Из чего печатает 3d принтер: Чем же печатают 3D-принтера?

Содержание

Чем же печатают 3D-принтера?

3D печать основана на технологии послойного выращивания твёрдых объектов из различных материалов. Объёмные модели печатаются из пластика, бетона, гидрогеля, металла и даже из живых клеток и шоколада. В настоящей статье мы представим краткий обзор наиболее популярных материалов для 3D печати.

ABC-пластик

АBC-пластик известен как акрилонитрилбутадиенстирол. Это один из лучших расходных материалов для 3D печати. Такой пластик не имеет запаха, не токсичен, ударопрочен и эластичен. Температура плавления АВС-пластика составляет от 240°С до 248°С. Он поступает в розничную продажу в виде порошка или тонких пластиковых нитей, намотанных на бобины.

3D модели из АВС-пластика долговечны, но не переносят прямой солнечный свет. С помощью такого пластика можно получить только непрозрачные модели.

АВС-пластик для 3D печати

Акрил

Акрил используется в 3D печати для создания прозрачных моделей. При использовании акрила необходимо учитывать следующие особенности: для данного материала нужна более высокая температура плавления, чем для АВС-пластика, и он очень быстро остывает и твердеет. В разогретом акриле появляется множество мелких воздушных пузырьков, которые могут вызвать визуальные искажения готового изделия.

Изделия, напечатанные из акрила

Бетон

В настоящее время изготовлены пробные образцы 3D принтеров для печати бетоном. Это огромные печатающие устройства, которые кропотливо, слой за слоем, «печатают» из бетона строительные детали и конструкции. Такой 3D принтер может всего лишь за 20 часов «напечатать» жилой двухэтажный дом общей площадью 230 м2.

Для 3D печати используется усовершенствованный сорт бетона, формула которого на 95% совпадает с формулой обычного бетона.

Изделия, напечатанные бетоном

Гидрогель

Учёные из иллинойского Университета (США) напечатали при помощи 3D принтера и гидрогеля биороботов длиной 5-10 мм. На поверхность биороботов поместили клетки сердечной ткани, которые распространились по гидрогелю и начали сокращаться, приводя в движение робота. Такие роботы из гидрогеля способны передвигаться со скоростью 236 микрометров в секунду. В будущем они будут запускаться в организм человека для обнаружения и нейтрализации опухолей и токсинов, а также для транспортировки лекарственных препаратов к месту назначения.

Биороботы из гидрогеля, напечатанные 3D принтером

Бумага

В некоторых 3D принтерах в качестве материала для печати используется обычная бумага формата А4. Так как бумага – это доступный и недорогой материал, то и бумажные модели получаются недорогими и доступными для пользователей. Такие модели печатаются послойно, причём каждый последующий слой бумаги вырезается принтером и наклеивается на предыдущий. Модели из бумаги печатаются быстро, но не могут похвастаться прочностью или эстетичностью. Они идеально подойдут для быстрого прототипирования компьютерного проекта.

 

3D модели, напечатанные из бумаги

Гипс

В современной 3D печати широко применяются гипсовые материалы. Модели, изготовленные из гипса, недолговечны, но имеют очень низкую себестоимость. Такие модели идеально подходят для изготовления объектов, предназначенных для презентаций. Их можно показывать в качестве образца заказчикам и клиентам, они отлично передадут форму, структуру и размер оригинального изделия. Так как гипсовые модели отличаются высокой термостойкостью, их используют в качестве образцов для литья.

3D модель, напечатанная из гипса

Деревянное волокно

Изобретатель Кай Парти разработал специальное деревянное волокно для 3D печати. Волокно состоит из дерева и полимера и по своим свойствам похоже на полиактид (PLA). Комбинированный материал позволяет получить долговечные и твёрдые модели, которые внешне выглядят как деревянные изделия и имеют запах свежеспиленного дерева. В настоящее время инновационный материал используется только в самореплицирующихся принтерах RepRap.

 

3D модель, напечатанная деревянным волокном

Лёд

В 2006 году два канадских профессора получили грант на развитие технологии 3D печати ледяных фигур. За три  года они научились создавать при помощи 3D принтеров небольшие ледяные предметы. Печать протекает при температуре -22°С, в качестве расходных материалов используются вода и метиловый эфир, подогретый до температуры 20°С.

