3D pen filament en navulling

Filamentsoorten voor een 3D pen

De samenstelling van 3D-pen filament bepaalt hoe soepel het uit de pen komt, hoe snel het afkoelt en hoe stevig een getekend onderdeel wordt. PLA, ABS en PCL verschillen ook in geur en in de temperatuur waarbij ze verwerkt worden. De genoemde printertemperaturen zijn gebruikelijke nozzlebereiken voor 3D-printers; een 3D-pen kan andere, vaak lagere instellingen hebben. Volg voor de temperatuur daarom altijd de handleiding van de pen.

PLA

PLA is een thermoplast die doorgaans wordt gemaakt uit plantaardige grondstoffen, zoals zetmeel uit maïs of suikerriet. Bij verhitting wordt het materiaal vloeibaar genoeg om gelijkmatig door de pen te lopen. Het laat zich nauwkeurig tekenen en houdt na afkoeling meestal goed de vorm van dunne lijnen en kleine details vast. De relatief snelle stolling maakt het eenvoudiger om korte verbindingen en eenvoudige figuren op te bouwen.

De geur tijdens het verwerken is doorgaans gering, al kan die per filament en temperatuur verschillen. PLA is vrij stijf en geschikt voor decoratieve vormen, letters en lichte onderdelen; dunne stukken kunnen bij een harde stoot eerder breken dan taaiere kunststoffen. Daardoor is PLA-filament voor een 3D-pen vaak een toegankelijke keuze voor beginners die willen oefenen met lijnen en basisvormen.

Voor 3D-printers is circa 190–220 °C een gebruikelijk nozzlebereik voor PLA. Dat bereik is geen vaste instelling voor een pen: de geschikte temperatuur verschilt per model en staat in de handleiding. PLA past vooral bij tekenwerk waarbij vormvastheid en eenvoudige verwerking belangrijker zijn dan slagvastheid of langdurige blootstelling aan warmte.

ABS

ABS is een kunststof op fossiele basis, gemaakt uit acrylonitril, butadieen en styreen. Tijdens het tekenen blijft het materiaal na het verlaten van de pen doorgaans langer vervormbaar dan PLA. Dat kan helpen bij het verbinden of bijwerken van lijnen, maar vraagt ook om controle over de vorm terwijl het werkstuk afkoelt. De uiteindelijke lijnen zijn taai en kunnen beter tegen stoten dan vergelijkbare dunne PLA-vormen.

ABS is bovendien beter bestand tegen warmte dan PLA, waardoor het wordt toegepast in functionele onderdelen, behuizingen en modellen die meer mechanische belasting krijgen. Daar staat tegenover dat het tijdens verwerking een sterkere, herkenbare geur kan geven. Werk daarom met de instellingen die bij de pen en het materiaal horen; een printertemperatuur is niet automatisch geschikt voor een 3D-pen.

Voor 3D-printers ligt het gebruikelijke nozzlebereik voor ABS rond 220–250 °C. De peninstelling kan lager zijn en moet uit de handleiding blijken. ABS-filament voor een 3D-pen is vooral passend wanneer taaiheid en hittebestendigheid zwaarder wegen dan een geringe geur of de extra vormvastheid die PLA bij kleine decoratieve tekeningen biedt.

PCL

PCL is een thermoplastische polyester die rond 60 °C smelt. Door die lage smelttemperatuur kan het materiaal worden verwerkt met pennen die speciaal voor lage temperaturen zijn ontworpen. De lijn komt relatief zacht uit de pen en blijft kort vervormbaar, zodat u vormen kunt bijstellen voordat het materiaal afkoelt. PCL wordt daarom vaak gebruikt voor creatieve projecten waarbij werken op lage temperatuur gewenst is.

Na afkoeling is PCL doorgaans minder stijf dan PLA en ABS. Het materiaal kan buigen en is daardoor bruikbaar voor flexibele vormen, maar is minder geschikt wanneer een onderdeel langdurig hard en vormvast moet blijven. De geur is meestal beperkt. Controleer wel of de pen expliciet voor PCL bedoeld is: een lage smelttemperatuur betekent niet dat dit materiaal geschikt is voor elke pen.

