3 д принтеры что они могут

3D принтеры и их возможности

Если еще совсем недавно трехмерное моделирование считалось чем-то из мира фантастики, то сегодня практически любой желающий может приобрести специальное настольное устройство для печати объемных пластиковых изделий. Так что же такое 3D-принтеры, каковы их возможности, перспективы и сфера использования? Какова роль человека в создании точной копии компьютерной модели?

Отличительные особенности 3D-принтера

Трехмерным принтером называют специальное устройство, способное на основании виртуальной модели печатать объемные объекты. Если для печати в обычном принтере используют тонер, то во втором случае пользуются различными видами пластика, нейлоном, металлической пудрой, стеклянным порошком, строительными смесями и другими материалами. Основа данной технологии – послойное выращивание твердых моделей. Этот способ идеально подходит для создания предметов различной сложности: от обычных детских игрушек до всевозможных элементов, используемых, например, в протезировании.

Принцип работы данной техники:

  • создание компьютерной модели будущего объекта;
  • деление полученного шаблона на множество поперечных слоев с помощью специального ПО;
  • постепенное наращивание по направлению от основания вверх жидкого, порошкообразного, другого материала с последующим соединением (сплавлением) его в объект нужной формы.

Существует несколько технологий такой печати, отличающихся техникой работы, свойствами используемого исходного материала, используемым ПО:

  1. Экструзионная печать
    Суть этого метода заключается в воздействии экструдера на расходный материал. Он нагревает сырье до определенной температуры, затем выдавливая его через сопло, формирует изделие или его фрагменты. В роли расходников выступают различные виды полимеров.
  2. Порошковая.
    Данная технология включает:
  • струйнуйную печать, основанную на нанесении связующих материалов на тонкие слои порошка, с последующей пропиткой полимерами или воском;
  • выборочное или прямое спекание тонких слоев порошка с помощью лазера;
  • электронно-лучевое, лазерное сплавление – вместо спекания в местах соприкосновения с лазером происходит плавление порошка.
  • Ламинирование
    Этот способ позволит значительно удешевить стоимость полученных изделий, так как использует в качестве сырья бумагу, листы из тонкого металла и пластика.
  • Фотополимеризация
    Данная технология основана на использовании жидких фотополимерных смол, затвердевающих под влиянием ультрафиолетового света.
  • Применение трехмерной печати в быту

    Интересует, что можно печатать на 3D принтере? Да много чего: детские и елочные игрушки, сувенирную продукцию, чехлы для мобильных телефонов и планшетов, всевозможные механизмы для автомобилей, множество различных украшений. 3D принтеры стали незаменимыми в строительстве, медицине, пищевой промышленности, их услугами пользуются во многих дизайнерских студиях.

    Хотя данное устройство не является предметом первой необходимости, многие все же мечтают иметь его дома. Сегодня эти желания легко воплощаются в реальность, ведь на рынке есть принтеры по вполне приемлемым ценам. Помимо того, сеть наполнена массой интересных «рецептов» изготовления изделий с помощью 3D-устройства.

    Принтер поможет напечатать колпачок для обычной ручки, хозяйственные прищепки, мебельную фурнитуру, пластиковые украшения на елку, детские игрушки, интересные маски. Любой владелец мобильного телефона или планшета не откажется от идеи изготовить оригинальный защитный чехол, ведь сделать его с помощью принтера не составит особых трудностей. Если вы являетесь почитателем игры в шахматы, фигуры, выполненные при помощи технологии трехмерной печати, непременно придутся вам по душе.

    3D-принтер и малый бизнес

    Современный человек всегда стремится к чему-то новому и необычному. Появление трехмерной печати стало толчком для развития малого бизнеса. Изделия, изготовленные на 3D-принтере, позволят заработать довольно неплохие деньги. Цены на устройства разные: наиболее простые стоят около 500 – 1000, более продвинутые модели – свыше 10000 долларов. Самые современные модели обладают компактными размерами, позволяющими проводить установку на небольших столах. Каковы же возможности 3D-принтера, какие изделия можно вырастить с его помощью?

