3d-принтеры: для чего нужны, как работают, почему за ними будущее

Виды 3d-принтеров

Классификация 3д-принтеров ведется по нескольким ключевым параметрам, основными из которых являются: применяемая технология 3d-печати; материал печати; уровень качества и стабильности размеров получаемых изделий.

В последнем случае различают домашний (настольный) 3d-принтер и 3d-принтер профессионального класса, демонстрирующий более стабильные размеры напечатанных объектов, повышенную производительность (скорость печати) и качество прототипирования. Оборудование профессионального класса активно применяется в различных конструкторских бюро (с целью создания моделей и прототипов разрабатываемой продукции или конструкций), а также для целей мелкосерийного производства широкой гаммы изделий (сувенирная продукция, индивидуализированные корпуса электроники и тому подобное).

Где и для чего используются трехмерные принтеры

Если около 20 лет назад главным новшеством в мире и достижением разработчиков стала мобильная связь, то в нынешние годы настал звездный час трехмерных печатных устройств. Как показывает практика, их уже давно применяют в самых разных сферах. Прежде всего, их применение началось при производстве прототипов. Однако напечатать на 3D принтере можно не только идеальные прототипы, но и много других не менее важных предметов. На сегодняшний день известно применение таких аппаратов в архитектуре и скульптуре, в ландшафтном дизайне, в геодезии и картографии, а также в обувной промышленности.

Стоит отметить, что 3D принтер бизнес очень тесно связан с ювелирным делом. Технология 3D печати давно уже была взята на вооружение представителями данной профессии. Их также применяют и в медицинском моделировании для воссоздания макетов внутренних органов и при изготовлении протезов. Современные скульпторы и художники нередко прибегают к услугам аппаратов, создающих прототипы, для размножения тех или иных фигур.

Из-за высокой стоимости трехмерных принтеров не каждый предприниматель может позволить себе приобрести такое оборудование, поэтому на сегодняшний день достаточно много фирм и организаций предлагают своим клиентам арендовать такой принтер или изготавливают отдельные объекты на заказ. На территории Российской Федерации такая услуга обойдется вам в несколько долларов за каждый сантиметр кубический или больше. Всё будет в значительной мере зависеть от используемых методов трехмерной печати. В недалеком будущем планируется организация и выполнение таких заказов дистанционно, чтобы заказчик мог предоставить исполнителю точные указания, касаемо выполнения того или иного задания, а потом по почте получить уже готовое изделие.

Еще одним удивительным фактом о 3D принтерах можно считать их способность дублировать свои же детали. Разработка такого специализированного устройства началась еще в 2006 году на базе проекта под названием RepRap, в рамках которого ученым удалось воспроизвести почти половину конструктивных элементов устройства трехмерной печати. С помощью такого оборудования производство 3D принтеров в будущем будет обходиться намного дешевле и с меньшими затратами рабочих сил. В течение двух лет разработчики проводили все необходимые тесты и устраняли недостатки своего творения, а сегодня трехмерные принтеры RepRap уже запущены в серийное производство. Сделать такой 3D принтер своими руками будет достаточно трудно, но тогда вам, скорее всего, придется столкнуться еще и с недостатками устройства.

Рис. 2. Трехмерный принтер, печатающий собственные детали

Сегодня 3D принтер купить можно лишь располагая огромными денежными средствами, но со временем стоимость таких аппаратов значительно снизится, так как современные разработки ученых главным образом нацелены на удешевление и модернизацию такого трехмерного оборудования.

Слияние порошкового слоя

Слияние порошкового слоя представляет собой подгруппу аддитивного производства, при котором источник тепла (например, термопечатающая головка или лазер) используется для объединения материала в порошкообразную форму для создания физических объектов. Пятью наиболее распространенными формами этой технологии являются:

7a) Селективное лазерное спекание (SLS): в качестве источника энергии используется лазер для спекания порошкообразного материала, такого как полиамид или нейлон. Здесь термин спекания относится к процессу уплотнения и формирования твердой массы материала путем приложения давления или тепла без плавления его до точки сжижения.

