20 примеров применения 3D-печати. 3D-принтеры сегодня!
Друзья, небольшое вступление!
Перед прочтением новости, позвольте пригласить вас в крупнейшее сообщество владельцев 3D-принтеров. Да, да, оно уже существует, на страницах нашего проекта! Подробнее >>>
Прогресс 3D-печати за последние годы набрал настолько стремительную скорость, что скоро мы перестанем рассказывать о том, что можно создать с помощью аддитивного производства. Будет проще упомянуть то, что сделать нельзя. Да и этот список будет стремительно сокращаться. Но пока давайте взглянем на некоторые примеры, показывающие широкий спектр возможностей 3D-печати. Заранее предупреждаем: список далеко не полон.
Плод
Подарок для нетерпеливых родителей
Молодые родители зачастую испытывают непреодолимое влечение обзавестись самыми всевозможными предметами, так или иначе связанными с их ребенком, пусть даже еще не рожденным. Японская компания Fasotec предлагает будущим родителям модели еще не рожденных младенцев, выполненные по изображениям настоящих плодов, полученных с помощью магнитно-резонансной томографии. Готовая модель состоит из двух материалов – фигурки плода, выполненной из белого фотополимера, и прозрачного материала, имитирующего форму утробы матери. При цене в примерно $1 275 удовольствие далеко не из дешевых, но у Fasotec уже появились конкуренты. Так, компания 3D Babies предлагает схожую услугу всего за $200, хотя размер готовой модели значительно меньше, да и качество не совсем на одном уровне.
Хотя желание заполучить подобную модель может показаться несколько странным, есть вполне логичное объяснение. Как оказывается, идея изначально была направлена на предоставление слепым родителям возможность «взглянуть» на УЗИ еще не рожденного ребенка.
Оружие
Функциональная 3D-печатная ствольная коробка от AR-15 без каких-либо номеров
Возможность 3D-печати оружия не на шутку переполошила правоохранительные органы по всему миру. В конце концов, даже простые FDM принтеры позволяют создавать полностью пластиковые пистолеты. Пусть такое оружие и примитивно, но даже одноразовый пистолет с одним единственным патроном в руках преступника может стоить кому-то жизни, а проследить такое оружие невозможно. Тем не менее, находятся и люди, считающие, что 3D-печать оружия должна быть разрешена. Так, Конституция США дает право гражданам на свободное ношение оружия, хотя определенные ограничения все равно применяются. Некоммерческая организация Defence Distributed, выпустившая в свободный доступ пластиковый пистолет Liberator, пошла дальше, обнародовав дизайн нижней части ствольной коробки карабина AR-15. AR-15 – фактически гражданский аналог, даже прототип автоматической винтовки M-16, состоящей на вооружении нескольких стран мира. Нижняя же часть ствольной коробки несет на себе регистрационный номер – это единственная часть винтовки, которую нельзя приобрести как запасную. Таким образом, печать этой части может позволить обойти стороной необходимость регистрации оружия. Некоторые страны уже наложили запрет на 3D-печать оружия, хотя не совсем непонятно, как применять этот запрет на практике.
Одежда
Один из дизайнов Снежаны Гросс
Некоторые расходные материалы для 3D-печати, в особенности мягкие фотополимеры, вполне пригодны для изготовления одежды и даже белья. Бюстгальтер на иллюстрации был изготовлен методом лазерного спекания из нейлона. Этот дизайн от Continuum Fashion призван продемонстрировать возможности, открываемые 3D-печатью для кутюрье. Однако не думайте, что это экспериментальная модель: компания предлагает готовые изделия на продажу на сайте Shapeways.
Не обошли новую технологию стороной и российские дизайнеры: Снежана Гросс продемонстрировала дизайны повседневной одежды, интегрирующие функциональные 3D-печатные компоненты.
Предметы искусства
Распечатать просто. Сфотографировать – как повезет
Не желаете ли реплику Венеры Милосской? Никаких проблем, только выберите материал и способ печати. Правда, мрамора в меню пока еще нет, но имитаторы песчаника уже имеются. Одним из первых материалов для 3D-печати вообще был гипс. Трехмерное изображение оригинала можно получить с помощью обычной фотографии с последующей конвертацией в 3D. Кроме того, в последнее время на рынке появляется все больше 3D-сканеров, включая портативные ручные варианты, способные снимать изображения крупногабаритных объектов. Остается сущий пустяк – договориться о стереофотосессии с охраной Лувра.
Хотя, если вам лень делать цифровые модели самим, их всегда можно скачать.
Продукты
Что на завтрак?
Персонажи
Части моделей, использовавшихся для анимации главного героя мультфильма ParaNorman
Будь-то миниатюрная версия гигантского робота из любимой манги, жуткое инопланетное создание из «Чужого» или фигурка Киану Ривса (как в черном плаще и солнцезащитных очках, так и с бородой и сэндвичем, сидя на лавочке), 3D-печать позволяет создавать реплики героев игр и фильмов на радость фанатам. А тот факт, что распечатать подобные сувениры можно даже на бытовых 3D-принтерах, открывает широкие возможности для любителей коллекционировать подобные модели – ведь далеко не все из них доступны в продаже. Хотите модель редкого самолета? Напечатайте ее.
А что самое интересное, это применение уже возымело обратный эффект. Персонажи мультфильма ParaNorman были таки распечатаны. Как и костюм нового Робокопа. Правда, внутри него все равна была начинка из человека. Но зачем останавливаться на простой визуализации?
Домашние роботы
Ранний прототип «терминатора»
Появление недорогих плат Arduino сделало возможным домашнее проектирование самых разных устройств с электронной начинкой. Вот вам и собственные 3D-печатные роботы. Напечатали корпус, вставили сервомоторы и плату, и у вас новый помощник по хозяйству. Но что делать людям, которые не разбираются в программировании или элементарной пайке? Ученые из Массачусетского технологического института разрабатывают проект, направленный на автоматизацию проектирования и постройки домашних роботов. В идеале, пользователь должен будет лишь задать необходимые функции для будущего устройства, после чего система скомпилирует необходимый дизайн и отправит его на печать. Несколько часов спустя можно будет забрать готовое устройство – робота-паучка для протирки люстр или автомат для переворачивания блинов.
Авиация
3D-печатная деталь, используемая в прототипах китайских истребителей пятого поколения
Игрушечные самолеты мы уже упомянули. А как насчет настоящих? В авиастроительной промышленности тоже есть место аддитивному производству, хотя здесь уже не обойтись без дорогих промышленных установок, способных создавать высококачественные детали, включая цельнометаллические. Ведущие авиастроительные корпорации, включая Boeing и Lockheed Martin, уже испытывают технологии лазерного спекания и плавки для производства систем вентиляции, несущих компонентов и даже деталей реактивных двигателей. Китайские же инженеры взялись за дело с настоящим размахом, создавая установки для аддитивного производства деталей весом до 300 тонн.
Космос
Dragon v2 – новейшее детище компании Space
Космическая промышленность не отстает от авиационной по заинтересованности в 3D-печати. NASA успешно испытала титановые форсунки ракетных двигателей, а несколько недель назад Илон Маск, глава частной космической компании SpaceX провел презентацию нового орбитального корабля Dragon v2, также использующего двигатели с 3D-печатными деталями.
Биопечать
Биоручки могут помочь в лечении переломов
Сосуды, ткани, целые органы – сразу несколько компаний занимаются разработкой производства органических имитаторов, полностью аналогичных натуральным тканям. Хотя до трансплантации 3D-печатных органов еще далеко, работы в этом направлении ведутся. Параллельно с производством органических тканей с нуля разрабатываются и методы восстановления поврежденных тканей – например хрящевых или костных. Устройства, называемые «биоручками», способны наносить живые клетки на поврежденные участки, способствуя их заживлению.
Протезы
Титановые ортопедические протезы с пористой структурой для улучшенной остеоинтеграции
А как быть, если ткани не подлежат восстановлению? 3D-печать может помочь с протезированием. Так, шведская компания Arcam создает установки для электронно-лучевой плавки, позволяющие создавать фактически монолитные металлические изделия, в том числе и из титана. Титановые ортопедические протезы стали одним из наиболее востребованных изделий, создаваемых на устройствах этой компании – по статистике компании их число превышает тридцать тысяч экземпляров.
