Что такое 3D-принтер и зачем он нужен? / Амперка
Аддитивные технологии долго шли в массы: институты и исследовательские центры вплотную занимались ими ещё с 80-х годов, и вот настал момент, когда вы можете прикоснуться к хайтеку и освоить 3D-печать прямо у себя дома. Для этого даже не придётся грабить банк: цены на 3D-принтеры сравнялись со средними смартфонами. Разбираемся, как это работает и какие возможности открываются для мейкеров и DIY-энтузиастов!
Всё для 3D-печати ❯
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.
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.
Какие бывают 3D-принтеры
Существует несколько основных видов 3D-принтеров, которые кардинально отличаются между собой по принципу работы.
Технология FDM (Fused Deposition Modeling)
Наиболее распространённый тип — FDM-принтеры с послойным наплавлением пластика. Они работают за счёт подвижной печатной головки с нагревательным элементом. В неё подаётся пластик в виде прутка, который плавится и в жидком виде выдавливается на печатный стол. При этом пластик обдувается вентилятором и мгновенно застывает, а головка начинает выдавливать новый слой поверх застывшего.
Технология SLA (Stereolithography Apparatus)
SLA-принтеры работают на основе стереолитографии: вместо пластика здесь используется специальная фотополимерная смола, которая застывает под воздействием ультрафиолетовых лучей.
Для печати смола наполняется в ванночку, снизу которой расположен дисплей с ультрафиолетовыми пикселями. На него в течение нескольких секунд выводится рисунок нижнего слоя модели. При этом смола над дисплеем застывает в виде отображаемого рисунка и затем прилипает на специальный подвижный стол сверху. После этого стол с первым слоем приподнимается, и в смоле происходит полимеризация следующего слоя.
Технология SLS (Selective Laser Sintering)
SLS-принтеры используют технологию выборочного лазерного спекания, для которой применяется специальный пластиковый порошок. В процессе печати насыпается тонкий слой порошка, и принтер обрабатывает его лазером, чтобы слой затвердел в соответствии с моделью. Далее насыпается следующий слой порошка и сплавляется с предыдущим — и так по кругу. В конце остаётся лишь очистить готовую деталь от остатков порошка, которые затем можно использовать повторно.
Сравнение технологий
Каждый тип 3D-принтеров имеет свои преимущества и недостатки.
- SLS-принтеры обладают большими размерами и требуют дорогого сырья. Они часто используются на высокотехнологичных производствах для штучных деталей.
- SLA-принтеры распространены гораздо шире. Ультрафиолетовый дисплей повышает точность, однако работать с токсичной фотополимерной смолой дома затруднительно.
- FDM-принтеры пользуются наибольшей популярностью у хоббистов. Пластиковый пруток стоит гораздо дешевле специального порошка или фотополимерной смолы. Однако, для печати сложной геометрии на таком принтере придётся позаботиться о вспомогательных поддержках. Да и скорость печати в среднем ниже, чем на других технологиях. Зато FDM-принтеры самые простые и безопасные в обслуживании.
Как подготовить печать
Процесс от зарождения идеи до выхода готовой пластиковой детали несложный — школьник справится. Мы разобрали всё по полочкам в руководстве по 3D-печати на примере принтера Flying Bear Ghost 5, а здесь покажем общий принцип.
Исходная модель
Сначала нужно создать или скачать 3D-модель будущей детали.
Как правило, исходники хранятся в формате STL, который описывает полигональную структуру модели в виде множества треугольников. Но сразу отправить подобный файл на принтер не удастся: для успешной печати сперва нужно разбить детальную 3D-модель на слои, которые по зубам принтеру.
Слайсинг
Программа для нарезки моделей (слайсер) потребует от вас самую малость — ввести модель вашего принтера и задать настройки печати: толщину слоя, процент внутреннего заполнения детали, вспомогательные опоры и тому подобное. На основе этих данных слайсер автоматически подготовит специальный код для принтера — G-Code, в котором описано, как нужно двигать печатающей головкой, до какой температуры её нагревать и с какой скоростью выдавливать пластик, чтобы слой за слоем получить желаемую модель. Затем остаётся загрузить этот код в 3D-принтер и запастись терпением до конца печати.
Весь процесс подготовки модели наглядно иллюстрируется программой и снабжается интуитивными подсказками для начинающих пользователей.
В общем, не так страшен слайсинг, как его малюют!
Обработка
После того, как модель готова, её можно дополнительно обработать шкуркой или химическим раствором. Это сгладит неровности между слоями, и деталь будет выглядеть прямо как заводская. В интернете немало лайфхаков, которые помогут минимизировать изъяны модели и придать ей улучшенный вид.
Расходники для печати
Свойства напечатанной вещи во многом зависят от сырья. Как мы уже говорили, 3D-принтеры FDM используют в качестве расходника пластиковые нити, и у вас есть огромный простор для экспериментов с разными видами пластика.
- PLA-пластик хорошо поддаётся экструзии и позволяет печатать сложные формы при относительно низких рабочих температурах головки от 190 °C. Биоразлагаемость PLA играет на руку экологии, но в то же время, вещи из него получаются не слишком прочные.
- PETG-пластик прочнее, чем PLA, но тоже хорошо подходит для принтеров с нагревом в районе 200 °C. Разновидности пластика PET хорошо знакомы вам по пакетам и пластиковым бутылкам от газировки.
- ABS-пластик обладает более высокой прочностью по сравнению с остальными типами. Однако для качественной печати из пластика ABS вашему принтеру понадобится повышенная температура экструзии порядка 250 °C и подогреваемый до 120 °C стол, поэтому не всякая модель замахивается на его поддержку.
- HIPS-пластик близок по температурным свойствам к ABS, но обладает низкой спекаемостью с ним и легко удаляется органическим растворителем. Благодаря этому пластик HIPS часто применяют для печати составных моделей и опор под модели из ABS.
- Пластик Wood производится с добавлением древесной пыли. Готовые модели из него неплохо имитируют древесину не только своим видом, но и запахом.
Катушки пластика встречаются в продаже на каждом шагу — вам не составит труда выбрать подходящие расходники и комбинировать различные свойства и цвета деталей при печати.
В заключение
Домашняя 3D-печать — это проще, чем кажется. С 3D-принтером под рукой вы сможете создавать любые пластиковые детали, которые придут вам в голову: корпуса, макеты, фигурки и многое другое.
Полезные ссылки
История 3д печати
В данном разделе нам хотелось проследить историю развития 3d печати от момента ее появления до сегодняшнего дня, а так же дать прогноз относительно будущего развития технологии.
Первый 3d принтер был изобретен американцем Чарльзом Халом (Charles Hull), он работал по технологии стереолитографии (SLA) патент на технологию был оформлен в 1986 г. Принтер представлял из себя довольно габаритную промышленную установку. Установка «выращивала» трехмерную модель посредством нанесения фотополимеризующегося материала на подвижную платформу. Основой служил заранее смоделированный на компьютере цифровой макет (3д модель).
Чарльз Халл был не единственным, кто экспериментировал с технологией трехмерной печати, так в 1986 году Карл Декарт (Carl Deckard) изобрел метод селективного лазерного спекания (SLS). Подробнее о методе Вы можете узнать в другой статье, вкратце: лазерный луч спекает порошок (пластик, металл и т.д.), масса порошка при этом подоргевается в рабочей камере до температуры, близкой с температурой плавления. Основой так же служит заранее смоделированный на компьютере цифровой макет (3д модель). После прохождения лазером горизонтального слоя, камера опускается на высоту слоя (как правило 0.1-0.2 мм), масса порошка выравнивается специальным устройством и наноситься новый слой.
Однако самым известным и распространенным на сегодняшний день методом 3д печати является послойное направление (FDM). Идея технологии принадлежит Скотту Крампу (Scott Crump), патент датируется 1988 годом. Подробнее о методе Вы можете узнать в другой статье, вкратце: из нагретого сопла печатающей головки при помощи шагового двигателя подается материал (как правило пластик), печатающая головка перемещается на линейных направляющих по 1 или двум осям, так же по 1 или 2 осям двигается платформа. Основой движения так же служит 3д модель. Расплавленный пластик укладывается на платформу по установленному контуру, после чего головка или платформа перемещаются и поверх старого накладывается новый слой. Скотт Крамп является одним из основателей компании Stratasys, так же являющейся одним из лидеров в производстве промышленных 3д принтеров.
Все описанные выше устройства относились к классу промышленных аппаратов и стоили довольно дорого, так один из первых принтеров 3d Dimension от компании Stratasys 1991 году стоил от 50 до 220 тысяч долларов США (в зависимости от модели и комплектации).
Принтеры работающие по технологиям, описанным выше стоили еще дороже и до самого недавнего времени о данных устройствах было известно лишь узкому кругу заинтересованных специалистов.
Все начало меняться с 2006 года, когда был основан проект RepRap (от англ Replicating Rapid Prototyper — само-воспроизводящийся механизм для быстрого изготовления прототипов), имеющий своей целью создание само-копирующего устройства, которым являлся 3д принтер, работающий по технологии FDM (послойное наплавление). Только в отличие от дорогостоящих промышленных аппаратов он был похож на неказистое изобретение из подручных средств. Рамой служат металлические валы, они же служат направляющими для печатающей головки. которой управляют простые шаговые двигатели. Программное обеспечение имеет открытый код. Почти все соединяющие детали печатаются из пластика на самом 3д принтере. Данная идея зародилась в среде Английский ученых и ставила своей целью распространение доступных аддитивных технологий, чтобы пользователи могли, скачивая 3д модели в сети интернет, создавать необходимые изделия, максимально сокращая таким образом производственную цепочку.
Оставив в стороне идеалогическую составляющую, сообществу (существующему и развивающемуся по сей день) удалось создать доступный «обычному человеку» 3d принтер. Так набор непечатанных деталей может стоить в районе пары сотен долларов США а готовый аппарат от 500 долларов. И пусть эти устройства выглядели неказисто и существенно уступали по качеству промышленным аналогам, все это доло невероятный толчок для развития технологии 3д печати.
По мере развития проекта RepRap, начали появляться 3d принтеры, взявшие за основу заложенную движением базу в техническом и, иногда, идеалогическом плане (например приверженность концепции открытого кода — OpenSource). Компании, производившие принетры старались сделать их более качественными как в плане рабочих характеристик, так и в плане дизайна и user experience. Первые принтеры RepRap нельзя назвать комерческим продуктом, так как управлять им не так уж просто (а собрать тем более) а добиться стабильных результатов работы получается не всегда.
Тем не менее компании старались сократить более чем существенный разрыв в качестве, по возможности оставляя существенный разрыв в стоимости.
Здесь стоит в первую очередь упомянуть о компании MakerBot, начавшейся как startup, взявшей за основу идеи RepRap и мало по малу превратившие их в продукт нового качества.
Их флагманским продуктом (и по нашему мнению лучшим по сей день) остается 3д принтер MakerBot Replicator 2. Модель была выпущена в 2012 г. и позже снята с производства, однако по сей день остается одной из самых популярных моделей 3д принтеров «персонального» сегмента (по данным 3dhubs). Слово «персональный» взято в скобки по причине, что данный принтер, со стоимостью на момент выпуска 2200 долларов США, в основном использовался (и используется) для бизнес целей, однако попадает в персональный сегмент по причине своей стоимости. Данная модель отличается от своих прородителей (RepRap), являясь, по сути, законченным комерческим продуктом. Производители отказались от концепции OpenSourse, закрыв все источники и коды ПО.
Паралельно с выпуском техники компания активно развивала ресурс Thingiverse, содержащий множество моделей для 3d печати, доступных для скачивания бесплатно. В период работы над первым принтером и в дальнейшем сообщество сильно помогало компании, тестируя продукт и предлагая различные апгрейды. После выпуска модели Replicator 2 (и закрытии разработок), ситуация изменилась. Подробнее о истории компании MakerBot а так же других компаний и людей, связанных с 3d печатью, вы можете узнать, посмотрев фильм Print the legend.
В этом фильме также освещается история компании Formlabs, одной из первых начавшей производство доступного 3д принтера, работающего по технологии SLA (стререолитография). Компания собирала средства на первую модель FORM 1 посредством краудфандинга, столкнулась с трудностями производства, но в итоге выпустила доступный и производительный 3д принтер, сократив разрыв в качестве, описанный выше.
И хотя описанные выше 3д принтеры были далеки от совершенства, они положили начало развитию досутпной техники для трехмерной печати, которое происходит и по сей день.
В настоящий момент качетсов принтеров технологий FDM и SLA повышается, однако существенного снижения цены уже не происходит, скорее она наоборот немного растет. Наряду с FDM и SLA множество компаний ведет разработки в области спекания порошков (SLS), а так же печати металлом. Несмотря на то, что такие принтеры доступными не назовешь, цена их значительно ниже, в сравнении с аналогами из профессионального сегмента. Стоит так же отметить, развитие линейки материалов, помимо стандартный ABS и PLA пластиков, сегодня используется множество различных материалов, включая нейлон, карбон и другие прочные и тугоплавкие материалы.
3d принтеры персонального сегмента сегодняшнего дня сильно приблизились к профессиональным устройствам, развитие которых так же не останавливается. Помимо компаний «основателей» технологии (Stratasys, 3dsystems) появилось множество небольших компаний, специализирующихся на промышленных технологиях 3d печати (в частности металлом). 3д печать так же привлекает к себе внимание крупных корпораций, которые с разной степенью успешности стремяться занять свое место на растущем рынке.
Здесь стоит выделить компанию HP, которая не так давно выпустила модель HP Jet Fusion 3D 4200 завоевавшую популярность среди профессионалов 3d печати (по состоянии на 2018 г. держится в верхней части рейтинга профессиональных 3д принтеров в ежеквартальных отчетах портала 3dhubs).
Однако технологии 3д печати развиваются не только в ширь, но и вглубь. Одним из главных недостатков трехмерной печати, по сравнению с другими методами производства, является низкая скорость создания моделей. Существенным движением вперед в плане ускорения 3д печати стало изобретение технологии CLIP компанией CARBON, работающие по этой технологии принтеры компании могут производить модели в 100 раз быстрее по сравнению с классической технологией SLA.
Так же постоянно происходит расширение линейки, свойств и качества материалов и постобработки изделий. Все это ускоряет переход к использованию 3d принтеров именно в производстве, а не только как аппаратов для прототипирования. Сегодня многие крупные и не только компании и организации тесно используют 3д принтер в своей производственной цепочке: начиная от производителей потребительский товаров NIKE и PUMA и заканчивая BOEING и SPACE X (последняя печатает части двигателей для своих ракет, которые не возможно было изготовить никаким другим образом).
Помимо «классической» области применения 3д печати, сегодня все чаще можно видеть новости о том, как на 3d принтере напечатали дом или какой-нибудь орган (а точнее его маленькую часть) из био-материала. И это действительно так, несколько компаний по всему миру тестируют или уже частично применяют 3д печати в строительстве зданий и сооружений. В основном это касается контурной заливки стен (похоже на метод FDM) специальной композитной бетонной смесью. А в Амстердаме существует проект 3д печатного моста и этот список будет только расширяться со временем, так как применение 3d печати в строительстве способно существенно сократить издержки и увеличить скорость работ на определенных этапах.
Касаемо медицины, здесь 3д печать так же находит применение, однако в настоящий момент это не печать органов, а скорее применение технологии в протезировании (самого различного толка) и замещении костей. Так же технологии 3d печати широко используется в стоматологии (технология SLA). Касательно печати органов, это пока далеко в будущем, в настоящий момент био-3д принтеры это экспериментальные установки на ранних стадиях, успехи которых ограничиваются печатью нескольких ограниченно-жизнеспособных клеток.
Заглядывая в будущее, можно с уверенностью сказать, что технологии трехмерной печати будут расширяться как в ширь так и вглубь, совершенствуя технологии, ускоряя процессы, качество и улучшая свойства материалов. 3д принтеры все больше будут замещать старые методы в производственных цепочках различного масштаба, а мировое производство, благодаря этому, будет двигаться к схеме работы «по требованию» (on demand) увеличивая степень кастомизации изделий. Возможно, когда нибудь, 3д принтеры будут широко применяться и на бытовом уровне для производства необходимых вещей (мечта и цель движения RepRap), однако для этого необходимо не только развитие технологии, но и смена парадигмы общественного мышления, а так же развитие мощной экосистемы проектирования (3д моделирования) изделий (о чем очень часто забывают).
3d печать домов (и прочих сооружений), без сомнения так же будет развиваться, сокращая издержки и сроки производства, что вместе с освоением новых подходов в архитектуре и городском планировании (таких как модульное строительство и метод prefabricated), придаст ощутимый импульс к развитию индустрии в целом.