Фигура, напечатанная льдом

Металлический порошок

Ни один пластик не сможет заменить металл с его приятным мягким блеском и высокой прочностью. Поэтому в 3D печати очень часто используется порошок из лёгких и драгоценных металлов: меди, алюминия, их сплавов, а также золота и серебра. Однако металлические модели не обладают достаточной химической стойкостью и имеют высокую теплопроводность, поэтому в металлический порошок для печати добавляют стекловолоконные и керамические вкрапления.

Украшения из металлического порошка, напечатанные 3D принтером

Нейлон

Печать нейлоном имеет много общего с печатью АВС-пластиком. Исключениями являются более высокая температура печати (около 320°С), высокая способность впитывать воду, более продолжительный период застывания, необходимость откачки воздуха из экструдера из-за токсичности компонентов нейлона. Нейлон – это достаточно скользкий материал, для его применения следует оснастить экструдер шипами. Несмотря на перечисленные недостатки, нейлон с успехом используют в 3D печати, так как детали из данного материала получаются не такими жёсткими, как из АВС-пластика, и для них можно использовать шарниры скольжения.

Нейлоновая нить для 3D печати

Изделия из нейлона, напечатанные 3D принтером

Поликапролактон (PCL)

Поликапролактон близок по свойствам к биоразлагаемым полиэфирам. Это один из самых популярных расходных материалов для 3D печати. Он имеет низкую температуру плавления, быстро затвердевает, обеспечивает прекрасные механические свойства готовых изделий, легко разлагается в человеческом организме и безвреден для человека. Кроме того, он может применяться сразу в нескольких технологиях 3D печати: SLS, ZCorp и FDM.

Поликапролактон для 3D принтера

Поликарбонат (PC)

Поликарбонат – это твёрдый пластик, который способен сохранять свои физические свойства в условиях экстремально высоких и экстремально низких температур. Обладает высокой светонепроницаемостью, имеет высокую температуру плавления, удобен для экструзионной обработки. При этом его синтез сопряжён с рядом трудностей и экологически не безвреден. Используется для печати сверхпрочных моделей в нескольких технологиях 3D печати: SLS, LOM и FDM.

Полилактид (PLA)

Полилактид – это самый биологически совместимый и экологически чистый материал для 3D принтеров. Он изготавливается из остатков биомассы, силоса сахарной свёклы или кукурузы. Имея массу положительных свойств, полилактид имеет два существенных недостатка. Во-первых, изготовленные из него модели недолговечны и постепенно разлагаются под действием тепла и света. Во-вторых, стоимость производства полилактида очень высока, а значит и стоимость моделей будет значительно выше аналогичных моделей, изготовленных из других материалов. Используется в технологиях 3D печати: SLS и FDM.

Полилактидная нить и изделия, напечатанные полилактидом на 3D принтере

Полипропилен (PP)

Полипропилен – это самая лёгкая из всех ныне существующих пластических масс. По сравнению с полиэтиленом низкого давления хуже плавится и лучше противостоит истиранию. При этом уязвим к активному кислороду и деформируется при отрицательных температурах.

Полипропилен для 3D печати

Полифенилсульфон (PPSU)

Данный материал пришёл в 3D печать из авиапромышленности. Он практически не горит, характеризуется теплостойкостью, высокой твёрдостью. Напоминает обычное стекло, но превосходит его по прочности. Используется в технологиях 3D печати: SLS и FDM.

Полиэтилен низкого давления (HDPE)

Это самый распространённый вид пластмассы в мире, из которого изготавливают ПЭТ-бутылки, канистры, трубы, плёнки, пакеты и т.д. В 3D печати полиэтилен низкого давления является непревзойдённым лидером. Данный материал может быть использован в любой технологии 3D печати.

Полиэтиленовая обувь, напечатанная на 3D принтере

Шоколад

Британские учёные представили публике первый шоколадный 3D принтер, который печатает любые шоколадные фигурки, заказанные оператором. Принтер наносит каждый следующий слой шоколада поверх предыдущего. Благодаря способности шоколада быстро застывать и твердеть при охлаждении, процесс печати протекает довольно быстро. В ближайшем будущем такие принтеры будут востребованы в кондитерских и ресторанах.

Шоколадный принтер в работе

Прочие материалы

Существуют 3D принтеры, которые предназначены для печати глиняными смесями, известковым порошком, продуктами питания, живыми органическими клетками и многими другими удивительными материалами. О том, какие материалы для 3D печати будут использоваться в ближайшем будущем, остаётся лишь догадываться.