7b) Селективное лазерное плавление (SLM): в отличие от SLS, этот метод предназначен для полного расплавления и плавления металлических порошков вместе. Он может создавать полностью плотные материалы (слой за слоем), которые имеют механические характеристики, аналогичные тем из традиционных изготовленных металлов. Это один из быстро развивающихся процессов, который реализуется как в промышленности, так и в научных исследованиях.

7c) Электронно-лучевая плавка (EBM): в этом процессе сырье (проволока или металлический порошок) помещают в вакуум и сплавляют вместе, используя электронный луч. Хотя EBM можно использовать только с проводящими материалами, он обладает превосходной скоростью сборки благодаря более высокой плотности энергии.

7d) Выборочное тепловое спекание (SHS): в нем используется термическая печатающая головка для подачи тепла на слои порошкообразного термопласта. Как только слой закончен, слой порошка перемещается вниз, и добавляется новый слой материала, который затем спекается для формирования следующего поперечного сечения модели. Этот метод лучше всего подходит для изготовления недорогих прототипов и деталей для функционального тестирования.

7e) Прямое металлическое лазерное спекание (DMLS): Он похож на SLS, но вместо этого использует мощность металла. Оставшаяся энергия становится вспомогательной структурой объекта и может быть повторно использована для следующей 3D печати. Детали DMLS в основном изготавливаются из порошкообразных материалов, таких как титан, нержавеющая сталь, алюминий и несколько нишевых сплавов. Это идеальный процесс для изготовления медицинских деталей на заказ, нефтегазовых компонентов и прочных функциональных прототипов.

Рама

Все компоненты 3D-принтера закрепляются на довольно прочной и жёсткой раме, которая независимо от внешних неблагоприятных воздействий сохраняет геометрию и отсутствие люфтов, а также не боится вибраций, возникающих в процессе печати.

Чаще всего рамы 3D-принтеров изготавливают из недорогого алюминиевого профиля, а порой и обычных стержней с резьбой, которые в изобилии продаются в магазинах строительных материалов. Стержни собираются в единую конструкцию с помощью пластиковых муфт, хомутов и прочих элементов, скрепляемых болтами и гайками. Однако, подобные рамы встречаются лишь в самодельных 3D-принтерах, для владельцев которых приоритетным является не дизайн устройства, а его низкая себестоимость и максимальная доступность деталей для сборки.

Встречаются 3D-принтеры, в том числе заводские, с рамами из органического стекла или фанеры, нарезанной лазером. Конечно, никакой лазер не сделает из фанеры металл, поэтому долговечность подобных конструкций вызывает сомнения.

Принтер для 3D-печати по технологии ламинирования

Несмотря на очень дешевые расходные материалы, вплоть до пластиковой пленки или типографской бумаги, наименее популярная модель оборудования. Виной тому сложность, многокомпонентность и шумность самого устройства и некоторая ограниченность в диапазоне моделей. Будущее изделие создается путем накладывания друг на друга большого количества слоёв рабочего материала (фольга, пленка, бумага) и склеивания их между собой. В процессе склеивания лазерный луч вырезает контур цифровой модели на каждом из слоев.

Существующие сегодня технологии воздействия электронного излучения на проволочный материал и методы плавления металлического порошка в вакууме не только сложные, но и охраняются коммерческой тайной, поэтому не будут рассмотрены в данной статье.

Основный принцип работы

• на компьютере в специальной CAD-программе моделируется объект;
• готовый объект, сохраненный в специальном формате, нарезается программой — слайсером, которая идет в комплекте с устройством, причём толщина каждого слоя определяется возможностями 3д-принтера и выбранными настройками;
• каждый слой переводится в двоичный командный код, который получает устройство, и в соответствии с которым, согласно координатам, наносится слой материала;
• слой за слоем формируется объект.

Технологии трёхмерной печати

Существует довольно большое число технологий, применяемых в 3D-печати. От технологии и технология зависят от используемого для печати материала.

