Что такое 3d принтер?

10 мифов о домашней 3D-печати

Интерес к 3D-печати растёт с каждым днём. Становится всё больше людей, которые хотя бы слышали о 3D-принтере. Всё больше людей, которые покупают 3D-принтер себе домой. Но домашняя 3D-печать до сих пор утопает в мифах.

Положение дел такое, что сейчас подавляющее большинство 3D-принтеров для домашнего использования работают по технологии FDM. Поэтому все мифы будут касаться именно этой технологии и актуальны только на момент написания статьи. Будущее рядом, и невозможное сегодня станет возможным завтра.

Итак, 10 мифов о домашней 3D-печати, которые я часто слышу

1. Можно напечатать всё что угодно

Это не совсем так. При должной сноровке действительно можно напечатать многое, но есть свои ограничения:

  • Печать ограничивается разрешением печати.
    Невозможно напечатать мелкие детали, которые меньше, чем размер сопла. Помимо того, возникает проблема, когда предыдущий слой не успевает остыть и сверху на него кладётся новый. От этого страдает геометрия объекта. Частично эта проблема решается принудительным охлаждением предыдущего слоя потоком воздуха.
  • Размерами и геометрией объекта.
    Если модель имеет нависающие элементы, то необходимо печатать поддерживающие конструкции. Поддержки достаточно сложно удалить, если они печатаются тем же материалом, что и основная модель. Это портит и так не идеальную поверхность.

    Также необходимо чтобы у модели было плоское основание, иначе произойдёт отклеивание от поверхности рабочего стола. Если основание модели неплоское или очень мало в размерах, то модель печатается на специальной подложке – рафт. При удалении рафта также портится поверхность.
  • Максимальными габаритами поля печати.
    Существует рабочее поле печати. Модель превышающую по габаритам максимальные размеры поля печати за один раз не напечатать. Выход из этой ситуации один – нужно разрезать модель, печатать по кускам и напечатанные куски склеить.

2. Можно печатать механизмы в сборе

Механизмы в сборе, например болт на который накручена гайка, действительно возможно. Но только не для FDM технологии. Совсем не та точность. Гайка и болт сплавятся между собой. Гораздо проще печать тот же болт и гайку по отдельности.
Хотя, есть модели машинки с крутящимися колёсами и свистка с шариком внутри, который отламывается отвёрткой.

3. Полноцветная печать

О полноцветной печати дома пока можно забыть. Печать двумя (или более) цветами возможна, но нужно либо несколько печатающих головок, либо менять пруток во время печати, либо красить сам пруток. Есть эксперименты по смешиванию цветов, но они не позволяют получить резкого перехода цвета

4. Напечатанная деталь непрочная

Конечно, напечатанная модель будет уступать в прочности точно такой же литой модели.
Прочность напечатанной детали зависит от того, куда приложена сила: вдоль слоёв или поперёк. В целом это напоминает древесину, прочность которой также зависит вдоль или поперек волокон приложена сила.
Кроме того, прочность зависит от процента заливки детали. Напечатанный «кубик» 20х20х10мм со 100% заливкой довольно сложно расколотить молотком. К тому же все слышали про напечатанный пистолет.

5. Напечатанным моделям не нужна обработка

Поверхность напечатанной модели совсем не идеальна: заусеницы, ребристость, наплывы. Для сглаживания поверхности применяют механическую (зашкуривание, срезание заусенец) и/или химическую обработку (ванна с растворителем).

6. Безотходная технология

В отличие от фрезера отходов существенно меньше. Ведь объект создаётся не путём убирания лишнего из цельного куска материала, а путём наращивания.
Всё же отходы всё равно будут:

  • Пластик имеет свойство вытекать из сопла во время простоя
  • Процент брака может быть очень высок (особенно в начале пути 3D-печатника)
  • Когда заканчивается катушка пластика, остаётся хвостик, которого не хватит для печати чего-нибудь полезного
  • Поддержки, подложки, юбки, которые потом срезаются с напечатанной модели

7. Принтер дёшев или наоборот дорог

Конечно, собрать принтер самому гораздо дешевле. Вполне можно уложится в 15-25 тыс. рублей. Но этот вариант подходит тем, у кого есть время. Т.к. часть деталей придётся заказывать из-за границы.
Принтеры собираются вручную в частности из-за этого они дороги. Но стоимость падает и будет продолжать падать.
Опять же у всех разные возможности и для кого-то 40тыс руб. не деньги.

8. Всё просто! Подключил и печатай

Это самое большое заблуждение. Какой бы ни был принтер за 150 тыс. рублей или за 20 тысяч всё равно придётся «плясать с бубном». Если принтер будет откалиброван, то придётся подбирать настройки слайсера. Для хорошей печати нужно поднабраться опыта. У меня на это ушло около полугода, вместе с постоянными доделками своего принтера.

9. На 3D-печати можно сделать неплохой бизнес

Хочу огорчить тех, кто гонится за деньгами. Огромной прибыли не будет, т.к. нет большого спроса.
Соревноваться с многотиражной продукцией не имеет смысла. Куда проще и дешевле купить зайдя в магазин, чем это печатать.
Печать подходит для персонализированных объектов (например, кружка с вашим именем), мелкосерийного производства (если весь тираж обойдётся дешевле, чем форма для отливки), прототипирования (для чего вначале и применялась 3D-печать).
Опять же качество поверхности оставляет желать лучшего. И без постобработки деталь не будет иметь товарный вид.

Зачем дома 3D-принтер: варианты использования, цена печати

Как это работает?

Начнем с краткого экскурса в технологию трёхмерной печати и возможности 3D-принтеров. Сейчас все модели на рынке можно условно поделить на две категории: это FDM- и SLA-устройства.

К первым относятся практически все распространенные принтеры — метод FDM (Fused deposition modeling) подразумевает выращивание объекта по слоям из пластиковой заготовки, которая имеет форму прутка. Технология быстро осваивается и развивается, на нее есть спрос. Рынок уже буквально заполонили самые разные FDM-принтеры на любой бюджет, в том числе «сделай-сам» модели, которые собираются пользователем вручную. В общем, 3D-принтеры уже более чем доступны для неспециалистов.

Не так давно стали появляться и SLA-принтеры, которые работают по технологии лазерного спекания, но пока они очень дорогие и на потребительском рынке не пользуются таким большим спросом, как FDM-устройства, поэтому речь дальше пойдет именно о последних.

В качестве заготовок FDM-принтеры используют нити, в основном, из пластика PLA и ABS. Первый более экологичен, второй — более устойчив к нагрузкам. Пластик подается через экструдер на рабочую платформу, там застывает, платформа опускается на высоту этого слоя — и это процесс повторяется снова и снова, пока объект не будет создан полностью.

Проще говоря, чтобы создавать какие-то предметы в домашних условиях, потребуется купить и настроить 3D-принтер, запастись заготовками, после чего найти или сконструировать трехмерную модель объекта, который планируете создать. Если хотите конструировать самостоятельно, многие производители комплектуют свои модели бесплатным ПО. Также существует масса программ для создания 3D-моделей. Если же у вас нет желания этим заниматься — в Сеть выкладывают множество готовых моделей.