Чем печатает 3D принтер: технологии 3D печати.

Если раньше 3D принтеры (станки с программным управлением создающие детали аддитивным способом), печатающие объёмные модели использовались только в производственных условиях, сегодня приобрести устройство для личного пользования, может практически каждый. С помощью них можно создавать практически всё: начиная от мелких безделушек заканчивая оружием и даже зданиями.

Содержание статьи

Технологии 3D печати

Технология аддитивной печати была разработана в 80-х годах прошлого века. Широкое распространение 3D-принтеры получили в начале XXI века.

Принцип работы станков для печати объёмных деталей можно условно разделить на 3 этапа:

  • создание модели в программе;
  • обработку модели программными средствами;
  • формирование (печать) объекта путём наслаивания материала.

Существует несколько технологий аддитивной печати, среди которых можно выделить:

  1. Метод послойного наплавления (FDM). Модели создаются за счёт укладывания в определённом порядке расплавленной нити из воска, металла или пластика.
  2. Стереолитографию (SLA). В качестве основы для объекта используют жидкий полимер, который затвердевает под воздействием лазерного излучения.
  3. Выборочную лазерную сплавку (SLM). Технология, по которой металлические детали узлов и агрегатов создаются из металлической крошки по математическим моделям.
  4. Цифровую светодиодную печать (DLP). Технология предполагает использование жидкого пластика, который отвердевает под воздействием ультрафиолета.

СПРАВКА! Одной из последних разработок учёных являются биопринтеры, чья технология печати предполагает создание органов и тканей. Объекты создаются путём соединения между собой капель, содержащих живые клетки, которые в дальнейшем должны начать делиться, расти и модифицироваться.

Чем печатает 3D принтер

В зависимости от области применения и предназначения, устройства для создания объёмных моделей могут использоваться различные материалы.

ABC-пластик

Научное название пластика – акрилонитрилбутадиенстирол. Он является одним из лучших расходных материалов для объёмного моделирования, так как обладает массой положительных качеств — ударопрочностью, эластичностью и износоустойчивостью. Помимо этого, АBC-пластик не токсичен и не имеет никакого запаха. Приобрести материал можно в виде катушек с тонкими нитями.

ВАЖНО! Из АBC-пластика можно создавать только одноцветные, плотные модели. Изделия будут долговечными и не утратят своего внешнего вида и качеств, если хранить их подальше от прямых солнечных лучей.

Акрил

В отличие от АBC-пластика, с помощью акрила можно печатать прозрачные модели. Температура его плавления превышает 240 градусов по Цельсию, что необходимо учесть, так как остывая, акрил очень быстро твердеет.

ВАЖНО! Испортить внешний вид готового изделия могут образовавшиеся в акриле пузырьки воздуха.

Бетон

Для печати на аддитивных станках используют новые сорта бетона, которые практически идентичны строительным материалам из камня. На сегодняшний день созданы лишь пробные образцы. Огромные по размеру устройства меньше чем за сутки могут напечатать небольшой дом.

Бумага

Модели из бумаги, напечатанные на 3D принтерах, чаще всего используют для создания прототипов компьютерных проектов. Сами по себе модели не отличаются прочностью и привлекательным внешним видом, но создаются с рекордной скоростью. Устройства, использующие бумагу в качестве расходного материала, создают модели путём наклеивания одного слоя на другой.

ВАЖНО! Бумага является одним из самых доступных и распространённых материалов для моделирования в домашних условиях.

Гидрогель

Мягкий биосовместимый с живыми тканями материал используют в 3D моделировании для создания различных транспортировочных устройств, которые могут доставить лекарственные препараты вглубь человеческого организма.

Так учёными из США были созданы роботы, чья высота не превышала 1 см. На их поверхности были размещены клетки сердечной ткани, которые сокращаясь, приводила их в движение. Планируется, что такие роботы в будущем смогут участвовать в диагностике и лечении множества заболеваний различной тяжести.

Гипс

Гипсовые материалы в 3D печати имеют такое же широкое распространение как бумага, акрил или пластик. Модели, изготовленные из них, не отличаются особой долговечностью, но доступная себестоимость полностью перекрывает данное обстоятельство. Гипсовые изделия используются для оформления презентационных проектов.