Биологические 3d принтеры будут выступать важным инструментом в научных исследованиях. Тем не менее, до их появления в больницах и клиниках, где они будут печатать новые органы, еще очень и очень далеко (фактически это научная фантастика).
Как работает 3D принтер: принцип работы, устройство
Технологии трехмерной печати уже никого не удивляют. Многие пользуются 3Д принтерами в личных целях, и практически не одно предприятие не обходится без промышленного принтера для трехмерной печати. И хоть это уже и не новость, а сама технология была разработана уже достаточно давно, мало кто знает, как работает 3D принтер. Если вас интересует этот вопрос, то данная статья будет вам весьма полезна.
Для начала, чтобы понять принцип работы принтера для трехмерной печати следует понять, что это вообще такое и принцип печати.
0.1. Работа 3D принтера
1. Что такое 3D принтер
3D принтер – это устройство для создания физических объектов путем последовательного накладывания слоев.
Другими словами 3Д принтер способен распечатать любой физический предмет, который смоделирован на ПК.
На сегодняшний день существуют различные модели 3D принтеров, которые способны работать с разными расходными материалами. Это означает, что при помощи трехмерной печати можно изготавливать любые детали для механизмов, которые смогут выдерживать высокие нагрузки, и не уступают деталям, сделанным традиционным способом.
Независимо от модели все современные 3D принтеры имеют одинаковый принцип работы.
2. Принцип работы 3D принтера
Теперь вы знаете определение 3Д принтера, и можно переходить к вопросу, как он работает. Вы уже знаете, что принтер для трехмерной печати способен выводить трехмерную информацию, то есть создавать физические объекты по информации, поступающей с персонального компьютера. Принцип действия 3D принтера заключается в последовательном наложении тончайших слоев расходного материала (пластика, или металлической пудры и так далее).
Слой за слоем создается физический объект.
При этом стоит отметить, что такая технология изготовления моделей отличается высокой скоростью. Кроме этого принтер абсолютно лишен так называемого «человеческого фактора». То есть машина не совершает ошибок, благодаря чему изделия получаются абсолютно точными и идентичными оригиналу.
Из-за того, что существуют разные типы устройств для трехмерной печати невозможно однозначно ответить на вопрос, как работает 3Д принтер. К примеру, устройство, печатающее пластиком, имеет один принцип, а принтер, работающий с металлической пудрой совершенно другой. Конечно, все они работают по принципу послойного создания модели, однако в случае с пластиком принтер должен плавить расходный материал до жидкого состояния, а в случае с металлической пудрой печатающая головка распыляет связующее вещество.
2.1. Как работает 3D принтер по пластику
Принцип работы такого принтера заключается в том, что печатающая головка (так называемый экструдер) сильно нагревается и плавит пластик, который подается в виде литой трубки.
Далее расплавленный материал подается с нижней части печатающей головки и помещается в нужных местах.
Для правильно работы принтера необходим специальный файл, который содержит всю информацию о создаваемой модели. В зависимости от модели принтер может быть подключен к ПК или работать автономно.
2.1.1. Работа 3D принтера по металлу
Как и любой другой 3Д принтер, устройства, печатающие металлом, также управляются при помощи компьютера. Кроме этого используется такой же принцип послойного создания модели. Однако в отличие от принтера, печатающего пластиком, 3D принтер по металлу не плавит расходный материал.
Принцип работы заключается в следующем. Печатающая головка наносит специальное связующее вещество (клей) в местах, указанных компьютером. После этого вал наносит тончайший слой металлической пудры на всю рабочую площадь. В местах, где нанесен «клей» металлическая пудра склеивается и затвердевает. Далее печатающая головка снова наносит «клей», после чего вал насыпает еще один тончайший слой металлического порошка и так далее.
3. 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.
4. Устройство 3D принтера
По своему устройству 3D принтер схож с обычным принтером для печати 2Д изображений.
Отличие заключается только в том, что 3Д принтер печатает в трех плоскостях. То есть помимо ширины и высоты появляется еще и глубина. Не зависимо от модели, все 3D принтеры имеют практически одинаковое строение. Они состоят из одинаковых элементов. Итак, устройство 3Д принтера включает в себя:
- Экструдер, который разогревает и выдавливает полужидкий пластик;
- Рабочая поверхность – платформа, на которой выполняется печать;
- Линейный мотор, который приводит в движение подвижные органы;
- Фиксаторы – датчики, ограничивающие движения подвижных органов, к примеру, когда они подходят к краю рабочей поверхности;
- Рама;
- Картезианский робот – машина, которая способна двигаться в трех направлениях по осям координат X, Y и Z.
Все это управляется при помощи компьютера, который задает величины движений каждого из компонентов. Теперь вы знаете, как устроен 3D принтер, что позволяет лучше узнать современную технику и понять принцип ее работы.
Конечно, этот пример описывает простейшую конструкцию 3D принтера. Сегодня существуют более сложные устройства, которые имеют дополнительные возможности и более сложные схемы. Однако устройства новых моделей компании изготовители, по определенным причинам, держат в строгом секрете.
Технологии 3D печати — FDM, FFF, SLA, DLP, PolyJet, CJP, SLS, SLM
Цветная струйная 3D печать – технология CJP (ColorJet Printing) – запатентованная методика, изобретенная компанией 3D Systems. Она заключается в послойной склейке и окрашивании порошкового гипсового композита. 3D печать этого вида базируется на методике, которая называется 3DP, является ее усовершенствованием.3D печать этим методом основывается на применении двух материалов: основной и связующий. Для создания базы слоя применяется расходный материал основного типа. Он состоит из гипса, смешанного с полимером. А связующий используется для склеивания и прокрашивания слоев.
3D принтер, работающий по технологии ColorJet Printing, имеет две камеры. В одну из них засыпается гипсовый композит, а вторая камера используется для удаления лишнего материала. Модель «выращивается» послойно. Специальный валик распределяет на рабочей платформе тонкий слой материала. Печатная головка наносит клеевой состав и окрашивает частицы основного расходного материала. Все это осуществляется в соответствии с загруженной математической 3D моделью. Рабочая поверхность опускается на величину слоя (0,1016 мм), и валик снова наносит слой гипсового композитного порошка, и так до тех пор, пока модель не будет напечатана до конца.
Технология печати ColorJet Printing отличается сравнительно низкой себестоимостью отпечатанных моделей. Преимуществом ее является отсутствие необходимости в поддержках, так как непроклееный материал будет выступать в качестве опорных конструкций. Кроме того тот материал, который не был использован в ходе печати, может использован повторно. Получается, что этот метод аддитивного производства является безотходным.
Технология CJP является единственной, которая использует полиграфическую цветовую палитру CMYK. Эта палитра включает 390 тысяч цветов и оттенков. Материал окрашивается в ходе проклеивания слоя, в результате чего получаются детали с прекрасной цветопередачей.
Точность построения модели данным методом очень высокая, минимальный печатаемый элемент имеет размеры 0,1-0,4 мм. Толщина стенок прототипа, которые не будут разрушаться под собственным весом, составляет 0,102-0,089 мм.
Для моделей, напечатанных по технологии ColorJet Printing свойственна типично гипсовая шершавая поверхность, отличающаяся высокой степенью гигроскопичности. Прочность моделей средняя. Однако готовые модели легко поддаются шлифовке, покраске и проклеиванию. Для улучшения характеристик модели и защиты их от влаги можно покрывать поверхность лаками, восками, смолами, а также всевозможными закрепителями.
Технология может использоваться для 3D печати архитектурных макетов, презентационных образцов изделий, сувенирной продукции, миниатюр и т.
д. Несмотря на то, что изделия получаются невысокой прочности, они позволяют визуально оценить прототипы.3D принтер CJP обладает внушительными габаритами и стоит довольно дорого, несмотря на то, что себестоимость напечатанных прототипов невысока, позволить себе такое удовольствие может не каждый. В нашей компании можно заказать 3D печать по технологии ColorJet Printing. Мы гарантируем вам оперативное исполнение заказа и полное соответствие прототипа смоделированному объекту. Все, что вам нужно – это предоставить нам STL-файл с 3D моделью.
Воспользуйтесь технологией 3D печати CJP с нашей помощью и оцените все ее достоинства на практике.
Пластики для 3D печати, всё что нужно знать о материалах
Содержание
Наличие 3D принтеры открывает двери во вселенную безграничного творчества. Функциональность готовой продукции может быть различной – от медицинских протезов до сувениров и игрушек.
Понимание особенностей различных видов пластиков, позволит быстро и качественно реализовать ваши задумки.Filament (филамент) для 3D-принтеров производятся из различного сырья. В нашей статье мы рассмотрим популярные пластики для ежедневного использования, такой как PLA и PETG, а так же экзотические нити, которые позволят проявиться творческому подходу.
В дополнение к термопластам, которые содержат обычные типы пластиков для 3D-принтера (такие как PLA и ABS), филамент для 3D-печати может состоять из нейлона, поликарбоната, углеродного волокна, полипропилена и других полимеров. Выпускают материалы, которые могут проводить электричество и даже светиться в темноте!
Благодаря такому разнообразию материалов, стало проще, чем когда-либо, создавать функциональные, красивые и высокоэффективные модели и прототипы. Чтобы разобраться в разнообразии филамента, мы создали это руководство по пластикам для 3д-печати. Оно состоит из трех частей и описывает большое количество различных материалов.
Базовые материалы для 3D печати
Это первая категория пластиков, которые наиболее часто используются в 3D-печати. Популярность этих материалов базируется на простоте использования и физических свойствах.
1. PLA
Что такое PLA?
В сфере домашней 3D-печати одним из основных материалов является полимолочная кислота (PLA). Ее часто сравнивают с ABS, вторым по популярности филаментом, и для этого есть важные причины.
Дополнительная информация
Главная причина популярности материала – с ним легко печатать. PLA имеет более низкую температур плавления, чем ABS, он не деформируется (имеет пониженную усадку), что позволяет обойтись без нагревательного стола (хотя его наличие определенно поможет). Другим важным преимуществом PLA является отсутствие неприятного запаха во время печати. Обычно этот филамент рекламируют, как полимер без запаха, но многие утверждают о наличии легкого запаха конфет или кондитерских изделий во время печати.
PLA является биоразлагаемым термопластиком, что делает его более экологически чистым, чем большинство нитей для 3D-принтеров. Производится филамент из ежегодно обновляемых ресурсов, таких, как кукурузный крахмал или сахарный тростник.
Наряду с ABS, PLA является базовым материалом для производства экзотического пластика, который имеет проводящие свойства или светится в темноте. Пластик могут пропитываться частицами дерева или металла, что кардинально меняет свойства.
Свойства нити PLA:
- прочность – высокая;
- эластичность – низкая;
- долговечность – средняя;
- сложность применения – низкая;
- температура печати – 180-230ºС;
- температура стола – 20-60ºС;
- усадка или коробление – минимальные;
- растворимость – не растворим;
- пищевая безопасность – зависит от производителя, необходимо изучить инструкцию определенного бренда.
Когда я должен использовать PLA при 3D-печати?
На самом деле, вопрос должен ставиться иначе: когда я не должен использовать PLA? В отличие от других видов филамента, PLA является довольно хрупким, потому его не рекомендуется применять при печати предметов, подвергаемым многократным сгибаниям, скручиваниям, падениям. Это не лучший материал для чехлов телефона, детских игрушек, рукояток для инструмента.
PLA деформируется при температуре выше 60 градусов, поэтому его нельзя использовать для печати предметов, которые используются при высоких температурах. Для всех других типов изделий PLA является идеальным филаментом. Основные сферы применения – печать прототипов, сувениров, контейнеров.
Рекомендуем к прочтению!
PLA пластик для 3D принтера. Особенности, применение, настройки печати.
2. ABS
Что такое АБС?
Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) – второй по популярности материал для 3D-печати после PLA.
Это означает лишь одно – этот филамент второй по частоте использования. Что касается свойств материала, ABS
фактически умеренно превосходит PLA, несмотря на то, что печать с ним немного сложнее. По этой причине ABS встречается во многих промышленных бытовых и потребительских товарах, включая конструкторы LEGO и велосипедные шлемы.
Дополнительная информация
Изделия из АБС обладают высокой прочностью и способностью противостоять высоким температурам, но энтузиасты 3D-принтеров должны помнить о высокой температуре печати, склонности к деформации при охлаждении и сильных испарениях. Обязательно необходимо печатать на рабочем столе с подогреваемой платформой и исключить всевозможные сквозняки. Периодически, желательно проветривать помещение.
Свойства нити ABS:
· прочность – высокая;
· эластичность – средняя;
· долговечность – высокая;
· сложность применения – средняя;
· температура печати – 210-250ºС;
· температура стола – 80-110ºС;
· усадка или коробление – значительные;
· растворимость – растворим в эфирах, кетонах, ацетоне;
· пищевая безопасность – не безопасная.
Когда я должен использовать пластик для 3D-принтера ABS?
АБС – прочный материал, способный выдерживать высокие нагрузки и температуру. Он умеренно гибкий, что делает АБС универсальной нитью для 3D-печати. Эта нить используется для производства предметов, которые часто роняют, нагревают, подвергают дополнительной обработке. Это отличный материал для чехлов телефонов, интенсивно используемых игрушек, ручек для инструмента, деталей отделки автомобиля и электрических шкафов.
3. PETG (PET, PETT)
Что такое PETG?
Полиэтиленфталат (ПЭТ) является наиболее часто используемым пластиком в мире. Наиболее известен этот полимер, как материал для бутылок для воды. Он используется при производстве тканей для одежды, пищевых контейнеров. В то время как «сырой» ПЭТ редко используется в 3D-печати, его вариант PETG является популярной нитью для 3D-принтеров.
Дополнительная информация
Буква «G» в PETG обозначает модификацию гликолем. Эта нить является более устойчивой, менее хрупкой, более легкой в применении, чем основная форма полимера. По этой причине PETG считается хорошим компромиссом между ABS и PLA, двумя наиболее часто используемыми пластиками для 3Д принтеров. PETG более эластичный и долговечный, чем PLA, и более простой в печати, чем ABS.
При использовании PETG необходимо помнить о трех вещах, которые следует учитывать всем любителям 3D-печати:
-
PETG гигроскопичен, то есть хорошо поглощает влагу из воздуха. Поскольку это негативно сказывается на печати, рекомендуется хранить нить в сухом прохладном месте.
-
PETG легче поцарапать, чем ABS.
Полиэтиленметилентерефталат (РЕТТ) является еще одним вариантом РЕТ. Это нить для 3D-принтера, немного более жесткая, чем PETG.
Причина ее популярности – в хорошей прозрачности.
Свойства нити PETG (РЕТ, РЕТТ):
· прочность – высокая;
· эластичность – средняя;
· долговечность – высокая;
· сложность применения – низкая;
· температура печати – 220-250ºС;
· температура стола – 50-75ºС;
· усадка или коробление – минимальное;
· растворимость – не растворим;
· пищевая безопасность – рекомендуется изучить инструкцию производителя.
Когда следует использовать нить для 3D-принтера PETG (РЕТ, РЕТТ)?
PETG – это универсальный инструмент, но он отличается от многих других типов нитей для 3D-принтеров своей гибкостью, прочностью, температурой плавления и ударопрочностью. Это делает его идеальным пластиком для использования с объектами, которые могут испытывать постоянное или внезапное напряжение, такими как механические детали, детали принтера и защитные компоненты.
4. Нейлон
Что такое нейлон?
Нейлон – популярный полимерный материал, используемый в различных отраслях промышленности. Является настоящим чемпионом в мире 3D-печати! По сравнению с большинством других типов нитей для 3D-принтеров он занимает первое место в конкурсе на прочность, гибкость и долговечность.
Дополнительная информация
Отрицательной стороной этого является то, что нейлон, как и PETG, является гигроскопичным материалом. Это означает, что он впитывает влагу, поэтому не забывайте хранить его в прохладном, сухом месте, чтобы обеспечить лучшее качество отпечатков. Существует много марок нейлона, применяющихся в 3D-печати.
Свойства нити Nylon:
· прочность – высокая;
· эластичность – высокая;
· долговечность – высокая;
· сложность применения – средняя;
· температура печати – 240-250ºС;
· температура стола – 70-100ºС;
· усадка или деформация – значительная;
· растворимость – не растворим;
· пищевая безопасность – рекомендуется изучить инструкцию производителя.
Когда следует использовать нейлон для 3D-принтера?
Использовать преимущества в сфере прочности, гибкости, долговечности нейлона можно при 3D-печати для создания инструментов, функциональных прототипов, деталей, подвергающихся механической нагрузке в процессе эксплуатации (такие как петли, шестерни, пряжки).