В настоящее время для этого можно использовать: пластиковые нити, фотополимерные смолы, металлические порошковые сплавы; гипсовый композитный порошок, воск, а также разные строительные и кулинарные смеси.

Наиболее известны следующие технологии 3D-печати:

• FDM;
• SLS и SLM;
• ламинирование;
• фотополимерная печать;
• печать гипсом;
• строительная печать бетонной смесью и другие.

Послойное наплавление

Наиболее простая и популярная технология печати – это FDM или технология послойного наплавления.

Она подразумевает подачу пластиковой нити к специальному нагревательному элементу.

Посредством экструдера расплавленный пластик наносится в заданной печатной области. Экструдер закреплён на печатной головке, которая перемещается по рабочей зоне печати в горизонтальной плоскости. Как только слой будет напечатан, рабочая платформа опустится на величину слоя и работа продолжится снова.

Этот тип печати является наиболее доступным. И устройства, основанные на нём, стоят дешевле всего. Именно поэтому такие 3D-принтеры являются самыми востребованными для домашне-бытовых целей, то есть персонального использования.

Как работает 3D принтер: Видео

По окончанию работы принтера получается необходимый физический объект. Лишняя пудра просто сдувается с модели. Однако изделие все еще не готово. На данной стадии деталь очень пористая и хрупкая. Для придания ей жесткости и прочности изделие помещается в специальный контейнер, который засыпается бронзовой пудрой, и все это помещается в специальную печь, для сплавления молекул металла между собой и насыщения изделия бронзой.

Конечно, весь этот процесс занимает достаточно много времени, однако все равно изготовление детали происходит существенно быстрее, чем традиционным способом. Кроме этого такое производство существенно дешевле. Такой же принцип работы имеют и принтеры, печатающие стеклом.

Как работает 3D принтер

Принцип 3D-печати заключается в создании материального трехмерного объекта, который должен соответствовать компьютерной модели, разработанной в программе 3D-моделирования или на основе 3D-скана.

• При использовании технологии FDM за создание объемной модели отвечает аддитивный процесс, когда объект создается путем нанесения слоев материала друг на друга снизу вверх, пока не получится копия такой же формы, как в чертеже. Таким способом создаются изделия из пластика.
• В случае применения технологии SLA (стереолитографии), объект создается посредством фотополимерной печати: специальные смолы в расплавленном виде поступают на платформу, где под воздействием лазерного излучателя затвердевают.

Помимо пластика и фотополимерных смол в качестве расходного материала используются металлические порошки и металлоглина.

Наиболее распространенным считается первый вариант, поэтому популярностью пользуется FDM-оборудование. Независимо от модели оно представляет собой простую конструкцию: и состоит (не считая корпуса) из следующих элементов:

• печатающая головка (экструдер) – с помощью системы захвата отмеряет точное количество материала, разогревает его и выдавливает полужидкую массу;
• рабочий стол (платформа для печати) – на нем формируются детали и «выращивается» изделие;
• линейный и шаговый двигатели – приводят в движение экструдер, регулируют скорость и точность печати;
• фиксаторы – датчики, определяющие координаты печати, и ограничивающие движение печатной головки;
• рама – объединяет все элементы в единую конструкцию, которая управляется электронным блоком.

В 3D-принтерах используется материал преимущественно двух видов:

• ABS – прочный и долговечный пластик, из которого изготавливают детали конструктора LEGO;
• PLA — биоразлагаемый нетоксичный полимер на основе молочной кислоты.

Как появился трехмерный принтер?

Кажется, что эта технлогия необычная и абсолютно новая, однако ее история довольно долгая и началась несколько десятилетий назад. Ученые из многих стран приложили руку к тому результату, которым пользуется промышленность и обычные люди сегодня. Еще в 1986 году Чарльз Халл, американец по происхождению, создал устройство, способное создавать объемные предметы по образцу. Технология называлась стереолитография. Это был достаточно габаритный агрегат промышленного масштаба, который могл создавать поднимаясь на высоту каждого слоя 0,1-0,2 мм. Позже изобретатель стал сооснователем компании 3d Systems, которая и на сегодняшний день является лидером производства промышленных агрегатов.