    Популярные идеи для бизнеса:

    1. сувенирная и подарочная продукция с изображением полюбившихся героев художественных и мультипликационных фильмов;
    2. оригинальные брелоки, красивая бижутерия, аксессуары для смартфонов, планшетов, сумок;
    3. товары повседневного использования: тарелки, ложки, вилки и пр.;
    4. предметы быта: своеобразные шкатулки, интересные вазы и абажуры, другие изделия, призванные украсить жилище или офис;
    5. наглядные учебные пособия, применяемые в детских садах, школах, колледжах, университетах;
    6. рекламная продукция: от небольших надписей до вывесок и баннеров;
    7. макеты обуви, одежды, которые впоследствии будут использоваться профессиональными дизайнерами;
    8. запасные части;
    9. туристическая индустрия – фигуры людей на фоне интересных зданий, скульптур, непосредственно макеты различных достопримечательностей.

    Объемная печать – хорошая перспектива для начала своего дела. Хотя скорость современных принтеров пока небольшая, при увеличении потребности в изделиях, всегда можно расширить производство путем приобретения еще нескольких агрегатов. Сила 3D-принтера в создании недорогих, порой уникальных изделий, за изготовление которых не берется промышленность.

    Медицина

    Несомненно, 3D-принтеры являются огромным прорывом в данной отрасли. С каждым годом эта индустрия развивается, расширяя ассортимент производимых товаров. Возможно, вскоре появятся большие фабрики, которые смогут сравнительно за короткое время производить необходимые товары. Возможности этих трехмерных устройств безграничны. Они нашли применение во многих направлениях медицины.

    Особой популярностью пользуются принтеры в стоматологии, где с их помощью изготовляют временные коронки и челюстные имплантаты, необходимые для нормальной жизни человека. Производство челюстных аппаратов важно для облегчения работы хирургов.

    3D-печать очень востребована в протезировании. Эта технология способна учитывать индивидуальность строения человеческого тела во время изготовления протезов. Специальные микрополости, находящиеся в нужных местах протезных систем, позволяют здоровым клеткам тканей беспрепятственно перемещаться, тем самым облегчая и ускоряя привыкание человека к протезу.

    Технология трехмерной печати широко используется при изготовлении имплантатов. Известно, что недавно успешно проведена операция, позволившая внедрить кусок черепа. Сначала было проведено 3D-сканирование, лишь затем приступили к созданию необходимой модели.

    Современным ученым с помощью клеток печени (гепатоцитов, звездчатых и клеток эпителия) удалось напечатать на 3D-принтере фрагмент печени. Ткани, изготовленные таким образом, применяют пока лишь для тестирования влияния различных лекарств, а не для пересадки органов человеку. Искусственно созданная ткань самостоятельно существует целых пять дней.

    Строительство

    Пока только несколько компаний производят строительные принтеры. Стоимость самой дешевой модели превышает 12 тысяч евро. Даже несмотря на среднюю высоту, это устройство может делать дома, объем которых 144 м 3 . Пока нет идеальной модели, которая бы полностью удовлетворила инженеров и строителей. Тем не менее во многих странах активно ведется работа по усовершенствованию 3D-технологии.

    Ученые умы пытаются создать уникальное устройство, которое могло бы использовать самое разнообразное сырье. Например, применение керамики, стекла, оксида алюминия позволит «вырастить» самые необходимые элементы для дома. Использование 3D-печати облегчит возведение строений, снизит затраты труда, уменьшит количество отходов. Помимо того, эта умная машина сможет заменить человека в небезопасных местах.

    Китайская компания «Winsun» в 2014 году удивила мир информацией о возведении домов при помощи огромного 3D-принтера (высота устройства – 6,6 м, ширина – 10 м, длина – 40 м). Эта уникальная машина работает круглосуточно без остановки и наблюдателей, построить дом можно практически за сутки.

    Технология строительства заключается в послойном нанесении раствора, приготовленного из цемента и переработанного строительного мусора. Дом имеет пол, стены шириной около 30 см, полностью приспособлен к размещению сантехники, электропроводки и других коммуникаций. Какова окончательная стоимость строения пока доподлинно неизвестно, однако, уже сейчас понятно, что за этой революционной технологией будущее. Единственный недостаток – это стоимость перевозки готового дома, гаража или другой постройки, ведь строительный принтер немобилен и для нормальной работы требует заводских условий.

    Архитектура

    Трехмерное моделирование успешно используют в архитектуре, ведь этот способ позволит архитекторам наглядно донести свои идеи заказчикам. Такая модель будущего строения намного эффективнее обычной картинки или изображения на мониторе компьютера. Клиент получает полную информацию о будущем проекте, причем с учетом всех имеющихся тонкостей.