5. FLEX, TPE, TPU, TPC (Flexible)
Что такое FLEX (TPE)?
Как следует из названия, термопластичные эластомеры (ТПЭ) — это, по сути, пластмассы с резиновыми свойствами, что делает их чрезвычайно гибкими и долговечными. Таким образом, TPE обычно встречается в автомобильных деталях, бытовых приборах и медицинских расходных материалах.
Дополнительная информация
В действительности, TPE — это широкий класс сополимеров (и полимерных смесей), но, тем не менее, он используется для маркировки многих коммерчески доступных типов нитей для 3D-принтеров.
Мягкие и растяжимые, эти нити могут выдержать нагрузку, которую не могут выдержать ни ABS, ни PLA. С другой стороны, печать не всегда проста, поскольку для этого требуется особенная конструкция экструдера 3D принтера.
Термопластичный полиуретан (ТПУ) представляет собой особую разновидность ТПЭ и сам по себе является популярным пластиком . По сравнению с обычным TPE, TPU немного более жесткий, что облегчает печать. Он более долговечный и может лучше сохранять свою эластичность на морозе.
Термопластичный сополиэфир (TPC) — это еще одна разновидность TPE, хотя и не так широко используемая, как TPU. Основным преимуществом TPC является его более высокая стойкость к химическому и ультрафиолетовому воздействию, а также к нагреву (до 150°C).
Свойства нити TPE, TPC, TPU(Flexible):
· прочность – средняя;
· эластичность – очень высокая;
· долговечность – очень высокая;
· сложность применения – средняя (TPE,TPC), низкая для TPU;
· температура печати – 210-230ºС;
· температура стола – 30-60ºС;
· усадка или деформация – минимальные;
· растворимость – не растворимы;
· пищевая безопасность – не безопасны.
Когда следует использовать для 3D-принтера нити TPE, TPU, TPC?
Используйте TPE или TPU при создании объектов, которые должны сильно изнашиваться. Если ваша продукция должна сгибаться, растягиваться или сжиматься, это лучшие нити для 3D-принтера для работы. Примеры печати включают себя игрушки, чехлы для телефонов или обувь. TPC может использоваться в тех же условиях, но особенно хорошо работает в более суровых условиях, например на открытом воздухе.
6. Поликарбонат (Polycarbonate или PC)
Что такое PC?
Поликарбонат (PC), помимо того, что он является самым прочным пластиком для 3D-принтеров, представленной в этом списке, чрезвычайно долговечен и устойчив к физическим воздействиям и нагреву, способен выдерживать температуры до 110°C. Это прозрачный пластик, что объясняет его использование в коммерческой продукции, такой как пуленепробиваемое стекло, маски для подводного плавания и электронные экраны.
Дополнительная информация
Несмотря на некоторые подобные случаи использования, PC не следует путать с акрилом или плексигласом, которые разрушаются или трескаются под нагрузкой. В отличие от этих двух материалов, PC является умеренно гибким (хотя и не таким, как, например, нейлон), что позволяет ему изгибаться до тех пор, пока в конечном итоге не деформируется.
Нить для 3D-принтера PC гигроскопична, способна впитывать воду из воздуха, поэтому не забывайте хранить ее в сухом прохладном месте, чтобы обеспечить лучшее качество отпечатков.
Свойства нити PC (поликарбонат):
· прочность – очень высокая;
· эластичность – средняя;
· долговечность – очень высокая;
· сложность применения – средняя;
· температура печати – 270-310ºС;
· температура стола – 90-110ºС;
· усадка или деформация – значительные;
· растворимость – не растворим;
· пищевая безопасность – не безопасны.
Когда следует использовать для 3D-принтера пластик PC?
Благодаря своим физическим свойствам, PC является идеальным филаментом для 3Д-принтера и для печати деталей, которые должны сохранять свою прочность, ударную вязкость и форму в условиях высокой температуры, таких как электрические, механические или автомобильные компоненты. Также попробуйте воспользоваться его оптическими свойствами в проектах для систем освещения или для экранов.
Экзотические пластики для 3D принтеров
Отдав должное Большой шестерке — мы успокоили богов 3D-печати. Время перейти к чему-то более веселому!Если раньше мы в основном
фокусировались на физических характеристиках, таких как прочность, гибкость и
долговечность, то следующие семь типов нитей для 3D-печати популярны благодаря
своим внешнему виду, составу и другим особым характеристикам. Просто
посмотрите на следующий материал: печать деревом? Как это круто! Благодаря своей экзотической природе (с точки зрения использования их в данной сфере), эти нити особенно популярны при 3D-печати для развлечений.
Другими словами, это веселая категория!
7. Дерево (WOOD)
Что такое деревянные пластики?
Заинтересованы в печати объектов, которые выглядят как дерево и имеют аналогичные характеристики? Ну, это вполне возможно! Конечно, это не дерево – древесина не очень хороший материал для 3D-принтера — это PLA с добавлением древесного волокна.
Дополнительная информация
Сегодня на рынке существует множество филаментов для 3D-принтера, созданных по формуле wood-PLA. При создании используются стандартные сорта древесины, такие как сосна, береза, кедр, черное дерево и ива, но ассортимент постоянно расширяется за счет менее распространенных пород, таких как бамбук, вишня, кокос, пробка и олива.
Как и в случае с другими типами
пластиков для 3Д-печати, при использовании дерева существует компромисс. В
данном случае эстетическая и тактильная привлекательность материала достигается
за счет снижения гибкости и прочности.
Будьте осторожны с температурой, при которой вы печатаете филаментом с древесиной, так как слишком большое количество тепла может привести к почти сгоревшему или карамельному виду. С другой стороны, внешний вид ваших деревянных творений может быть значительно улучшен с помощью небольшой доработки после печати!
Когда я должен использовать WOOD для 3D-принтера?
«Дерево» пользуется популярностью среди предметов, которые ценятся не за их функциональные возможности, а за внешний вид. При печати декоративных объектов, устанавливаемых на столах или полке, используйте деревянный филамент. Примеры включают чаши, статуэтки и награды. Одним из действительно креативных применений дерева в качестве нити для 3D-принтера, является создание масштабных моделей, используемых в архитектуре.
8. Металлические пластики
Что такое металлический пластик?
Если вы ищете другой тип эстетики
для своих 3D-моделей -
что-то более объемное и блестящее, то для этого вы можете использовать
металл.
Как и деревянная нить для 3D-принтера, металлическая нить на самом
деле не металлическая. Это смесь металлического порошка и PLA или
ABS. Но это не мешает результатам и позволяет создавать прототипы, которые
имеют внешний вид металла. Даже вес подобен изделиям из металла, поскольку
композитные материалы, как правило, в несколько раз плотнее, чем чистый PLA или
ABS.
Дополнительная информация
Бронза, латунь, медь, алюминий и нержавеющая сталь — это лишь некоторые из разновидностей металлическго филамента для 3D-принтера, которые имеются в продаже. Если вас интересует особый внешний вид, не бойтесь полировать, выдерживать при различных погодных условиях или искусственно состаривать изделия после печати.
Возможно, вам придется заменить
сопла для 3D принтера немного раньше обычного в результате печати металлическими пластиками,
поскольку их компоненты немного абразивны, что приводит к повышенному износу.
Наиболее распространенные композитные пластики для 3D-принтеров, как правило, содержат около 50% металлического порошка и 50% PLA или ABS, но существуют также филаменты, которые содержат до 85% металла.
Когда я должен использовать металлические пластики?
Металлическая нить может использоваться для печати сувениров и функциональной продукции. Статуэтки, модели, игрушки и жетоны прекрасно смотрятся с металлическим принтом. До тех пор, пока им не придется сталкиваться с чрезмерными нагрузками, можно не стесняться использовать металлосодержащие пластики для 3D-принтера, чтобы печатать детали с определенной целью, например, инструменты, решетки или декоративные элементы.
9. Биоразлагаемые пластики (bioFila)
Что такое биоразлагаемая нить?
Биоразлагаемые пластики для
3D-принтеров составляют уникальную категорию материалов, поскольку их наиболее
ценные характеристики не зависят от их физического характера.
Как может
засвидетельствовать большинство любителей, не каждый отпечаток получается так,
как вы этого хотите, и это приводит к необходимости выбрасывать тонну
пластика. Биоразлагаемые филаменты могут свести на нет негативное
воздействие на окружающую среду, которое оказывается на нашу планету.
Дополнительная информация
Как было упомянуто ранее в этой статье, PLA на самом деле является биоразлагаемым пласткиом, но и другие материалы являются такими филаментами. Хорошие примеры — BioFila от TwoBears и Biome3D от Biome Bioplastics.
Когда я должен использовать биоразлагаемую нить для 3D-принтера?
Независимо от их основной причины
существования, биоразлагаемые пластики для 3D-принтера часто используют для печати
деталей с самыми разными физическими характеристиками. Используйте этот филамент для печати, когда у вас нет особых требований к силе, гибкости. Если вы действительно хотите воспользоваться биоразлагаемыми
нитями для печати без опасений по поводу долговечности, попробуйте использовать
их в проектах прототипирования.
10. Токопроводящие пластики
Что такое токопроводящие пластики?
Кажется, с таким количеством прочных, гибких и долговечных типов пластиков для 3D-принтеров повсюду можно найти материал для конструкторских и механических проектов. Используйте токопроводящий филамент 3D-принтера — пластик, который, как следует из его названия, проводит электричество. Время для инженеров-электриков и компьютерщиков присоединиться к веселью!
Дополнительная информация
С добавлением проводящих углеродных частиц в PLA или ABS легко реализовать мечты о печати низковольтных электронных схем. Просто соедините токопроводящую нить 3D-принтера с обычным филаментом из PLA или ABS в двухголовом экструдере.
Когда следует использовать токопроводящий пластик для 3D-принтера?
Несмотря на то, что этот тип нити
для 3D-принтеров поддерживает только низковольтные схемы, сфера применения не
ограничена проектами в области электроники.
Если вы экспериментируете,
попробуйте соединить печатную плату со светодиодами, датчиками или даже с
Raspberry Pi! Если вы ищете что-то более конкретное, популярные идеи
использования этого пластика включают печать игровых контроллеров, цифровых
клавиатур и трекпадов.
11. Люминесцентные пластики
Что такое люминесцентный пластик?
Люминесцентный филамент — это светящийся в темноте пластик для 3D-печати. Оставьте напечатанную модель на некоторое время на свету, затем щёлкните по переключателю, и вот она начинает излучать этот жуткий зеленый свет.
Он конечно не совсем и не всегда зеленый, конечно. Это также может быть синий, красный, розовый, желтый или оранжевый цвет. Но зеленый самый классный …
Дополнительная информация
Итак, как это работает? Все
сводится к фосфоресцентным материалам, смешанным с основой из PLA или
ABS. Благодаря этим добавленным материалам, филамент в темноте способен
поглощать и затем излучать фотоны, которые похожи на крошечные частицы
света.
Вот почему ваши модели будут светиться только после нахождения на
свету — они должны накопить энергию, прежде чем смогут
ее излучать.
Для достижения наилучших результатов рассмотрите печать моделей с толстыми стенками и небольшим заполнением. Чем толще ваши стенки, тем сильнее свечение!
Когда стоит использовать для 3D-ПРИНТЕРА люминесцентные пластики?
Думая об этом жутком зеленом свечении, почти даже не кажется необходимым предлагать использовать филамент для 3D-печати проектов на Хэллоуин. Это могут быть фонарики или украшения для окон. Другие примеры того, где эти светящие нити действительно могут сиять — ювелирные изделия, игрушки и статуэтки.
12. Магнитные пластики
Что такое магнитные пластики?
Металлические и токопроводящие напечатанные модели не являются достаточно захватывающими для вас? Хорошо, тогда как насчет магнитных моделей? Эта экзотическая нить для 3D-принтера, созданная на основе PLA или ABS и наполненная порошковым железом, имеет зернистую, металлическую отделку и, конечно, прилипает к магнитам!
Дополнительная информация
Следует отметить одну
особенность: несмотря на название, этот тип пластика для 3D-принтера на самом деле
является ферромагнитным.
Это означает, что, хотя он притягивается
магнитными полями, он не имеет собственных полей. Другими словами,
объекты, которые вы напечатаете, могут прилипать к магнитам, но на
самом деле они не обретут магнитных свойств и не будут самостоятельно
притягивать металл.
Когда я должен использовать магнитные пластики для 3Д-принтера?
Используйте этот тип нити для 3D-принтера всякий раз, когда вы хотите, чтобы ваши модели прилипли к чему-то магнитному. Украшения (особенно для холодильника) являются наиболее очевидным примером, но почему бы не включить магнетизм в игрушки или инструменты?
13. Пластики меняющие цвет
Что такое пластик, который меняет цвет?
Помните модные футболки 80-х,
которые меняли цвет в зависимости от температуры тела? Или как насчет
кольца настроения? Ну, это то же не фантастика, потому что изменяющие цвет
пластик для 3д печати также меняют цвет в зависимости от колебаний температуры.
Дополнительная информация
Нити из этой категории имеют тенденцию изменять свой оттенок между двумя цветами, например, от фиолетового до розового, от синего до зеленого или от желтого до зеленого. Как и в случае других экзотических филаментов для 3D-принтеров, изменяющая цвет нить является композитным материалом на базе PLA или ABS.
Когда и должен использовать нить, меняющую цвет для 3D-принтера?
Не имея специальных физических, тактильных или функциональных характеристик, этот тип нити для 3D-принтера является исключительно хорошим для сувениров, предметов декора. Используйте филамент всякий раз, когда вы обычно используете PLA или ABS, но вам нужна дополнительный визуальный эффект. Хорошие кандидаты на проект из этого пластика: чехлы для телефонов, обувь, игрушки и контейнеры
14. Керамические пластики
Что такое керамические пластики?
Мы уже исследовали некоторые экзотические варианты пластиков, и вот еще:
глина.
Обладая свойствами керамики, глиняная 3D-нить для печати содержит
смесь глины и полимера.
Дополнительная информация
Есть несколько различных компаний, предлагающих каменные и земляные пластики на основе композитных материалов, причем глина (часто продающаяся как керамическая нить) — это та, которая, возможно, наиболее эффективна и эффектна.
Общей характеристикой для этих нитей является хрупкость. Это означает, что для правильной обработки и печати необходимо соблюдать осторожность.
LAYCeramic от Lay Filament является одним из примеров керамической нити, которая достигает почти аутентичных результатов. Полимер нагревается в печи после печати, в результате керамические частицы филамента спекаются, формируя слегка усохший, но затвердевший образец, готовый к остеклению и другим эффектам последующей обработки керамики.
Когда я должен использовать керамические пластики для 3D-принтера?
Когда вы хотите воссоздать
глиняную посуду ручной работы, повторить с невероятной точностью ее фактуру,
необходимо использовать этот филамент.
Профессиональные виды пластиков для 3D-принтеров
Мы выделили следующие типы пластиков для 3D-принтеров как «профессиональные» по двум причинам:
По сравнению с уже обсуждавшимися, оставшиеся типы нитей для 3D-принтеров реже встречаются в настольной 3D-печати. Они более популярны среди экстремальных любителей и чаще используются в промышленных и коммерческих сценариях.
Многие из следующих нитей обеспечивают функцию, отличную от простого печатного материала, такую как структурная опора или очистка экструдера.
Это не значит, что они запрещены для повседневного использования. Большинство печатаются во многом так же, как и нити, упомянутые выше, хотя при этом больше внимания уделяется настройкам печати или особым требованиям, под которые можно модифицировать стандартный настольный 3D-принтер.
15. Пластик из углеродного волокна
Что такое пластик из углеродного волокна?
Когда пластики для
3D-принтеров, такие как PLA, ABS, PETG и нейлон, армированы углеродным
волокном, получается очень жесткий и жесткий материал с относительно небольшим
весом.
Такие соединения незаменимы в структурных проектах, которые должны
выдерживать самые разнообразные условия эксплуатации.
Дополнительная информация
Недостатком использования филамента из углеродного волокна является повышенный износ сопла вашего принтера, особенно если оно сделано из мягкого металла, такого как латунь. Даже всего лишь 500 граммов этой экзотического материала заметно увеличат диаметр латунного сопла. По этой причине, если вам не нравится вероятность частой замены данной детали, рассмотрите возможность установки сопла из более твердого материала.
Когда я должен использовать материал углеродного волокна для 3D-печати?
Благодаря своей структурной
прочности и низкой плотности углеродное волокно является фантастическим
кандидатом на печать механических компонентов. Хотите заменить деталь в вашей
модели автомобиля или самолета? Попробуйте этот филамент для 3D-принтера.
16. PC/ABS
Что такое нить PC/ABS?