Два года спустя, с момента создания Халлом его первого прототипа, другой житель США Скотт Крамп иначе посмотрел на перспективу создания объемных изделий. Он решил печатать через принцип плавления материала. В этом случае через раскаленное сопло печатающей головки подается материал, который наслаивается друг на друга образуя трехмерную модель. Таким образом сегодня работает большинство современных устройств. Позже Крамп стал сооснователем фирмы Stratasys, которая также входит в число лидирующих на сегодняшний день.

Были и другие варианты создания предметов, но все они производились для промышленных целей и практически все имели довольно большие размеры. Такая ситуация сохранялась до 2006 года, когда был собран прототип, работающий на основе технологии послойного наплавления. Ее целью было создание прототипов. Выглядел он, будто был случайно собран на коленке из того, что валялось под рукой и имел небольшие размеры. Таким образом, каждый желающий мог приобрести себе печатающее оборудование за доступную цену. Факт создания такого компактного и недорогого вариант и дал толчок к широкому развитию технологии объемной печати.

Нестандартные вещи, которые были изготовлены при помощи устройства объемной печати

Клиенты требуют улучшения технологий и расширения ассортимента доступных товаров. Поэтому модели принтеров приходится совершенствовать с каждым сезоном, и добавлять дополнительные функции в производство. Печать на 3d позволяет изготовить самые разнообразные предметы интерьера. Возможности безграничны в плане выбора материалов и формы изделия из стали.

Удивительные вещи или что можно :

• Копия человека в уменьшенном размере.
• Лунное кольцо.
• Браслет с пчелиными сотами.
• Огненный единорог и ледяной дракон по мотивам фантастических историй.
• Напечатанная гитара в 3D формате.
• Фигурки из рисунков.
• Протезы для раненых животных.
• Чехлы для гаджетов.
• Необычная посуда.
• Искусственные руки и ноги для больных детей.
• Модели внутренних органов и частей тела.
• Золотые и платиновые украшения.
• Железная одежда и обувь.
• Стальные доспехи для косплеев и сражений.
• Мини палатка из нейлона.
• Части оружия.
• Пластиковый зародыш.
• Винтажные фигуры диких зверей и растений.
• Дом напечатанный на 3d принтере.
• Сложные комбинации и скульптуры.
• Элементы декорирования комнаты.
• Подарки в виде статуэток, декоративные вазы.

Покупатели могут выбрать сувенир практически любых параметров. И в этом заключается преимущество инновационной технологии воплощения фантазий в действительности. Украшения из золота, детали из пластика, прототипы частей тела, фигурки героев из видеоигр и сериалов – выбор достаточно разнообразен для реализации желаний.

Постепенно предприниматели заполняют нишу услуг 3D печати, и конкуренция растет соразмерно с новшествами техники. В ближайшее время данное устройство будет работать повсеместно, и пользователи оценят прибыльную технологию. Этот прибор станет заменой обычному принтеру, и кропотливый труд с многочисленными ошибками останется позади.

3d принтер по дереву будет полезен для мебельщиков и архитекторов. А в особенности для любителей творить деревянные игрушки для детей, миниатюрные корабли и диких животных. Чтобы разбираться в сложной технике, необходимо тщательно изучить инструкцию по эксплуатации. А потом освоить несколько кнопок, и определиться с подходящими материалами.

Современные варианты принтера работают с золотом, платиной, пластиком, сталью, нейлоном, титаном и алюминием. Стоимость одного товара зависит в первую очередь от средств и компонентов при изготовлении востребованных элементов. Поэтому торговля услугами требует внимательности и усидчивости со стороны предпринимателей. Ведь ради нового бизнеса нужно уделять не только время, деньги и умственные силы. Помимо этого необходимо продумать этапы построения системы торговли и поиска постоянных клиентов.

Функциональность печатных изделий

Она зависит от нескольких факторов:

• качества печати;
• используемого материала и др.