    Ювелирная индустрия

    В настоящее время существуют принтеры, которые работают с золотом, серебром, платиной, сталью и цветным нейлоном. Эти 3D-устройства предназначены для производства ювелирных украшений. Стоимость таких принтеров начинается с 300 тыс. рублей. Обладатели такой техники за короткое время создают огромное количество всевозможных изделий.

    Увлечение 3D-технологией подобно лихорадке захватывает мир. С каждым годом появляется все больше новых моделей, расширяется область применения этой техники. Трехмерная печать стала активно использоваться во всех отраслях промышленности. Наверное, совсем скоро наличием в доме 3D-принтера никого не удивишь. Это устройство, как обычный холодильник или телевизор, станет доступным и необходимым.

    Как работает 3D принтер: объяснение на простых примерах

    3D-печать распространена повсеместно. Она позволяет создать что угодно — от прототипов всевозможных изделий, до функциональных частей реактивных двигателей самолетов и космических аппаратов, от канцелярских принадлежностей и автозапчастей, до шоколадок и сувениров.

    Но, как именно работают 3D-принтеры, как они создают трехмерные объекты любой возможной формы — знают еще не все. Если вы хоть раз задавались этими вопросами, то перед вами — самое простое объяснение 3D-печати.

    Общие принципы 3D-печати

    Принцип 3D-печати по любой существующей технологии — создание объемных объектов из совокупности плоских слоев.

    Цифровая модель изделия разделяется на слои специальной программой — слайсером, а принтер печатает эти слои, один на другом, составляя из них трехмерный объект. Так, из множества слоев, получается объемная деталь.

    Общий принцип один, но технологии различаются; самая распространенная и доступная среди них — FDM.

    FDM

    Моделирование методом послойного наплавления (FDM), также известное как производство способом наплавления нитей (FFF) — самый популярный и массовый тип 3D-печати.

    Стандартное FDM-устройство работает как термоклеевой пистолет управляемый роботом, что не удивляет, ведь разработка технологии FDM когда-то начиналась с опытов с термоклеем. Пластиковый пруток проталкивается через горячее сопло, где он плавится, а выходя из него укладывается слоями. Процесс повторяется снова и снова, пока не появится готовый 3D-объект.

    Единственное отличие в том, что 3D-принтеры используют не стержни термоклея, а пластиковый филамент намотанный на катушки.

    Самые распространенные материалы для FDM (FFF) — пластики ABS и PLA.

    Пластиковая нить, она же филамент, выпускается в такой форме для того, чтобы она могла легко плавиться при заданной температуре, но очень быстро застывать — после охлаждения всего на пару градусов. Именно это и позволяет печатать 3D изделия со сложной геометрией с высокой точностью.

    Проще говоря, 3D-печать отличается от традиционной 2D-печати только тем, что повторяется снова и снова, создавая слой за слоем, один на поверхности другого. В конце концов, тысячи слоев образуют 3D-объект.

    FDM-принтер на примере MakerBot Replicator 2


    Стереолитография

    Стереолитография использует свет для “выращивания” объектов в емкости с фотополимерной смолой. Как и в прочих технологиях 3D-печати, изделие образуется слой за слоем, здесь — при отверждении жидкого фотополимера светом.

    От FDM стереолитография отличается более монолитными принтами, даже с одинаковой заданной толщиной слоя.

    На фото: принты FDM и SLA, слой обеих моделей — 0,1 мм.

    Дело в разнице в технологиях — фотополимерная засветка дает более аккуратные слои, чем расплавленный филамент выдавливаемый из сопла FDM-принтера.

    SLA и DLP — две разновидности стереолитографии. SLA — лазерная стереолитография, DLP — цифровая проекция. Различие между ними в том, что в SLA источником света служит лазер, а в DLP — проектор.

    Независимо от технических особенностей, принцип работы устройств SLA и DLP схож. Для запуска печати необходимо опустить специальную платформу построения в емкость с жидкой фотополимерной смолой.

    Платформа останавливается на высоте одного слоя от дна емкости.
    Происходит засветка источником света принтера.
    Жидкий полимер, под воздействием света, становится твердым и прилипает к платформе построения. После этого платформа поднимается на высоту еще одного слоя и процесс повторяется.

    SLA-принтер на примере Formlabs Form 2

    SLA дает более гладкие поверхности, по сравнению не только с FDM, но и с DLP, о которой рассказываем далее.

    Так получается потому, что DLP проецирует слои картинкой из пикселей, а луч лазера в SLA движется непрерывно, что дает ровный, не пикселизованный слой.