Поликарбонатный ABS-сплав (PC-ABS) представляет собой прочный термопластик, сочетающий в себе прочность и термостойкость поликарбоната с гибкостью ABS. Обычно используется в автомобильной промышленности, электронике и телекоммуникациях. Является одним из наиболее широко используемых промышленных термопластов в мире.
Дополнительная информация
При использовании в качестве филамента для 3D-принтера в этой нити привлекают те же преимущества, но существует компромисс — это немного более сложный процесс печати. Во-первых, поскольку PC-ABS гигроскопичен, рекомендуется выпаривать его перед печатью. Во-вторых, требуется высокая температура печати (не менее 260°C). В-третьих, он имеет тенденцию к деформации, поэтому также необходима высокая температура печатного стола (по крайней мере, 100°C, может достигать 140°C).
Когда я должен использовать PC/АБС для 3D-печати?
Функциональные прототипы,
инструменты и мелкосерийные детали, которые должны выдерживать небольшие удары
и высокую статическую нагрузку, хорошо подходят для печати филаментом ПК/АБС.
17. HIPS
Что такое HIPS?
Ударопрочный полистирол (HIPS) является сополимером, который сочетает в себе твердость полистирола и эластичность резины. В мире промышленного производства он обычно встречается в защитной упаковке и контейнерах, таких как футляры для компакт-дисков.
В мире 3D-печати HIPS обычно играет другую роль. 3D-принтеры не могут печатать в воздухе. При печати навесных конструкций требуется некоторая базовая структура, и именно здесь HIPS действительно незаменим. В сочетании с ABS в двухэкструдерном принтере HIPS является отличным вспомогательным материалом (материалом поддержки).
Дополнительная информация
При печати сложных изделий, напечатайте поддержки из материала HIPS. Погружение напечатанного изделия в лимонен удаляет поддержки из HIPS, тем самым вы получаете чистую готовую модель из АБС.
К сожалению, использование HIPS в
качестве вспомогательного материала ограничивает вас печатью фактической детали
из ABS.
Другие материалы для печати на 3D-принтере будут повреждены
лимоненом. В любом случае, HIPS и ABS хорошо печатаются вместе, имеют
одинаковую прочность, жесткость и требуют сопоставимой температуры печати.
На самом деле, несмотря на то, что HIPS изначально использовался в качестве материала поддержки, он является достойной заменой обычных материалов 3D-принтеров. Он прочнее, чем PLA и ABS, деформируется меньше, чем ABS, и его легко клеить, шлифовать и окрашивать.
Когда мне следует использовать HIPS для 3D-печати?
Обладая многими сходными характеристиками с ABS, HIPS отлично подходит для деталей, которые должны выдерживать износ, а также для проектов, где для достижения конечного вида требуется материал, не нуждающийся в финишной обработки.
18. PVA
Что такое PVA?
Поливиниловый спирт (PVA)
растворим в воде, и это именно то, чем пользуются при промышленном
применении.
Наиболее популярные сферы применения включают в себя такие
примеры, как упаковка моющих средств для посудомоечной машины «стручки» или
водорастворимые пакеты, наполненные рыболовной приманкой. (Бросьте мешок в
воду и наблюдайте, как он растворяется, выпуская приманку.)
Дополнительная информация
Тот же принцип применим к 3D-печати, это делает PVA отличным вспомогательным материалом при печати в паре с другим филаментом в 3D-принтере с двойной экструзией. Преимущество использования PVA перед HIPS состоит в том, что он использоваться при печати не только с ABS-пластиком.
Следует соблюдать осторожность при хранении, так как даже атмосферная влага может повредить пластик перед печатью. Сухие коробки и мешочки с силикагелем являются обязательным условием, если вы планируете сохранить катушку ПВА, пригодную для использования в долгосрочной перспективе.
Когда я должен использовать PVA для 3D-печати?
PVA является отличным
выбором в качестве материала для поддержки на сложных моделях с выступами и
навесами.
19. Восковые пластики (MOLDLAY)
Что такое восковые пластики (MOLDLAY)?
Хотите напечатать что-нибудь из настоящей латуни, олова или другого металла? Ну, вы можете! Как? На самом деле вы будете печатать форму для заливки, используя восковой пластик для 3Д-принтера. После нескольких дополнительных шагов ваша модель действительно может обрести яркую, металлическую форму.
Дополнительная информация
Процесс работает так:
1. Создайте восковую форму, то есть копию из воска того предмета, который должен выглядеть как окончательный продукт.
2. Окуните форму в гипс и дайте ей высохнуть.
3. Поместите предмет в печку. При достаточно высокой температуре воск будет таять, оставляя отрицательное пространство внутри засохшей корки из гипса, в которую затем может быть отлито металлическое изделие.
Восковой пластик делает первый шаг простым, так как обычно нужно вырезать вручную форму из
чистого воска.
Самые популярные бренды восковых пластиков — MOLDLAY от Kai Parthy CC Products. При использовании этого или подобных воскоподобных материалов имейте в виду, что они намного мягче, чем большинство пластиков для 3D-принтеров. В числе других мер предосторожности может потребоваться модификация экструдера и нанесение клеевого слоя для печати.
Когда следует использовать восковые пластики для 3D-печати?
Если вы отливаете детали из металлов, восковые филаменты, такие как MOLDLAY, могут облегчить вам задачу, позволяя напрямую печатать сложные 3D-прототипы, которые упростят рабочий процесс литья.
20. ASA
Что такое филамент ASA?
Конечно, АБС великолепен, но у
него есть свои недостатки. Вот почему производители пластмасс всегда ищут
альтернативу. Одной из таких альтернатив является
акрилонитрил-стирол-акрилат (ASA), который первоначально был разработан как
устойчивый к атмосферным воздействиям материал.
Следовательно, его
основной сферой применения стала автомобильная промышленность.
Дополнительная информация
Помимо того, что этот филамент для печати на 3D-принтере прочный, жесткий и относительно простой для печати, ASA также чрезвычайно устойчивый материал к химическому воздействию, нагреву и, что особенно важно, к изменениям формы и цвета. Изделия из АБС имеют тенденцию к денатурации и пожелтению, если их оставить на улице. Такого не бывает с ASA.
Еще одно незначительное преимущество использования ASA по сравнению с ABS состоит в том, что он меньше деформируется во время печати. Но будьте осторожны с тем, как вы отрегулируете обдув модели на вашем принтере, ASA очень чувствителен к «излишкам» охлаждения.
Когда я должен использовать ASA при 3D-печати?
Для печати всего, начиная от
скворечников до садовых гномов и сменных крышек розеток. Обратите внимание на
этот материал 3д печати.
21. Полипропилен (Polypropylene или PP)
Что такое PP?
Полипропилен (РР) является прочным, гибким, легким, химически стойким и безопасным для пищевых продуктов материалом. Это может объяснить его широкий спектр применения, включая конструкционные модели, упаковку для пищевых продуктов, текстиль.
Дополнительная информация
К сожалению, в качестве материала для 3D-принтеров использовать ПП достаточно сложно из-за сильной деформации и плохой адгезии. Если бы не эти проблемы, PP, вероятно, поспорил бы с PLA за звание самой популярной нити для 3D-принтера, учитывая сильные механические и химические свойства.
Интересно, что поскольку многие предметы домашнего обихода сделаны из полипропилена, на самом деле можно утилизировать старый мусор и превратить его в новую нить для 3D-принтера.
Читайте также: Что такое PP (полипропилен) пластик для 3D печати
Когда я должен использовать PP для 3D-печати?
Если вы обладаете достаточным
опытом и можете взять под контроль деформацию ПП, то большинство изделий, можно напечатать с помощью этого
филамента.
Тем не менее, важно отметить, что, хотя материал находит
широкое применение в упаковке расходных материалов и лекарств, благодаря своим
безопасным для пищевых продуктов свойствам, процесс 3D-печати сводит на нет это
преимущество. Формируется сотни (если не тысячи) слоев для бактерий.
22. Полиацеталь (РОМ)
Что такое POM?
Полиоксиметилен (ПOM), также называемый ацеталем и делрином, хорошо известен своим использованием в качестве конструкционного пластика, например, в деталях, которые движутся или требуют высокой точности.
Дополнительная информация
Acetal как материал предназначен
для общего использования в качестве зубчатых колес, подшипников, механизмов
фокусировки камеры и молний. POM работает исключительно хорошо в таких деталях,
благодаря своей прочности, жесткости, износостойкости и, что наиболее важно,
низкому коэффициенту трения. Именно благодаря этому последнему свойству
POM становится уникальным пластиком для 3D печати.
Для большинства типов пластика из нашего списка существует значительный разрыв между тем, что предназначено для промышленности, и тем, что вы можете сделать дома с помощью вашего 3D-принтера. Для POM этот разрыв несколько меньше: природа этого материала означает, что изделия могут быть почти такими же функциональными, как и детали серийного производства.
При печати филаментом POM обязательно используйте стол с подогревом, поскольку первый слой не всегда хорошо прилипает к основанию.
Когда следует использовать POM для 3D-печати?
Любые движущиеся детали, которые должны иметь низкий коэффициент трения и оставаться максимально жесткими на протяжении всего срока эксплуатации. Мы предполагаем, что механизмы зубчатой передачи в проектах, использующих моторы (например, радиоуправляемые машины), могут быть подходящей областью для применения POM.
23. PMMA (акрил)
Что такое ПММА?
Вы когда-нибудь слышали о
полиметилметакрилате (ПММА)? Возможно, нет.
А как насчет акрила
или оргстекла? Это верно, мы говорим о том же материале, который чаще
всего используется в качестве легкой, устойчивой к разрушению альтернативы
стеклу.
Дополнительная информация
3D-печать филаментом PMMA может быть достаточно сложной. Чтобы предотвратить «коробление» и добиться максимальной прозрачности, печать должна происходить на высоких температурах сопла. Поможет обеспечить высокое качество печати закрытие камеры, это позволит лучше регулировать охлаждение.
Когда я должен использовать PMMA для 3D-печати?
Жесткий, ударопрочный и прозрачный полимер находит широкое применение. Используйте этот филамент 3D-принтера для всего, что должно рассеивать свет, будь то сменное оконное стекло или цветная игрушка. Только не используйте пластик, если изделие необходимо гнуть, поскольку PMMA не отличается хорошей эластичностью.
24. Пластики для чистки сопел
Что такое очищающая нить?
В отличие от других нитей из
этого списка, очищающая нить для 3D-принтера используется не для печати
объектов, а для очистки экструдеров.
Цель филамента — удалить из горячего
сопла любой материал, который мог остаться с предыдущей печати. Хотя это
хорошая общая профилактика, использование данного пластика особенно полезно
при смене материалов, которые имеют разные температуры или цвета печати.
Дополнительная информация
Общая процедура включает ручную подачу чистящей нити 3D-принтера в нагретый экструдер, чтобы вытеснить старый материал. Затем необходимо слегка охладить горячее сопло и выдернуть нить. Для получения более подробных инструкций взгляните на информацию производителя для конкретного пластика, которого вы используете.
Несколько дополнительных моментов, которые необходимо отметить:
Температура «печати» зависит от того, какие типы пластиков вы использовали ранее, а также от того, какой филамент вы хотите использовать позже. (чистящий пластик стабильно работает при температуре от 150 до 280°C.)
Обычно нет необходимости использовать более 10 см нити за один раз.
Существуют и другие методы очистки, в том числе популярная методика «холодной вытяжки», которая аналогична описанной выше процедуре и не требует использования очищающего материала.
Когда следует использовать чистящую нить для 3D-принтера?
Вам следует подумать о чистящем пластики между печатью, когда используются два материала с сильно различающимися температурными требованиями или периодически для профилактики.
25. FPE
Что такое FPE?
Гибкий полиэстер (FPE) — это универсальный пластик для 3Д принтера, который сочетает в себе жесткие и мягкие полимеры. Такие материала сопоставимы с PLA, но они более мягкие и более гибкие. Конкретная характеристика гибкости зависит от используемых твердых и мягких полимеров, а также от соотношения между ними.
Дополнительная информация
Два заметных аспекта FPE: хорошая
адгезия между слоями и умеренно высокая стойкость к нагреву и различным
химическим соединениям.
Учитывая широкий диапазон филамента FPE для
3D-принтера, наиболее полезным способом отличить разные нити этого типа
является значение Шора (например, 85A или 60D), где большее число указывает на
меньшую гибкость.
Когда я должен использовать FPE при 3D-печати?
Когда требуется гибкость печати,
но простота процесса имеет приоритет. Гибкие пластики могут быть сложны для
печати, а FPE является хорошей альтернативой, которая предлагает всего
понемногу. Легко печатать, как PLA, но полученные изделия отличаются
большей эластичностью.
3д-принтеры в строительстве: перспективы применения
На первый взгляд, конструкции 3д-печати кажутся какой-то скорлупой здания, законченного наполовину. Но при близком рассмотрении вы не обнаружите и кирпичика. Слои материала как бы наращиваются один поверх другого — так и создается сложная конструкция. Это футуристический мир 3D-печати, где роботизированные руки автоматически наслаивают и сжимают слои бетона, или пластика, или любого другого материала в фундамент и выстраивают конструкцию.
Подобный метод строительства сегодня достаточно нишевый — в мире напечатано всего несколько прототипов 3д-домов и офисов. Тем не менее, эта технология представляет собой потрясающее и потенциально сильное решение для перемен в строительстве.
Что же такое 3D-печать в строительстве, в чем потенциал, и будем ли мы работать над 3D-печатными проектами в ближайшем будущем?
- Что такое 3d-печать в строительстве?
- 3д-принтеры в строительстве: как это делается?
- 5 примеров инноваций
- Как проекты с 3d печатью могут помочь строительным компаниям?
- Распространение 3D-печати
- 3д-печать в гражданском строительстве
- Технология Wiki House — проект открытым кодом для 3D-печати: что стоит за концептом
- Обратная сторона медали
- Как можно интегрировать 3D-печать в строительство
- О PlanRadar
3D-печать в строительстве — что за технология?
3D-печать для строительства применяет как 3D-принтер, у которого есть роботизированный «кран-рука», который строит конструкции прямо на строительной площадке, так и создание определенных элементов принтерами на заводе, которые уже собираются в конструкцию на объекте.
Концепция 3D-печати не нова: впервые она появилась в 80-х. Но только за последние десятилетие эту технологию достаточно усовершенствовали (и снизили стоимость существенно) и она стала настоящим мейнстримом.
3D-принтеры не сильно отличаются от обычных струйных офисных принтеров. Программное обеспечение сообщает принтеру о размерах конечного продукта. И потом принтер начинает выводить материал на платформу согласно плану. В 3D-принтерах часто используют жидкие металлы, пластик, цемент и вариации разных материалов, которые когда остывают и высыхают, формируя конструкцию.
В 3D-принтере для строительства программы CAD или BIM сообщают устройству, что надо печатать, и машина начинает наслаивать материал слоями, согласно плану конструкции.
3D-принтеры в строительстве: как они работают?
Концепция 3D-печати — принтер выдавливает послойно определенную жидкую смесь, уровень за уровнем, создавая конструкцию, основываясь на трехмерной модели. Подготовленный микс из бетона, наполнителя, пластификатора и других компонентов загружается в бункер устройства и подается на печатающую головку.
Смесь наносится на поверхность площадки или на предыдущие отпечатанные слои. Таков принцип работы большинства 3D-принтеров. Среди них существует три вида устройств для 3D-печати:
- Портальные 3D-принтеры. Состоят из рамы, трех порталов и печатающей головки. Такие принтеры могут напечатать здание как целиком, так и по частям.
Портальные 3D-принтеры
- Delta-принтеры. Они не ограниченны трехмерной моделью, а могут создавать более сложные формы. Печатающая головка подвешена на рычагах, прикрепленных к вертикальным направляющим.
Delta-принтеры
- И, наконец, роботизированный принтер. Он представляет собой робота или систему роботов, наподобие промышленного манипулятора, оснащенного экструдерами и управляемого компьютером.
Роботизированный принтер
Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021
5 инновационных примеров 3D-печати
На сегодняшний день в строительной сфере реализовано всего несколько проектов в 3D-печати.
Вот пять наиболее впечатляющих и многообещающих проектов:
Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ
1. Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ
В декабре 2019 фирма Apis Cor, занимающаяся роботами для 3D печати объявила о завершении самого крупного в мире частного здания, напечатанного при помощи 3D-печати. Офисный блок, построенный в ОАЭ, представляет собой 9,5 метровой сооружение в высоту и площадью в 640 m2.
3D-принтер Apis Cor перемещался по стройплощадке под открытым небом при помощи крана и возводил разные части конструкции.