Домашние варианты подходят, чтобы печатать шестеренки, например, для самодельных роботов или корпуса для электронных девайсов. Опытным любителям под силу печать уникальных изделий из современного композитного материала с добавками углеволокна. «Напечатать» игрушки, ручки для посуды и прочее – проблем не составляет. Но, с помощью принтеров можно отремонтировать вещи раритетные, с производства снятые давно.

В России выпуск собственных 3D-принтеров тоже отлажен. Изделия, с помощью их изготовленные, не хуже по качественным характеристикам зарубежным аналогам. Кроме этого, всегда есть, куда обратиться, если потребуется сервисное обслуживание.

Есть еще одна разновидность машин, которые работают с:

• смолами жидкими, для отверждения которых используют свет;
• порошками металлическими и пластиковыми, для спекания которых применяют лазеры;
• изготавливающие из обычной бумаги трехмерные предметы.

Зачем нужен 3D-принтер

Принтер весьма пригодится инженерам-самодельщикам. Вам больше не придётся искать универсальный корпус для проекта, а потом сверлить в нём дополнительные отверстия. 30 минут проектирования, несколько часов на печать — и у вас уже готов корпус, который идеально подходит именно под ваше устройство. Сборка из 5 шилдов никуда не влезает? Забудьте о таких проблемах.

Принтер точно поможет в ремонте штуковин по дому. У каждого в жизни случалась ситуация, когда вещь приходилось выбросить, хотя в ней сломалась всего одна пластиковая деталь. С помощью 3D-печати вы сможете легко заменить в приборах редкие пластиковые детали, которые трудно найти отдельно.

Пока вы не научились моделировать пластиковые детали самостоятельно, их можно попросту качать в интернете. Существует множество сайтов с миллионами готовых бесплатных моделей, которыми свободно обмениваются пользователи. Мы посвятили поиску моделей отдельную статью.

Где применяют 3D-печать?

Объемная печать применяется во многих сферах:

• медицина. Помимо прототипирования 3D-принтеры используются в фактическом изготовлении протезов конечностей и других частей тела человека. Кроме того технологии позволяют распечатывать органы;
• строительство. Специальные установки способны печатать стены из цементной смеси, создавая готовые строения. Меньше чем за сутки установка может построить двухэтажный дом;
• космическая промышленность и авиация. Повсеместно печатается оборудование для ракет, космических станций, авиакомпоненты;
• промышленный дизайн и архитектура. Крайне удобно создавать трехмерные макеты домов, поселков, микрорайонов используя гипсовый композит;
• образование. Принцип работы 3д принтера таков, что его крайне удобно использовать для создание учебных пособий школьников, студентов и так далее.

Область развивается стремительно и уже сейчас поражает воображение своими возможностями. 3D-принтеры – это будущее многих областей промышленности, способное перевернуть представление о многих процессах.

Устройство 3Д-принтера

• печатающая головка. Отвечает за подачу разогретого материала. Она снабжается системой захвата, которая позволяет в нужном количестве отмерять сырье;
• рабочая платформа. На этой части формируется готовый объект;
• линейный и шаговый двигатели. Эти элементы механизма задействуют остальные элементы, а также отвечают за скорость и точность выполнения операций;
• фиксирующие контроллеры. Необходимы для более аккуратной работы. При помощи этих элементов аппарат может оставаться на своем положенном месте, они определяют координаты;
• обрешетка, соединяющая воедино все компоненты печатающего устройства.

Управление происходит за счет программного обеспечения, установленного на ПК.

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.

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см3/час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя – 50 мкм, размеры рабочей платформы – 185*160*150 мм. Устройство печатает ABS и PLA пластиками, оснащено подогреваемой платформой. Цена около 1700$, разработано для использования в сфере образования и дизайна.

Wanhao Duplicator i3 v2

Бюджетный вариант для тех, кто хочет освоить технологию и побаловаться. Стоит около 500$, печатает разными видами пластика с точностью до 100 мкм, область печати 200*200*180 мм. Качество сборки отличное.