Деревянное волокно

Деревянное волокно является инновационным материалом. Идея создания принадлежит известному изобретателю Каю Парти. Волокно, состоящее из синтетики и натурального дерева, по свойствам напоминает полилактид. Изделия из него похожи на вещи из натурального дуба или берёзы, но в отличие от них они намного прочнее и долговечнее.

ВАЖНО! Сегодня деревянное волокно используют только в принтерах RepRap.

Лёд

Необычайной красоты ледяные фигуры также можно создавать на 3D принтерах. С 2006 года благодаря разработкам двух канадских учёных стало понятно, что не только акрил и бумага могут использоваться в качестве расходных материалов для объёмной печати. Смесь из воды и метилового эфира при температуре ниже 22 градусов превращается в небольшие предметы, которые, конечно же, не отличаются особой долговечностью и прочностью.

Металлический порошок

Благодаря использованию металлического порошка появилась возможность создавать изделия, отличающиеся высокой прочностью — детали и запчасти для техники и электроники, и даже украшения печатают из лёгких драгоценных металлов и их сплавов, таких как медь, алюминий золото и серебро.

ВАЖНО! Изделия, созданные из такого порошка, сами по себе имеют высокую теплопроводность. Для её нейтрализации в него добавляют керамическую крошку.

Нейлон

Нейлон часто применяют в объёмном моделировании, так как детали, созданные с его помощью, обладают мягкостью и эластичностью.

ВАЖНО! Нейлон имеет множество недостатков, в число которых входит токсичность.

Поликапролактон

Поликапролактон считается одним из самых востребованных расходных материалов для аддитивного моделирования. Он хорошо плавится под воздействием минусовых температур, быстро отвердевает, биоразлагаем и абсолютно безвреден.

Поликарбонат (PC)

Поликарбонатом называют пластик, который может сохранять свои характеристики и свойства под воздействием разных температур. Используется для создания сверхпрочных моделей.

Полилактид (PLA)

Самым безопасным и экологически чистым материалом признан полилактид. Его создают из силоса свёклы и кукурузы и биомассы. Среди недостатков полилактида отмечают недолговечность и способность разлагаться под воздействием тепла и света.

Полипропилен (PP)

Самой лёгкой из ныне известных миру пластических масс признан полипропилен. Он хорошо противостоит стиранию, но хуже плавится. Меняет форму на холоде, неустойчив к воздействию кислорода.

Полифенилсульфон (PPSU)

Напоминающий по внешнему виду обыкновенное стекло полифенилсульфон, превосходит полипропилен по прочности во много раз. В 3D моделирование он пришёл из авиапромышленности и был признан лучшим материалом для создания изделий с высокой теплостойкостью и твёрдостью.

Полиэтилен низкого давления (HDPE)

Полиэтилен встречается в обычной жизни практически на каждом шагу. Из него делают пластиковую тару для напитков, упаковочные пленки и ёмкости, ПВХ-трубы и т. д. В 3D печати он является лидером, так как может быть использован в любой из известных технологий.

Шоколад

3D принтеры, «работающие на шоколаде», вскоре станут обязательным атрибутом каждой кондитерской. С их помощью можно создавать фигурки из сладкого материала любой сложности. Технология их создания заключается в последовательном наслоении одного слоя шоколада на другой, которые быстро отвердевают на холоде.

Другие материалы

В мире существует огромный выбор 3D принтеров, которые используют для работы самые неожиданные расходные материалы. В их число входят устройства, работающие на извести, пищевых продуктах и даже живой органике. Обретут ли они широкую популярность и станут ли востребованы, покажет лишь время.

Подпишитесь на наши Социальные сети

3D-принтер: что это и как он работает? | GeekBrains

Описание возможностей 3д принтера и история его появления.

https://d2xzmw6cctk25h.cloudfront.net/post/1999/og_image/501bb6c82a53bb3bc2a0fee73b0c9e9e.png

В 2011 году принтер, который заправили биогелем, напечатал человеческую почку прямо во время конференции TED. Два года назад Adidas анонсировала новую модель кроссовок, которые печатают на 3D-принтере за 20 минут. А недавно компания Илона Маска SpaceX успешно провела испытания двигателей космического корабля, которые тоже напечатали на 3D-принтере.