2. Офис будущего, ОАЭ
Офис будущего, ОАЭ
Еще одно впечатляющее здание в ОАЭ, созданное 3D-печатью — Офис будущего — уникальная, довольно большая, конструкция, в котором в настоящее время размещается временная штаб-квартира организации Дубайский фонд будущего.
Для этого здания элементы создавались не на стройплощадке, и их напечатали за 17 дней, а само здание было собрано за 48 часов.
3.Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай
Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай
Китайская компания 3D-печати WinSun также применила заводские 3D- принтеры для строительства жилых домов. Компания создала несколько проектов домов, в том числе и небольшое многоэтажное здание. Все детали конструкции можно быстро и дешево напечатать и потом быстро их собрать уже на стройплощадке.
Компания подсчитала, что постройка-печать их пятиэтажного здания может стоить всего $161,000.
4. 3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины
3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины
Планируя поездку на Филиппины, подумайте о том, чтобы остановиться в отеле Lewis Grand Hotel в Анхелес-Сити, Пампанга, где посетителей встретят первым в мире гостиничным люксом, напечатанным на 3D-принтере. Номер в отеле был разработан Льюисом Якичем, владельцем отеля и инженером по материаловедению, в сотрудничестве со специалистом по 3D-печати Энтони Руденко.
Они создали массивный 3D-принтер, который выводит песок и бетон на основе вулканического пепла. Комната была напечатана за 100 часов.
5. Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия
Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия
Первый 3D-напечатанный жилой дом площадью около 80 квадратных метров — детище немецкой строительной компании PERI GmbH и архитектурно-дизайнерским бюро MENSE-KORTE ingenieure+architekten. Чтобы напечатать один квадратный метр двойной обшивки стены за 5 минут, использовали 3D-принтер BOD2. Здание представляет собой сооружение с трехслойными полыми стенами, заполненными изоляционной массой. Установка полых труб и соединений во время печати осуществлялась вручную.
3D-печать в строительстве кажется действительно впечатляющей, но каковы реальные выгоды такой технологии?
Исследование: Будущее управления строительством
Как цифровые решения изменят управление проектами в 2022 и дальнейшем?
Как 3D-печатные проекты могут быть полезны строительным компаниям?
Сторонники 3D-печати домов и коммерческих офисов указывают на несколько преимуществ такого метода строительства:
- Безотходное строительство
В Великобритании почти треть отходов — это от строительной отрасли.
По данным Transparency Market Research Group, строительная индустрия к 2025 году во всем мире будет производить 2,2 млрд тонн строительного мусора. И хотя большая часть отходов относится к сносу сооружений, сами строительные площадки продуцируют немало отходов.
И напротив, 3D-печать может сократить отходы практически до нуля. 3D-принтер использует четко определенное количество материала, которое требуется для печати конструкции — ни больше ни меньше. Это может стать большой экономией.
- Сниженное потребление энергии
3D-печать в строительстве стимулирует применение местных доступных материалов и натуральных компонентов. Такая практика может сократить энергозатраты на транспортировке, возведении и производстве, поскольку для большинства местных материалов требуется меньше энергопотребления для обработки или установки. Если традиционные материалы с токсичными химическими примесями заменить на натуральные, то можно снизить токсичность всего строительства.
Кроме того, местные материалы часто лучше подходят для локальных климатических условий и могут снизить нагрузку для отопления или охлаждения здания, что также снижает затраты на строительство.
- Экономия времени и денег
Как и в случае с ИИ в строительстве, 3D-принтер может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это означает, что строительные проекты имеют потенциал быть завершенными намного быстрее, и можно избежать ряда затрат на низкоквалифицированную рабочую силу. Более того, благодаря 3D-печати отпадает необходимость во временных конструкциях, таких как опалубка и леса, которые обычно используются в традиционном строительстве. Исследования бетонных конструкций, напечатанных на 3D-принтере, выявили значительное снижение требований к опалубке — это снижает затраты на 35–60%.
- Может реализовывать необычные формы дизайна
Одна из самых привлекающих характеристик 3D-принтеров — их способность создавать сложный и необычный дизайн конструкций, в том числе и единственный, уникальный.
Поскольку работа 3д-принтера заключается в наслаивании материала, то их можно запрограммировать на абсолютно любую необычную форму, которую будет намного труднее создать традиционными техниками.
- Минимизация человеческих ошибок и повышение безопасности
Опубликованная статистика травм на рабочем месте американским агентством BLS в 2020 году свидетельствует, что строительство- одно из травмоопасных сфер и высоким уровнем частоты заболеваний. Каждый день, около 5333 рабочих гибнет на стройплощадке. А с появлением 3D-печати количество производственных травм и смертельных случаев очевидно снизится, поскольку она делает строительство более программируемым и автоматизированным. Роботизированное строительство требует стандартизированной, точной и полной цифровой информации по зданию, что делает эту технологию более точной и эффективной, с минимальными доработками из-за человеческих ошибок или любых информационных несостыковок. Обычные проблемы с материалами и комплектующими, которые нужно где-то хранить, беречь от повреждения — нивелируются, также исчезают проблемы с монтажом и незавершенной работы из-за повреждений — 3D-элементы создаются по мере строительства, их не нужно перемещать и хранить.
- Освоение новых рынков
Применение 3D-принтера также позволяет строительным компаниям заходить на новые секторы рынков, ранее им недоступные. А для начинающих стартапов-компаний, наличие 3D-принтера будет конкурентным преимуществом. Более того, 3D-печать — это блестящий способ поднять или улучшить репутацию бренда строительной компании среди тех, кто считает, что производство бетона влияет на окружающую среду планеты.
Распространение структурной 3D-печати
3D-печать для усиления конструкции, маломасштабных компонентов и структурной стали может произвести настоящую революцию в сфере дизайна, строительства и освоения космоса. Кроме того, Европейское Космическое Агентство (ЕКА) считает, что используя металлы для 3D-печати для создания высококачественных сложных форм, можно существенно снизить их стоимость, и они станут весьма распространенными.
ЕКА вместе с Европейской Комиссией разработали проект по усовершенствованию печатания металлических компонентов, которые можно использовать в космосе.
Всего объединилось 28 европейских партнеров для совместного проекта AMAZE (Additive Manufacturing Aiming Towards Zero — послойная 3D-печать для нулевых отходов от производства и эффективное производство высокотехнологичной металлической продукции).
Практически все можно спроектировать на компьютере, так что в планах AMAZE установить 3D-принтер на борт космического корабля, и как только астронавту потребуется какая-либо деталь, инструмент — он сможет просто ее распечатать.
Структурная 3D-печать
3D-печать в гражданском строительстве
3D-печать в гражданском строительстве набирает популярность за последнее десятилетие, как и в аэрокосмической и биомедицинских отраслях. Эта революционная производственная техника основана на ее уникальной возможности создавать любую геометрическую форму без каких-либо формальных ограничений, сводя к минимуму отходы, но повышая производительность и результаты. Активное движение строительной отрасли навстречу автоматизации за последнее время достигло важных рубежей, включая создание первых конструкций при помощи роботизированных «рук» и технологии 3D-печати.
Применение метода 3D-печати в создании структурных элементов из полимерных материалов, бетона и металлов становится все распространеннее.
Эти техники в гражданском проектировании могут создавать свободные формы и инновационные архитектурные конструкции благодаря использованию программному обеспечению, интегрированному в СAD.
Однако несмотря на значительные исследования в аэрокосмической отрасли и биоинженерии по оценке и анализу этого механизма, по прежнему недостаточно понимания по его использованию, воздействия 3D-напечатанных материалов в гражданских сооружениях, как с точки зрения свойств материалов, так и структурной реакции.
Императорский колледж Лондона
Читайте также: Лучшие приложения для стройки в 2021
WIKI HOUSE — 3D печать в строительстве: что в основе концепта
Wiki House — это инновационный проект, созданный небольшой группой архитекторов в Лондоне в 2011 году. Он предлагает цифровую систему с открытым кодом для проектирования домов, что позволяет пользователям создавать, загружать и делиться разным дизайном и печатать свои собственные дома.
Комплект набора не требует каких-то специальных знаний и обучения и может быть создан за 1 день. Элементы в цифровом виде вырезаются из обычного листового материала, наподобие фанеры, применяя станок с ЧПУ. И это намного быстрее, менее затратно и не требует участия экспертов, как в обычном традиционном строительстве.
Стандартный дом с двумя спальнями может быть построен менее чем за £50,000, а к основному каркасу сооружения можно добавить дополнительные компоненты, такие как облицовка, изоляция, окна и прочее. Первым домом, который был построен на базе технологии Wiki House с открытым кодом, стал двухэтажное здание. 3D-напечатанный дом был представлен на Лондонском фестивале дизайна в 2014 году.
Движение Wiki House возглавил Аластер Парвин, чья презентация на TED «Архитектура для людей, созданная людьми» рассказала о перспективах 3D-печати в строительстве. Создатель этого проекта верит, что Wiki House может помочь в решении жилищного вопроса, особенно в чрезвычайных ситуациях, таких как землетрясения (есть уже доказательство, что 3D-напечатанные дома могут выдерживать толчки до 8 баллов).
В будущем это может стать реальной альтернативой недорогих домов, одновременно позволяя заказчику контролировать дизайн проекта.
3D-здание, построенное с использованием Wiki House
Станет ли 3D- печать экологическим будущим строительства?
3D-печать способна коренным образом изменить цепочку и структуру поставок, благодаря новому методу проектирования и производства. Согласно исследованию, 3D-печать может помочь строительной отрасли стать более экономичной, более эффективной и экологичной.
Ученые из Саксонского Университета Прикладных наук Иво Котман и Нейлс Фабер утверждают, что технология 3D печати «изменят правила игры». Они исследовали возможности 3D-печати бетона, и их выводы таковы:
- 3D-печать сокращает цепочку поставок и в целом сам процесс проектирования. 3D-печать прямо на стройплощадке исключает трудоемкие этапы процесса проектирования. Архитекторы, инженеры, подрядчики, клиенты и руководители, которые обычно должны активно участвовать в проекте, в 3D-печати больше не нужны. Поскольку все задачи могут совмещаться в одной фигуре архитектора, который использует метод моделирования и воспроизводит точные целостные конструкции.
- Монтаж труб и проводка электричества становятся проще и более эффективнее. Системы отопления, изоляция, водопровод и электричество — все это требует трудоемкого монтажа на месте при традиционном строительстве. Однако при 3D-печати некоторые из этих функций могут быть включены в процесс 3D-печати. Печать полых стен требует меньше ресурсов, улучшает изоляцию и она дает возможность использовать напечатанные на 3D-принтере каналы для подачи горячей или холодной воды. Более того, нивелируется необходимость установки на стройплощадке, что напрямую влияет на сокращение отходов.
- Лучшая логистика. 3D-печать устраняет 3 проблемы, связанных с логистикой и доставкой. Во-первых, много материалов и элементов часто портятся при доставке, а если печатать все на площадке, то повреждения минимизируются
Поскольку все задачи могут совмещаться в одной фигуре архитектора, который использует метод моделирования и воспроизводит точные целостные конструкции.Во-вторых, чтобы выдерживать транспортировку, части должны быть с повышенными техническими характеристиками, что по умолчанию удорожает их, а значит, и весь проект.
Избежать таких дополнительных затрат поможет 3D-печать прямо на строительной площадке.
- Создание индивидуальных проектов домов, доступных для широкого рынка. Обычно строительство дома с привлечением к проекту архитектора дорогое удовольствие для большинства потребителей. Но с 3D-печатью из бетона вы можете не беспокоится о выбранной форме, это не будет стоить дороже. Фактически, это значит, что в будущем больше людей смогут покупать дома по их собственному проекту в соответствии с их индивидуальными потребностями
Обратная сторона медали
Несмотря на определенно привлекательную инновационность 3D-печати, все же важно рассмотреть ее беспристрастно, убрав некоторую стимуляцию популяризации.
Скептики отмечают несколько недостатков этой технологии.
- Стоимость исследований и разработок
Большинство строительных компаний работают с относительно невысокой рентабельностью. Чтобы повсеместно начать применять 3D-печать, потребуются немалые инвестиции.
- Будут ли потребители рассматривать это как маркетинговый ход?
3D-напечатанные дома, офисы, магазины и прочие сооружения инфраструктуры часто здорово впечатляют. Но действительно ли хотят большинство людей жить или работать в таких? Для большинства людей все же кирпичные дома гораздо привычнее и привлекательнее. Другие технологии, такие как сборные дома также некоторое время назад казались привлекательной технологией будущего, однако так и не получила широкого распространения, несмотря на то, что во многих случаях она была дешевле традиционной.
- Сложность с интеграцией с другими составляющими
3D-принтеры могут выполнить уникальный и интересный дизайн.
Однако, если вам нужно здание, в котором будут использоваться разные материалы или разные элементы, которые не подойдут для 3D-печати, то это будет сложной задачей включить 3D-принтер для строительного процесса.
- Нехватка квалифицированной рабочей силы
При существующей проблеме недостатка квалифицированной рабочей силы в строительном секторе в целом, 3D-печать потребует еще большего набора специализированных знаний и навыков, который придется выбирать из и без того небольшой ниши кандидатов. Так что поиск специалистов для работы в 3D печати для строительства может стать еще одной трудной задачей в будущем.
- Контроль качества строительства
Погодные условия могут замедлять традиционный процесс строительства, но для 3D-печати дела обстоят еще хуже. Фактор окружающей среды для коммерческого строительства может снизить востребованность 3D-печать. Более того, контроль качества может быть намного серьезнее задачей, требующей постоянного мониторинга процесса реальными людьми на стройке.
- Отсутствие стандартов и правил
Несмотря на регулярное упоминание 3D-печати в СМИ, она все же еще не оказала существенного влияния на строительный сектор. Существует очевидная проблема ответственности при использовании таких принтеров, даже больше, чем человеческая ответственность при выполнении некоторых строительных работ. И довольно много других неясностей в отношении этой технологии. Так что пока не будут установлены нормы и стандарты, а также правила в этой области, 3D-печать вряд ли станет мейнстримом в строительной индустрии.
Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021
Как 3D-печать может интегрироваться со строительством?
На данный момент есть веские доказательства, что 3D-печать заслуживает внимания и может применяться в строительном сегменте, и скорее всего, что эта технология будет больше применяться в ближайшие годы. Правда, неизвестно, насколько широко будут применяться эти устройства на стройплощадке, или они останутся лишь инструментом для изготовления блоков-элементов для сборных конструкций.
Но для определенных проектов резонно предполагать, что 3D-принтеры и эта технология в строительстве будут обязательным инструментом в арсенале строителей.
О PLANRADAR
PlanRadar была основана в 2013 году и предоставляет инновационное мобильное программное решение для строительства и недвижимости. Наше приложение доступно на всех устройствах iOS, Android и Windows и уже помогло более 13 000 клиентов оцифровать свой рабочий процесс в более чем 55 странах. Узнайте больше о приложении здесь.
Как работают 3D-принтеры | РБК Тренды
Что можно напечатать на 3D-принтере и когда эта услуга будет доступна каждому? Ответы на эти вопросы ищет Николай Дубинин, ведущий YouTube-канала «Индустрия 4.0»
Зачем нужны 3D-принтеры
Это индивидуальный подход к предметам, которые можно распечатать когда угодно. Такой принтер может воспроизвести любую деталь, которая может в него поместиться.
Печатать можно из пластика — жесткого и мягкого, а также из резины и композитов.
Зачем это бизнесу
Хороший пример пользы 3D-принтеров — напечатанный для больницы детский череп. Он используется для планирования операций в нейрохирургии. На таком черепе врач тренируется оперировать ребенка так, чтобы он провел на операционном столе как можно меньше времени.
Чтобы напечатать сложные детали, такие как человеческий череп, простой физики не хватит: деталь, не будет успевать остыть и «поедет» в процессе печати. Поэтому нужна поддерживающая конструкция, которую печатает второе сопло принтера. То есть из одного сопла идет основной материал, из второго — материал временной поддержки или второй цвет. Когда надо, они переключаются и не мешают друг другу. После того как сложную фигуру напечатали, поддерживающий материал просто растворяют.
Кто покупает 3D-принтеры
Основной покупатель — это бизнес: конструкторы, инженеры, архитекторы, рекламщики, медики.
Также принтеры закупают школы.
В России лидер по производству 3D-принтеров — компания Picaso 3D. В Америке на первом месте по популярности находится компания Ultimaker.
Из чего производят чернила для 3D-принтеров
Существует огромное количество материалов, из которых производят нити для печати. Есть даже биоразлагаемые пластиковые нити. Их производят помощью сложной химической реакции из тростника и кукурузы. У биоразлагаемого пластика достаточно высокая прочность, он просто хранится и не вреден для экологии. Правда, деталь из такого материала недолговечна — через пять-десять лет ее нужно будет напечатать заново.