Зачем нужен 3D-принтер?

Основное достоинство 3D-печати заключается в том, что благодаря ей практически любой человек может создать в домашних условиях нужную ему вещь. Но серьезный бизнес на основе штампования предметов на 3D-принтере построить сложно, потому что такая печать не заменит серийное производство, как минимум, из-за невысокой скорости изготовления модели. Так что 3D-принтер — это, в основном, инструмент для DIY-задач и поделок: с его появлением у вас дома появляется мастерская, где можно изготавливать самые разные предметы, от настенных крючков до светильников.

Рассмотрим сферы, где 3D-принтер может пригодиться.

Изготовление пластиковых деталей. Особенно актуально это для бытовой техники и детских игрушек — иногда ломаются всевозможные защелки, кнопки, шестерёнки, ручки и т.д., и не всегда эти детали можно легко заменить. На 3D-принтере можно без проблем напечатать такую же деталь или даже лучше. Причем «вырастить» реально и подвижные детали, и состоящие из нескольких частей.

Хобби. Энтузиасты печатают на 3D-принтере и приспособления для рыбалки, и детали для моделирования самолетов, машин, кораблей, и фигурки из мира анимэ и компьютерных игр. С распространением принтеров, способных создавать объекты в нескольких цветах, коллекционеры стали активнее осваивать 3D-печать.

Игрушки. Это непочатый край для тех, у кого есть дети. 3D-принтер выручит в любых ситуациях — сломалась любимая игрушка, нужна дополнительная посуда в детскую кухню, наборы для сюжетных игр, требуются новые аксессуары к детской железной дороге. А к Новому году, например, можно создавать вместе с детьми елочные игрушки и тематические украшения для дома.

Предметы быта. Это одна из самых популярных областей применения 3D-печати — пользователи изготавливают ручки, крепежи, полочки, крючки, приспособления для полива. Если зайти на любой ресурс, где люди делятся друг с другом моделями, можно почерпнуть очень много идей, которые раньше даже не приходили вам в голову. Например, умельцы изготавливают ручки для комодов с местом для подписей, где что лежит, держатели для телефона в душе и даже подставки для рожков с мороженым.

Запчасти для транспортных средств. Актуально для владельцев автомобилей, мотоциклов, велосипедов и другого транспорта. Часто для создания спроса производители выпускают уникальные запчасти для своей техники, которые поставляются под заказ. Ничего не мешает печатать на 3D-принтере вышедшие из строя шестеренки в механизмах автомобиля, например, в приводе стеклоподъемника, всевозможные кронштейны, колпачки для дисков, штуцеры, элементы салазок люка, узлы креплений дворников и т.д. Это позволит сэкономить не только бюджет, но и время.

В последнее время 3D-принтеры стали использовать для кастомайзинга автомобилей и мотокастомайзинга: люди печатают для них декоративные элементы, не несущие большую нагрузку.

Образование. Отечественные производители 3D-принтеров периодически организуют программы по внедрению этой технологии в школы и даже обучают учителей работе с трехмерной печатью. Вполне возможно, что через несколько лет в каждой школе уже будут классы с 3D-принтерами, на которых будут создаваться образовательные проекты, демо-материалы и модели чего угодно.

Пока же можно создавать дома модели вместе с ребёнком-школьником, заодно обучая его пространственному мышлению. И, конечно, с помощью трехмерного принтера печатать проекты, прототипы и наглядные модели могут сами преподаватели, а также студенты.

Профессиональное использование трехмерного принтера в домашних условиях — удел архитекторов, дизайнеров и представителей других креативных профессий. Архитекторы создают модели зданий и прочих объектов, художники — объекты инсталляций, модельеры — аксессуары и элементы одежды, фотографы — вспомогательные приспособления и редкие запчасти. Конечно, медицинские протезы или подобные сложные объекты на бытовом принтере «выращивать» никто не будет — здесь уже нужен высокоточный профессиональный агрегат.

Аксессуары для гаджетов. Это то, что чуть ли не первым делом печатает новоявленный владелец 3D-принтера — чехлы и подставки для смартфонов и планшетов, холдеры для пультов, кнопки, крепления и многое другое. Во-первых, это просто, во-вторых, полезно, ну а в-третьих, готовых проектов в Сети очень много.

Сувениры. Различную сувенирную и бизнес-продукцию выгодно печатать на 3D-принтере частным предпринимателям. Это фирменные эмблемы, брелоки, корпуса для флэшек и т.д. Кроме того, трехмерная печать позволяет с легкостью создавать несложную бижутерию и даже оправы для очков.

Это основные идеи домашнего использования 3D-принтера, которые уже обкатаны пользователями. Разберемся, что нужно учесть перед тем, как завести дома такого «питомца».

Сколько это стоит?

Разброс цен на сами принтеры очень велик — от 10 000 рублей до бесконечности. Сюда надо добавить цену расходников, поэтому перед покупкой принтера важно определиться с целями печати, нужен он вам просто для развлечения или же вы преследуете более серьезные задачи. Также советуем заранее обдумать объем загрузки девайса и функции, которые вам понадобятся (например, поддержка многоцветной печати сразу же делает принтер значительно дороже).

3D-принтер начального уровня Anet A8 поддерживает даже печать из дерева и нейлона, а стоит от 10 000 рублей

Помните, что Kit-наборы для самостоятельной сборки принтера могут грешить нестабильным качеством печати, а иногда к этому добавляется неустойчивая рама. Бывает целесообразно не заказывать принтер у китайских продавцов, а переплатить и поддержать отечественного производителя, который предоставляет адекватную техподдержку, постоянные обновления ПО и гарантийное обслуживание.

Отечественный 3D-принтер PrintBox3D 270 PRO с сервисным обслуживанием в РФ. Средняя цена — 155 000 рублей

Выбор, как уже было сказано, среди принтеров огромный, а средняя цена агрегата для домашнего использования — около 100-150 тыс. рублей. Часто производитель комплектует принтер стартовым набором с расходниками, что тоже немаловажно.

ПО для создания трехмерных моделей обычно идет в комплекте с принтером или скачивается бесплатно – во всяком случае, новичку точно не надо платить за покупку базовых программ. Так же бесплатно скачиваются и готовые проекты моделей.

Что касается расходных материалов, то нити пластика ABS, PLA, HIPS, нейлоновая нить и т.д. стоят от 1 рубля за грамм — цена зависит от производителя. Например, фирменные катушки от Makerbot стоят примерно 6-7 рублей за грамм, и одна катушка такого PLA-пластика массой 900 г обойдется в 6700 рублей.

Грубо говоря, 10-граммовая ручка для комода обойдется вам минимум в 10 рублей, чехол для смартфона — в 15-20 рублей и т.д. Умельцы вообще обходятся без покупки картриджей и делают их сами из пластиковых отходов при помощи специального оборудования, но в него тоже надо вложиться. Многое зависит, опять же, от целей печати — если создаете что-то с повышенной прочностью, то лучше серьезно подойти к выбору материала и потратить на него чуть больше.