De temperaturen in de tabel maken onderscheid tussen gebruikelijke printerinstellingen en de smelttemperatuur van PCL. Voor een pen blijven de instellingen van de fabrikant leidend.

Vergelijking van PLA, ABS en PCL voor tekenen met een 3D-pen
Materiaal	Temperatuurbereik	Geur	Sterkte	Geschikt voor
PLA	190–220 °C gebruikelijk nozzlebereik voor 3D-printers	Relatief gering	Stijf, maar dunne delen kunnen bros zijn	Details, decoratieve vormen en beginnerswerk
ABS	220–250 °C gebruikelijk nozzlebereik voor 3D-printers	Sterker waarneembaar	Taai en relatief hittebestendig	Stevigere onderdelen en functionele modellen
PCL	Smelt rond 60 °C	Meestal beperkt	Relatief zacht en buigzaam	Pennen voor lage temperatuur en flexibele vormen

Kies PLA voor nauwkeurige, stijve tekeningen, ABS voor taaiere onderdelen en PCL wanneer de pen op lage temperatuur werkt en buigzaamheid gewenst is.

Diameter en passende navulling

Een passende navulling sluit aan op de technische specificaties van de 3D-pen. Niet alleen het materiaal, maar ook de diameter en de manier waarop filament wordt ingevoerd bepalen of de pen het goed kan verwerken. De handleiding of productspecificaties geven meestal aan welke navullingen geschikt zijn voor het exacte model. Controleer die informatie voordat u filament koopt of in de pen laadt.

1,75 mm als gangbaar formaat

Veel 3D-pennen gebruiken filament met een diameter van 1,75 mm. Die maat staat doorgaans in de handleiding bij de technische gegevens, de specificaties van het apparaat of de aanwijzingen voor filamenttoevoer. Kijk ook op de verpakking van de navulling: daar hoort de diameter duidelijk vermeld te staan. De maat is belangrijk omdat het invoermechanisme is afgestemd op een bepaalde dikte. Filament dat te dik is, kan niet goed door de invoeropening of het aandrijfmechanisme; een te dunne draad kan juist onvoldoende worden meegenomen. In beide gevallen kan de toevoer haperen en kan filament in de pen vastlopen. Ga daarom niet alleen af op de vorm van een rol of op de maat van een navulling die eerder paste. Controleer de opgegeven diameter voor uw specifieke model en vergelijk die met de verpakking.

3 mm bij oudere modellen

Sommige oudere 3D-pennen zijn ontworpen voor filament van 3 mm. Dat is een andere maat dan 1,75 mm en de twee formaten zijn niet onderling uitwisselbaar. Een pen met een invoer die voor 3 mm is gemaakt, kan een draad van 1,75 mm mogelijk niet goed grijpen. Andersom past filament van 3 mm niet door een invoer die voor 1,75 mm is bedoeld. Forceer de draad niet als hij niet soepel wordt opgenomen; een ongeschikte maat kan de toevoer blokkeren of het filament in de pen laten vastlopen. De handleiding vermeldt de vereiste diameter meestal bij de productspecificaties of bij het onderdeel over filament laden. Is de handleiding niet beschikbaar, controleer dan de specificaties van het exacte modelnummer voordat u een navulling bestelt. Alleen de leeftijd of het uiterlijk van de pen is geen betrouwbare maatindicatie.

Eigen navulling of universeel

Niet iedere pen accepteert dezelfde navulling. Loop deze punten na voordat u een verpakking kiest:

Controleer de diameter op de verpakking en vergelijk die met de maat die voor uw exacte penmodel is opgegeven.
Bekijk welke materialen de pen ondersteunt; een navulling is alleen geschikt als het materiaal bij de instellingen en mogelijkheden van de pen past.
Zoek in de handleiding of er staat dat uitsluitend eigen navullingen of cartridges van de fabrikant passen.
Controleer of de pen losse filamentdraden gebruikt of een cartridgevorm vereist; de invoer moet aansluiten op de constructie van het apparaat.
Volg de aanwijzingen voor het laden en let op eventuele beperkingen die bij het modelnummer of de gebruikte navulling staan.