Почему 3D-печать пока массово не распространена
Сейчас развитие 3D-печати упирается в скоростные возможности — пока принтеры не могут печатать товары так же быстро, как их производят станки и пресс-автоматы. На данный момент 3D-печать — это мелкосерийное и среднесерийное производство. С другой стороны, если говорить про серию, то нет смысла печатать — лучше создать пресс-форму, которая легко сделает 10-20 тыс.
штук деталей.
Больше информации и новостей о трендах образования в нашем Telegram-канале. Подписывайтесь.
Что такое 3D-печать?
3D-печать — это производственный процесс, при котором создается физический объект из файла цифровой модели. Технология работает путем добавления материала слой за слоем для создания законченного объекта.
Введение в 3D-печать
Процесс 3D-печати был разработан в 1980-х годах и первоначально назывался «быстрое прототипирование». Это позволило компаниям разрабатывать прототипы быстрее и точнее, чем с помощью других методов. После более чем 30 лет инноваций его использование сегодня гораздо более разнообразно.
Производители, инженеры, дизайнеры, преподаватели, медики и любители используют эту технологию для самых разных целей.
3D-печать — это «аддитивный» производственный процесс, при котором объект создается слоями. Деталь, напечатанная на 3D-принтере, используется в автомобильной промышленности.
Разработка более компактных «настольных» 3D-принтеров и их доступная стоимость также сделали эту технологию более доступной с течением времени.
Как работает 3D-печать?
Как мы видели ранее, процесс 3D-печати включает в себя наращивание слоя за слоем расплавленного пластика для создания объекта.По мере того, как каждый слой устанавливается, следующий слой печатается сверху, и объект создается.
Чтобы сделать 3D-печать, необходим цифровой файл, который сообщает 3D-принтеру, где печатать материал. Наиболее распространенным форматом файлов для этого являются файлы G-кода. Этот файл по существу содержит «координаты» для управления движениями принтера как по горизонтали, так и по вертикали, также известными как оси X, Y и Z.
3D-принтеры могут печатать эти слои разной толщины, известной как высота слоя. Немного похоже на пиксели на экране, чем больше слоев в отпечатке, тем выше «разрешение».Результат будет лучше, но печать займет больше времени.
3D-печать или аддитивное производство?
Это сложение слоев дало 3D-печати альтернативное название — «аддитивное производство».
Вы часто будете видеть термины, используемые для обозначения одного и того же производственного процесса. Аддитивное производство является противоположностью «вычитающих» процессов, когда материал удаляется (или вычитается) из более крупного блока для создания конечного объекта, например, при обработке с ЧПУ.
FDM против FFF 3D-печати — пояснение
Еще одна вещь, которая может сбить с толку новичков в 3D-печати, — это упоминание процессов FDM (моделирование плавленым напылением) и FFF (изготовление плавленых нитей).Опять же, это по сути разные названия одного и того же, поскольку оба они относятся к определенному типу 3D-принтера.
Существуют разные типы 3D-принтеров? Да! Но не нужно путать — мы кратко рассмотрим их далее.
Какие существуют технологии 3D-печати?
Пластмасса является универсальным материалом, поэтому существует множество способов производства из нее. 3D-печать не является исключением, поэтому давайте рассмотрим различные методы.
Наиболее широко используемыми технологиями являются 3D-печать FFF, SLA (стереолитография) и SLS (селективное лазерное спекание).
Что такое 3D-печать FFF?
Принтер FFF выдавливает толстую нить материала, обычно называемую нитью, через нагретое сопло. Сопло установлено на системе движения, которая перемещает его по зоне сборки, где расплавленная нить наносится на рабочую пластину. По мере того как материал остывает и затвердевает, рабочая пластина перемещается вниз на долю миллиметра слой за слоем, пока объект не будет завершен.
Процесс 3D-печати FFFЧто такое SLA 3D-печать?
SLA 3D-печать использует УФ-отверждаемую смолу в качестве сырья.Смола заливается в контейнер со стеклянным дном, в который погружается платформа для сборки. Лазер освещает смолу УФ-светом, чтобы выборочно затвердеть поперечное сечение необходимой формы. Платформа постепенно поднимается из контейнера, создавая отпечаток.
Что такое 3D-печать SLS?
SLS 3D-печать использует порошкообразный сырьевой материал, обычно полимер.
Порошок находится в контейнере, где лезвие распределяет тонкий слой материала по области сборки. Лазер сплавляет мелкие частицы материала вместе, чтобы сформировать единый горизонтальный слой детали, затем контейнер перемещается на долю миллиметра, чтобы начать новый слой, и лезвие проводит по области сборки, чтобы нанести новый слой сырья. материал.Этот процесс повторяется для создания готового объекта.
Это далеко не полный список, вы также можете встретить следующие:
DLP (прямая световая обработка) – Процесс на основе смолы, аналогичный SLA. Вместо лазерного отверждения отдельных точек смолы, DLP использует свет для проецирования изображения всего слоя на смолу. наплавляется связующим, а не лазером
Струйная печать материалов – разновидность струйной двухмерной печати, при которой можно создавать трехмерные детали путем нанесения воска или пластика с последующим отверждением УФ-светом
SLM (селективное лазерное плавление) — Один из немногих похожих вариантов технологии SLS для 3D-печати металлом
Хотите разобраться в плюсах и минусах каждой технологии? Прочтите наше подробное руководство по сравнению процессов 3D-печати.
Какие материалы используются в 3D-печати?
Пластмассовые полимеры являются наиболее распространенным материалом, используемым в 3D-печати. Возможно использование других материалов. Например, существуют специализированные 3D-принтеры по металлу, но они занимают нишу по сравнению с полимерными принтерами. А сверхразмерные машины, основанные на технологии 3D-печати, начинают разрабатываться для таких строительных материалов, как бетон.
Основные типы 3D-принтеров, такие как FFF и SLS, могут печатать смеси полимеров и других материалов (таких как металл, стекло или дерево).Они известны как композиты и обладают некоторыми свойствами смешанного материала.
В контексте 3D-печати FFF термины «материал для 3D-печати» и «нить для 3D-печати» могут использоваться взаимозаменяемо. Это потому, что сырье поставляется на катушках тонкой нити.
В следующих разделах мы более подробно рассмотрим некоторые нити для 3D-печати по категориям.
Начальные материалы для 3D-печати
PLA
Произведенный из органических, возобновляемых ресурсов и простой в печати, PLA — это нить для начинающих.
PLA также обладает отличными визуальными свойствами. Но его низкая термостойкость и тот факт, что механические свойства со временем могут ухудшаться, означают, что PLA часто упускают из виду для функциональных и механических применений.
PETG
Хорошо сбалансированное сочетание свойств позволило PETG стать одним из наиболее широко используемых материалов для 3D-печати. Его можно легко отнести к «инженерным материалам», но он также является хорошим вариантом для начинающих благодаря хорошей пригодности для печати. Сочетая в себе ударопрочность и химическую стойкость с хорошими тепловыми свойствами, а также будучи дешевле, чем многие другие конструкционные материалы, эта нить подходит для инженерных приложений для многих пользователей.
Технические материалы для 3D-печати
Нейлон
Обладая химической стойкостью и способный выдерживать значительные механические нагрузки, нейлон является универсальным вариантом для изготовления деталей конечного назначения.
ABS
Предлагая превосходные механические и термостойкие свойства по сравнению с PLA, ABS является материалом для более требовательных применений. Однако печать может быть затруднена, особенно на более дешевом 3D-принтере с открытой рамой. Закрытая камера сборки и контролируемая температура обеспечивают гораздо более надежную работу.
Визуальные прототипы должны иметь хорошие эстетические и тактильные характеристики. Детали конечного использования должны обладать свойствами материала, подходящими для их применения, такими как износостойкость или огнестойкость.Гибкие материалы для 3D-печати
ТПУ
Благодаря своим резиноподобным свойствам ТПУ можно без проблем скручивать, растягивать и выдерживать удары.
PP
Полугибкий и устойчивый к усталости полипропилен (или полипропилен, как вы его знаете) идеально подходит для приложений, требующих некоторой гибкости, таких как петли или контейнеры для жидкостей.
Специальные материалы для 3D-печати
Композитные материалы
Эти нити объединяют полимер с волокнами другого материала для придания улучшенных свойств. Есть две основные категории. Инженерные композиты, включая стеклянные, углеродные или металлические волокна, обладают улучшенными механическими свойствами, такими как прочность и жесткость. А для уникальных визуальных свойств существуют композитные варианты, такие как керамические или деревянные нити для 3D-печати или даже светящиеся в темноте. (Примечание: волокна композитных нитей могут вызывать истирание, поэтому перед использованием убедитесь, что ваш принтер совместим).
Хотя они иногда пересекаются с категориями выше, на рынке можно обнаружить гораздо больше специализированных нитей для 3D-печати, таких как материалы с защитой от электростатического разряда или огнестойкие материалы.
Вспомогательные материалы
Во-первых, давайте быстро объясним, что это такое.
Каждый новый слой 3D-печати требует, чтобы нижний слой поддерживал его.
Проблемы возникают, когда дизайн печати требует выступа или элемента, подвешенного в воздухе. Таким образом, эти материалы буквально «поддерживают» его в процессе печати и удаляются после.Поддержки могут быть напечатаны из того же материала, что и остальная часть отпечатка, но их удаление может повлиять на качество поверхности и точность размеров. Чтобы избежать этого, были разработаны специализированные вспомогательные материалы.
Растворимый вспомогательный материал
Растворимый вспомогательный материал является растворимым, поэтому нет риска повредить деталь при ручном удалении. Поддерживающий материал PVA растворяется в воде, тогда как для HIPS требуется растворитель d-лимонен.
Breakaway
Где-то между упомянутыми выше вариантами такой материал, как Ultimaker Breakaway, представляет собой отдельный вспомогательный материал, который удаляется вручную.Это делает процесс более быстрым, чем ожидание его растворения, сохраняя при этом точность размеров детали.
Хотите узнать больше?
Изучите тему 3D-печати с помощью блогов, которые отвечают на следующие вопросы:
Что такое 3D-печать? — Определение технологии и типы
Существует множество материалов для 3D-печати, в том числе термопласты , такие как акрилонитрилбутадиенстирол (АБС), металлы (включая порошки), смолы и керамика .
Кто изобрел 3D-печать?
Самое раннее производственное оборудование для 3D-печати было разработано Хидео Кодама из Муниципального научно-исследовательского института промышленности Нагои, когда он изобрел два аддитивных метода для изготовления 3D-моделей.
Когда была изобретена 3D-печать?
Основываясь на работе Ральфа Бейкера в 1920-х годах по созданию декоративных изделий (патент US423647A), ранняя работа Хидео Кодамы по быстрому прототипированию смолы, отвержденной лазером, была завершена в 1981 году.
Его изобретение было расширено в течение следующих трех десятилетий с введением стереолитографии в 1984.Чак Халл из 3D Systems изобрел первый 3D-принтер в 1987 году, в котором использовался процесс стереолитографии. Затем последовали такие разработки, как, среди прочего, селективное лазерное спекание и селективное лазерное плавление. Другие дорогие системы 3D-печати были разработаны в 1990–2000-х годах, хотя их стоимость резко упала, когда в 2009 году истек срок действия патентов, открыв технологию для большего числа пользователей.
Существует три основных типа технологии 3D-печати; спекание , плавление и стереолитография .
- Спекание это технология, при которой материал нагревается, но не до точки плавления, для создания изделий с высоким разрешением. Металлический порошок используется для прямого лазерного спекания металлов, а термопластичные порошки используются для селективного лазерного спекания.
- Плавление методы 3D-печати включают сплавление в порошковом слое, плавление электронным лучом и прямое осаждение энергии. В них используются лазеры, электрические дуги или электронные лучи для печати объектов путем сплавления материалов вместе при высоких температурах.
- Стереолитография использует фотополимеризацию для создания деталей. Эта технология использует правильный источник света для избирательного взаимодействия с материалом для отверждения и затвердевания поперечного сечения объекта тонкими слоями.
Типы 3D-печати
3D-печать, также известная как аддитивное производство, процессы были разделены на семь групп в соответствии с ISO/ASTM 52900 аддитивное производство — общие принципы — терминология.Все формы 3D-печати относятся к одному из следующих типов:
Струйная обработка связующего
Струя связующего наносит тонкий слой порошкового материала, например, металла, полимерного песка или керамики, на платформу сборки, после чего печатающая головка наносит капли клея, чтобы связать частицы вместе.
При этом деталь строится слой за слоем, и после завершения может потребоваться постобработка для завершения сборки. В качестве примеров последующей обработки металлические детали могут быть термически спечены или пропитаны металлом с низкой температурой плавления, таким как бронза, в то время как полноцветные полимерные или керамические детали могут быть пропитаны цианоакрилатным клеем.
может использоваться для различных применений, включая 3D-печать металлом, полноцветные прототипы и крупномасштабные керамические формы.
Прямое выделение энергии
При прямом энергетическом осаждении используется сфокусированная тепловая энергия, такая как электрическая дуга, лазер или электронный луч, для плавления проволоки или порошкового сырья по мере его осаждения. Процесс выполняется горизонтально для построения слоя, а слои складываются вертикально для создания детали.
Этот процесс можно использовать с различными материалами, включая металлы, керамику и полимеры.
Экструзия материала
Экструзия материала или моделирование методом наплавления (FDM) использует катушку нити, которая подается в экструзионную головку с нагретым соплом. Экструзионная головка нагревает, смягчает и укладывает нагретый материал в заданных местах, где он охлаждается, создавая слой материала, а платформа для сборки затем перемещается вниз, готовая к следующему слою.
Этот процесс экономически эффективен и требует короткого времени выполнения, но также имеет низкую точность размеров и часто требует последующей обработки для получения гладкой поверхности.Этот процесс также имеет тенденцию создавать анизотропные детали, что означает, что они слабее в одном направлении и, следовательно, не подходят для критических приложений.
Гидроструйная обработка материала
Струйная обработка материала работает аналогично струйной печати, за исключением того, что вместо нанесения чернил на страницу, этот процесс наносит слои жидкого материала с одной или нескольких печатающих головок.
Затем слои отверждаются, прежде чем процесс начинается снова для следующего слоя. Струйная обработка материала требует использования опорных конструкций, но они могут быть изготовлены из водорастворимого материала, который можно смыть после завершения сборки.
Точный процесс, струйная обработка материала — один из самых дорогих методов 3D-печати, а детали имеют тенденцию быть хрупкими и со временем разрушаться. Однако этот процесс позволяет создавать полноцветные детали из различных материалов.
Порошковая кровать Fusion
Плавка в порошковом слое (PBF) — это процесс, при котором тепловая энергия (такая как лазер или электронный луч) выборочно сплавляет области порошкового слоя, образуя слой, и слои накладываются друг на друга для создания детали.Следует отметить, что PBF охватывает как процессы спекания, так и процессы плавления. Основной метод работы всех систем с порошковым слоем одинаков: лезвие или валик для повторного покрытия наносят тонкий слой порошка на платформу построения, затем поверхность порошкового слоя сканируется источником тепла, который выборочно нагревает частицы, чтобы связать их.
вместе. Как только слой или поперечное сечение были просканированы источником тепла, платформа перемещается вниз, чтобы позволить процессу начаться снова на следующем слое. Конечным результатом является объем, содержащий одну или несколько сплавленных частей, окруженных нетронутым порошком.Когда сборка завершена, станина полностью поднимается, чтобы можно было извлечь детали из незатронутого порошка и начать любую необходимую постобработку.
Селективное лазерное спекание (SLS) часто используется для изготовления полимерных деталей и хорошо подходит для прототипов или функциональных деталей из-за получаемых свойств, в то время как отсутствие опорных структур (порошковый слой действует как опора) позволяет создавать детали со сложной геометрией. Производимые детали могут иметь зернистую поверхность и внутреннюю пористость, что означает необходимость последующей обработки.
Прямое лазерное спекание металла (DMLS), селективное лазерное плавление (SLM) и сплавление в порошковом слое электронным лучом (EBPBF) аналогичны SLS, за исключением того, что эти процессы создают детали из металла с использованием лазера для соединения частиц порошка вместе слой за слоем.
. В то время как SLM полностью расплавляет металлические частицы, DMLS только нагревает их до точки плавления, в результате чего они соединяются на молекулярном уровне. И SLM, и DMLS требуют опорных конструкций из-за высоких затрат тепла, необходимых для процесса. Эти поддерживающие структуры затем удаляются в эфире постобработки вручную или с помощью станков с ЧПУ.Наконец, детали могут быть подвергнуты термической обработке для снятия остаточных напряжений.