Читайте также:  Разновидности и характеристики подшипников качения

Также помните, что при FDM-печати понадобится постобработка деталей. Придется обзавестись, как минимум, растворителями и наждачной бумагой, а при высоких требованиях к внешнему виду конечной модели потребуется виброинструмент.

High Star

Уроки веб-мастеру

Как самому с нуля сделать сайт? Здесь даны основы сайтостроения, которых еще никто не отменял. Как пользоваться такими программами, как PhotoShop, ImageReady и другими. Полезные советы вебмастерам.

Что такое 3d-принтер

3D-принтер — это периферийное устройство, использующее метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели. В зарубежной литературе данный тип устройств также именуют фабберами, а процесс трехмерной печати — быстрым прототипированием (Rapid Prototyping).

Технология

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.

Технологии, применяемые для создания слоев

Лазерная:

  • Лазерная стереолитография — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом жидкий полимер затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик.
  • Лазерное сплавление (англ. melting) — при этом лазер сплавляет порошок из металла или пластика, слой за слоем, в контур будущей детали.
  • Ламинирование — деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контуре сечения будущей детали.

Струйная:

  • Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта.
  • Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета.
  • Склеивание или спекание порошкообразного материала — похоже на лазерное спекание, только порошковая основа (подчас на основе измельчённой бумаги или целлюлозы) склеивается жидким (иногда клеющим) веществом, поступающим из струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя вещества различных цветов. Существуют образцы 3D-принтеров, использующих головки струйных принтеров.
  • Густые керамические смеси тоже применяются в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей.
  • Биопринтеры — ранние экспериментальные установки, в которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится каплями, содержащими живые клетки. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта.

Также применяются различные технологии позиционирования печатающей головки:

  • Декартова, когда в конструкции используются три взаимно-перпендикулярные направляющие, вдоль каждой из которых двигается либо печатающая головка, либо основание модели.
  • При помощи трёх параллелограммов, когда три радиально-симметрично расположенных двигателя согласованно смещают основания трёх параллелограммов, прикреплённых к печатающей головке (см. статью Дельта-робот).
  • Автономная, когда печатающая головка размещена на собственном шасси, и эта конструкция передвигается целиком за счёт какого-либо движителя, приводящего шасси в движение.
  • Ручная, когда печатающая головка выполнена в виде ручки/карандаша, и пользователь сам подносит её в то место пространства, куда считает нужным добавить выделяемый из наконечника быстро затвердевающий материал. Назван такой прибор «3D-ручка», и к 3D-принтерам может быть отнесён с известной натяжкой. Существуют варианты с использованием термополимера, застывающего при охлаждении, и с использованием фотополимера, отверждаемого ультрафиолетом.

Существующие технологии

  • Лазерная стереолитография (англ. laser stereolithography, SLA) — объект формируется из специального жидкого фотополимера, затвердевающего под действием лазерного излучения (или излучения ртутных ламп). При этом лазерное излучение формирует на поверхности текущий слой разрабатываемого объекта, после чего объект погружается в фотополимер на толщину одного слоя, чтобы лазер мог приступить к формированию следующего слоя.
  • Селективное лазерное спекание (англ. selective laser sintering, SLS) (также англ. Direct metal laser sintering — DMLS) — объект формируется из плавкого порошкового материала (пластик, металл) путём его плавления под действием лазерного излучения. Порошкообразный материал наносится на платформу тонким равномерным слоем (обычно специальным выравнивающим валиком), после чего лазерное излучение формирует на поверхности текущий слой разрабатываемого объекта. Затем платформа опускается на толщину одного слоя и на неё вновь наносится порошкообразный материал. Данная технология не нуждается в поддерживающих структурах «висящих в воздухе» элементов разрабатываемого объекта за счёт заполнения пустот порошком. Для уменьшения необходимой для спекания энергии температура рабочей камеры обычно поддерживается на уровне чуть ниже точки плавления рабочего материала, а для предотвращения окисления процесс проходит в бескислородной среде.
  • Электронно-лучевая плавка — аналогична технологиям SLS/DMLS, только здесь объект формируется путём плавления металлического порошка электронным лучом в вакууме.
  • Моделирование методом наплавления — объект формируется путём послойной укладки расплавленной нити из плавкого рабочего материала (пластик, металл, воск). Рабочий материал подаётся в экструзионную головку, которая выдавливает на охлаждаемую платформу тонкую нить расплавленного материала, формируя таким образом текущий слой разрабатываемого объекта. Далее платформа опускается на толщину одного слоя, чтобы можно было нанести следующий слой. Часто в данной технологии участвуют две рабочие головки — одна выдавливает на платформу рабочий материал, другая — материал поддержки.
  • Изготовление объектов с использованием ламинирования (англ. laminated object manufacturing, LOM) — объект формируется послойным склеиванием (нагревом, давлением) тонких плёнок рабочего материала с вырезанием (с помощью лазерного луча или режущего инструмента) соответствующих контуров на каждом слое. За счет отсутствия пустот данная технология не нуждается в поддерживающих структурах «висящих в воздухе» элементов разрабатываемого объекта, однако, удаление лишнего материала (обычно его разделяют на мелкие кусочки) в некоторых ситуациях может вызывать затруднения.

Применение технологии

  • Для быстрого прототипирования, то есть быстрого изготовления прототипов моделей и объектов для дальнейшей доводки. Уже на этапе проектирования можно кардинальным образом изменить конструкцию узла или объекта в целом. В инженерии такой подход способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой продукции.
  • Для быстрого производства — изготовление готовых деталей из материалов, поддерживаемых 3D-принтерами. Это отличное решение для мелкосерийного производства.
  • Изготовление моделей и форм для литейного производства.
  • Конструкция из прозрачного материала позволяет увидеть работу механизма «изнутри», что в частности было использовано инженерами Porsche при изучении тока масла в трансмиссии автомобиля ещё при разработке.
  • Производство различных мелочей в домашних условиях.
  • Производство сложных, массивных, прочных и недорогих систем. Например, беспилотный самолёт Polecat[en] компании Lockheed, большая часть деталей которого была изготовлена методом скоростной трёхмерной печати.
  • Разработки университета Миссури, позволяющие наносить на специальный био-гель сгустки клеток заданного типа. Развитие данной технологии — выращивание полноценных органов.
  • В медицине, при протезировании и производстве имплантатов (фрагменты скелета, черепа, костей, хрящевые ткани). Ведутся эксперименты по печати донорских органов. Также, для производства медикаментов. FDA одобрило таблетку, производимую с помощью 3D-печати.
  • В медицине, Американское управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration – FDA) в 2015 году одобрило производство таблетки с помощью 3D-печати. Новое лекарство Spritam разработано компаний Aprecia Pharmaceuticals и предназначено для контроля судорожных приступов при эпилепсии. Компания планирует вывести Spritam на рынок в первом квартале 2016 года.
  • Для строительства зданий и сооружений.
  • Для создания компонентов оружия (Defense Distributed). Существуют эксперименты по печати оружия целиком.
  • Производства корпусов экспериментальной техники (автомобили, телефоны, радио-электронное оборудование).
  • Пищевое производство.