Мало того, 3D-печатные конечности вполне могут конкурировать с высокотехнологичными образцами с одной лишь разницей – их стоимость не идет ни в какое сравнение. Многие ли люди смогут позволить себе протез руки ценой в десятки тысяч долларов? А как насчет полностью функционального протеза за $50? И это возможно.
Еще более распространенным применением аддитивного производства служит стоматологическое протезирование. Если вам недавно поставили коронку или мостик, вполне возможно, что они были отлиты по моделям, созданным с помощью стереолитографического принтера, печатающего фотополимерными смолами.
Музыкальные инструменты
3D-печатные музыкальные инструменты
Гитары? Флейты? Барабаны? Запросто. Сломали свой гобой – напечатайте новый. Конечно, профессиональные музыканты могут и поспорить: пластиковая гитара? Несерьезно. Но кто сказал, что весь инструмент должен быть из пластика? Тот же гриф можно распечатать из древесного полимера, схожего по плотности с натуральной древесиной. Можно даже напечатать композитный углеволоконный сердечник. А что касается просто художественного оформления любимого клавесина, здесь 3D-печать может творить чудеса. Была бы фантазия!
Обувь
Стильные кроссовки от Люка Фусаро
Восьмикратный чемпион мира в беге на короткие дистанции Усейн Болт прославился своей любовью к золотым вещам. Сюда входят не только медали, но и машины и даже обувь. Во время своего контракта с известным производителем Puma Болт носил фирменные позолоченные кроссовки. А с недавних пор инженер и дизайнер Люк Фусаро взялся за разработку спортивной обуви, которая пришлась бы Усейну по душе. Ее отличительной чертой является золотистый цвет. Ах, да – а еще она предназначена для производства методом 3D-печати. Использование аддитивного производства имеет один важный бонус, а именно возможность производства обуви, точно подогнанной под размер и контуры ноги спортсмена. Производится такая обувь лазерным спеканием, хотя у этой технологии уже появился конкурент.
Препараты
3D-печать может облегчить изготовление смешанных препаратов и помочь с тестированием лекарств на живых тканях
3D-печать активно применяется исследовательскими компаниями не только для разработки методов построения и восстановления тканей, но и для испытаний и производства лекарственных препаратов, зачастую в комбинации с тканевой инженерией. Так, компания Organovo направляет свои усилия на создание искусственных тканей человеческой печени для проверки новых препаратов на токсичность без риска здоровью людей. Но и сами лекарства вполне можно печатать, связывая препараты гелевым материалом. На выходе получаем обычные с виду пилюли, но с комплексным содержанием препаратов, подогнанным под конкретного пациента.
Автомобили
Док Браун знакомится с 3D-печатью. Примерно такой реакции и следовало ожидать
Большинство автомобильных компонентов можно напечатать, но это нецелесообразно экономически, если речь идет о массовом производстве. А вот для прототипирования новых автомобилей 3D-печать подходит прекрасно. Как, впрочем, и для производства уникальных машин или компонентов. Например, можно печатать запасные части для мелкосерийных моделей, снятых с производства. Где еще вы найдете запчасти для, скажем, DeLorean, ставшего прототипом для машины времени из фильма «Назад в будущее»? Единственная небольшая компания, до сих пор производящая части для этого автомобиля, находится в Техасе. Доставка частей может обойтись дороже, чем сама машина, достаточно недорогая.
Кастомизация
Максимальный гламур с минимальными затратами
Почему бы не взять готовое изделие и не добавить декоративные элементы? Превратите свой велосипед в произведение искусства всем на зависть. Позолоченные ажурные крепления на черном шасси заставят прохожих оглянуться. Но необязательно останавливаться на декоративном аспекте! Может быть, вас не устраивает сиденье? Почему бы не распечатать новое? Или добавить более удобные ручки? Клаксон в стиле 1910-х?
Мебель
Один из хитроумных дизайнов Йориса Лаармана
Игрушечная мебель? Нет, не только. Появление композитных материалов для FDM печати делает возможной печать «деревянной» мебели, практически не отличимой от настоящей. Собственно, в материале Laywoo-D3 не обошлось без настоящей древесины в виде микроопилок. Этот материал даже пахнет, как дерево! Готовые изделия легко поддаются механической обработке и лакировке.
Или Вам больше по душе металлическая мебель? Голландский дизайнер Йорис Лаарман создал собственную установку для 3D-печати металлом, без использования дорогостоящих порошков, вакуумных камер и лазеров. Устройство рисует металлом по воздуху, позволяя создавать элегантные переплетенные дизайны.
Ювелирные изделия
Красиво и функционально
Наглядной демонстрацией точности 3D-печати является ее применение в ювелирном деле. Сразу стоит сказать, что далеко не все технологии подходят для этой задачи. Широко распространенные FDM принтеры привлекательны своей экономичностью, но по качеству печати не дотягивают до стандартов ювелирного производства. Наиболее популярным выбором является лазерная (SLA) и проекторная (DLP) стереолитография – установки, использующие эти технологии, позволяют печатать фотополимерные детали необыкновенной точности. Такие изделия используются в качестве мастер-моделей при создании ювелирных литейных форм, значительно упрощая процесс производства.
Но есть и вариант прямого аддитивного производства ювелирных изделий: технологии лазерного спекания и плавки позволяют создавать готовые изделия из металлического порошка, включая порошки драгоценных металлов. Правда, стоимость таких установок и материалов зачастую слишком высока для широкого применения даже ювелирами.
Строительство
3D-печать зданий поможет с жилищными проблемами
Возможность использования 3D-принтеров для строительства зданий давно занимает умы инженеров по всему миру: американские военные всерьез рассматривают использование 3D-печати бетоном при развертывании баз, китайские специалисты же вовсю экспериментируют со строительством бетонных «коробочек». Правда, эти попытки пока достаточно примитивны, ведь настоящему дому потребуется и инфраструктура – дренаж, проводка… Весьма многообещающи попытки строительства полноценного дома Андреем Руденко. Андрей сконструировал собственный принтер, способный печатать коммерчески доступными цементными смесями. Причем, у него уже появились конкуренты. Так, компания BetAbram планирует выпустить в продажу принтеры для печати зданий площадью до 16х9м. Цена вопроса – около $44 000 для самой большой из трех моделей. Правда, «больше» – не обязательно «лучше». Испанские разработчики пытаются идти в направлении миниатюризации строительных 3D-принтеров, создавая роботы, способные использовать уже построенные элементы зданий в качестве рабочей опоры.
Какой метод станет наиболее практичным, покажет время. Но в случае успеха любого из них, строительная отрасль может сделать качественный рывок, выраженный в повышенной экономии, безопасности и скорости возведения зданий.
3D-принтеры
Что еще можно напечатать на 3D-принтере? Еще один 3D-принтер! Пусть пока и не целиком: необходимые электронные и электромеханические компоненты пока не подлежат печати, но это лишь вопрос времени. Почти все используемые материалы или близкие аналоги уже были опробованы различными методами аддитивного производства. Осталось лишь дождаться появления машин, способных использовать полный диапазон расходных материалов. Тогда проект RepRap, давший толчок развитию компактных самовоспроизводящихся 3D-принтеров, придет к логическому завершению.
Статья подготовлена для 3DToday.ru
3dtoday.ru
Что такое 3D печать и как работает 3D принтер?
С начала нового тысячелетия понятие «3D» прочно вошло в нашу повседневную жизнь. В первую очередь, мы связываем его с киноискусством, фотографией или мультипликацией. Но едва ли сейчас найдётся человек, который хотя бы раз в жизни не слышал о такой новинке, как 3D-печать.
Что же это такое и какие новые возможности в творчестве, науке, технике и повседневной жизни несут нам технологии трехмерной печати, мы и попытаемся разобраться в статье, приведенной ниже.