Как DMLS, так и SLM производят детали с отличными физическими свойствами — часто прочнее, чем сам обычный металл, и с хорошим качеством поверхности. Их можно использовать с металлическими суперсплавами, а иногда и с керамикой, которые трудно обрабатывать другими способами. Однако эти процессы могут быть дорогими, а размер производимых деталей ограничен объемом используемой системы 3D-печати.
Листовое ламинирование
Листовое ламинирование можно разделить на две разные технологии: производство ламинированных объектов (LOM) и ультразвуковое аддитивное производство (UAM).
LOM использует чередующиеся слои материала и клея для создания изделий с визуальной и эстетической привлекательностью, а UAM соединяет тонкие листы металла с помощью ультразвуковой сварки. UAM — это низкотемпературный низкоэнергетический процесс, который можно использовать с алюминием, нержавеющей сталью и титаном.
НДС Фотополимеризация
НДС фотополимеризации можно разделить на два метода; стереолитография (SLA) и цифровая обработка света (DLP). Оба этих процесса создают детали слой за слоем с помощью света для выборочного отверждения жидкой смолы в ванне.SLA использует одноточечный лазер или источник УФ-излучения для процесса отверждения, в то время как DLP наносит одно изображение каждого полного слоя на поверхность ванны. Детали необходимо очистить от излишков смолы после печати, а затем подвергнуть воздействию источника света, чтобы повысить прочность деталей. Любые опорные конструкции также необходимо будет удалить, и можно использовать дополнительную постобработку для создания более качественной отделки.
Идеально подходит для деталей с высокой точностью размеров, эти процессы позволяют создавать сложные детали с гладкой поверхностью, что делает их идеальными для производства прототипов.Однако, поскольку детали более хрупкие, чем при моделировании наплавлением (FDM), они менее подходят для функциональных прототипов. Кроме того, эти детали не подходят для использования вне помещений, так как цвет и механические свойства могут ухудшиться под воздействием ультрафиолетового излучения солнца. Требуемые опорные конструкции также могут оставлять дефекты, для удаления которых требуется постобработка.
Бесплатное руководство для начинающих — индустрия 3D-печати
Истоки 3D-печати в «Быстром прототипировании» были основаны на принципах промышленного прототипирования как средства ускорения самых ранних стадий разработки продукта с помощью быстрого и простого способа производства прототипов, который позволяет производить несколько итераций продукта. быстрее и эффективнее при оптимальном решении.
Это экономит время и деньги на начальном этапе всего процесса разработки продукта и обеспечивает уверенность перед производственной оснасткой.
Прототипирование по-прежнему, вероятно, является крупнейшим, хотя иногда и упускаемым из виду, применением 3D-печати сегодня.
Развитие и усовершенствование процесса и материалов с момента появления 3D-печати для прототипирования привело к тому, что процессы стали использоваться для приложений, расположенных дальше по цепочке процессов разработки продукта. При разработке оснастки и литья использовались преимущества различных процессов.Опять же, эти приложения все чаще используются и внедряются в промышленных секторах.
Аналогичным образом, для конечных производственных операций усовершенствования продолжают способствовать внедрению.
С точки зрения промышленных вертикальных рынков, которые получают большую выгоду от промышленной 3D-печати во всех этих приложениях широкого спектра, ниже приводится базовая разбивка:
Медицинский сектор считается одним из первых, кто внедрил 3D-печать, но также и сектором с огромным потенциалом роста благодаря возможностям настройки и персонализации технологий, а также способности улучшать жизнь людей по мере улучшения процессов и Разработаны материалы, отвечающие стандартам медицинского назначения.
Технологии 3D-печати используются для множества различных приложений. В дополнение к созданию прототипов для поддержки разработки новых продуктов для медицинской и стоматологической промышленности, технологии также используются для изготовления моделей для последующей металлической отливки зубных коронок и в производстве инструментов, поверх которых вакуумно формируется пластик для изготовления выравнивателей зубов. . Эта технология также используется непосредственно для производства как стандартных изделий, таких как имплантаты бедра и колена, так и индивидуальных изделий для пациентов, таких как слуховые аппараты, ортопедические стельки для обуви, персонализированные протезы и одноразовые имплантаты для пациентов, страдающих заболеваниями. таких как остеоартрит, остеопороз и рак, наряду с жертвами несчастных случаев и травм.3D-печатные хирургические шаблоны для конкретных операций также являются новым приложением, которое помогает хирургам в их работе и пациентам в их восстановлении.
Также разрабатываются технологии для 3D-печати кожи, костей, тканей, фармацевтических препаратов и даже органов человека. Однако до коммерциализации этих технологий еще десятилетия.
Как и медицинский сектор, аэрокосмический сектор был одним из первых, кто применил технологии 3D-печати в их самых ранних формах для разработки продуктов и прототипирования.Эти компании, как правило, работающие в партнерстве с академическими и научно-исследовательскими институтами, оказались на переднем крае в терминах или расширении границ технологий для производственных приложений.
Из-за критического характера разработки самолетов исследования и разработки требуют больших усилий, стандарты имеют решающее значение, а системы 3D-печати промышленного уровня проходят через их темпы. При разработке процессов и материалов был разработан ряд ключевых приложений для аэрокосмического сектора, а некоторые некритические детали уже готовы к полетам на самолетах.
Высокопоставленные пользователи включают GE/Morris Technologies, Airbus/EADS, Rolls-Royce, BAE Systems и Boeing.
В то время как большинство этих компаний придерживаются реалистичного подхода к тому, что они делают сейчас с технологиями, и в основном это исследования и разработки, некоторые из них довольно оптимистично смотрят в будущее.
Еще одним первопроходцем технологий быстрого прототипирования — самого раннего воплощения 3D-печати — стал автомобильный сектор. Многие автомобильные компании, особенно передовые в автоспорте и Формуле-1, пошли по тому же пути, что и аэрокосмические компании.Сначала (и до сих пор) используют технологии для прототипирования приложений, но разрабатывают и адаптируют свои производственные процессы, чтобы использовать преимущества улучшенных материалов и конечных результатов для автомобильных деталей.
Многие автомобильные компании в настоящее время также изучают потенциал 3D-печати для выполнения функций послепродажного обслуживания с точки зрения производства запасных частей по запросу, а не для хранения огромных запасов.
Традиционно процесс проектирования и производства ювелирных изделий всегда требовал высокого уровня знаний и опыта, связанных с конкретными дисциплинами, включая изготовление, изготовление форм, литье, гальваническое покрытие, ковку, кузнечное дело из серебра/золота, резку камня, гравировку и полировку.
Каждая из этих дисциплин развивалась в течение многих лет, и каждая из них требует технических знаний применительно к производству ювелирных изделий. Одним из примеров является литье по выплавляемым моделям, история которого насчитывает более 4000 лет.
Для ювелирного сектора 3D-печать оказалась особенно прорывной. Существует большой интерес — и понимание — в зависимости от того, как 3D-печать может и будет способствовать дальнейшему развитию этой отрасли. От новых свобод дизайна, обеспечиваемых 3D CAD и 3D-печатью, путем улучшения традиционных процессов производства ювелирных изделий до прямого производства 3D-печати, исключающего многие традиционные этапы, 3D-печать оказала и продолжает оказывать огромное влияние в этом секторе. .
Искусство / Дизайн / Скульптура
Художники и скульпторы используют 3D-печать множеством различных способов, чтобы исследовать формы и функции ранее невозможными способами. Будь то просто стремление найти новое оригинальное выражение или поучиться у старых мастеров, это очень напряженный сектор, который все чаще находит новые способы работы с 3D-печатью и представляет результаты миру.
Многие художники сделали себе имя, работая именно с технологиями 3D-моделирования, 3D-сканирования и 3D-печати.
- Джошуа Харкер
- Dizingof
- Джессика Розенкранц в нервной системе
- Пиа Хинце
- Ник Эрвинк
- Лайонел Дин
- И многие другие.
Дисциплина 3D-сканирования в сочетании с 3D-печатью также привносит новое измерение в мир искусства, поскольку художники и студенты теперь имеют проверенную методологию воспроизведения работ прошлых мастеров и создания точных копий древних (и более недавние) скульптуры для внимательного изучения — произведения искусства, с которыми иначе они никогда бы не смогли взаимодействовать лично.Работа Космо Венмана особенно поучительна в этой области.
Архитектурные модели уже давно являются основным применением процессов 3D-печати для создания точных демонстрационных моделей видения архитектора. 3D-печать предлагает относительно быстрый, простой и экономически выгодный метод создания подробных моделей непосредственно из 3D-CAD, BIM или других цифровых данных, которые используют архитекторы.
Многие успешные архитектурные фирмы в настоящее время широко используют 3D-печать (дома или в качестве услуги) в качестве важной части своего рабочего процесса для расширения инноваций и улучшения коммуникации.
В последнее время некоторые дальновидные архитекторы рассматривают 3D-печать как метод прямого строительства. Исследования проводятся в ряде организаций на этом фронте, в первую очередь в Университете Лафборо, Contour Crafting и Universe Architecture.
Поскольку процессы 3D-печати улучшились с точки зрения разрешения и более гибких материалов, на первый план вышла одна отрасль, известная своими экспериментами и возмутительными заявлениями. Мы, конечно же, говорим о моде!
Аксессуары, напечатанные на 3D-принтере, включая обувь, головные уборы, шляпы и сумки, пробились на мировые подиумы.А некоторые еще более дальновидные модельеры продемонстрировали возможности технологии для высокой моды — платья, накидки, платья в полный рост и даже некоторое нижнее белье дебютировали на различных модных площадках по всему миру.
Ирис ван Херпен заслуживает особого упоминания как ведущий пионер в этом направлении. Она выпустила ряд коллекций, созданных по образцу парижских и миланских подиумов, которые включают 3D-печать, чтобы разрушить «обычные правила», которые больше не применяются к модному дизайну.Многие пошли и продолжают идти по ее стопам, часто с совершенно оригинальными результатами.
Несмотря на то, что пища появилась на вечеринке в области 3D-печати с опозданием, она представляет собой одно из новых приложений (и/или материалов для 3D-печати), которое вызывает большой интерес у людей и может сделать эту технологию действительно массовой. Ведь нам всем, всегда, нужно есть! 3D-печать становится новым способом приготовления и подачи еды.
Первоначальные набеги на 3D-печать продуктов питания были связаны с шоколадом и сахаром, и эти разработки продолжаются быстрыми темпами, когда на рынке появляются специальные 3D-принтеры.Некоторые другие ранние эксперименты с едой, включая 3D-печать «мяса» на уровне клеточного белка.
Совсем недавно паста стала еще одной группой продуктов питания, которая исследуется для 3D-печати продуктов питания.
Взгляд в будущее 3D-печать также рассматривается как полноценный метод приготовления пищи и способ комплексного и здорового баланса питательных веществ.
Святым Граалем для поставщиков 3D-печати является потребительская 3D-печать. Широко распространены споры о том, возможно ли это будущее.В настоящее время потребительский спрос низок из-за проблем с доступностью, которые существуют на начальном уровне (бытовые машины). Крупные компании, занимающиеся 3D-печатью, такие как 3D Systems и Makerbot, как дочерняя компания Stratasys, добились прогресса в этом направлении, пытаясь сделать процесс 3D-печати и вспомогательные компоненты (программное обеспечение, цифровой контент и т. д.) более доступными и удобными для пользователей. -дружелюбно. В настоящее время есть три основных способа, которыми человек на улице может взаимодействовать с технологией 3D-печати потребительских товаров:
- дизайн + печать
- выбрать + распечатать
- выбрать + выполнение услуги 3D-печати
Сейчас: что такое 3D-печать?
Урок 4: Что такое 3D-печать?
/en/thenow/what-are-self-driven-cars/content/
Что такое 3D-печать?
3D-печать — это процесс, при котором цифровая модель превращается в осязаемый твердый трехмерный объект, обычно путем наложения множества последовательных тонких слоев материала.
3D-печать так быстро стала популярной, потому что она делает производство доступным для большего числа людей, чем когда-либо прежде. Отчасти это связано с ценой (стартовая цена базового 3D-принтера составляет около 300 долларов), а также с небольшими размерами принтеров по сравнению с традиционным производством.
Посмотрите видео ниже, чтобы узнать о процессе 3D-печати.
Как это работает?
Сначала создается виртуальный дизайн объекта. Этот дизайн будет работать как чертеж для 3D-принтера.Виртуальный дизайн выполняется с использованием программного обеспечения автоматизированного проектирования (САПР), типа программного обеспечения, которое может создавать точные чертежи и технические иллюстрации. Виртуальный дизайн также можно создать с помощью 3D-сканера, который создает копию существующего объекта, фотографируя его под разными углами.
После создания виртуальной модели ее необходимо подготовить к печати. Это делается путем разбиения модели на множество слоев с помощью процесса, называемого нарезкой. При нарезке модель разрезается на сотни или даже тысячи тонких горизонтальных слоев с помощью специального программного обеспечения.
После того, как модель была нарезана, срезы готовы к загрузке на 3D-принтер. Это делается с помощью USB-кабеля или соединения Wi-Fi для перемещения нарезанной модели с компьютера на 3D-принтер. Когда файл загружается на 3D-принтер, он считывает каждый фрагмент модели и печатает его слой за слоем.
Как вещи печатаются?
3D-принтер начнет печатать слои материала в процессе, известном как экструзия материала. В зависимости от типа 3D-принтера и используемого материала существует несколько методов экструзии материала.
Чаще всего 3D-принтер имеет сопло, выбрасывающее полужидкий материал, такой как расплавленный пластик, металл или цемент. Экструзионное сопло может перемещаться как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, поскольку оно точно размещает материал, следуя схеме цифровой модели слой за слоем.
Этот процесс повторяется до тех пор, пока 3D-принтер не воспроизведет каждый слой цифровой модели с экструдированным материалом.
Посмотрите замедленное видео ниже, чтобы увидеть 3D-принтер в действии.
Какие вещи можно делать с помощью 3D-принтеров?
Почти все, что вы можете себе представить, можно превратить в дизайн, который можно распечатать на 3D-принтере. 3D-принтеры помогают дизайнерам, инженерам и даже обычным людям создавать сложные объекты способами, на которые не были способны прежние методы производства.
3D-принтеры используются для создания игрушек, чехлов для телефонов, инструментов, одежды, столов, ламп, гончарных изделий, предметов искусства и даже автомобилей.
Медицина также находит новые способы использования 3D-печати для помощи пациентам.Теперь врачи могут печатать медицинские 3D-модели, которые настолько точны, что хирурги могут по существу тренироваться на 3D-модели пациента, прежде чем фактически оперировать этого пациента.
3D-печатные модели также используются для создания менее дорогих, более прочных и более подходящих протезов для людей, потерявших конечности.
Производство 3D-печати — это быстро развивающаяся отрасль с большим захватывающим потенциалом в будущем. Мы только начали понимать, как 3D-печатные объекты могут сделать нашу жизнь проще, удобнее, безопаснее и здоровее.И поскольку 3D-печать развивается так быстро, как люди могут придумывать новые дизайны для печати, может не пройти много времени, прежде чем мы будем жить в мире, где вы можете 3D-печатать свой обед, сшитую на заказ рубашку или запасные части для ремонта предметов повседневного обихода. все не выходя из собственного дома.
/en/thenow/what-are-genetically-modified-organisms-gmos/content/
Как работают 3D-принтеры | Министерство энергетики
На этой неделе мы отмечаем запуск новой серии статей об энергетике.gov: Как работает энергия.
Три года назад печать трехмерных объектов дома могла показаться чем-то вроде The Jetsons .
Но всего за несколько коротких лет 3D-печать произвела настоящий фурор, превратившись из нишевой технологии в революционную инновацию, которая захватывает воображение как крупных производителей, так и любителей.
3D-печать может произвести революцию в производстве, позволяя компаниям (и частным лицам) проектировать и производить продукты новыми способами, а также сокращать отходы материалов, экономить энергию и сокращать время, необходимое для вывода продуктов на рынок.
Что такое 3D-печать?
Впервые изобретенная в 1980-х Чаком Халлом, инженером и физиком, технология 3D-печати прошла долгий путь. 3D-печать, также называемая аддитивным производством, представляет собой процесс создания объекта путем нанесения материала по одному крошечному слою за раз.
Основную идею аддитивного производства можно найти в горных породах глубоко под землей (капляющая вода откладывает тонкие слои минералов, образуя сталактиты и сталагмиты), но более современным примером является обычный настольный принтер.