Приложения

После создания 3D-модели используются САПР-системы, поддерживающие управление 3D-печатью. В большинстве случаев для печати используют формат файла STL. Практически все принтеры имеют свой собственный софт для управления печатью, причём часть — коммерческие, часть с открытым исходным кодом. Например, 3D-принтер Picaso Builder — программа Polygon, 3DTouch — Axon 2, MakerBot — MakerWare, Ultimaker — Cura.

Самовоспроизведение

Некоторые недорогие 3D-принтеры могут распечатывать часть собственных деталей. Один из первых подобных проектов — RepRap (реализуется английскими конструкторами из университета Бата), который производит более половины собственных деталей. Проект представляет собой разработку с общедоступными наработками и вся информация о конструкции распространяется по условиям лицензии GNU General Public License. Ярким активистом движения 3D-печати и этого сообщества можно с полной уверенностью считать молодого изобретателя из Чехии, Джозефа Пруза, в честь которого была даже названа одна из самых известных моделей трёхмерного принтера — «Mendel Prusa».

3D-печать оружия

В 2012 году сетевая организация Defense Distributed анонсировала планы «разработать работающий пластмассовый пистолет, который любой человек сможет скачать и напечатать на 3D-принтере». В мае 2013 года они закончили разработку, а вскоре после этого Государственный департамент США потребовал удалить инструкции с веб-сайта.

21 ноября 2013 года в Филадельфии (США) был принят закон, запрещающий изготовление огнестрельного оружия с помощью 3D-принтеров.

В Великобритании нелегальны производство, продажа, приобретение и владение оружием, напечатанным на 3D-принтере.

Видео 3d-принтер

Чудо техники – 3D-принтеры

Компьютерная грамотность с Надеждой

Заполняем пробелы – расширяем горизонты!

Что такое 3D-принтер?

Распечатывать картинки научились уже давно. Хотя, собственно говоря, не так уж давно. Сначала принтеры печатали только текст одним-единственным шрифтом, как на пишущей машинке.

А потом на этих принтерах с помощью букв и цифр удавалось даже нарисовать изображение. Это была так называемая матричная печать.

Струйная и лазерная печать позволили без труда печатать черно-белые и цветные изображения практически любой степени разрешения всех цветов и оттенков.

Но идея печатать трехмерные материальные объекты никогда не покидала разработчиков.

И вот стали совершенно реальными принтеры, которые печатают не картинку на бумаге, а объект в пространстве. Пространство имеет 3 измерения, поэтому такие принтеры получили название 3D-принтеры или, говоря простыми словами, трехмерные принтеры. Итак, 3D-принтеры: что такое, как работает и что можно напечатать с его помощью?

Распечатать или воссоздать трехмерное изделие сразу, одним махом невозможно. Поэтому и трехмерные принтеры распечатывают такие объекты слой за слоем, также как лазерные или струйные двухмерные принтеры распечатывают картинку строка за строчкой.

Распечатанное на принтере 3D модель – это не рисунок на бумаге. Это полноценный материальный объект, который можно взять в руки, перенести, поставить, убрать и наконец использовать по назначению.

3D-принтер – это устройство, которое позволяет создавать изображение в трехмерном измерении.

Такой принтер слой за слоем распечатывает цифровую трехмерную модель.

В качестве материала для создания модели, как правило, используется специальный пластик.

Предпосылки создания 3D-принтера

Первые попытки создания технологии трехмерной печати делали еще в 80-х годах. В то время был разработан стереолитограф, с помощью которого можно было создавать 3D-объекты из жидкого фотополимерного пластика. Технология в таком оборудовании основывается на свойствах фотополимеров – под воздействием лазера он застывает, приобретая твердую форму пластика.

Еще одним предшественником современного 3D-принтера стала технология «лазерного спекания». Основой для создания объемных моделей является порошок легкоплавкого пластика. От воздействия лазера пластик плавится, а затем спекается в единую массу. А чтобы от сильного нагрева пластик не воспламенился, в рабочую камеру закачивают инертный газ. Сложность обслуживания такого оборудования не позволяет такие принтеры использовать в домашних условиях.

Современный домашний 3D-принтер

Уже сегодня есть модели 3D-принтера для дома. Правда, стоимость их достаточно высока.

Как работает 3D-принтер?

Работает следующим образом: к рабочему элементу – головке-экструдеру подается пластиковая нить, он ее плавит и через сопло наносит в нужную точку распечатываемого слоя. При комнатной температуре пластик очень быстро застывает, что позволяет беспрерывно печатать, создавая слой за слоем объемный объект.

Каких-либо специальных условий при обслуживании 3D-принтера для дома не требуется, кроме затрат на печать (стоимость одного килограмма пластиковой нити 50-60 долларов).

В процессе печати такой принтер, можно сказать, прямо в воздухе из расплавленной нити воссоздает материальный объект. Данный объект предварительно должен быть оцифрован и в виде файла находиться в компьютере. Далее с помощью драйвера из цифровой модели объекта воспроизводятся такие движения печатающей головки, чтобы вытекающая из них расплавленная нить в конечном итоге застыла в виде точной копии оцифрованного объекта.

Встает собственно вопрос, а что это за цифровая модель материального объекта? Это файл, в котором специальным образом описано устройство этого объекта. Также как в текстовых файлах содержится модель текста, в графических файлах – модель картинок, в видео-файлах содержится модель видео изображения со звуком.

Мы привыкли к тому, что в таких файлах есть соответствующие расширения, по которым мы легко определяем, что за информация в них хранится. Например, расширение .txt и .doc – это тексты. Расширение .jpg и .png – это картинки. Расширение .avi и .mpeg4 – это видео. Также и у файлов 3d-моделей должны быть свои, отличные от других расширения файлов.

А как создать такие файлы? Для этого нужны соответствующие программы-конструкторы, равно как для создания текстов нужен текстовый редактор, для создания картинок нужен графический редактор.

Также уже существуют 3D-сканеры, позволяющие автоматизировать процесс создания 3D-файла также, как привычный сканер создает файл с только что отсканированным им изображением.

Как видим, технология работы с 3D-принтером и 3D-моделями во многом схожи с привычными методами и приемами работы с компьютерными файлами.

3D-принтер открывает новые возможности

Благодаря технологии 3D-принтера возможно печатать очень сложные трехмерные модели. Например, можно распечатать проекционную модель здания, причем точность передачи объекта может доходить до 100 микрон. Интересно, что 3D-принтеру под силу распечатывать даже модели с подвижными частями уже в сборе.

3D-принтеры для дома еще достаточно дороги, но многие уже оценили возможности такого оборудования. Эти принтеры пока более актуальны в научных институтах. Ведь благодаря им появилась возможность быстро и относительно просто воссоздавать разработанные прототипы, не прибегая к услугам опытного или серийного производства.