Universeel betekent niet automatisch dat een navulling bij elke pen past: diameter, materiaal en cartridgevorm moeten overeenkomen. Controleer de specificaties van de pen en de navulling voordat u filament laadt; dat helpt vastlopen en problemen met de invoer voorkomen.

Navulling vervangen en bewaren

Een navulling voor een 3D-pen werkt het prettigst wanneer het filament zonder onderbreking door de pen loopt. Bij een materiaalwissel helpt een vaste volgorde om resten in de nozzle te beperken. Ook de opslag maakt verschil: filament neemt langzaam vocht op, wat de verwerking kan beïnvloeden. Korte stukken zijn niet automatisch afval; met een passend ontwerp kunt u ze nog gebruiken voor details en korte lijnen.

Filament laden en wisselen

Volg bij het laden de gebruiksaanwijzing van uw pen; de invoeropening en bediening verschillen per model. Bij een materiaalwissel moet het oude filament eerst op de temperatuur van dat materiaal uit de nozzle worden geduwd.

Schakel de pen in en kies de laad- of extrusiestand die de fabrikant voorschrijft; houd de pen stabiel zodat de invoeropening vrij toegankelijk blijft.
Knip het uiteinde van het filament recht af en maak het laatste stukje zo nodig voorzichtig recht; een krom of rafelig uiteinde kan bij de invoer blijven haken.
Voer het filament recht in de opening en volg de markeringen of aanwijzingen van de pen; duw gelijkmatig tot het aandrijfmechanisme het filament oppakt.
Wisselt u van materiaal, stel dan eerst de temperatuur voor het oude filament in en wacht tot de pen die instelling heeft bereikt.
Laat het oude filament daarna met de extrusieknop door de nozzle lopen tot het oude materiaal naar buiten komt; zo wordt de aanwezige rest uit het smeltkanaal geduwd.
Voer pas daarna het nieuwe filament recht in en gebruik de laadfunctie van de pen; forceer het niet als u duidelijke weerstand voelt.
Stel de pen in op de temperatuur voor het nieuwe materiaal en extrudeer tot de nieuwe kleur of het nieuwe materiaal gelijkmatig uit de nozzle komt.

Oud materiaal in de nozzle kan zich mengen met de nieuwe navulling of de doorgang vernauwen. Eerst op de oude temperatuur uitduwen helpt die resten te verwijderen en verkleint de kans op een onderbroken toevoer of verstopping.

Opslag tegen vocht

Een spoel 3D-pen filament neemt langzaam vocht uit de omgevingslucht op. Vochtig filament kan tijdens het verwarmen onregelmatig extruderen en een ruwere lijn of kleine luchtbelletjes geven.

Bewaar de spoel na gebruik in een goed gesloten zak, zodat er zo weinig mogelijk vochtige kamerlucht bij het filament komt.
Voeg zo mogelijk een zakje silica gel toe; leg het los naast de spoel en houd het uit de buurt van de nozzle en bewegende onderdelen.
Sluit de zak direct na het pakken van filament weer af, in plaats van de spoel tijdens een lange tekensessie open te laten liggen.
Bewaar verschillende spoelen in afzonderlijke zakken en noteer desgewenst het materiaal op de buitenkant, zodat u de juiste spoel snel terugvindt.
Controleer vóór gebruik of het filament glad uit de spoel loopt en geen zichtbare vervorming of breuk heeft; vervang een verzadigd droogmiddel.

Een gesloten zak met silica gel beperkt vochtopname zonder dat u de spoel telkens opnieuw hoeft te verpakken.

Restjes gebruiken

Korte stukken filament zijn handig voor kleine details, korte lijnen en afzonderlijke onderdelen van een ontwerp. Denk aan stippen, een randje of een klein verbindingsstuk waarvoor geen lange, doorlopende toevoer nodig is.