PICASO 3D Designer

Печатает по FDM-технологии, как и все бытовые 3D-принтеры на сегодняшний день, использует для печати ABS и PLA пластики, в т.ч. нейлон. Точность печати – 50 мкм, рабочая платформа размерами 200*200*210 мм, максимальная скорость – 30 см3/час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоимость 1700$.

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120С. Скорость печати – 40 см3/час. Цена 1150$.

Что можно напечатать на 3D-принтере?

Создать на трехмерном принтере можно действительно практически все и разработки постоянно совершенствуются. Уже сегодня в интернете можно найти огромное множество самых разнообразных чертежей шаблонов для распечатки, а также фотографии готовых предметов, созданных обычными людьми. Самый масштабные и оригинальные вещи, изготовленные на по такому типу – авто, панели для солнечной энергии, медицинские протезы конечностей, боевое оружие.

Чаще всего такая печать применяется в области прототипирования. Создавать прототипы конечностей и других частей тела человека и животных для протезирования, спортивного снаряжения, различного оборудования таким образом очень удобно это экономит время. Аппараты хорошо зарекомендовали себя при работе со сложной, многогранной геометрией в технической, медицинской сфере и даже в общепите. Так, ведущий повар одного из датский ресторанов распечатал съедобные маленькие блюда со сложной геометрией. Материалом для создания послужили морепродукты и свекольное пюре.

Классификация принтеров по типу используемых материалов

Заправляемый в технику расходник определяет типы 3d-принтеров. Лазерные агрегаты спекают и ламинируют порошок. Струйный 3д-принтер поочередно склеивает слои используемого исходного материала, затем происходит его спекание. Следующий шаг – охлаждение. Здесь могут использоваться виды фотополимерного пластика, смол, порошков, силикона, металла и восковые компоненты. Рассмотрим, как работает такая техника на разных материалах.

Порошок

Принцип действия техники проявляются в следующих действиях:

• исходя из предоставленной модели, печатающая головка начинает наносить в определенные места специальное связующее вещество;
• на него тонким валиком будет нанесен порошок, который спекается с веществом.
• далее процесс повторяется.

Подобное устройство вполне реально собрать собственными руками – достаточно иметь необходимые комплектующие. Еще один бонус «в копилку» такого аппарата – работа с пудрой из металла.

Гипс

Гипсовый вариант тоже заправляется порошками, но уже соответствующими – от гипса до шпаклевки, цемента и тому подобных. Обязательно наличие связующего вещества. Такие принтеры чаще всего применяются в создании интерьерных украшений. Изделия здесь получаются самые разнообразные.

Фотополимер

Для изготовления объектов в этом случае используются жидкие фотополимеры. Интересен принцип создания фигурок. Ориентируясь на компьютерную модель, ультрафиолетовый лазер будет засвечивать определенные места. В дальнейшем они будут затвердевать под действием ультрафиолета. Такая засветка будет осуществляться и через специально подготовленный фотошаблон – только здесь будет применяться ультрафиолетовая лампа. Шаблонная заготовка будет меняться с каждым новым слоем.

Если техника выбрана стереолитографическая, то можно наслаждаться высокой точностью выполнения объемной печати. Единственный минус – низкая скорость работы, но если точность является актуальным показателем, то на время выполнения не обращают внимания.

Воск

Подобный аппарат печатает при помощи воска – материала с низкой плавящейся температурой. В этом свойстве есть свой бонус – легкость работы. Вот почему четкость и точность выполненных контуров является безукоризненной.

Как добиться цвета

Чтобы сделать объекты самой разной цветовой гаммы, в технике используется специальная головка. Здесь присутствует сразу несколько экструдеров – компонентов, способных плавить и наносить используемый расходный материал.

Есть еще один способ, именуемый «сублимация». Этот вид принтера используется, если необходимо перенести изображение (например, с фото) на рельефную поверхность. Для осуществления задуманного в определенных местах нагреваются красители – из-за температурного воздействия происходит испарение, и остается нужный рисунок.

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.

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?!

https://youtube.com/watch?v=pxnhrWbtcoU

Распечатать статью

Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик. Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам

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.