Оценили возможности 3D-принтеров люди разных профессий.

  • Ювелирам теперь проще создавать новые украшения самых разнообразных форм.
  • Понравилась новинка и археологам, так как при необходимости можно сделать точную копию найденной находки.
  • А в археологии очень трепетно относятся к оригиналам, стараясь лишний раз к ним даже не прикасаться.

3D-принтеры действительно открывают огромные возможности во всех сферах деятельности человека. Интересно, что существуют 3D-принтеры, которые печатают не пластиком, а шерстью, металлом и даже есть тестовые модели, печатающие пиццу.

Видео “В России напечатали первый жилой 3D-дом”

Мечтой ученых, которая скоро может стать былью – воссоздание человеческих органов, а так же создание бытовых «пищевых принтеров», которые из углеводов и белков смогут производить настоящие продукты. «Фантастика!», – скажете Вы… Возможно… но уже сегодня активно ведутся разработки технологии 3D-печати живой ткани с помощью стволовых клеток.

Сканирование 3D-объекта и последующая передача его модели в виде файла в любую точку мира, где есть Интернет, и там распечатка с помощью 3D-технологии – чем не быстрая передача материального объекта на любые расстояния? Об этом пока еще можно только мечтать. Но не за горами то время, когда можно будет позвонить или через Интернет сделать заказ пиццы на дом, оплатить этот заказ опять же через Интернет, и тут же у себя на кухне распечатать горяченькую пиццу. Приятного аппетита!

За 3D-технологиями большое будущее. Пока мы еще стоим в самом начале этого пути. Но ведь матричные принтеры, которые могли печатать только текст – это не такое уж отдаленное прошлое. И кто тогда мог представить, какие возможности открывает технология печати?!


Что такое 3D принтер? Принцип работы и виды. 3D-печать в России

Сегодня речь пойдет о 3D-принтерах – расскажем всё, что вы хотели бы знать: принцип работы, устройство, разновидности, а также затронем тему развития трехмерной печати в России.

Как устроен 3D-принтер

Общая схема, по которой работают все 3D-принтеры, основана на возможности линейно двигаться в трех измерениях. Приборы оснащают высокоточными шаговыми двигателями и контроллером, отвечающим за порядок перемещения этих двигателей. Автоматизированная система передвигает печатающую головку, в нужный момент выдавливая материал (например, расплавленную пластмассу). Слой за слоем создается фигурка, изначально заложенная в программу. В основе лежит принцип работы «картезианского робота» (устройство, способное передвигаться по картезианским координатам, более известным каждому школьнику, как Декартовы координаты – X, Y, Z).

Примерная схема печатающей головки 3d принтера

Несмотря на кажущуюся сложность, все компоненты, используемые в 3D-принтерах, изобретены уже давно и активно используются в других областях. Устройство состоит из таких частей:

  • Экструдер. Именно эта деталь чаще всего совершенствуется в новых моделях и считается самой сложной и тонкой частью механизма. Состоит из термальной головки и привода, выдавливающего нить пластика. Работает так: в принтер заправляется катушка с нитью, привод разматывает и выталкивает ее, подавая к термальной головке (называемой также камерой). Головка обычно представляет собой нагреваемый алюминиевый элемент, который расплавляет нить. В полужидком состоянии вещество выдавливается через отверстие печатающей головки.
  • Линейный двигатель. От его разновидности зависит скорость печати 3D-принтера и долговечность устройства. Для каждой оси координат используется отдельный гладкий стержень, работающий вместе с подшипниками. Подшипники бывают пластиковыми, стальными, бронзовыми и т.д. Бронзовые сложнее всего калибровать во время сборки, но зато они менее шумные.
  • Фиксаторы. Чтобы линейные приводы не выходили за пределы рабочего поля, нужны ограничители – фиксаторы. На функциональность работы они не влияют, но их наличие делает печать значительно более точной и аккуратной. Встречаются модели с оптическими или механическими фиксаторами.
  • Платформа. Поверхность размером 100-200 кв.мм., на которой будет создаваться готовая фигура. Производители обычно делают платформу подогреваемой – это нужно, чтобы не допустить трещин или разрывов на модели, обеспечить сцепление между отдельными слоями, а также между первым слоем и самой платформой. Площадка изготавливается обычно из алюминия или стекла – вещества с хорошей проводимостью тепла.

А теперь подробнее рассмотрим, как на 3D-принтере создается необходимая фигура.

Как происходит печать

В то время как обычный принтер способен лишь воссоздавать на плоской бумаге электронную картинку, трехмерный работает с более сложной информацией.

Программное Обеспечение для 3d принтера

Сначала с помощью специального программного обеспечения создается модель будущего объекта, затем ее загружают в принтер, который по описанной выше технологии создает физический объект. Такой способ называется прототипированием. Но сейчас есть еще несколько принципов работы 3D-принтеров, разработанных на его основе:

  • Стереолитография (SLA). В роли основного материала выступает смесь жидкого полимера со специальным реагентом, служащим для отвердевания пластика (напоминает эпоксидку). Ультрафиолетовый лазер отвечает за полимеризацию смеси в нужный момент. Фигура строится на подвижной платформе, соединенной с небольшим «лифтом», перемещающим заготовку вниз или вверх на расстояние одного слоя. Когда лазерный луч погружается в полимер, то останавливается на местах, которые должны затвердеть. После формирования слоя лифт поднимает или опускает заготовку.
  • Выборочное лазерное спекание (SLS). Не секрет, что технологии 3D-печати внедрены уже почти во все области производства. Не стала исключением и металлообработка, именно здесь применяется метод SLS. В качестве материала выступает композитный порошок, содержащий в составе частицы размером 50-100 мкм. Порошок равномерно наносится слой за слоем, после чего «запекается» лазером. Технология очень экономичная и практически безотходная, если сравнивать с традиционной резкой, литьем, фрезеровкой, сверлением и т.д.
  • Многоструйное моделирование. Уникальная разработка американской компании 3D Systems, похожая на стандартную струйную печать в обычных принтерах. В процессе задействовано несколько десятков или даже сотен сопел, которые рядами выстроены на печатающей головке. «Чернила» нагреваются, слоями опускаются на рабочую поверхность, затем отвердевают при комнатной температуре.

Это лишь основные и наиболее распространенные методы, на самом деле существует масса более редких, узкоспециализированных вариантов – например, УФ-облучение через фотомаску (SGC), послойное склеивание пленок, склеивание порошков, ламинирование листовых материалов (LOM) и другие.

Области применения 3D-печати

Технология нашла применение практически во всех сферах деятельности человека:

  • образовании;
  • архитектуре;
  • науке;
  • машиностроении;
  • медицине;
  • кулинарии;
  • приборостроении;
  • производстве одежды и обуви.

Например, в 2013 году ученые смогли напечатать на принтере ряд синтетических веществ, обладающих свойствами органических клеток и даже элементы живой ткани. Материалом выступали стволовые клетки. Тогда же в 2013 мир услышал об инновационном хирургическом устройстве BioPen, способном непосредственно во время операции наращивать ткани пациента.