В современном мире 3D-печать — это не удивительная технология будущего, а хорошо изученная реальность. Ее применяют в архитектуре, строительстве, медицине, дизайне, производстве одежды и обуви и других сферах. По запросу «3D-принтер» поисковики выдают сотни чертежей и прототипов разной сложности — от мыльницы и настольной лампы до автомобильного двигателя и даже жилого дома. 

Любой может купить принтер и напечатать чехол для смартфона, но дальше 3д печати по чертежу идут не все. В этой статье расскажем, когда появилась 3D-печать, как можно применять технологию и какие у нее перспективы.

Как появился трехмерный принтер

Не будем слишком утомлять вас датами и кратко перескажем историю 3D-печати.

Предвестник трехмерной печати. В начале 80-х доктор Хидео Кодама разработал систему быстрого прототипирования с помощью фотополимера — жидкого вещества на основе акрила. Технология печати была похожа на современную: принтер печатал объект по модели, послойно. 

Первый 3D-принтинг. Изготовление физических предметов с помощью цифровых данных продемонстрировал Чарльз Халл. В 1984 году, когда компьютеры еще не сильно отличались от калькуляторов, а до выхода Windows-95 было десять лет, он изобрел стереолитографию — предшественницу 3D-печати. Работала технология так: под воздействием ультрафиолетового лазера материал застывал и превращался в пластиковое изделие. Форму печатали по цифровым объектам, и это стало бумом среди разработчиков — теперь можно было создавать прототипы с меньшими издержками. 

Первый 3D-принтер. Источник: habr

Первый производитель 3D-принтеров. Через два года Чарльз Халл запатентовал технологию и открыл компанию по производству принтеров 3D Systems. Она выпустила первый аппарат для промышленной 3D-печати и до сих пор лидирует на рынке. Правда, тогда принтер называли иначе — аппаратом для стереолитографии.

Популярность 3D-печати и новые технологии. В конце 80-х 3D Systems запустила серийное производство стереолитографических принтеров. Но к тому времени появились и другие технологии печати: лазерное спекание и моделирование методом наплавления. В первом случае лазером обрабатывался порошок, а не жидкость. А по методу наплавления работает большинство современных 3D-принтеров. Термин «3D-печать» вошел в обиход, появились первые домашние принтеры.

Революция в 3D-печати. В начале нулевых рынок раскололся на два направления: дорогие сложные системы и те, что доступны каждому для печати дома. Технологию начали применять в специфических областях: впервые на 3D-принтере напечатали мочевой пузырь, который успешно имплантировали.

Печать тестового образца почки. Источник: BBC

В 2005 году появился первый цветной 3D-принтер с высоким качеством печати, который создавал комплекты деталей для себя и «коллег».

Как устроен 3D-принтер

В основном принтеры трехмерной печати состоят из одинаковых деталей и по устройству похожи на обычные принтеры. Главное отличие — очевидное: 3D-принтер печатает в трех плоскостях, и кроме ширины и высоты появляется глубина. 

Вот из каких деталей состоит 3D-принтер, не считая корпуса:

  • экструдер, или печатающая головка — разогревает поверхность, с помощью системы захвата отмеряет точное количество материала и выдавливает полужидкий пластик, который подается в виде нитей; 
  • рабочий стол (его еще называют рабочей платформой или поверхностью для печати) — на нем принтер формирует детали и выращивает изделия;
  • линейный и шаговый двигатели — приводят в движение детали, отвечают за точность и скорость печати;
  • фиксаторы — датчики, которые определяют координаты печати и ограничивают подвижные детали. Нужны, чтобы принтер не выходил за пределы рабочего стола, и делают печать более аккуратной;
  • рама — соединяет все элементы принтера.

Схема 3D-принтера. Источник: Lostprinters

Все это управляется компьютером.

Как создают изделия

За создание трехмерного изделия отвечает аддитивный процесс 3д-печати — это когда при изготовлении предмета слои материала накладываются друг на друга, снизу вверх, пока не получится копия формы в чертеже. Так печатают изделия из пластика. А фотополимерная печать работает по технологии стереолитографии (SLA): под воздействием лазерного излучателя фотополимеры затвердевают. Кроме пластика и фотополимерных смол, современные 3D-принтеры работают с металлоглиной и металлическим порошком. 

Печать состоит из непрерывных циклов, которые повторяются один за другим — на один слой материала наносится следующий, и печатающая головка двигается, пока на рабочей поверхности не окажется готовый предмет. Отходы печати принтер сам удаляет с рабочего стола.