    DLP в тех же целях использует проектор, а LED DLP — ЖК-дисплей с ультрафиолетовой подсветкой. В этих конструкциях свет проецируется на смолу по всей площади слоя одновременно, что дает преимущество в скорости, когда необходима печать крупных объектов с заполнением в 100% — полная засветка слоя происходит быстрее, чем в SLA.

    Но при печати мелких или пустотелых объектов SLA быстрее, так как интенсивность засветки лазерным лучом, а значит и скорость полимеризации, выше.

    DLP-принтер на примере SprintRay MoonRay S

    SLS

    Главное преимущество технологии перед FDM и SLA — SLS-печать не требует создания поддерживающих структур, ведь материалом поддержки служит окружающий модель материал — это позволяет печатать изделия любой формы, с любым количеством внутренних полостей, и заполнять ими весь рабочий объем принтера. SLS-принтеры работают с широким спектром материалов, а их принты прочнее, чем большинство напечатанных FDM или стереолитографией.

    Благодаря прочностным характеристикам, напечатанные на SLS-принтерах детали могут использоваться в практических целях, а не только как прототипы и декоративные элементы.

    Для создания объекта аппарат направляет лазер на слой мелкофракционного порошка, сплавляя частицы друг с другом для формирования слоя изделия. Затем, устройство рассыпает следующую порцию порошка на поверхность готового слоя и разравнивает его, а лазер расплавляет, создавая следующий слой изделия. Процедура повторяется до тех пор, пока печать не будет завершена.

    Есть у SLS-принтеров и минус — их стоимость. Они очень дороги, по сравнению с FDM и SLA/DLP. Это связано с ценой необходимых для такой печати высокоэнергетических лазеров. В принципе, стоимость даже самых дешевых SLS-принтеров совсем недавно начиналась от $200 000.

    Тем не менее, некоторые компании в настоящее время работают над тем, чтобы сделать данную технологию более доступной, поэтому есть шанс, что приобрести SLS-принтер в ближайшем будущем смогут позволить себе даже любители. Один из примеров — польская компания Sinterit.

    SLS-принтер на примере Sinterit Lisa Pro

    Извлеченная из SLS-принтера модель не требует удаления поддержек и может использоваться без постобработки, ее надо лишь очистить от лишнего порошка.

    Polyjet

    Главное преимущество технологии Polyjet в ее мультиматериальности — многие Polyjet-принтеры способны печатать объект большим количеством различных материалов одновременно, что позволяет создавать изделия состоящие из участков с разными механическими и оптическими свойствами, то есть — разной твердости и цвета. Это фирменная технология компании Stratasys.

    Пример: принтер Stratasys и напечатанные на нем кроссовки.

    Polyjet 3D-принтеры распыляют крошечные капельки фотополимерной смолы на поверхность и полимеризуют их ультрафиолетовым излучением.


    Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет создан объект. В отличие от FDM-принтеров, Polyjet-устройства могут наносить материал из многочисленных сопел одновременно.

    Polyjet-принтер на примере Stratasys J750

    Заключение

    Прочитав эту статью, вы ознакомились с принципами и примерами работы 3D-принтеров функционирующих по самым распространенным технологиям.

    Существуют и другие технологии, в основном — связанные с 3D-печатью металлами, но они используются только в промышленности. О них мы поговорим отдельно.

    Чтобы выбрать 3D-печатное оборудование и материалы для любых задач обращайтесь в Top 3D Shop — проконсультируем, подберем максимально подходящую технику и расходники, оформим заказ, доставим, установим и научим.

    Как выбрать 3D-принтер
    и зачем он нужен?

    Содержание

    Что это такое?

    Форм-фактор

    Технология печати

    Используемые материалы

    Область печати

    Высота слоя

    Скорость печати

    Количество сопел

    Комплектация

    Способ загрузки модели

    Дополнительные фишки

    Какой 3D-принтер купить?

    Что это такое?