Точно так же, как струйный принтер добавляет отдельные точки чернил для формирования изображения, 3D-принтер добавляет материал только там, где он необходим, на основе цифрового файла.
Для сравнения, многие традиционные производственные процессы, недавно получившие название «субтрактивное производство», требуют обрезки лишнего материала для изготовления желаемой детали. Результат: субтрактивное производство может привести к потере до 30 фунтов материала на каждый 1 фунт полезного материала в некоторых частях, согласно выводам Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики.
В некоторых процессах 3D-печати около 98 процентов исходного материала используется в готовой детали. Не говоря уже о том, что 3D-печать позволяет производителям создавать новые формы и более легкие детали, которые используют меньше сырья и требуют меньше производственных операций. В свою очередь, это может привести к снижению энергопотребления для 3D-печати — до 50 процентов меньше энергии для определенных процессов по сравнению с обычными производственными процессами.
Хотя возможности аддитивного производства безграничны, сегодня 3D-печать в основном используется для создания небольших, относительно дорогостоящих компонентов с использованием пластмасс и металлических порошков.Тем не менее, поскольку цены на настольные 3D-принтеры продолжают падать, некоторые новаторы экспериментируют с различными материалами, такими как шоколад и другие продукты питания, воск, керамика и биоматериалы, похожие на человеческие клетки.
Как работает 3D-принтер?
Технологии аддитивного производства бывают разных форм и размеров, но независимо от типа 3D-принтера или материала, который вы используете, процесс 3D-печати состоит из одних и тех же основных этапов.
Все начинается с создания 3D-чертежа с использованием программного обеспечения для автоматизированного проектирования (обычно называемого САПР).Творцы ограничены только своим воображением. Например, 3D-принтеры использовались для производства всего, от роботов и протезов конечностей до нестандартной обуви и музыкальных инструментов.
Национальная лаборатория Ок-Риджа даже сотрудничает с компанией для создания первого 3D-печатного автомобиля с использованием крупномасштабного 3D-принтера, а America Makes — институт пилотных производственных инноваций при президенте, специализирующийся на 3D-печати, — недавно объявил, что предоставляет финансирование для новый недорогой 3D-принтер по металлу.
После создания 3D-чертежа необходимо подготовить принтер. Это включает в себя заправку сырья (например, пластмассы, металлические порошки или связующие растворы) и подготовку платформы для сборки (в некоторых случаях вам может потребоваться очистить ее или нанести клей, чтобы предотвратить движение и деформацию от тепла во время процесса печати). .
Как только вы нажмете кнопку «Печать», машина вступит во владение, автоматически создав нужный объект. Хотя процессы печати различаются в зависимости от типа технологии 3D-печати, экструзия материала (которая включает в себя ряд различных типов процессов, таких как моделирование методом наплавления) является наиболее распространенным процессом, используемым в настольных 3D-принтерах.
Экструзия материала работает как клеевой пистолет. Печатный материал — обычно пластиковая нить — нагревается до жидкого состояния и выдавливается через печатное сопло. Используя информацию из цифрового файла — дизайн разбивается на тонкие двумерные поперечные сечения, чтобы принтер точно знал, куда наносить материал — сопло наносит полимер тонкими слоями, часто толщиной 0,1 миллиметра. Полимер быстро затвердевает, связываясь с нижним слоем, прежде чем платформа сборки опустится, а печатающая головка добавит еще один слой.В зависимости от размера и сложности объекта весь процесс может занять от нескольких минут до нескольких дней.
После завершения печати каждый объект требует некоторой постобработки. Это может варьироваться от отклеивания объекта от платформы для сборки до удаления поддерживающих конструкций (временный материал, напечатанный для поддержки выступов объекта) до удаления излишков порошка.
Типы 3D-принтеров
За прошедшие годы отрасль 3D-печати значительно выросла, появились новые технологии (и новый язык для описания различных процессов аддитивного производства).
Чтобы упростить этот язык, ASTM International — международная организация по стандартизации — выпустила в 2012 году стандартную терминологию, в которой технологии аддитивного производства классифицируются по семи широким категориям. Ниже приведены краткие сведения о различных типах 3D-печати (с экструзией материала, описанной в предыдущем разделе).
- Струйная печать : Как и в стандартном настольном принтере, при струйной печати материал подается через головку струйного принтера. В этом процессе обычно используется пластик, для затвердевания которого требуется свет (так называемый фотополимер), но он также может печатать воски и другие материалы.В то время как струйная обработка материалов может производить точные детали и включать несколько материалов за счет использования дополнительных сопел струйного принтера, машины относительно дороги, а время сборки может быть медленным.
- Распыление связующего : При распылении связующего тонкий слой порошка (это может быть что угодно, от пластика или стекла до металла или песка) прокатывается по рабочей платформе. Затем головка принтера распыляет связующий раствор (похожий на клей), чтобы сплавить порошок только в местах, указанных в цифровом файле.Процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет напечатан, а лишний порошок, который поддерживал объект во время сборки, удаляется и сохраняется для последующего использования. Струйное распыление связующего можно использовать для создания относительно крупных деталей, но это может быть дорого, особенно для больших систем.
- Плавление в порошковом слое : Плавление в порошковом слое похоже на распыление связующего, за исключением того, что слои порошка сплавляются вместе (расплавляются или спекаются — процесс, в котором используется тепло или давление для образования твердой массы материала без его плавления). с использованием источника тепла, такого как лазер или электронный луч.В то время как процессы в порошковом слое могут производить высококачественные, прочные полимерные и цельнометаллические детали, выбор сырья для этого типа аддитивного производства ограничен.
- Направленное выделение энергии : Направленное выделение энергии может происходить во многих формах, но все они следуют основному процессу. Проволока или порошковый материал наносится тонкими слоями и расплавляется с помощью источника высокой энергии, такого как лазер. Системы направленного осаждения энергии обычно используются для ремонта существующих деталей и создания очень больших деталей, но с этой технологией эти детали часто требуют более обширной последующей обработки.
- Ламинирование листов : Системы ламинирования листов соединяют тонкие листы материала (обычно бумаги или металлов) вместе с помощью клея, низкотемпературных источников тепла или других форм энергии для создания трехмерного объекта. Системы ламинирования листов позволяют производителям печатать материалами, чувствительными к теплу, такими как бумага и электроника, и предлагают самые низкие материальные затраты по сравнению с любым аддитивным процессом. Но этот процесс может быть немного менее точным, чем некоторые другие типы систем аддитивного производства.
- Vat Фотополимеризация : Фотополимеризация — самый старый тип 3D-принтера — использует жидкую смолу, которая отверждается с помощью специального освещения для создания 3D-объекта. В зависимости от типа принтера он использует лазер или проектор для запуска химической реакции и отверждения тонких слоев смолы. Эти процессы позволяют создавать очень точные детали с мелкими деталями, но выбор материалов ограничен, а машины могут быть дорогими.
Затем головка принтера распыляет связующий раствор (похожий на клей), чтобы сплавить порошок только в местах, указанных в цифровом файле.Процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет напечатан, а лишний порошок, который поддерживал объект во время сборки, удаляется и сохраняется для последующего использования. Струйное распыление связующего можно использовать для создания относительно крупных деталей, но это может быть дорого, особенно для больших систем.
Создание страны создателей
Хотя 3D-печать не нова, последние достижения в технологии (наряду с ростом популярности таких сайтов, как Esty и Kickstarter) вызвали возрождение творческого производства, где любой, кто имеет доступ к принтер является производителем, и настройка продукта практически не ограничена.
3D-принтеры и другие производственные технологии превращают потребителей в творцов или создателей вещей. Это движение, часто называемое Maker Movement, помогает стимулировать инновации и создает совершенно новый способ ведения бизнеса.
Продукты больше не должны производиться массово — их можно производить небольшими партиями, печатать на месте или изготавливать по индивидуальному заказу в соответствии с индивидуальными потребностями.
Этот новый способ мышления также просачивается в класс благодаря доступу к 3D-принтерам.Учащиеся не ограничены воображением крутых новых идей — они могут воплотить их в жизнь, и это вдохновляет их заниматься наукой, технологиями, инженерией и математикой. Чтобы рассказать студентам об аддитивном производстве и его потенциале, Министерство энергетики, Национальная лаборатория Ок-Риджа и America Makes пожертвовали почти 450 3D-принтеров командам, участвующим в конкурсе FIRST Robotics в этом году.
Возникновение Движения Создателей, в котором участвуют как молодые, так и старые, представляет огромные возможности для Соединенных Штатов.Это может создать основу для новых продуктов и процессов, которые помогут оживить американское производство. Чтобы отпраздновать этот потенциал, президент Обама провел первую ярмарку производителей в Белом доме, на которой новаторы и предприниматели всех возрастов могли показать, что они сделали, и поделиться тем, чему они научились.
Будущее 3D-печати
Аддитивное производство не только влияет на Движение производителей, но и меняет способ ведения бизнеса компаниями и федеральными агентствами.
Компании обращаются к аддитивному производству для изготовления деталей, которые раньше были невозможны. Примером, на который многие указывают, является использование GE 3D-принтеров для создания топливных форсунок для нового реактивного двигателя, которые прочнее и легче, чем обычные детали. а федеральные агентства изучают способы использования этой технологии для более эффективного выполнения своих задач.Министерство здравоохранения и социальных служб США создало биржу 3D-печати NIH, чтобы лучше обмениваться биомедицинскими моделями для 3D-печати в медицинском сообществе, пока НАСА изучает, как 3D-печать работает в космосе.
Тем не менее, это только верхушка айсберга, когда речь идет о потенциале аддитивного производства. Для производителей аддитивное производство позволит разработать широкий спектр новых продуктов, которые могут повысить конкурентоспособность отрасли, снизить потребление энергии в отрасли и способствовать развитию экономики экологически чистой энергии.
От помощи в финансировании America Makes, государственно-частного партнерства, призванного сделать США лидером в области 3D-печати, до создания производственного демонстрационного центра в Oak Ridge Lab, Министерство энергетики предоставляет компаниям доступ к технологиям 3D-печати и обучает их — и будущих инженеров — о возможностях технологии. Чтобы обеспечить развитие технологии, национальные лаборатории Департамента сотрудничают с промышленностью для создания новой технологии 3D-печати.Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса недавно объявила о сотрудничестве по разработке новых материалов, аппаратного и программного обеспечения для 3D-печати, а Национальная лаборатория Ок-Ридж сотрудничает в разработке новой коммерческой системы аддитивного производства, которая работает в 200–500 раз быстрее и может печатать пластиковые компоненты в 10 раз больше, чем современные коммерческие 3D-принтеры.
По мере того, как цены падают, а технология становится быстрее и точнее, 3D-печать готова изменить представление компаний и потребителей о производстве — примерно так же, как первые компьютеры обеспечили быстрый доступ к знаниям, которые мы сейчас используем как должное.
Чтобы узнать больше о работе Министерства энергетики по 3D-печати, посетите веб-сайт Advanced Manufacturing Office.
3D-печать для чайников: как они работают? | The Independent
Кажется, что сегодня все, от Белого дома до Amazon.com, говорят о 3D-печати, но что это такое? Вот краткое руководство к тому, о чем вся шумиха…
Что такое 3D-принтер?
3D-принтеры — это новое поколение машин, которые могут изготавливать повседневные вещи.Они замечательны тем, что могут производить разные виды объектов из разных материалов на одном и том же станке.
3D-принтер может изготовить практически все, что угодно: от керамических чашек до пластиковых игрушек, металлических деталей машин, керамических ваз, причудливых шоколадных тортов и даже (в скором времени) частей человеческого тела.
Они заменяют традиционные фабричные производственные линии одной машиной, точно так же, как домашние струйные принтеры заменили бутылки с чернилами, печатный станок, литейный литер и сушилку.
Почему это называется печатью?
Если вы внимательно посмотрите (в микроскоп) на страницу с текстом на вашем домашнем принтере, вы увидите, что буквы не просто окрашивают бумагу, они на самом деле немного прилегают к поверхности страницы. .
Теоретически, если вы напечатаете одну и ту же страницу несколько тысяч раз, в конечном итоге чернила наложат достаточно слоев друг на друга, чтобы создать твердую трехмерную модель каждой буквы. Идея построения физической формы из крошечных слоев — это то, как работали первые 3D-принтеры.
Как работают 3D-принтеры?
Вы начинаете с проектирования 3D-объекта на обычном домашнем ПК, подключаете его к 3D-принтеру, нажимаете «печатать», а затем сидите и смотрите. Процесс немного похож на приготовление буханки нарезанного хлеба, но в обратном порядке. Представьте, что выпекаете каждый отдельный ломтик хлеба, а затем склеиваете их вместе в целую буханку (в отличие от того, чтобы сделать целую буханку, а затем нарезать ее, как это делает пекарь).
Это в основном то, что делает 3D-принтер.
Процесс 3D-печати превращает целый объект в тысячи крошечных кусочков, а затем делает его снизу вверх, кусочек за кусочком.Эти крошечные слои слипаются, образуя твердый объект. Каждый слой может быть очень сложным, а это означает, что 3D-принтеры могут создавать движущиеся части, такие как шарниры и колеса, как часть одного и того же объекта. Вы можете напечатать целый велосипед — руль, седло, раму, колеса, тормоза, педали и цепь — в собранном виде, без использования каких-либо инструментов. Вопрос лишь в том, чтобы оставить пробелы в нужных местах.
Какие возможности?
Вы когда-нибудь что-нибудь ломали, но обнаруживали, что это больше не продается, и вы не можете его заменить? 3D-печать означает, что вы можете просто напечатать новый.Тот мир, где дома можно сделать практически все, сильно отличается от того, в котором мы живем сегодня. Это мир, в котором не нужны грузовики для доставки товаров или склады для их хранения, где всегда ничего нет на складе и где меньше отходов, упаковки и загрязнения.
Это также мир, в котором предметы повседневного обихода изготавливаются на заказ в соответствии с вашими требованиями. Это означает, что мебель подгоняется под ваш дом, обувь подгоняется под ваши ноги, дверные ручки подстраиваются под вашу руку, блюда распечатываются по вашему вкусу одним нажатием кнопки.Даже лекарства, кости, органы и кожа, сделанные для лечения ваших травм.
Вы можете получить некоторые из этих вещей сейчас, если вы богаты, но 3D-печать делает доступным изготовление на заказ в массы. Если это звучит как чистая фантазия, попробуйте погуглить «персонализированные 3D-печатные продукты» и убедитесь сами. В конце концов, идея делать покупки в супермаркете на iPad была чем-то вроде «Звездного пути» 20 лет назад.
Каковы ограничения?
Хотя покупка 3D-принтера намного дешевле, чем создание фабрики, стоимость единицы продукции, которую вы производите, выше, поэтому экономика 3D-печати пока не идет в сравнение с традиционным массовым производством.
Он также не может сравниться с гладкой поверхностью промышленных машин и не предлагает разнообразие материалов или диапазон размеров, доступных в промышленных процессах. Но, как и многие бытовые технологии, цены на них будут снижаться, а возможности 3D-принтеров со временем улучшатся.
Это следующая большая вещь?
Да, если вы дизайнер или инженер, но для большинства людей нет.
Как и все новые технологии, шумиха в отрасли на несколько лет опережает потребительскую реальность.Это новая технология, которая означает, что, подобно домашним компьютерам или мобильным телефонам, большинство людей будут скептически относиться к их необходимости до тех пор, пока они не появятся у всех… и тогда мы все будем удивляться, как мы раньше обходились без них.
@Killdozer
Услуги 3D-печати | Стоимость мгновенной 3D-печати
Соединенные Штаты AmericaAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBolivia, многонациональное государство ofBonaire, Синт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика theCook IslandsCosta RicaCôte d’IvoireCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland острова (Мальвинские острова)Фарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГернсиГвинеяГуин еа-BissauGuyanaHaitiHeard Island и McDonald IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Исламская Республика ofIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Корейская Народно-Демократическая Республика ofKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народная Демократическая RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, бывшая югославская Республика ofMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные Штаты ofMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana ОстроваНорвегияОманПакистанПалауПалестина, Государство ПанамаПапуа-Новая ГвинеяПарагвайПеруФилиппиныПиткэрнПольшаПортугалияПуэрто-РикоКатарРеюньонРумынияРоссийская ФедерацияРуандаСен-БартельмиСент-Элена, Вознесение и Тристан-да-КуньяСент-К ИВС и NevisSaint LuciaSaint Мартин (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Томе и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Маартен (Голландская часть) SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSouth SudanSpainSri LankaSudanSuriNameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, United Республика ТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанОстрова Теркс и КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияМалые отдаленные острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВенесуэла, Боливарианская РеспубликаВьетнамВиргинские острова, Британские Виргинские острова, СШАС.