Как работает 3D-чертеж

Принтер печатает изделие по 3D-чертежу: его создают на компьютере в специальной программе, затем сохраняют в формате STL. Этот файл выводят в программу резки для принтера — она помогает задать модели физические свойства изделия, например плотность. Далее программа преобразует модель в инструкцию для экструдера и выгружает ее на принтер, который начинает печатать изделие.

3D-чертеж легко сделать в домашних условиях — почитайте инструкцию на habr. 

Как запрограммировать 3D-принтер

Краткая инструкция по настройке принтера:

  1. Выбрать 3D-модель. Изделие можно нарисовать самому в специальном CAD-редакторе или найти готовый чертеж — в интернете полно моделей разной сложности.
  2. Подготовить 3D-модель к печати. Это делают методом слайсинга (slice — часть). К примеру, чтобы распечатать игрушку, ее модель нужно с помощью программ-слайсеров «разбить» на слои и передать их на принтер. Проще говоря, слайсер показывает принтеру, как печатать предмет: по какому контуру двигаться печатной головке, с какой скоростью, какую толщину слоев делать. 
  3. Передать модель принтеру. Из слайсера 3D-чертеж сохраняется в файл под названием G-code. Компьютер загружает файл в принтер и запускает 3д-печать.
  4. Наблюдать за печатью.

Можно ли применять напечатанные изделия

Зависит от качества материала, принтера и конечного изделия. Часто домашние принтеры неточно передают форму и цвет предмета. Изделия из пластика нужно дополнительно обработать: иногда они печатаются с заусенцами и дефектами и почти всегда с ребристой поверхностью. 

Изделие после и до обработки. Источник: 3D-Today

Для обработки поверхности есть несколько способов — не все подходят для домашнего применения:

  • механическая обработка — шлифовка вручную, срезание заусенцев;
  • химическая — погружение в ацетон, пескоструйная обработка, нанесение спецраствора кисточкой. 

Что можно напечатать на 3D-принтере

В интернете полно подборок с инструкциями для печати 3D-изделий. 3D-Today публикует фотографии работ владельцев принтеров, от мелких запчастей до скульптур. На «Хабре» уже три года назад постили список «50 крутых вещей для печати на 3D-принтере». Make3D написали о более масштабных проектах — печати автомобилей, оружия, солнечных батарей и протезов.

Есть ряд перспективных областей, в которых уже применяют 3D-печать.

Изготовление моделей по собственным эскизам. Константин Иванов, создатель сервиса 3DPrintus, в интервью «Афише» рассказал, что 3D-печать приведет к расцвету customizable things: любой сможет собрать и распечатать нужное изделие онлайн. Например, сделать модель робота и заказать его печать на промышленном принтере, создать и распечатать свой дизайн обручальных колец или обуви. Примеры таких проектов — Thinker Thing и Jweel. 

Быстрое прототипирование. Самая популярная область, в которой используют трехмерную печать. На 3D-принтерах делают тестовые модели протезов, прототипы лечебных корсетов, барельефов, олимпийского снаряжения.

Прототипы детских протезов, 3D-печать. Источник: 3D-Pulse

Сложная геометрия. 3D-принтер легко справляется с изготовлением моделей любой формы. Несколько примеров:

— в австралийском университете исследовали возможности 3D-принтера и напечатали табурет в форме отпечатка пальца;

— шеф-повар из Дании победил в конкурсе высокой кухни: он напечатал на 3D-принтере миниатюрные блюда сложной формы из морепродуктов и свекольного пюре;

Одно из победивших блюд шеф-повара. Источник: 3D-Pulse

— в немецком институте разработали систему для ускоренной 3D-печати — за 18 минут принтер изготавливает сложное геометрическое изделие высотой в 30 см. Обычно у принтеров уходит час на печать карманных фигурок.

Технологии 3D-печати 

Кратко об основных методах 3D-принтинга.

Стереолитография (SLA). В стереолитографическом принтере лазер облучает фотополимеры, и формирует каждый слой по 3D-чертежу. После облучения материал затвердевает. Прочность изделия зависит от типа полимера — термопластика, смол, резины. 

Цветную печать стереолитография не поддерживает. Из других недостатков — медленная работа, огромный размер стереолитографических установок, а еще нельзя сочетать несколько материалов в одном цикле.