    3D-принтер создаёт предметы из разных видов пластмасс. В него загружают катушку толстой лески, которая служит источником сырья. Устройству задают программу — трёхмерную модель готового изделия. Оно нагревает пластик, подавая его через сопло — насадку с узким отверстием. Расплавленный материал укладывается слоями. После этого на платформе остаётся готовая деталь заданной формы. Новички выбирают 3D-принтеры для создания коллекционных моделей, фигурок к настольным играм и декора. Профессионалы изготавливают детали для бытовой техники, автомобилей и мебели — от ручки холодильника и декоративной накладки на тумбочку до приборной панели машины и бампера. А в крупных мастерских трёхмерные принтеры используются для серийного производства продукции. Они работают на заводах HP, выпускающих электронику, и в мастерских металлургической корпорации Norsk Titanium. А принтеры Prusa и RepRap вовсе занимаются саморепликацией — производят детали для своих «клонов», которые отгружаются потребителям.

    Форм-фактор

    Настольный 3D-принтер подойдёт для дома или обучения в школе. По размерам он не больше кухонной мини-печи или прикроватной тумбочки. В таком устройстве можно изготовить коллекционную фигурку высотой до 25–35 сантиметров или декоративную пластину размером до 30×30 см.

    Для бизнеса лучше выбрать 3D-принтер для установки на пол. Он напоминает шкаф по габаритам и весит до 100–200 кг. Такая модель подойдёт для производства накладки для мебели размером до 1×1 м, статуэток высотой до 80–150 см и похожих деталей.

    В промышленности используются трёхмерные принтеры, сравнимые по размерам с комнатой или квартирой-студией. Такие агрегаты устанавливаются в помещении до 5×5 метров. В них изготавливают бамперы для автомобилей, трубопроводы сложной формы и отделочные материалы для строительства.

    Технология печати

    Для дома выбирают 3D-принтеры с технологией послойного наплавления. Их обозначают аббревиатурами FDM, FFF и PJP — это разные названия одного и того же процесса. Они накладывают слои горячего пластика друг на друга. Такие модели дешевле — от 10–15 тысяч рублей. Они проще в обслуживании и менее требовательны к качеству материала. Но при печати сложных деталей могут быть отклонения в размерах на 1–2 мм и заусенцы. Конечно, их можно убрать ножом и напильником, но это потребует больше сил и времени.

    В серийном производстве мелких предметов используют технологию стереолитографии (SLA). В таких устройствах нет нагревателей — в качестве сырья подойдут особые виды пластика, которые затвердевают на свету. Принтер выдавливает жидкий материал через узкое сопло, одновременно направляя на заготовку мощный лазер. Эти модели более точные — погрешность не превышает 0,05–0,1 мм. Они лучше справляются со сложными изгибами и не оставляют заусенцев. Но стоимость SLA-принтеров выше — от 30–40 тысяч рублей. Также они чувствительны к качеству сырья и требуют точной настройки.

    Выбор не рекомендованного материала или неподходящих настроек — серьёзная ошибка. В лучшем случае вы испортите готовый продукт. Исправить его получится только механическим путём — обрезкой или полировкой. Приклеить ещё один кусок пластика в 3D-принтере не получится. В худшем случае можно сломать дорогостоящий агрегат.

    Используемые материалы

    Очень важно, чтобы производитель допускал работу с определённым видом материала. Если его нет в списке, лучше не рисковать — пластик с иными характеристиками может повредить сопло и другие чувствительные детали устройства. Перед покупкой внимательно ознакомьтесь с инструкцией и техническими характеристиками.

    Для хобби

    Самый популярный вид пластика для трёхмерной печати — ABS (АБС). В жидком состоянии оно частично испаряется. Поэтому и подходит только для взрослых, которые работают в респираторе и защитных очках в помещении с хорошей вентиляцией. Застывший ABS-пластик твёрдый и прочный, выдерживает большие физические нагрузки и перепады температуры. Но он становится хрупким на морозе и выцветает под прямыми лучами солнца.

    Для дома лучше выбрать 3Д-принтер, работающий с полилактидом (PLA). Этот органический пластик производят из кукурузных стеблей, сахарного тростника и другого растительного сырья. Он не содержит вредных веществ и безопасен для детей. При работе с ним расстроит только резкий запах, но можно обойтись без респираторов и очков. PLA-пластик приятен на ощупь и хорошо переносит трение — отлично работает в подвижных соединениях вроде шарниров в руках и ногах кукол. Но он хрупкий и недолговечный — подходит скорее для декора и игрушек.

    Для серийного производства

    В мастерских используют другие виды пластика. Поликарбонат прочный и жёсткий, устойчивый к ультрафиолетовому излучению и сильным перепадам влажности. Полиуретан мягкий и приятный на ощупь, долго сохраняет презентабельный внешний вид. Нейлон безопасен для организма человека — из него изготавливают даже корсеты, бандажи и другие медицинские приспособления.