Schat de benodigde lengte vooraf door de lijn op uw ontwerp te volgen met een stukje draad of door de korte route op papier na te meten. Houd rekening met het stukje dat bij het invoeren in de pen verdwijnt; bewaar daarom een kleine extra lengte in plaats van precies op de maat af te knippen.

Leg restjes per materiaal en diameter apart, bijvoorbeeld in gelabelde vakjes of zakjes. Zo voorkomt u dat u tijdens het laden een verkeerd stukje pakt. Bewaar bruikbare eindjes samen met de bijbehorende spoel en gebruik ze eerst voor kleine vormen; een gesloten zak houdt ook deze korte stukken beschermd tegen vocht.

Hoeveel filament heb je nodig

De benodigde hoeveelheid hangt vooral af van de totale lengte van de lijnen die je met de 3D-pen tekent. Met het gewicht per meter kun je die lengte omrekenen naar een bruikbare hoeveelheid filament. Voor PLA en ABS geeft een aparte richtwaarde een snelle schatting in grammen. Een vlakke figuur vraagt vaak enkele meters; een groter model met meer lijnen verbruikt meer. Door de tekenbanen vooraf globaal te tellen, kun je beter inschatten hoeveel filament je voor een project klaarlegt.

Gewicht per meter

Voor PLA met een dichtheid van circa 1,24 g/cm³ weegt 1 meter filament van 1,75 mm ongeveer 3 gram. Een rol van 1 kilogram bevat daarmee circa 335 meter. Dat zijn richtwaarden voor het omrekenen van een geschatte tekenlengte naar gewicht: vermenigvuldig het aantal meters met ongeveer 3 om het PLA-verbruik in grammen te ramen.

ABS is lichter per volume-eenheid, met een dichtheid van circa 1,04 g/cm³. Een meter van 1,75 mm weegt ongeveer 2,5 gram. Bij dezelfde getekende lengte vraagt ABS dus minder gewicht dan PLA: voor 10 meter komt de schatting uit op circa 25 gram ABS tegenover circa 30 gram PLA.

De berekening is handig wanneer je wilt bepalen hoeveel materiaal een ontwerp ongeveer vraagt of hoeveel meter er nog op een rol zit. Reken bijvoorbeeld 50 gram PLA om naar ongeveer 17 meter, of 50 gram ABS naar ongeveer 20 meter. Omdat de opgegeven waarden afgerond zijn, zijn ook de uitkomsten benaderingen.

Verbruik per project

Maak een eenvoudige telling van de afzonderlijke tekenlijnen in je ontwerp. Tel de buitencontouren, binnenlijnen en eventuele verbindingen mee. Schat vervolgens de gemiddelde lengte van één lijn en vermenigvuldig die met het aantal lijnen. De uitkomst is een globale filamentlengte, geen exacte meting: korte aanzetten, overlappende stukken en kleine correcties tijdens het tekenen kunnen het werkelijke verbruik veranderen.

Stel dat een vlakke figuur uit 20 lijnen bestaat en elke lijn gemiddeld 15 centimeter lang is. De schatting is 20 × 0,15 meter, dus 3 meter filament. Dat is ongeveer 9 gram PLA of 7,5 gram ABS. Een vlakke figuur gebruikt vaak enkele meters, maar de precieze hoeveelheid hangt af van het aantal lijnen en hun lengte.

Voor een groter model kun je dezelfde methode gebruiken. Bij 60 lijnen van gemiddeld 20 centimeter kom je uit op 12 meter: ongeveer 36 gram PLA of 30 gram ABS. Verdeel een ingewikkeld ontwerp desnoods in herkenbare delen, schat per deel het aantal lijnen en tel de uitkomsten bij elkaar op. Dat maakt een raming ook bij een model met verschillende vlakken overzichtelijk.

Tel de lijnen en schat hun lengte voordat je begint; zo kun je de benodigde hoeveelheid praktisch ramen en voorkom je dat je alleen op het uiterlijk van het ontwerp afgaat.