А ученые из Великобритании выяснили, что в роли легкоплавкого материала хорошо себя показывает шоколад. В результате появилось устройство для кондитеров, позволяющее создавать необычные шоколадные фигурки для тортов или других блюд. Воплощение идеи заняло немало времени, так как по сравнению с пластмассой шоколад менее склонен держать форму. Но оснащение устройства специальными системами охлаждения и подогрева выровняло ситуацию. Такие приборы сейчас пользуются востребованностью в кофейнях, ресторанах, кондитерских магазинах и фабриках.

Шоколадный 3d принтер

После изобретения шоколадного 3D-принтера начали распространяться технологии и для других продуктов. Посмотрите на пиццу, напечатанную устройством от компании Foodini:

Пицца, распечатанная на 3d принтере

В архитектуре с помощью 3D-печати удобно создавать макеты зданий. Это в несколько раз дешевле и удобнее, чем традиционные методы.

Макет дома, распечатанный на 3d принтере

С развитием технологий трехмерная печать позволила разрабатывать даже очень крупные объекты – вплоть до автомобилей весом в несколько центнеров. Такой автомобиль напечатала компания Urbee, и в планах стоит его внедрение в массовое производство.

Автомобиль, распечатанный на 3d принтере

Российские разработки в области трехмерной печати

В России сфера довольно хорошо развита. Есть несколько крупных и множество мелких производителей, выпускающие 3D-принтеры в разных ценовых категориях. Остановимся подробнее на самых известных из них:

  • Бренд PICASO 3D изначально завоевал популярность благодаря необычному дизайну своего первого принтера. Сегодня та модель уже не производится, но есть ряд других. не менее интересных. Последняя разработка компании – Designer X. Цена 149 000 рублей, и это оптимальная стоимость для его набора функций. Модель действительно включает в себя все самые современные технологии, при этом обладает надежностью и стабильностью. Позволяет реализовать абсолютно любые идеи, благодаря производительности печати до 100 куб.см в час и разрешению слоя от 0,01 мм.

3d принтер Designer X

  • Бренд Magnum считается одним из основных конкурентов PICASO и производителем эталонных 3D-принтеров. Недавно у них вышла на рынок модель Magnum Creative 2 SW (127 000 рублей), это принтер с двумя экструдерами для двухцветной печати или смешивания оттенков. Отличие модели от других двухэкструденрных устройств в наличии технологии Switch, которая приподнимает сопло, когда оно неактивно. Это делает печать бесперебойной и облегчает подготовку заготовок для печати. Текучесть пластика улучшена путем внедрения двустороннего обдува высокой мощности.

3d принтер Magnum Creative 2 SW

  • Компания IMPRINTA работает с 2013 года. На текущий момент продвигает модель Hercules Strong Duo (299 000 рублей), пришедший на смену весьма популярному Hercules Strong. Новое устройство может печатать одновременно двумя разными материалами, автоматически контролируя и калибруя подачу. Смена материала занимает 2,3 секунды. Принтер работает почти бесшумно и очень точно, благодаря обновленным электронным и механическим узлам. Доступна работа с пятнадцатью разными материалами (ABS, PLA, ASA, PP, ETERNAL, HIPS и т.д.).

3d принтер Hercules Strong Duo

  • PrintBOX 3D относится к компании RGD, которая с 2007 года занимается работой с ЧПУ-станками. Компания предлагает неплохие и относительно дешевые устройства. Например, современный PrintBOX 3D White (139 000 рублей) с полностью закрытой камерой и принудительным обдувом. Благодаря этому соблюдается нужный температурный баланс, а как следствие, повышается качество печати.

3d принтер PrintBOX 3D

  • EGL3D – производит стереолитографические принтеры на основе технологии DLP SLA. Владелец может без проблем заменить разделительный антиадгезионный материал, благодаря встроенным ваннам особой конструкции. Также отмечается автономность принтера, то есть не обязательно всегда держать его подключенным к компьютеру. Модель EGL2.1 стоит 275 000 рублей.

3d принтер EGL2.1

Помимо изготовления 3D-принтеров, в России активно интересуются печатью с точки зрения создания разного рода объектов. Один из ярких примеров – в 2019 году на Международном военно-техническом форуме будет представлен первый в мире танк, напечатанный на 3D-принтере. Модель называется Т-90МС.

Танк обладает полноценным функционалом – может участвовать в военных действиях. Оборудован динамической защитой третьего поколения, мощным турбодизельным двигателем, компьютеризированным комплексом для контроля работы трансмиссии и двигателя.

Модель танка Т-90МС, напечатанного на 3d принтере

Прогнозы 3D-печати для России и мира

Совершенно очевидно, что популярность потребительской трехмерной печати имеет только одно направление – рост. Ведь новые принтеры печатают всё более качественно, а цены их при этом становятся всё доступнее. В интернете можно найти огромное количество баз с десятками тысяч готовых моделей, которые остается только загрузить в принтер.

Пока индустрии недостает одного – качественного пользовательского сервиса. Производители ориентируются больше на корпорации, чем на частных клиентов. Но эта проблема со временем уйдет, и тогда 3D-принтеры прочно войдут в нашу жизнь.

3D принтер большой потенциал объемной печати

Видео, в которых 3D принтеры печатают привычные предметы – завораживающее зрелище, производящее сильное впечатление. Кажется, пройдет немного времени и любая вещь будет изготавливаться с помощью подобных систем.

Это уже не фантастика. Потенциал 3 Д принтера, копившийся десятилетиями, обеспечивает все большую его интеграцию в различные области производства, науки, быта, сферы развлечения. Однако чтобы точно предполагать, в каком направлении пойдет дальнейшее развитие, и как работает 3d принтер, необходимо вспомнить, как все начиналось.

История появления 3D принтера

В 1980 году японец Хидео Кодама, доктор исследовательского института в Нагое, занялся способами послойной объемной печати моделей (прототипированием). В этом году он опубликовал статью «Трехмерное отображение данных путем автоматической подготовки трехмерной модели», описавшей его эксперименты.

В еще одной публикации Кодама представил способ автоматического изготовления трехмерной пластиковой деталей с фотоупрочнением. Практически в публикации был описан принцип действия 3D принтера: использования для получения моделей фотополимеров, применение лазерного излучения для их отверждения, последовательность нанесения слоев. Кодама подал заявление для регистрации изобретения, но патент так и не получил, потеряв, таким образом, право претендовать на первенство в изобретении технологии 3Д печатания.

В 1984 году французские ученые Ален Ле Меают, Оливье Де Витте и Жан Клод Андре подали заявку на регистрацию системы быстрого прототипирования способом стереолитографии – послойного нанесения отверждаемых лазером полимеров. Заявка была отклонена после ее изучения крупными французскими компаниями виду «отсутствия перспективы применения».