Но сначала немного истории. Хоть и много стали говорить о 3D печати только последние несколько лет, на самом деле эта технология существует уже достаточно давно. В 1984 году компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати для воспроизведения объектов с использованием цифровых данных, а двумя годами позже дала название и запатентовала технику стереолитографии.
Тогда же эта компания разработала и создала первый промышленный 3D принтер. Впоследствии эстафету приняла компания 3D Systems, разработавшая в 1988 году модель принтера для 3Д печати в домашних условиях SLA – 250.
В том же году компанией Scott Grump было изобретено моделирование плавлеными осаждениями. После нескольких лет относительного затишья, в 1991 году компания Helisys разрабатывает и выпускает на рынок технологию для производства многослойных объектов, а через год, в 1992, в компании DTM выходит в свет первая система селективного лазерного спаивания.
Затем, в 1993 году основывается компания Solidscape, которая и приступает уже к серийному производству принтеров на струйной основе, которые способны производить небольшие детали с идеальной поверхностью, причём при относительно небольших затратах.
Тогда же Массачусетский университет патентует технологию трёхмерной печати, подобную струйной технологии обычных 2D принтеров. Но, пожалуй, пик развития и популярности 3D печати всё же пришёлся на новый, 21 век.
В 2005 году появился первый 3D принтер, способный печатать в цвете, это детище компании Z Corp под названием Spectrum Z510, а буквально через два года появился первый принтер, способный воспроизводить 50% собственных комплектующих.
В настоящее время круг возможностей и сфер применения 3Д печати постоянно растёт. Этим технологиям оказалось подвластно всё — от кровеносных сосудов до коралловых рифов и мебели. Впрочем, о сферах применения данных технологий мы поговорим чуть позже.
Итак, что же представляет из себя печать на 3d принтере?
Вкратце — это построение реального объекта по созданному на компьютере образцу 3D модели. Затем цифровая трёхмерная модель сохраняется в формате STL-файла, после чего 3D принтер, на который выводится файл для печати, формирует реальное изделие.
Сам процесс печати – это ряд повторяющихся циклов, связанных с созданием трёхмерных моделей, нанесением на рабочий стол (элеватор) принтера слоя расходных материалов, перемещением рабочего стола вниз на уровень готового слоя и удалением с поверхности стола отходов.
Циклы непрерывно следуют один за другим: на первый слой материала наносится следующий, элеватор снова опускается и так до тех пор, пока на рабочем столе не окажется готовое изделие.
Как работает 3D принтер?
Применение трехмерной печати – это серьезная альтернатива традиционным методам прототипирования и мелкосерийному производству. Трёхмерный, или 3д-принтер, в отличие от обычного, который выводит двухмерные рисунки, фотографии и т. д. на бумагу, даёт возможность выводить объёмную информацию, то есть создавать трёхмерные физические объекты.
На данный момент оборудование данного класса может работать с фотополимерными смолами, различными видами пластиковой нити, керамическим порошком и металлоглиной.
Что такое 3d принтер?
В основу принципа работы 3d принтера заложен принцип постепенного (послойного) создания твердой модели, которая как бы «выращивается» из определённого материала, о котором будет сказано немного позже. Преимущества 3D печати перед привычными, ручными способами построения моделей — высокая скорость, простота и относительно небольшая стоимость.
Например, для создания 3D модели или какой-либо детали вручную может понадобиться довольно много времени — от нескольких дней до месяцев. Ведь сюда входит не только сам процесс изготовления, но и предварительные работы — чертежи и схемы будущего изделия, которые всё равно не дают полного видения окончательного результата.
В итоге значительно возрастают расходы на разработку, увеличивается срок от разработки изделия до его серийного производства.
3D технологии же позволяют полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге — ведь программа позволяет увидеть модель во всех ракурсах уже на экране, и устранить выявленные недостатки не в процессе создания, как это бывает при ручном изготовлении, а непосредственно при разработке и создать модель за несколько часов.
При этом возможность ошибок, присущих ручной работе, практически исключается.
Что такое 3d принтер: видео
Существуют различные технологии трёхмерной печати. Разница между ними заключается в способе наложения слоёв изделия. Рассмотрим основные из них.
Наиболее распространенными являются SLS (селективное лазерное сплетение), НРМ (наложение слоев расплавленных материалов) и SLA (стереолитиография).
Наиболее широкое распространение благодаря высокой скорости построения объектов получила технология стереолитографии или SLA.
Технология SLA
Технология работает так: лазерный луч направляется на фотополимер, после чего материал затвердевает.
В качестве фотополимера используется полупрозрачный материал, который деформируется под действием атмосферной влаги.
После отвердевания он легко поддаётся склеиванию, механической обработке и окрашиванию. Рабочий стол (элеватор) находится в ёмкости с фотополимером. После прохождения через полимер лазерного луча и отвердения слоя рабочая поверхность стола смещается вниз.
Технология SLS
Спекание порошковых реагентов под действием лазерного луча – оно же SLS — единственная технология 3D печати, которая применяется при изготовлении форм, как для металлического, так и пластмассового литья.
Пластмассовые модели обладают отличными механическими качествами, благодаря которым они могут использоваться для изготовления полнофункциональных изделий. В SLS технологии используются материалы, близкие по свойствам к маркам конечного продукта: керамика, порошковый пластик, металл.
Устройство 3d принтера выглядит следующим образом: порошковые вещества наносятся на поверхность элеватора и спекаются под действием лазерного луча в твёрдый слой, соответствующий параметрам модели и определяющий её форму.
Технология DLP
Технология DLP – новичок на рынке трехмерной печати. Стереолитографические печатные аппараты сегодня позиционируются, как основная альтернатива FDM оборудованию. Принтеры данного типа используют технологию цифровой обработки светом. Многие задаются вопросом, чем печатает 3d принтер данного образца?
Вместо пластиковой нити и нагревающей головки для создания трехмерных фигур используются фотополимерные смолы и DLP-проектор.
Ниже вы можете увидеть, как работает 3d принтер видео:
Впервые услышав про DLP 3d принтер, что это такое – вполне резонный вопрос. Несмотря на замысловатое название, устройство почти не отличается от других настольных печатных аппаратов. К слову, его разработчики, в лице компании
QSQM Technology Corporation, уже запустили в серию первые образцы высокотехнологичного оборудования. Выглядит оно следующим образом:
Технология EBM
Стоит отметить, технологии SLS/DMLS – далеко не единственные в области печати металлом. В настоящее время для создания металлических трехмерных объектов широко используется электронно-лучевая плавка. Лабораторные исследования показали, что использование металлической проволоки для послойного наплавления при изготовлении высокоточных деталей малоэффективно, поэтому инженеры разработали специальный материал – металлоглину.
Металлическая глина, использующаяся в качестве чернил во время электронно-лучевой плавки изготавливается из смеси органического клея, металлической стружки и определенного количества воды. Для того чтобы превратить чернило в твердый объект, его нужно нагреть до температуры, при которой клей и вода выгорят, а стружка сплавится между собой в монолит.
EBM 3d принтер: как работает
Примечательно, что данный принцип также используется при работе с SLS принтерами. Но в отличие от них, EBM-аппараты генерируют для плавки металлоглины направленные электронные импульсы вместо лазерного луча. Нужно сказать, что данный метод обеспечивает высокое качество печати и отличную прорисовку мелких деталей.
На сегодняшний день продаются только промышленные принтеры, использующие EBM технологию. Вот как выглядит один из них:
На видео, представленном ниже, наглядно продемонстрированы возможности 3d принтера, приспособленного для электронно-лучевой плавки:
Технология НРМ (FDM) HPM
Даёт возможность создавать не только модели, но и конечные детали из стандартных, конструкционных и высокоэффективных термопластиков. Это единственная технология, использующая термопластики производственного класса, обеспечивающие не имеющую аналогов механическую, термическую и химическую прочность деталей.
Печать по технологии НРМ выгодно отличается чистотой, простотой использования и пригодностью для применения в офисе. Детали из термопластика устойчивы к высоким температурам, механическим нагрузкам, различным химическим реагентам, влажной или сухой среде.
