken. Dit alles zorgt ervoor dat je supports eigenlijk altijd wel wilt voorkomen en alhoewel dit lang niet altijd kan, is het wel belangrijk om hier in ieder geval over na te denken.

Maar hoe dan...

Het voorkomen hoeft lang niet altijd moeilijk te zijn, het beste voorbeeld hiervoor is oriëntatie. Want als je begrijpt waarom er support nodig is, kun je nagaan in welke richting jouw model dit niet/minimaal vereist. Over het algemeen geldt voor FDM printen dat bij een overhang van >45° support nodig is. In afbeelding 1 is dit verschil goed te zien. Wanneer deze pion staand wordt geprint, is deze hoek altijd kleiner dan 45°. Wanneer dit model liggend wordt geprint, hebben we eigenlijk overal een grotere hoek en dus support nodig. Wanneer dit niet gebruikt wordt, zal de oppervlakte nauwkeurigheid hier drastisch afnemen omdat het model zelf te weinig ondersteuning kan bieden om dit correct op te kunnen bouwen. De effecten van de vloeibaarheid van het materiaal en de zwaartekracht zullen hier naderhand duidelijk zichtbaar zijn.

Waar dit eerste voorbeeld ook vrij voor de hand ligt, is onderstaande een minder logisch voorbeeld van hoe slim omgegaan kan worden met deze 45° regel. Het oranje gekleurd materiaal geeft hier de supports aan. Alhoewel in beide gevallen we dit niet helemaal kunnen voorkomen, geeft een andere oriëntatie wel een drastische mindering in hoeveelheid support aan.

Afbeelding 2: Orientatie. 45° regel.

Andere voorbeelden van deze 45° regel, zijn ook te vinden in aanpassingen in het model zelf. Want ook hier kunnen we overhangs van meer dan 45° vinden. Denk maar aan ronde gaten, fillets in verticale richting en andere uitstekende vormen. Hierbij zal in overweging genomen moeten worden of deze vorm noodzakelijk is, of dat wijzigingen hieraan gedaan kunnen worden. Ronde gaten kunnen aangepast worden naar een druppel vorm (waarbij de diameter nog steeds hetzelfde is en functioneel dit soms ook voldoende is), fillets op de bouwplaat kunnen aangepast worden naar een chamfer met fillet en uitstekende delen kunnen misschien een opbouw met fillet krijgen. Al dit soort aanpassingen minimaliseert de noodzaak voor support, wat in veel gevallen de functie van het model ook niet beïnvloed en daardoor een uitstekend alternatief is voor supports.

En als het moet?

Maar wat nou als je supports echt niet kunt voorkomen? Dat zal zeker vaker het geval zijn. Het blijft namelijk nog steeds lastig om in de lucht te printen, dus ondersteuning is hierbij noodzakelijk. Dan zijn er binnen supports nog tal van zaken waar we mee kunnen experimenteren. Als allereerst de 45° regel, want dit is slechts een stelregel en de exacte resultaten zullen per printer ook afwijken. Het kan dus zeker zo zijn dat jouw printer andere resultaten geeft, wat je per printer dus dient te testen. Het is vrij eenvoudig om hier een model voor op te zetten, waarbij je verschillende overhang hoeken gaat printen. Tijdens het slicen (model voorbereiden voor printen) dien je wel aan te geven dat je geen gebruik wilt maken van supports, omdat we anders onze test nog niet duidelijk kunnen uitvoeren.

Bij onze test, bleken de resultaten voor 45, 50 en 55° vrijwel hetzelfde te zijn. Pas bij 60° waren de verschillen goed waarneembaar en zouden we dus supports nodig hebben om het resultaat hetzelfde te houden. Natuurlijk geldt ook hier weer, wat de eisen zijn aan je model. Wanneer de kwaliteit van dit ene overhangende vlak minder van belang is maar je meer eisen stelt aan het feit dat je geen nabewerkingen wilt en dat je het liefst een zo kort mogelijk printtijd hebt, dan kan het zijn dat je 60° of misschien wel meer alsnog als acceptabel ziet. Echter weet je door een testje wel welke kwaliteiten jouw printer kán leveren.

Afbeelding 3: Test overhanging.

Type support?

Dan is het soms ook mogelijk om het type support aan te passen. Zo kun je bijvoorbeeld in Ultimaker Cura naast de “standaard” support ook kiezen voor de optie “Tree”. In vergelijking tot de standaard supports waarbij overhangende hoeken supports krijgen die recht lopen en hierbij door het model heen kunnen lopen, wordt bij Tree support het model geweken. Er wordt dus een support gecreëerd die om het model heen loopt. Hierbij wordt contact met het model dus voorkomen wat de kwaliteit van het model dus ten goede komt. Naast de Tree supports zijn er nog andere slicers die weer andere supports aanbieden die hun eigen kwaliteiten kennen, denk hierbij bijvoorbeeld aan gemak van verwijderen.

Om op die laatste verder in te gaan, is er nog wel een trucje om standaard supports gemakkelijker te verwijderen. Hier heb je echter wel minimaal een dual-extruder printer voor nodig, namelijk het gebruik van PVA filament voor support structuren. PVA filament heeft namelijk als eigenschap om in water op te lossen, wat binnen 3D printen ideaal is om in te zetten voor supports. Wanneer het model na het printen in water gelegd wordt, zal het transparante PVA materiaal langzaam oplossen waarbij enkel ons model overblijft. Twee grote voordelen zijn hierbij te noemen namelijk het gemak van het verwijderen en de kwaliteit van het oppervlak waar de supports ooit hebben gezeten. Bij traditionele supports, zal een zichtbare beschadiging achterblijven die eventueel nog een beetje na bewerkt kan worden. Maar zonder nabewerkingen zullen deze er eigenlijk altijd zijn. Wanneer de supports oplossen, is hier helemaal geen sprake van en krijgen we een visueel veel mooier object!

Afbeelding 4: PVA filament leent zich uitstekend als support materiaal vanwege zijn water oplosbaarheid.

Zo hebben we gelezen waarom er supports nodig zijn en hoe we deze dus kunnen voorkomen. Dat we kunnen testen wanneer onze printer supports echt nodig hebben en wanneer we er niet omheen kunnen, wat we kunnen doen om deze last tot een minimum te beperken. Hopelijk heb ik je hiermee voldoende support gegeven bij het gebruik van supports.

Mocht je toch nog meer willen weten of vragen hebben, laat dan gerust een bericht achter zodat we in contact kunnen komen om te kijken wat wij nog voor je kunnen betekenen.

Benieuwd naar mijn volgende blog? Houd onze kanalen in de gaten of abonneer je op onze nieuwsbrief.

💡 Tip
We bieden een ééndaagse training waarin we samen door de beginselen van 3D printen lopen.