Эта технология — одна из самых дорогих, но гарантирует точность печати. Принтер наносит слои толщиной 15 микрон — это в несколько раз тоньше человеческого волоса. Поэтому с помощью стереолитографии делают стоматологические протезы и украшения. 

Промышленные стереолитографические установки могут печатать огромные изделия, в несколько метров. Поэтому их успешно применяют в производстве самолетов, судов, в оборонной промышленности, медицине и машиностроении. 

Селективное лазерное спекание (SLS). Самый распространенный метод спекания порошковых материалов. Другие технологии — прямое лазерное спекание и выборочная лазерная плавка.

Метод изобрел Карл Декарт в конце восьмидесятых: его принтер печатал методом послойного вычерчивания (спекания). Мощный лазер нагревает небольшие частицы материала и двигается по контурам 3D-чертежа, пока изделие не будет готово. Технологию используют для изготовления не цельных изделий, а деталей. После спекания детали помещают в печь, где материал выгорает. SLS использует пластик, керамику, металл, полимеры, стекловолокно в виде порошка.

На атлете — кроссовки New Balance, которые изготовили с помощью лазерного спекания. Источник: 3D-Today

Технологию SLS используют для прототипов и сложных геометрических деталей. Для печати в домашних условиях SLS не подходит из-за огромных размеров принтера.

Послойная заливка полимера (FDM), или моделирование методом послойного наплавления. Этот способ 3d-печати изобретен американцем Скоттом Крампом. Работает FDM так: материал выводится в экструдер в виде нити, там он нагревается и подается на рабочий стол микрокаплями. Экструдер перемещается по рабочей поверхности в соответствии с 3D-моделью, материал охлаждается и застывает в изделие. 

Преимущества — высокая гибкость изделий и устойчивость к температурам. Для такой печати используют разные виды термопластика. FDM — самая недорогая среди 3D-технологий печати, поэтому принтеры популярны в домашнем использовании: для изготовления игрушек, сувениров, украшений. Но в основном моделирование послойным наплавлением используют в прототипировании и промышленном производстве — принтеры довольно быстро печатают мелкосерийные партии изделий. Предметы из огнеупорных пластиков изготовляют для космической отрасли. 

Струйная 3D-печать. Один из первых методов трехмерной печати — в 1993 году его изобрели американские студенты, когда усовершенствовали обычный бумажный принтер, и вскоре технологию приобрела та самая компания 3D Systems. 

Работает струйная печать так: на тонкий слой материала наносится связующее вещество по контурам чертежа. Печатная головка наносит материал по границам модели, и частицы каждого нового слоя склеиваются между собой. Этот цикл повторяется, пока изделие не будет готово. Это один из видов порошковой печати: раньше струйные 3D-принтеры печатали на гипсе, сейчас используют пластики, песчаные смеси и металлические порошки. Чтобы сделать изделие крепче, после печати его могут пропитывать воском или обжигать.

Предметы, которые напечатали по этой технологии, обычно долговечные, но не очень прочные. Поэтому с помощью струйной печати делают сувениры, украшения или прототипы. Такой принтер можно использовать дома. 

Эти конфеты сделали на кондитерском струйном 3D-принтере ChefJet: вместо пластика он использует воду, сахар, шоколад и пищевые красители. Источник: 3Dcream.ru

Еще струйную технологию используют в биопечати — наносят живые клетки друг на друга послойно и таким образом строят органические ткани. 

Где применяют 3D-печать

В основном в профессиональных сферах.

Строительство. На 3D-принтерах печатают стены из специальной цементной смеси и даже дома в несколько этажей. Например, Андрей Руденко еще в 2014 году напечатал на строительном принтере замок 3 × 5 метров. Такие 3D-принтеры могут построить двухэтажный дом за 20 часов.

Медицина. О печати органов мы уже упоминали, а еще 3D-принтеры активно используют в протезировании и стоматологии. Впечатляющие примеры — с помощью 3D-печати врачам удалось разделить сиамских близнецов, а кошке без четырех лап поставили протезы, которые напечатали на принтере. 

Подробнее о 3D-принтинге в медицине можно узнать в статье издания 3D-Pulse.

Космос. С помощью трехмерной печати делают оборудование для ракет, космических станций. Еще технологию используют в космической биопечати и даже в работе луноходов. Например, российская компания 3D Bioprinting Solutions отправит в космос живые бактерии и клетки, которые вырастят на 3D-принтере. Создатель Amazon Джефф Безос презентовал прототип лунного модуля с напечатанным двигателем, а космический стартап Relativity Space строит фабрику 3D-печати ракет. 