Растворимые вспомогательные материалы позволяют создавать сложные многоуровневые формы, полости и отверстия, которые было бы проблематично получить обычными методами. 3D-принтеры, действующие по технологии НРМ, создают детали слой за слоем, разогревая материал до полужидкого состояния и выдавливая его в соответствии созданными на компьютере путями.
Для печати по технологии НРМ используется два различных материала — из одного (основного) будет состоять готовая деталь, и вспомогательного, который используется для поддержки. Нити обоих материалов подаются из отсеков 3D-принтера в печатающую головку, которая передвигается зависимости от изменения координат X и Y, и наплавляет материал, создавая текущий слой, пока основание не переместится вниз и не начнется следующий слой.
Когда 3D-принтер завершит создание детали, остаётся отделить вспомогательный материал механически, или растворить его моющим средством, после чего изделие готово к использованию.
Интересно, что в наши дни популярностью пользуются не только автоматические настольные HPM принтеры, но и приспособления для ручной печати. Причем, правильно было бы назвать их не печатными устройствами, а ручками для рисования трехмерных объектов.
Ручки сделаны по той же схеме, что и принтеры, использующие технологию послойного наплавления. Пластиковая нить подается в ручку, где плавится до нужной консистенции и тут же выдавливается через миниатюрное сопло! При должной сноровке получаются вот такие оригинальные декоративные фигурки:
Ну и конечно, так же, как и технологии, отличаются друг от друга и сами принтеры. Если у вас принтер, работающий по SLA, то технологию SLS на нём применить будет невозможно, т. е. каждый принтер создан только под определённую технологию печати.
Цветная 3D-печать
Данная технология единственная в своем роде, которая позволяет получать объекты во всем доступном диапазоне оттенков. Примечательно, что окрашивание изделий происходит непосредственно во время их изготовления. С ее помощью получаются фотореалистичные объекты. Это и вызывает неподдельный интерес к ней со стороны дизайнеров.
Зачастую в качестве исходного материала применяют порошок, созданный на основе гипса. Щетки и ролики формируют не очень толстый слой расходника. Дальше с помощью подвижной головки на необходимые участки наносятся микрокапли клееобразного вещества (перед этим его окрашивают в нужный цвет). Оно напоминает по своему составу цианокрилат. Послойно создается готовый разноцветный объект. Финальная обработка изделия цианоакрилатом обеспечивает ему блеск и жесткость.
Промышленные и настольные цветные 3D-принтеры
Современный рынок предлагает различные многоцветные 3D-принтеры. С их помощью создаются разноцветные объекты в домашних условиях. Большинство агрегатов предназначено для профессионального использования.
Профессиональная цветная печать на 3D-принтере осуществляется с помощью:
1. Линейки Zрrintеr от известной торговой марки 3D Sуstems. Эти устройства могут создавать габаритные разноцветные объекты. Снабжаются 5-ю картриджами и системой автоматической загрузки порошка. Техника практически на 100% автоматизирована, поэтому настройка или контроль процесса печати не обязателен. Весят модели около 340 килограмм. Стоимость в пределах 90-130 тысяч долларов.
2. Полноцветный 3D-принтер Мсor Iris. Разноцветные изделия создаются путем склеивания отдельных бумажных клочков. Данный агрегат от Мсоr Тесhnologies Ltd создает объемные фотореалистичные модели с неплохими показателями прочности. Может генерировать до миллиона цветов. Стоит 15 тысяч долларов.
Настольные модели для домашнего использования:
1. Цветной 3D-принтер 3D Тоuch. Данный агрегат работает по технологии FDМ. Модель может снабжаться одной, двумя или даже тремя экструзионными головками. Работает с АВS или РLА-пластиком. Весит ни много ни мало 38 килограмм. Стоимость – около 4 тысяч долларов.
2. 3D-принтер трехцветный ВFB 3000 РАNTHER – первый цветной принтер, который был выпущен на рынок. Сегодня его стоимость составляет около 2,5 тысяч долларов. В качестве рабочего материала применяется стандартная пластиковая нить. Для работы понадобится нить трех цветов.
3. Одна из самых дешевых моделей – РroDеsk3D. Для создания изделий используется система из пяти картриджей. Возможна работа с РLA или АВS-пластиком. Принтер снабжен системой автоматической настройки. Стоит всего 2 тысячи долларов. К сожалению, не может похвастаться высокими показателями разрешения печати.
Области применения 3D печати
3D печать открыла большие возможности для экспериментов в таких сферах как архитектура, строительство, медицина, образование, моделирование одежды, мелкосерийное производство, ювелирное дело, и даже в пищевой промышленности.
В архитектуре, например, 3D печать позволяет создавать объёмные макеты зданий, или даже целых микрорайонов со всей инфраструктурой — скверами, парками, дорогами и уличным освещением.
Благодаря используемому при этом дешёвому гипсовому композиту обеспечивается низкая себестоимость готовых моделей. А более 390 тысяч оттенков CMYK позволяют в цвете воплотить любую, даже самую смелую фантазию архитектора.
3d принтер: применение в области строительства
В строительстве есть все основания предполагать, что в недалёком будущем намного ускорится и упростится процесс возведения зданий. Калифорнийскими инженерами создана система 3D печати для крупногабаритных объектов. Она работает по принципу строительного крана, возводящего стены из слоёв бетона.
Такой принтер может возвести двухэтажный дом всего в течение 20 часов.
После чего рабочим останется лишь провести отделочные работы. 3D House Постепенно завоёвывают прочные позиции 3D принтеры и в мелкосерийном производстве.
В основном эти технологии используются для производства эксклюзивных изделий, таких как предметы искусства, фигурки персонажей для ролевых игр, прототипов моделей будущих товаров или каких-либо конструктивных деталей.
В медицине благодаря технологиям трёхмерной печати врачи получили возможность воссоздавать копии человеческого скелета, что позволяет более точно отработать приёмы, повышающих гарантии успешного проведения операций.
Всё большее применение находят 3D принтеры в области протезирования в стоматологии, так как эти технологии позволяют намного быстрее получить протезы, чем при традиционном изготовлении.
Не так давно немецкими учёными была разработана технология получения человеческой кожи. При её изготовлении используется гель, полученный из клеток донора. А в 2011 году учёным удалось воспроизвести живую человеческую почку.
Как видим, возможности, которые открывает 3D печать практически во всех сферах деятельности человека поистине безграничны.
Принтеры, создающие кулинарные шедевры, воспроизводящие протезы и органы человека, игрушки и наглядные пособия, одежду и обувь — уже не плод воображения писателей — фантастов, а реалии современной жизни.
А какие ещё горизонты откроются перед человечеством в ближайшие годы, наверное, это может быть ограничено только фантазией самого человека.
make-3d.ru
Области применения 3D-принтеров в наши дни
3D-технологии в той или иной форме применяются уже не одно десятилетие в разных сферах деятельности. На сегодняшний день возможности 3D-принтеров безграничны.
3D-печатью считают автоматизированные методы изготовления объектов на основе заданных параметров. Это технология, с помощью которой лазеры и другие специальные приборы послойно наносят материал, воссоздавая необходимую трёхмерную модель.
Сейчас уже можно реализовать массу идей в творчестве и искусстве, печатая и получая модели и прототипы таких объектов, как здания, мебель, техника, изобретения, аксессуары и всевозможные бытовые предметы, которых нет в магазинах.
Ниже мы рассмотрим основные области применения 3D-принтеров в настоящее время.
Применение 3D-принтеров в производстве
Главные плюсы 3D-печати в производстве – экономия времени и денежных средств, простота в использовании. К примеру, для разработки и изготовления модели вручную, смотря на сложность форм, необходимы недели, и даже месяцы. 3D-принтеры дают возможность исключить ручной труд и безошибочно изготовить объект за несколько часов. Они используются для изготовления прототипов и дают ряд преимуществ – это возможность оценки безопасности и удобства, сборки и функциональности, отсутствие ошибок перед отправлением изделия в серийное производство. До конечного результата получения модели удобно проводить тесты, выявляя преимущества и недостатки. Помимо прототипов, 3D-печать позволяет изготавливать готовые объекты. В мелкосерийном производстве данные технологии реализуют возможность произвести деталь любой формы за относительно небольшой срок.