    Акрил легко принимает сложные волнообразные формы — подходит для производства декора. Чтобы работать с этими полимерами, нужно тщательно подбирать температуру нагрева, поддерживать стабильную температуру и влажность в помещении, а также соблюдать технику безопасности.

    Для крупных масштабов

    Промышленные трёхмерные принтеры работают с привычными материалами — керамикой, металлами и древесной стружкой. Они производят мебель, сантехнику, автомобильные запчасти и строительные конструкции намного быстрее человека.

    Область печати

    При выборе трёхмерного принтера всегда уточняйте полезные (а не номинальные) размеры камеры: высоту, ширину и глубину. Фактически это и есть максимальные габариты изготавливаемой вами детали. У домашних принтеров полезные размеры камеры не превышают 50×35×35 см — в неё помещается большой электрочайник. У профессиональных моделей габариты достигают 150×75×75 см — можно создавать статуэтки ростом с человека. У промышленных агрегатов размеры камеры измеряются метрами — обычно масштабы детали ограничены только прочностью используемого материала.

    Высота слоя

    Чем меньше эта цифра, тем больше сходство готового изделия с моделью. При печати с высотой слоя 200 микрон деталь получается ребристой. На ней много заусенцев, которые приходится удалять напильником, ножом или наждачной бумагой. 100 микрон достаточно для деталей бытовой техники, детских игрушек и других предметов, где не важна точность. Поверхность шершавая на ощупь, но внешне дефекты почти не видны. Разрешение 50 микрон и менее нужно для подвижных соединений, сложного декора и глянцевых изделий. Материал получается гладким и требует лишь минимальной полировки.

    Скорость печати

    Количество полимерной нити, которую сопло может расплавить за секунду. В любой модели оно зависит от выбранного разрешения, используемого материала, характера детали и других параметров. Поэтому при выборе 3Д-принтера важно смотреть на максимальную скорость. Чтобы сделать сравнение наглядным, мы укажем время печати одной коллекционной фигурки высотой 15 см:

    • до 25 мм/с — более 12 часов, подойдёт только для обучения и первых опытов;
    • 25–50 мм/с — 8 часов, можно изготавливать небольшие игрушки и статуэтки;
    • 50–100 мм/с — 6,5 часов, подойдёт для мелкосерийного производства;
    • 100–150 мм/с — 4–5 часов, можно создавать детали для бытовой техники;
    • 150–250 мм/с — 3 часа, подойдёт для небольшой мастерской;
    • более 250 мм/с — около 1,5–2 часов, подойдёт для промышленного производства.

    Количество сопел

    Число сопел равно количеству одновременно используемых цветов одного материала. Загружать разные виды пластика нежелательно — нет гарантии, что они нормально склеятся друг с другом.

    Модели с одним соплом дешевле — от 10 000 рублей. Они используют только один вид пластика за раз и печатают одним цветом. Если вы хотите добавить красок в готовое изделие, придётся остановить печать и загрузить другой материал. Такие принтеры подходят для учёбы и хобби.

    Как выбрать 3D-принтер для бизнеса?

    5+ ключевых параметров

    Материал подготовлен контент-агентством 2red на основе интервью с Сергеем Пришвой – директором интернет-магазина 3D-принтеров 3DRoom.pro.

    Опрос более 1000 владельцев предприятий, проведенный французской компанией Sculpteo (специализируется на 3D-печати) в 2018 году, показал, что:

    • 93% опрошенных считают наличие 3D-принтеров в компании конкурентным преимуществом;
    • инвестиции в создание 3D-прототипов и моделей окупились – это отметили 46% респондентов;
    • доля предприятий, работающих по принципу «сначала 3D-печать» выросла с 15% до 22%.

    3D-печать используется в разных сферах: медицине, ювелирной отрасли, машиностроении, авиации и даже в маркетинге (например, для создания прототипов сувенирной продукции).

    И вот вопрос – а как выбрать подходящий вашему бизнесу 3D-принтер? На что обращать внимание?

    Ключевыми будут являться 5 параметров:

    • технология, на которой он работает;
    • открытая или закрытая у него камера;
    • максимальная рабочая температура экструдера;
    • количество экструдеров;
    • наличие автокалибровки.

    На сегодняшний день насчитывается несколько технологий печати, с применением различных материалов и способов. Но в основе всех этих технологий лежит один и тот же принцип – так называемое послойное выращивание твёрдого объекта.