Через две недели американец Чак Халл обратился за патентом на разработанную им систему стереолитографического моделирования, в которой слои добавлялись способом отверждения ультрафиолетовым лазером жидких фотополимеров. Патент был выдан Халлу в 1986 году. Изобретатель учреждает фирму (ныне «3D Systems») по выпуску своих систем. Это и были первые принтеры 3D печатания, выполненные по схеме SLA (от англ. laser stereolithography). Еще одной заслугой Халла стало применение G-кода, позволявшее печатать итоговый продукт заданной формы.

В конце 80-х годов патентуются еще два способа быстрого прототипирования: система селективного лазерного спекания (SLS) американца Карла Декарда и моделирование методом наплавления (FDM), автором которого стал американец Скотт Крамп. Способ SLS заключается в послойном спекании металлического или пластикового порошка под воздействием лазерного излучения по форме будущей детали. При использовании метода FDM разогретый пластик — то, чем печатает 3D принтер – наносится печатной головкой на предыдущий слой.

Приведенные способы являются базовыми, на них основывается большинство технологий объемной печати. Подробнее они будут рассмотрены ниже, а теперь несколько слов о зигзагах технического прогресса.

Люди удивляются, узнав, что объемная печать развивается уже более 30 лет. Они уверены, что это — техническое достижение нашего века, а не прошлого.

Дело в том, что владельцами патентов на базовые технологии прототипирования стали 3 человека : Чак Халли, Карл Декард и Скотт Крамп. Причем Карл Декард продал свой патент в 2001 году Чаку Халли. Компании, нацеленные на потребительский рынок, не смогли (или не захотели) найти способы договориться с владельцами прав. В связи с этим, длительное время производились в основном дорогие промышленные агрегаты.

Все изменилось после 2010 года, когда сроки патентов истекли, и первые массовые печатные устройства поступили в продажу. Люди стали интересоваться, что такое 3D печать.

Увидев же, что такое 3Д принтер, многие захотели приобрести такое устройство. Рынок отреагировал быстро. Сейчас происходит его быстрое насыщение, поэтому и цены снижаются.

Как это работает

Рассмотрим более подробно принципы работы 3д принтера, виды используемых технологий, их достоинства и недостатки.

Технология объемной печати SLA

Способ предполагает использование в качестве рабочего материала жидкого фотополимера, который отверждается лазерным излучением ультрафиолетового спектра. Объемная печать идет последовательно, за один проход лазер отверждает один слой полимера. Затем подвижное основание погружается в жидкий полимер на толщину одного слоя и процесс повторяется.

Достоинства:

  • • система обеспечивает высокое качество поверхности итогового продукта любой формы, не требующей дополнительной обработки;
  • • механическая прочность и термостойкость (до 100 гр. С) итогового продукта;
  • • возможность изготавливать сложные, многоуровневые готовые продукты;
  • • отсутствие отходов.

Недостатки:

  • • в качестве рабочего материала используются только фотополимеры;
  • • нет цветной объемной печати;
  • • низкая скорость работы (два – три см в час);
  • • высокая цена устройства и рабочих материалов (минимальная стоимость аппарата для широкого потребления составляет порядка 300 тыс. рублей).

Технология объемной печати SLS

Система для печатания по технологии SLS использует различные рабочие материалы: порошок из металла, стекла, пластика и т.д. с диаметром частиц около 100 микрон.

Порошок перед использованием помещается в специальную форму, нагревается почти до точки плавления, что необходимо для уменьшения мощности лазера. Специальный валик разравнивает порошок. Лазерным импульсом спекаются участки объекта. Затем стол опускается на толщину слоя, сверху опять распределяется порошок и цикл повторяется.

Технология трехмерного печатания SLS не обеспечивает высокого качества. Требуется дополнительная обработка итогового продукта. Часто используется рабочий материал со специальными полимерными присадками, для удаления которых изделие необходимо прокаливать в особой печи.

Разработана и применяется технология использования пучка высокоэнергетических электронов вместо лазерного излучения. Такой способ требует применения вакуумной камеры, зато позволяет изготавливать детали из твердых металлов, даже титана.

Достоинства:

  • Возможность получения готового продукта сложной формы из разнообразных рабочих материалов;
  • Большая (по сравнению с SLA) скорость работы;
  • Может применяться для мелкосерийного производства;

Минусы:

  • Большая мощность лазера, что может представлять опасно при работе;
  • Поверхность готового продукта нуждается в дополнительной обработке;
  • Длительные этапы предварительной и постобработки (необходимость разогрева порошка и отжиг изделия в печи);
  • Высокая стоимость (минимальная порядка 1 млн. рублей).

Технология объемной печати MJM (метод многоструйного моделирования)

При данном способе объемной печати на головке печатного устройства размещаются сопла малого диаметра в количестве от нескольких десятков до нескольких сотен сопел.

Рабочим материалом служат различные пластмассы, фотополимеры, специальные воски либо сочетание этих веществ. Из-за мягкости рабочего материала для получения объектов сложной формы необходимы поддерживающие конструкции.

Для отверждения фотополимера 3Д принтер снабжен УФ-лампой.

Имеется возможность печатать в цвете, который задается используемыми материалами или их сочетанием.

Достоинства:

  • Система обеспечивает минимальную толщину наносимого слоя, благодаря чему достигается гладкая поверхность готового изделия, не требующая дополнительной обработки;
  • Цветная объемная печать и сочетание веществ с разными свойствами;
  • Компактность.

Недостатки:

  • Необходимы поддерживающие конструкции при прототипировании объектов сложной формы;
  • Маленький выбор рабочих материалов для работы.

Технология объемной печати LOM (метод послойного склеивания пленок)

Данный способ объемной печати предусматривает использование в качестве рабочего материала листов бумаги или пластика (некоторые системы используют фольгу). С помощью роликов они протягиваются по поверхности платформы, покрытой клеевым составом. Лист прокатывается разогретым валиком и приклеивается к предыдущему слою.

Затем лазер по заданной программе срезает излишек материала, платформа опускается вниз на толщину используемого листа, и весь цикл повторяется.

Технология обеспечивает высокую скорость работы. Очень дешевые расходные материалы. Однако широкого распространения система не получила.

Достоинства:

  • Готовый продукт может печататься в цвете;
  • Доступность рабочего материала;
  • Возможность создания больших объектов сложных форм;
  • Не нужны поддерживающие каркасы.

Недостатки:

  • Низкая прочность готового продукта;
  • Могут быть дефекты поверхности объекта при ее дополнительной обработке;
  • Большой объем отходов.

Технология объемной печати СJP

Рабочий материал, используемый в устройстве, работающем по этой технологии объемной печати – гипсовый композит. Способ предусматривает соединение слоев посредством склеивания специальным веществом. Сначала на всю поверхность платформы наносится композитный порошок. Затем он разравнивается специальным приспособлением.

Печатные головки принтера по заданному контуру наносят жидкое связующее вещество. Затем платформа опускается, рабочий материал разравнивается заново, цикл повторяется. Готовый продукт требует дополнительной обработки: нагревания для высыхания клея и удаление излишков порошка механическим способом. Технология СJP поддерживает цветную объемную печать. Для этого в клеевой состав вводятся красители либо их сочетания, позволяющие получить большую гамму цветов.