Применение 3D-принтеров в промышленности
Широко используют трёхмерную печать в промышленности и машиностроении. Создаются модели будущей продукции, которые используются в экспериментах или для выявления технических характеристик, в презентациях для широкой аудитории. В мелкосерийном производстве используют, изготавливая штучные изделия, предметы искусства, фигуры популярных персонажей в коммерческих целях. С помощью аддитивных технологий налаживаются целые линии по выпуску деталей со сложной конструкцией. В США начат выпуск ракетных двигателей с помощью технологий 3D-печати металлом.
3D-принтеры в рекламе
Сейчас развивается применение 3D-печати в маркетинговой сфере. Ведь презентуя реальные прототипы продукции, можно вызвать доверие, предлагая бизнес идеи с наглядными примерами. Эта технология применяется также в сфере рекламы.
В архитектуре с помощью 3D-принтеров изготавливаются макеты зданий и их отдельные составляющие, либо макеты целых микрорайонов со всей инфраструктурой и зелёными насаждениями. Применяют трёхмерную печать в росписи стен, в производстве плитки, сантехники, электропроводки. Также, в случае разрушения дома из-за природных катаклизмов, строительная 3D-печать может восстановить жильё за относительно небольшое время.
3D-печать для изготовления одежды
3D-печать стали внедрять в производство спортивной профессиональной обуви. Для этого лазерный сканер сканирует ногу, создавая цифровую модель. Далее, с помощью послойного лазерного спекания изготавливается обувь для будущего владельца.
Дизайнеры со всех уголков мира активно используют 3D-печать для изготовления эксклюзивной одежды (от платьев до нижнего белья).
Применение 3D-принтеров в образовании
Актуальность 3D-печати растёт изо дня в день во всём мире и в нашей стране — в таких направлениях, как медицина, полиграфия, макетирование. В сфере образования с помощью аддитивных технологий изучаются предметы – физика и механика, архитектура и география, биология, дизайн и другие направления. Для таких целей можно приобретать сравнительно простые и доступные 3D-принтеры, которые может себе позволить почти каждое учебное заведение.
Прочие сферы применения 3D-принтеров
Существуют организации, специализирующиеся на аддитивных технологиях и предоставляющие услуги по быстрому прототипированию и изготовлению макетов. Можно воспользоваться их услугами, но если, вас интересует не разовое использование, то гораздо удобнее приобрести 3D-принтер к себе в офис, расходные материалы на него будут дешевле, чем печать на заказ.
Всё больше интереса вызывают эти устройства у амбициозных предприимчивых и творческих людей, которые ставят перед собой цель развития небольшого бизнеса или просто для дома и развлечений.
Все изученные и ещё изучаемые принципы действия 3D-технологий дают безмерные возможности в современной жизни.
Понравилось? Покажи друзьям!
3d-week.ru
Область применения и перспективы 3D принтеров
Постепенно технологии 3D печати входят в нашу жизнь, открывая новые возможности в самых разных областях деятельности. 3D печать позволяет создать трехмерную модель какого-то изделия на компьютере и за считанное время получить полноценный физический объект, соответствующим заданным параметрам. Преимущества использования современных 3D принтеров очевидны: снижение себестоимости изготовления продукции и сокращение сроков ее появления на рынке, моделирование элементов любой формы и сложности, быстрота и высокая точность изготовления, возможность использования разных материалов. В ближайшие годы снижение стоимости 3D принтеров должно открыть новые перспективы для реализации трехмерной печати.
Печать в 3 D формате уже получает самое широкое распространение. Можно выделить несколько областей, где начинают активно применяться трехмерные принтеры:
— Быстрое прототипирование и машиностроение
В области промышленного производства для проектирования новой продукции всегда требуется создание моделей – прототипов будущей продукции. Для этих целей применяются такие традиционные способы, как механическая обработка и литье. На изготовление прототипа обычно уходят недели или даже месяцы кропотливой работы. Это весьма дорогостоящий и трудоемкий этап производства.
Creative Tools / Foter / CC BYТрехмерные принтеры позволяют существенно убыстрить весь процесс – можно получать готовые прототипы практически одним нажатием кнопки. В результате, вне зависимости от технических характеристик изделия его можно создать за считанные минуты или часы. Тем самым, экономятся ресурсы и время. Особенно это актуально для машиностроения и многих других областей промышленного производства.
Creative Tools / Foter / CC BYБлагодаря использованию трехмерных принтеров сокращается время на конструкторские работы, гораздо более оперативно принимается решение о запуске изделия в серию. Созданный при помощи 3D печати макет помогает обнаружить недочеты в конструкции еще на этапе разработки. Важно, что принтер дает возможность изготовить столько макетов или отдельных деталей, сколько необходимо для проектирования, а не сколько представляется возможным вследствие каких-либо производственных ограничений.
— Мелкосерийное производство
hawaii / Foter / CC BY-NC-NDНе меньшую пользу 3D печать может принести и в мелкосерийном производстве, то есть при изготовлении небольших партий изделий или эксклюзивной продукции. В частности, трехмерные принтеры уже применяются в ювелирной промышленности для создания отдельных восковых моделей, по которым впоследствии выполняется отливка готовых изделий, или эксклюзивных экземпляров продукции. Сегодня появилась возможность быстро создавать модели украшений, спроектированных в программе. Только при трехмерной печати вместо воска задействуется специальный материал, по своим характеристикам сопоставимый с воском. Помимо ювелирных изделий, 3D печать может использоваться для изготовления сувениров и игрушек, причем с различной цветностью и текстурой. Также с помощью 3D принтеров можно создавать объемные карты с точными ландшафтными рельефами.
— Медицина
Одна из самых интересных областей применения современных технологий трехмерной печати – это, конечно, медицина. Ведь в этой сфере трехмерная печать может помочь спасти человеческие жизни. Здесь есть несколько вариантов использования принтеров формата 3D. Например, в стоматологии при помощи 3D печати уже можно получать протезы и коронки за более короткое время, чем при использовании традиционной технологии производства. Кроме того, 3D принтеры могут воспроизвести точную копию отдельных частей человеческого тела или всего скелета для эффективного обучения медиков, либо отработки приемов в преддверии сложных операций.
Также технологии 3D печати начинают применяться уже для создания отдельных живых органов с целью замены тех, что оказались повреждены в человеческом организме. В частности, в 2011 году успешной оказалась попытка ученых создать живую человеческую почку. Причем для ее «выращивания» устройству потребовалось три часа. В качестве материала обычно используется биомасса с высоким содержанием стволовых клеток. Сам факт возможности изготовления живых органов обеспечивает огромные возможности для медицины. Еще одна сфера применения 3D принтеров в медицине – это конструирование специальных медицинских инструментов под заказ для каждого пациента в соответствии с его заболеванием и анатомическими особенностями.
— Архитектура
Технологии трехмерной печати позволяют создавать архитектурные макеты зданий, сооружений, отдельных районов города и коттеджных поселков с соответствующей инфраструктурой. Использование 3D принтера дает возможность получить полноцветный макет с высокой детализацией, после чего специалисты могут проанализировать его достоинства и недостатки задолго до начала строительных работ. Как правило, для печати таких масштабных макетов применяют гипсовый композит, что снижает себестоимость изготовления.
Впрочем, область применения трехмерной печати может не ограничиваться лишь созданием архитектурных макетов – уже создана уникальная система трехмерной печати для работы с большими строительными объектами, основанная на принципе работы обычного строительного крана. Предполагается, что с помощью подобной системы в будущем можно будет строить или «печатать» дома или целые поселки за считанные часы.
— Образование
Применение трехмерной печати в сфере образования дает возможность легко и быстро получать разнообразные наглядные пособия для учащихся, которые могут распространяться в средних и высших учебных заведениях. Оснащение 3D принтерами учебных заведений может поспособствовать увеличению отдачи от образовательного процесса и быстрому усвоению материала учениками. Благодаря трехмерной печати студенты могут работать с реальными физическими моделями, всячески манипулируя ими. Практически любые макеты или наглядные пособия можно нарисовать на компьютере в программе, после чего воплотить их в жизнь.