    Проведем краткий экскурс в эти методики, особо не углубляясь в научные дебри. Начнем, пожалуй, с наиболее простой и доступной технологии.

    То же, что и моделирование методом наплавления (английская аббревиатура FDM, или Fused Deposition Modeling). Для нее характерна возможность работать сразу с несколькими расходниками и в цвете. Суть методики такова: раздаточной головкой принтера на основу послойно выплавляются нити толщиной от 1,75 до 0,1-0,6 мм в зависимости от того, какое сопло установлено. Они успевают слипнуться между собой до момента застывания. Таким образом формируется контур будущего предмета.

    Одна из методик экструзионной технологии – робокастинг, на этикетках указывается как DIWDirect Ink Writing, или «прямое написание чернилами». Фактически, печать и формовка контуров предмета происходят за счет псевдопластичности состава, который используется в качестве чернил. Так же, как и при FDM-технологии, возможно применение нескольких материалов одновременно и цветная печать.

    Чаще всего FDM-методика применяется для быстрого производства и разработки прототипов деталей. После испытания при необходимости модель легко модернизируется и печатается по-новому. В быту зачастую дальше сувениров, игрушек, украшений и разной мелочевки дело не заходит.

    Кроме чистых пластиков можно применять смеси с наполнителями или смеси, имитирующее разные поверхности (древесину, металлы, природный камень). Например, состав Laywoo-D3 содержит в себе древесную пыль и позволяет «напечатать» почти деревянную мебель.

    Это технология, при которой УФ-лазер, либо УФ-матрица засвечивает жидкий фотополимер. В английском аналоге можно встретить название Laser Stereolithography (лазерная стереолитография, SLA). Засвечивание может происходить через фотошаблон, напрямую попиксельно или через маску жидкокристаллического экрана. Данная технология хорошо подходит для ювелирного производства и медицины.

    В отличие от технологии MJM само оборудование и расходные материалы в разы доступнее, а качество хоть и уступает, но незначительно. Как правило, ювелиры печатают сначала модель украшений, из которых потом делают форму для литья драгметалла. Стоматологи тоже сначала делают мастер-модель, по которой потом отливаются коронки. MJM хоть и точнее, но само золото дешевле, чем расходники.

    Минус – ни цветная печать, ни использование сразу нескольких материалов для работы по этой технологии невозможны.

    Как работает 3D-принтер

    И что можно на нём напечатать.

    За последние пару лет появилось много новостей о том, что кто-то что-то распечатал на 3D-принтере:

    Давайте разберёмся, как работает эта технология, какие у неё ограничения и за ней ли будущее.

    Для чего нужен 3D-принтер

    3D-принтеры печатают объёмные вещи из пластика или других материалов. Их можно использовать в быту или производстве. Например, вот что можно напечатать на 3D-принтере:

    Корпус для батареек. Светодиодную лампу на шарнирах. Лампу в стиле Minecraft. Модель старинного замка.

    Как это работает

    Обычно для печати 3D-принтер использует специальный пластик. Он бывает в виде порошка, жидкой смолы или пластиковой проволоки в катушках. Именно из этого материала и будет состоять напечатанная деталь.

    Дальше, если говорить грубо, процесс выглядит так:

    • этот пластик либо наносят с помощью подвижного сопла;
    • либо «запекают» с помощью лазера;
    • либо из массива готового материала вырезается лишнее с помощью подвижного резака (но это уже больше похоже на токарное дело и к 3D-печати часто не относят).

    Материал принимает нужную вам форму слой за слоем. Когда все слои пройдены, получается деталь.

    Ускоренная съемка 3D-печати с помощью подвижного сопла:

    Из-за того что принтеру нужно постоянно нагревать пластик, 3D-принтеры печатают не очень быстро: на деталь размером с телефон может уйти 15–20 минут. Ещё скорость зависит от толщины слоя: чем толще слой, тем быстрее печать. Но при большой толщине слоя деталь может получиться неаккуратной: будут видны слои:

    Чем тоньше слой, тем более ровной получается поверхность при печати.

    Технологии печати

    3D-печать очень нужна в промышленности и промдизайне, поэтому существует целый зоопарк технологий печати, у каждой свои преимущества и недостатки.

    Стереолитография. Вместо пластика здесь используется специальная смола, которая застывает на свету. Деталь тоже формируется слоями, но сами слои почти незаметны — смола заполняет рельеф и деталь кажется единым целым даже с очень близкого расстояния.