Достоинства:

  • Возможность создания сложных, цветных объектов разнообразных форм без поддерживающих элементов.

Недостатки:

  • Ограниченный выбор рабочего материала;
  • Необходимо дополнительной обработки готового продукта
  • Низкая прочность готового продукта.

Технология объемной печати FDM

З Д принтеры, работающие по технологии FDM, получили неофициальное название термопринтер. Они широко распространены, благодаря низкой стоимости: устройство можно приобрести по цене от 500 долларов. Как работает термопринтер?

Рабочим материалом здесь служат легкоплавкие пластики. Есть устройства объемной печати, работающие с металлами, обладающие низкой температурой плавления.

Печатание происходит послойно. Для каждого нового слоя рабочий материал в печатной головке устройства разогревает и через сопло с одним или несколькими отверстиями наносится на слой модели. Перемещаясь по заранее заданной траектории, головка наносит его на весь контур детали. Затем стол опускается (в некоторых системах поднимается головка) и процесс повторяется до получения конечного результата

Достоинства:

  • Высокая прочность готового изделия;
  • Возможность изготовления изделий больших размеров и сложной формы;
  • Разнообразие рабочих материалов;
  • Низкая стоимость.

Недостатки:

  • Невысокая скорость работы;
  • Заметная неровность поверхности готового продукта;
  • Для объектов сложных форм необходимы поддерживающие элементы;
  • Термоусадка (уменьшение размеров после остывания) готового продукта;
  • Требуется дополнительная обработка готового продукта.

Управление процессом объемной печати

Процесс получения готового продукта на 3D печатном устройстве — физическая материализация его компьютерной модели, созданной специальным программным обеспечением. Управление процессом трехмерного печатания делятся на несколько этапов.

Создание цифровой модели и введение данных в печатное устройство

Для цифровой обработки объекта необходимо специальное программное обеспечение («3D Studio Max», «AutoCAD» и др.). Если навыки работы с программами отсутствуют, лучше обратиться к специалисту. Процесс создания модели медленный и может занять несколько дней.

Можно воспользоваться специальным 3D-сканером, однако качество виртуальной модели снизится.

Если изготавливаемый объект — типовая вещь, можно поискать информацию в Интернете, на специализированных сайтах. Цифровую модель сохраняется в формате STL.
Затем с помощью специализированной программы-слайсера генерируется G-код – система команд, управляющих движением печатных элементов устройства. Интерфейс программ прост и не вызывает сложностей при использовании.

Подготовка к работе

Этап зависит от типа печатного устройства. Например, перед началом работы FDM-системы на рабочий стол устройства клеится специальная пленка и загружается бобина с пластиковой нитью. Тип и цвет пластика выбирается в зависимости от характеристик готового продукта. Проверяется наличие загрязнений и механических повреждений нити — это влияет на качество получаемого изделия.

Этап печатания

Производится самостоятельно. Необходимо следить, чтобы слои наносились на объект равномерно, не было застывания полимерной нити или ее излишней пластичности. При необходимости вносится корректировка в настройки устройства.

.Дополнительная обработка объекта

При необходимости проводится дополнительная обработка: обдирка и полировка готового продукта. Если при печатании объекта сложной формы изготавливались поддерживающие конструкции (необходимые, чтобы избежать разрушения моделируемого объекта) необходимо их удаление и полировка мест соединения.

Где можно применить 3D-принтер

Потенциал аддитивных технологий уже сейчас сделал возможным их применение в различных сферах человеческой жизни.

Промышленность

Использование систем 3д печатания в производственных процессах стало обыденностью. Изготовление моделей и прототипов готовых продуктов, позволяющих оценить их реальные характеристики. Производство сложных формовочных форм, используемых для изготовления нестандартных деталей. Изготовление запасных частей агрегатов и механизмов для быстрого ремонта. Мелкосерийное производство уникальных изделий (например, частей ракетных двигателей) и т.д.

Медицина

Получение сложных форм – копий недостающих частей человеческого скелета (отсутствующие кости черепа, раздробленные кости и т.д.). По данным формам производятся элементы, которые имплантируются в тело человека. Проведение эксперименты по печатанию органов человека (почки, щитовидной железы), которые пересаживались в организм человека и приживались. Изготовление протезов конечностей.

Архитектура и строительство

Изготовление трехмерных макетов строений для презентаций архитектурных проектов.
Появление технологии прототипирования жилых строений. С ее помощью можно за несколько часов напечатать дом, строительство которого обычными методами занимает несколько дней

Образование

Получение учебных пособий, помогающих достичь нового уровня в образовании. Изготовление объектов сложных форм, являющихся, например, графическим решением алгебраических уравнений. Развивает пространственное мышление учащихся.

Космос

Предложен проект, в котором 3Д-печатные системы будут применены в космосе: с их помощью предполагается построить лунную базу, причем в качестве рабочего вещества планируется применить лунный грунт.

Малый бизнес

Работа на 3Д принтерах позволяет создавать уникальные предметы дизайна, изготавливать миниатюры с участием напечатанных кукол, имеющих портретное сходство с заказчиками, производить аксессуары для одежды по индивидуальным заказам…. Продолжать можно бесконечно. Аддитивные технологии позволяют предпринимателю, обладающему творческим подходом к делу, уверенно найти свою нишу в бизнесе.

Брать или не брать — вот в чем вопрос

Подробно рассказав, как работает 3D принтер, можно разобраться с вопросом о необходимости приобретения подобных систем.

Для владельца машиностроительного производства приобретение 3D печатных устройств станет выгодным вложением средств. Цена промышленных образцов составляет нескольких десятков тысяч долларов, но включение их в производственную цепочку быстро окупит вложенные средства. Ясно, что это не заменит производство полностью.

Однако их внедрение обеспечит быстрое реагирование на запросы рынка. В данном случае — брать однозначно.

Предпринимателю средней руки приобретать устройство можно в случае, если его бизнес — изготовление уникальных элементов интерьера, авиа и корабельное моделирование, производство уменьшенных копий творений зодчества – словом, то, что удовлетворяет интересы людей в получении уникальных вещей. В таком случае 3D принтеры – хорошее приобретение. Если бизнес не связан с этими сферами — покупка будет невыгодной.

В заключение стоит рассмотреть необходимость приобретение 3Д принтера для домашних нужд. Стоимость FDN систему составляет примерно 500 долларов. Но будет ли это выгодной покупкой? Данное устройство является скорее демонстратором возможностей, чем средством для изготовления необходимых в быту предметов. Качество готового продукта часто низкое.

Игрушки, напечатанные на 3Д принтере, по стоимости часто дороже приобретенных в магазине. Поэтому пока приобретение 3Д печатного устройства для домашних нужд не следует рассматривать в качестве приоритета. Но для человека творческого, ищущего во всем новые формы самовыражения, покупка принтера может стать толчком для раскрытия себя с необычной стороны.

Читайте также:  Виды и характеристики крановых весов
Ссылка на основную публикацию