— Дизайн и производство одежды
3D печать находит свое применение в сфере высокой моды и дизайна. С помощью трехмерных принтеров дизайнеры могут быстро разрабатывать модели или эксклюзивные изделия. Некоторые модельеры уже освоили это направление и представляют свои коллекции одежды, отпечатанной на 3D принтере. Например, на парижской Неделе высокой моды модельер Айрис Ван Херпен уже представил такую уникальную коллекцию под названием «Напряжение». Впрочем, одежду, отпечатанную на принтере, пока можно увидеть только на модных вечеринках и показах. Однако можно сказать, что внедрение этой технологии в массовое производство не за горами.
Вероятно, что в будущем можно будет напечатать себе новые штаны или модный вечерний наряд, не выходя из дома. Технологии трехмерной печати используются не только при создании дизайна вещей, изготовлении одежды или обуви. Трехмерные принтеры позволяют создавать тестовые варианты упаковки продукции, в частности, парфюмерных флаконов или бутылочек самой интересной формы. В данном случае преимущества использования 3D печати на лицо: клиент может подержать готовую упаковку в своих руках, оценить ее дизайн со всеми элементами, включая фирменные знаки и этикетки, пощупать фактуру.
Итак, 3D печать не перестает будоражить умы людей, открывая перед собой все новые горизонты. Правда, относительно перспектив трехмерной печати и ее влияния на жизнь человека существует два противоположных мнения. Оптимисты полагают, что с обеспечением доступности 3D принтеров человечество ждет настоящий технологический прорыв. Любые вещи можно будет изготовить либо собственными усилиями, либо по индивидуальным заказам, не прибегая к помощи крупных корпораций. 3D принтеры придут в каждый дом и станут таким же неотъемлемым атрибутом повседневной жизни человека, как телевизор или стиральная машина.
Для изготовления широкого спектра продукции понадобится только сам принтер и различные материалы к нему. Решится проблема поиска или злоупотребления дешевой рабочей силой на производстве. Развитие технологии 3D печати приведет к закрытию многих промышленных предприятий, что обеспечит сокращение выбросов вредных газов в атмосферу.
Кроме того, от трехмерной печати ждут настоящего прорыва в медицине, где 3D принтеры уже в ближайшей перспективе должны будут обеспечить создание любого человеческого органа. Благодаря этому пациентам медицинских учреждений больше не придется в течение многих лет стоять в очереди в ожидании необходимой им трансплантации.
Пессимисты же считают, что из-за трехмерной печати и возможности каждого человека распечатать необходимую ему вещь в домашних условиях мировая экономика окажется в жесточайшем кризисе. Сокращение промышленного производства может привести к тотальной безработице. Простаивающие промышленные предприятия будут приносить огромные убытки, как своим владельцам, так и государству. Технология трехмерной печати может создать огромную проблему и с защитой авторских прав. Ведь каждый человек сможет напечатать любое понравившееся ему изделие, не выплачивая никакой финансовой компенсации его автору.
Наконец, 3D печать может быть использована человеком не только на пользу, но и во вред себе. Например, для создания оружия. Такие прецеденты уже есть – не так давно появился первый в мире пистолет, отпечатанный на 3D принтере. Это пластиковая модель огнестрельного оружия, которая отнюдь не является игрушкой, ведь она действительно может стрелять. Таким образом, существует угроза того, что при наличии 3D принтера любой человек в будущем сможет наладить производство оружия у себя дома.
Только время покажет, какое из этих мнений окажется наиболее близким к реальности. Как бы то ни было, уже сейчас можно констатировать, что трехмерная печать становится все ближе к домашнему пользователю. С ее помощью можно будет реализовать свой творческий потенциал, создавая самые разнообразные изделия и макеты, не выходя из собственного дома.
www.fotokomok.ru
3D принтеры: возможности и перспективы
3D принтеры возникли примерно 30 лет назад, хотя знакомиться с этими уникальными устройствами общественность стала совсем недавно. Дело в том, что ранее они были весьма медлительными и чрезвычайно дорогими, однако сегодня появились модели, которые могут позволить себе купить люди даже с небольшим доходом. Скорость работы усовершенствованных моделей также значительно возросла.
Как работают 3D принтеры? Чтобы воспроизвести что-либо, потребуется загрузить в агрегат геометрические параметры, созданные в специальных программах. Основываясь на этой информации, 3D-принтер создаст готовое изделие, стартуя с основания, и далее, послойно наращивая полный его объём.
Потенциал современных устройств для 3D печати невероятно огромен. Сейчас даже весьма простенький домашний настольный принтер может выполнить модель из пластика, точность воспроизведения которой составляет 100 микрон. Другими словами, это будет полная копия оригинала, которую человек будет не способен отличить от прототипа.
Модели для трёхмерных принтеров могут создавать только профессионалы, и занимает этот процесс времени намного больше, чем сканирование документов на офисном ксероксе. Однако сейчас, в связи с бурным развитием коммуникаций, шаблоны теперь стали доступны каждому. Их можно найти на специальных сервисах в интернете, например, на Thingiverse.com, Cubify.com и других. Ещё одним достоинством при производстве с помощью 3D принтеров является сведение роли человеческого фактора почти к нулю, то есть каждое готовое изделие в точности будет повторять особенности оригинала.
Уже сейчас есть множество областей реального применения таких аппаратов:
1. Медицина. В первую очередь, уже довольно давно используется способ стереолитографии, чтобы получить индивидуальные зубные скобы на основе сканирования ротовой полости пациентов. Материалом служит полимер, безвредный для человека. Этот метод ортодонтии использует компания Align Technology. А Siemens изготавливает слуховые аппараты, которые идеально совместимы с ушными раковинами больных.
2. Для изготовления трубок, используемых при производстве истребителей F-18 применяется печать на 3Д-принтерах.
Если ранние версии давали возможность напечатать лишь простые предметы, вроде шахматных фигур, то современный модели могут изготавливать весьма изощрённые формы, к примеру, можно, не прерывая процесса, сделать свисток, с находящимся внутри шариком, или любой другой предмет в предмете.
Некоторые делают на домашних принтерах печатные платы. Если задаться целью, то в интернете можно отыскать чертежи пластикового пистолета, который на самом деле будет стрелять боевыми патронами. Прочность пистолета позволяет выдержать несколько дюжин выстрелов. Кстати, скандал, связанный с такими пистолетами, дошёл недавно до Конгресса США.
В США специалистами Корнельского университета была разработана технология печати гидроколлоидами, благодаря которой, в перспективе, появляется возможность печатать хлеб, овощи, молочные продукты, мясо и любые другие продукты, а может быть — даже готовые блюда. Некоторые футурологи считают, что уже через несколько десятков лет лежать на полках магазинов будут только картриджи с разными наполнителями для принтеров, а сами продукты будут изготавливаться дома.
В действительности, первый биопринтер уже создан инженерами компании Invetech и медицинскими специалистами Organovo. Материалом для изделий в нём служат очень маленькие кластеры клеток, «сплавляемых» в одно целое по заданному шаблону.
Уже существуют действительно удивительные факты с успешным применением 3Д принтеров. В 2006 году, в Северной Каролине была успешно реализована пересадка 7-ми пациентам искусственных мочевых пузырей, которые и по сей день бесперебойно выполняют свои функции.
В зависимости от запросов пользователей 3D принтеров, сейчас можно купить устройства в разных ценовых категориях. Есть модели стоимостью 2-3 тысячи долларов, которые используют жидкие полимеры для производства изделий. Среди них B9Creator и MiiCraft. Аппараты отличаются типом применяемых полимеров, скоростью печати, точностью готовых моделей и размерами.
Если потратить несколько тысяч долларов на подобную игрушку нет возможности, есть совсем доступные варианты, которые печатают по технологии FDM. Цена на подобные устройства составляет менее 1 тыс. долларов, а в качестве сырья используется пластиковая нить.