    Синтез полимеров (SLS). При такой печати используется порошок, который потом запекается лазерным лучом. Так как лазерный луч можно сфокусировать в любом месте с нужной точностью, то таким способом печати можно получить очень сложные модели с высокой детализацией:

    Polyjet. Особенность этой технологии в том, что в ней можно печатать объекты одновременно из разных материалов. Это позволяет создавать практически любые вещи самой сложной формы, которые сразу обладают нужными свойствами. На таком принтере можно напечатать даже кроссовки, которые можно носить:

    Что можно напечатать

    На 3D-принтере можно напечатать всё что угодно, если у вас есть подходящий материал для печати, готовая модель и достаточно большой принтер.

    Прототипы. Часто перед началом производства компании нужно понять, насколько удобной получится вещь в использовании. Чтобы не запускать линию ради одного изделия, его печатают на 3D-принтере и смотрят, что нужно изменить или доработать. На таких прототипах можно заметить, например, что кнопки получились слишком маленькими и их будет неудобно нажимать или что кнопки оказались очень далеко от пальцев и до них нужно будет специально тянуться.

    Запчасти и детали. Иногда найти запчасть от какого-то инструмента сложно или почти невозможно: производитель их не выпускает или модель давно снята с производства. В этом случае можно найти в интернете трёхмерную модель нужной детали или нарисовать её самому в редакторе, чтобы потом отправить это на печать.

    Медицина. Трёхмерная печать активно используется в медицине для создания новых суставов, тканей и лечения пациентов. Отличие от традиционной печати в том, что вместо пластика там печатают специальными «живыми» растворами, которые взаимодействуют друг с другом и ведут себя как настоящие органы и ткани. Благодаря такой технологии сейчас легко напечатать сустав, который хирург может поставить человеку вместо повреждённого.

    Хобби и моделирование. На 3D-принтере легко печатать разные миниатюры, коллекционные фигурки и модели.

    Производство других роботов. 3D-принтеры пока не умеют производить сервоприводы и микропроцессоры, но уже умеют печатать корпуса и каркасы роботов.

    Дома и здания. Берём здоровенные рельсы с моторами и контроллерами. Устанавливаем подвижное сопло, на которое можно подавать строительную смесь (бетон или полимеры). Можно печатать стены зданий. В отличие от традиционных технологий строительства из кирпича, панелей и блоков, форма стен и здания в целом может быть любой. Фундамент, перекрытия и крыша пока что не печатаются, но это пока.

    Представьте: отправляем на Марс полсотни 3D-принтеров на подвижной основе. За год каждый из них печатает ещё по 100 принтеров. Далее все эти 5 000 принтеров разъезжаются по Марсу и начинают строить первую колонию. Пока они строят, мы заказываем в Икее мебель, оформляем доставку, и как раз к моменту доставки наши роботы всё допечатают. Яблони на Марсе вряд ли зацветут, а вот пятиэтажки — могут.

    Критика и проблемы

    ❌ Медленно и без гарантий: печать довольно медленная, недостаточно точная. Огромная проблема в любительских принтерах — брак. Например, деталь может отклеиться от подложки прямо во время печати, и произойдёт ад. Или моторы раскалибруются, и сопло начнёт промазывать мимо нужных мест.

    ❌ Низкая эффективность: чтобы напечатать деталь 10 × 10 см, нужен принтер размером как минимум 50 × 50 см, который будет стоить несколько сотен долларов.

    ❌ Не самые прочные материалы: 3D-печать пока что ограничена пластиками и смолами. Есть отдельные технологии печати на базе металлического порошка, но если вам нужна стальная деталь — вам нужен не 3D-принтер, а нормальный токарь и станок. Но на станке можно сделать не всякую деталь.

    ❌ Не всегда понятно зачем. В промышленности 3D-принтеры используют для прототипирования, но в массовом производстве эти технологии не используются. Для домашнего применения тоже неясно: на 3D-принтерах печатают маленькие пластиковые штучки для любительских проектов… и всё. Очень мало случаев, когда обычный человек мог бы захотеть напечатать у себя дома что-то применимое в хозяйстве.

    Что дальше

    Дальше технология победит все проблемы младенчества и будет печатать вам еду, мебель и внутренние органы. Необязательно при нашей жизни, но наши дети и внуки наверняка застанут.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий
    Adblock
    detector