Такие модели просты в эксплуатации, а для удешевления стоимости, внешний вид их напоминает большую поделку, собранную из электромеханического конструктора.
К подобным моделям относятся Prusa Mendel I3 (500-1000 $), Tantillus (850 $).
Интересен вариант Portabee (480 $) с размерами 360х300х96 мм, который очень быстро складывается и может транспортироваться в обычной сумке. MakiBox-A6 стоит 300 $.
Есть и другие модели, самым дешёвой среди которых на сегодняшний день является Simple Builder’s Kit, доступный любому желающему ознакомиться с возможностями 3D печати всего за 259 $.
Учитывая тенденцию, возможно, в самое ближайшее время 3Д принтеры станут таким же обязательным атрибутом в доме, как компьютер или телевизор.
Загрузка…hostingkartinok.com
3D принтер: описание, возможности, преимущества
Еще совсем недавно 3D принтер был фантазией, в которую поверить было крайне сложно. Его можно было встретить только в фильмах и книгах о будущем. Однако уже сегодня 3D принтеры не только стали реальностью, но и плотно вошли в жизнь людей. Кроме этого они доступны для всех желающих. Конечно, стоимость такого принтера достаточно высока, однако если использовать его для производства каких-либо товаров, то эта стоимость достаточно быстро окупается.
0.1. Модели изготовленные на 3D принтере
1. Что такое 3Д принтер
3D-принтер – это устройство, которое способно выводить трехмерные данные. Другими словами, такой принтер способен создавать объемные фигуры. Каждый знаком с обычным принтером, который способен распечатывать текст или картинки. Принцип действия трехмерного принтера схож с обычным, однако 3Д принтеры создают указанные в программе трехмерные объекты. Технология трехмерной печати основывается на последовательном нанесении слоев. Для печати используется пластик, который плавиться в печатающей головке. После нанесения слоев пластик застывает и затвердевает.
Главное преимущество такой печати в сравнении с традиционными методами создания нужных моделей заключается в высокой скорости печати, простоте изготовления фигур и их низкой себестоимости. Другими словами для создания определенного объекта вручную может уйти несколько недель или даже месяц, в то время как 3D принтеры выполняют ту же работу за считанные часы, а иногда даже минуты. В результате ручной работы себестоимость изготовленной продукции сильно возрастает, так как потрачено много времени. При этом трехмерные принтеры имеют только один расходный материал – пластик, который имеет низкую стоимость.
1.1. Кто изобрел 3D принтер
Изобретателем технологии трехмерной печати и, соответственно, первого устройства для создания объемных моделей является Чарльз Хулл. Конечно, в те времена не было такого понятия как «принтер». Изобретение Чарльза Хулла имело название «Стереолитография». Технология была разработана в 1984 года, но только спустя 2 года Чарльз получил патент на изобретение. В дальнейшем изобретатель трехмерной печати основал компанию, которая получила название «3D System». В 1988 году компания начала серийное производство первой модели трехмерного станка – SLA-250.
1.2. Преимущества 3D принтеров
В результате сочетания высокой скорости производства моделей и низкой стоимости расходного материала конечная продукция имеет низкую себестоимость. Это делает трехмерный принтер идеальным инструментом для решения определенных задач.
Еще одно преимущество трехмерной печати заключается в том, что принтеры практически не допускают ошибок в процессе изготовления модели. Это позволяет полностью исключить «человеческий фактор» на производстве.
1.3. Для чего нужен 3D принтер
Современный трехмерный принтер способен распечатывать практически любые объекты – от детских игрушек и букв, до идеальных копий производственных механизмов и моделей автомобилей и их агрегатов. Это позволяет создавать экспериментальные модели, с которыми в дальнейшем можно работать. К примеру, автомобильные компании постоянно изготавливают уменьшенные копии отдельных агрегатов автомобиля – шестерни коробки передач, головки блоков цилиндров, поршневые группы и так далее. Это позволяет наглядно изучать механизмы, работать с ними и усовершенствовать отдельные части.
Профессиональный 3D принтер – это незаменимый инструмент на любом производстве. При помощи таких устройств создаются модели узлов и механизмов для дальнейшего изучения и улучшения. Также трехмерные принтеры используются и в строительстве. Они позволяют строительным компаниям создавать уменьшенные модели будущих зданий и целых районов. Учитывая тот факт, что модели имеют высокую точность, это позволяет наглядно работать с объектами.
Зачем нужен 3D принтер помимо использования его в промышленности? Трёхмерный принтер способен изготовить массу вещей, которые используются в повседневной жизни. К примеру, гребень для расчесывания волос, заколки, ручки, брелоки, фигурки животных для детских игр, а также различные развивающие игры для маленьких детей. Обычный бытовой 3Д принтер может стать отличным помощником в доме, так как с его помощью можно изготовить практически любую деталь или игрушку.
2. Чудо техники — 3D-принтеры: Видео
www.techno-guide.ru
Как работает 3D-принтер? Изделия на 3D-принтере
Появление на рынке 3D-принтеров ознаменовало новую эпоху. Если раньше продукция, разработанная на базе высоких технологий, в бытовом хозяйстве позволяла решать привычные задачи, то в случае с трехмерной печатью предлагается новый способ применения устройств. Разумеется, новым он является только для рядового пользователя, так как в промышленности и на производственных предприятиях схожие технологии используются давно. Но в любом случае печать на 3D-принтере значительно расширяет возможности потребителя, к освоению которых, как показывает практика, готовы далеко не все. Во многом это связано со сложностью технологической реализации аппаратов, а также с нюансами их эксплуатации.
Но самые интересные вопросы касаются пользы от таких принтеров. Какие изделия позволяет создавать данное устройство? Для каких целей его продукцию можно использовать? И как работает 3D-принтер? Это важные вопросы, так как трехмерная печать все же является недешевым удовольствием. Поэтому приобретать соответствующее оборудование ради любопытства, мягко говоря, нецелесообразно. По крайней мере, стоит детальнее вникнуть в рабочие процессы печати и выяснить, какую пользу от них можно ожидать.
Что такое 3D-принтер?
Это устройство для трехмерной печати, посредством которого можно генерировать объемные предметы, дублирующие заранее подготовленную виртуальную модель объекта. По сравнению с традиционными принтерами, которые выводят электронный текст на бумагу, 3D-устройства обеспечивают вывод трехмерной информации, то есть создают объекты с реальными физическими параметрами. Собственно, для понимания того, как работает 3D-принтер, следует рассмотреть этапы изготовления твердых предметов с его помощью.
Принцип работы в общих чертах
Начинается работа с создания виртуального шаблона на компьютере с помощью специальной программы. Далее происходит обработка программным способом модели с целью ее разделения на слои. После этого в работу вступает техническая часть принтера, послойно формируя массу из композитного порошка для дальнейшего изготовления предмета. По мере заполнения специальной камеры материалом ось принтера распределяет массу по рабочей поверхности. После формирования каждого слоя головка устройства накладывает клеевую основу. Повторяется этот процесс до момента, пока не будет выполнен объект, разработанный в программе для печати. Важно учитывать, что изготовление на 3D-принтере может выполняться по разным технологиям. Соответственно, меняется и техника печати, и свойства используемого материала, а также подходы к программной реализации задачи.
Технология быстрого прототипирования
Несмотря на различия в нюансах процесса изготовления, практически все устройства для трехмерной печати работают на принципе быстрого прототипирования. В соответствии с данной концепцией, производство осуществляется путем быстрого формирования опытных моделей для предварительной демонстрации возможностей будущего продукта. Задумывалась технология еще в 1980-х годах с целью создания образцов и заготовок. Сегодня этот метод известен как аддитивное производство, понимание которого и даст ответ на вопрос о том, как работает 3D-принтер и что отличает его функцию от традиционных подходов к изготовлению предметов. Так, если в процессе фрезерования, точения и электроэрозионной обработки происходит удаление материала, а ковка, прессовка и штамповка изменяют форму заготовки, то аддитивное производство предполагает увеличение массы материала посредством наращивания слоями. Иными словами, 3D принтер изменяет фазовое состояние веществ в определенных границах пространства. На сегодняшний день трехмерная печать развивается в нескольких направлениях, среди которых можно выделить стереолитографические технологии (STL), методы нанесения термопластов (FDM) и лазерное спекание (SLS).
Метод послойного наплавления термопласта
Это, пожалуй, наиболее популярная техника трехмерного изготовления. Распространенности FDM-аппаратов способствует сразу несколько факторов. В первую очередь в работе устройств используются относительно недорогие пластики. Также имеет значение простая техника эксплуатации, что особенно важно в работе с таким оборудованием. Как правило, технологии 3D-принтеров этого типа предусматривают работу с термопластиками, одним из которых является полилактид. Среди преимуществ этого материала отмечается экологичность, так как получают данный пластик из сахарного тростника и кукурузы.
Главным же элементом в самом принтере стоит назвать экструдер, который выполняет задачу печатной головки. Впрочем, в этой части не все так однозначно, поскольку элемент представляет собой комплекс отдельных компонентов. Если рассматривать термин «экструдер» в привычном понимании, то к нему будет относиться только часть головки в виде подающего механизма. Так или иначе, печатающая основа подает пластик для 3D-принтера путем нанесения расплавленной нити. Движение механической части обеспечивается электромотором. В итоге механизм направляет нить в нагреваемую трубу сопла, которая и формирует конечный объект.
Стереолитографические установки
Технология лазерной стереолитографии сегодня широко применяется в протезировании зубов. Это второй по популярности тип принтеров для 3D-печати. Отличительной чертой стереолитографических устройств является получение непревзойденно высокого качества объектов. Достигаются такие результаты благодаря разрешению аппаратов, которое может исчисляться единичными микронами. Поэтому вполне логично, что работа 3D-принтера на основе лазерной стереолитографии высоко ценится не только стоматологами, но и ювелирами. Программная часть устройства во многом напоминает FDM-аналоги, но есть и целый ряд особенностей технологии. Несмотря на тот факт, что принцип печати называют лазерной стереолитографией, все чаще функция такого оборудования базируется на светодиодных ультрафиолетовых проекторах.
Проекторные модели надежнее лазерных и по цене обходятся дешевле. Для них не нужны деликатные зеркала, обеспечивающие отклонение лучей, что упрощает конструкцию. В то же время печать на 3D-принтере с проекторами отличается высокой производительностью. Данное преимущество достигается благодаря тому, что происходит не последовательное, а полное засвечивание контура слоя.
Лазерное спекание
Еще одна разновидность применения лазерного метода. В этом случае применяется легкоплавный пластик. Мощный лазер прорисовывает по пластиковой основе сечение объекта, что приводит к плавлению и спеканию материала. Так происходит с каждым слоем до получения завершенной модели, которую подготовила программа для 3D-принтера в качестве заготовки. Остатки пластикового порошка стряхиваются с полученного предмета в конце рабочего процесса. Существенным недостатком таких аппаратов является создание объектов с пористой поверхностью. С другой стороны, это никак не влияет на прочность изделий. Более того, именно вышедшие из таких принтеров модели являются самыми долговечными. Сама же установка имеет сложную конструкцию и, как следствие, высокую стоимость. При этом и процесс изготовления отнимает много времени по сравнению с 3D-принтерами других типов. Как отмечают пользователи, скорость формирования модели составляет несколько сантиметров в час.
Расходные материалы
Основным материалом для создания моделей путем трехмерной печати является термопластик. Кроме уже упомянутых разновидностей, стоит отметить пластик для 3D-принтера в форматах ABS и PLA. Также используется нейлон, поликарбонат, полиэтилен и другие виды, также используемые в промышленности. При этом некоторые установки допускают и смешивание материалов, а также использование вспомогательных веществ, улучшающих качественные характеристики будущего изделия. Например, для этой цели используют поливиниловый спирт, который, в сущности, является той же разновидностью пластика PVA. Растворив его в воде, пользователь может создавать сложные геометрические фигуры.
Наиболее же экзотическим материалом для использования в подобных задачах является металл. Чтобы получить такое изделие, также применяют 3D-модели для печати на 3D-принтере, а отличия технологии сводятся к функции печатающей головки. С ее помощью наносится связующая клейкая масса в места, куда указывает компьютерная программа. Далее на всю рабочую область головка наносит тонкий пласт металлической пудры. То есть металл не плавится, как в случае с пластиками, а накладывается и склеивается послойно в виде мельчайших частичек.
Управление работой принтера
Для начала стоит отметить операции, которые контролируются пользователем через компьютер. Это регулировка температуры сопла и рабочей площадки, темпы подачи материала и работы электромотора, который обеспечивает позиционирование печатающей головки. Все эти действия находятся под управлением электронных контроллеров. Как правило, современные модели таких устройств базируются на системе Arduino с открытой архитектурой. Что касается программного языка, то в принтерах используется так называемый G-код, построенный на командах управления оборудованием для печати. На этой стадии можно перейти к рассмотрению программ-слайсеров, которые обеспечивают перевод 3D-модели для печати на 3D-принтере в понятный контроллерам код. Сразу надо сказать, что такое программное обеспечение не имеет прямого отношения к разработке графических моделей.
Программное обеспечение
В перечень основных задач слайсеров входит установка параметров, в соответствии с которыми будет осуществляться печать. Выбор конкретной программы определяется типом принтера. Например, устройства RepRap подразумевают использование слайсеров, выполненных с открытым кодом. Среди таких можно выделить Replicator G и Skeinforge. Однако немало и производителей, которые рекомендуют использовать только фирменное ПО от конкретных компаний. Это, в частности, относится к аппаратам Cube от фирмы 3D Systems. Что же касается моделирования изделий, то этим занимается специальная программа для 3D-принтера, предназначенная для трехмерного проектирования. Обычно для этих целей используют CAD-редакторы, которые, впрочем, требуют определенного опыта работы с дизайном 3D.
Какие изделия можно получить?
Спектр возможностей трехмерных принтеров активно расширяется, что позволяет создавать продукцию для самых разных сегментов рынка. Если говорить о строительстве и архитектуре, то здесь очень ценятся возможности изготовление макетов, для которых, собственно, и разрабатывалась концепция аддитивного производства. В машиностроительной промышленности также широко используется 3D-принтер. Изделия в данном случае могут быть представлены и потребительской продукцией, и отдельными элементами для концептов. Как уже говорилось, высокая точность изготовления деталей была высоко оценена работниками медицины. Помимо протезирования, 3D-принтер используется в изготовлении макетов и образцов органов.
Отзывы о 3D-принтерах
Несмотря на активную популяризацию такого способа печати, массовый потребитель пока еще скептически смотрит в этом направлении. Отчасти это связано с высокой стоимостью оборудования, но в большинстве своем даже искушенные потребители новых гаджетов не находят по-настоящему важных задач, которые могли бы решать в домашних условиях 3D-принтеры. Отзывы владельцев между тем отмечают легкость, с которой можно решать элементарные проблемы в быту. К примеру, аппарат позволяет быстро изготовить недостающую деталь для установки мебельного гарнитура, украсить дизайн, изготовить игрушку для ребенка или же оригинальную подставку для телефона. По словам пользователей, работа с оборудованием хоть и требует затрат на расходные материалы, в долгосрочной перспективе оправдывает все вложения.
Заключение
Устройства для трехмерной печати сами по себе являются диковинкой и требуют отдельного рассмотрения для понимания отличий внутри сегмента. Но даже знание общих принципов того, как работает 3D-принтер, позволяет говорить о большом потребительском потенциале таких устройств. Теоретически с помощью такого оборудования можно наладить домашнее безотходное производство. Другой вопрос – что именно изготавливать на таком принтере? Но ответ дает каждый пользователь индивидуально, исходя из своих потребностей. За довольно внушительную сумму можно получить настоящий конвейер. На данном этапе его возможности оценивают в основном специалисты, которые используют печать 3D в решении своих профессиональных задач.
fb.ru