Авиация. 3D-детали печатают не только для космических аппаратов, но и для самолетов. Инженеры из лаборатории ВВС США изготавливают на 3D-принтере авиакомпоненты — например, элемент обшивки фюзеляжа — примерно за пять часов.

Архитектура и промышленный дизайн. На трехмерных принтерах печатают макеты домов, микрорайонов и поселков, включая инфраструктуру: дороги, деревья, магазины, освещение, транспорт. В качестве материала обычно используют недорогой гипсовый композит. 

Одно из необычных решений — дизайн бетонных баррикад от американского дизайнера Джо Дюсе. После терактов с грузовыми автомобилями, которые врезались в толпу людей, он предложил макет прочных и функциональных заграждений в виде конструктора, которые можно напечатать на 3D-принтере.

Изготовить прототип помогла компания UrbaStyle, которая печатает бетонные формы на строительных 3D-принтерах

Образование. С помощью 3D-печати производят наглядные пособия для детских садов, школ и вузов. В некоторых московских школах с 2016 года есть трехмерные принтеры: на уроках химии дети разглядывают 3D-модели молекул и проводят реакции в напечатанных пробирках, на физике изучают электрическую цепь на 3D-прототипе токопроводящего стенда, а еще сами печатают себе ручки на уроках ИЗО.

Узнать больше о 3D-технологиях в школах можно на сайте «Ассоциации 3D-образования». 

А еще 3D-печать помогает в быту, производстве одежды, украшений, картографии, изготовлении игрушек и дизайне упаковок.

как перестать бояться и начать печатать

Технологии 3D-печати, еще несколько лет назад казавшиеся дорогими и недоступными, с каждым днем становятся все ближе к нам. Сейчас на рынке представлено большое количество моделей 3D-принтеров, простых в управлении и доступных по цене. Выбрать 3D-принтер для начинающих теперь стало гораздо проще.

Источник: https://www.brooklinelibrary.org

Присутствуют даже модели, которыми могут пользоваться дети. Как начать печатать 3D-модели с нуля? Мы расскажем об этом подробно.

Суть технологии 3D-печати

3D-печать – это технология, при которой 3D-принтер создает материальный трехмерный объект по компьютерной модели, разработанной в программе 3D-моделирования или на основе 3D-скана. 3D-принтер – это устройство с программным управлением, которое использует данные компьютерной трехмерной модели для послойного создания физического объекта.

Источник: https://www.solvay.com

Существует много распространенных и хорошо себя зарекомендовавших технологий 3D-печати, и специалисты продолжают работать над их усовершенствованием. Однако лидерство прочно удерживают несколько наиболее удобных в применении технологий – это FDM (fused deposition modeling – моделирование методом наплавления) и стереолитография — SLA (laser stereolithography – лазерная стереолитография) и ее аналог DLP.

Как начать печатать в 3D быстро и легко

Итак, вы решили приобрести 3D-принтер – с чего начать? Прежде всего нужно  разобраться в их видах. Принтеры различаются технологиями, по которым они работают – FDM, SLA или DLP, и техническими параметрами. Разберем, какие характеристики имеют эти устройства и на что нужно ориентироваться, выбирая принтер для начала печати.

Источник: https://www.digitaltrends.com

Характеристики 3D-принтера

Присматриваясь к FDM-моделям принтеров, кроме цены, обращайте внимание на такие параметры:

  • Область печати – это габариты или объем той фигуры, которую можно напечатать на данном устройстве. Указывается в см3 или соотношении длины, ширины и высоты готового изделия. Рекомендуемые габариты для начинающих печатников – от 200 х 200 х 200 мм.
  • Доступная скорость печати (от 40 до 150 мм/сек и даже выше).
  • Разрешение печати или толщина слоя. Они напрямую связаны с внешним видом готового изделия. Начинающему пользователю стоит выбирать принтер с разрешением 50-100 мкм. Чем ниже разрешение, тем грубее выглядит готовая деталь.
  • Экструдер – деталь принтера, через которую подается расплавленный материал для печати. Существуют экструдеры для печати несколькими материалами и принтеры с неск

Как работает 3D принтер: объяснение на простых примерах

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

 

 

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

 

Общие принципы 3D-печати


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

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

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

FDM

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

 


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



 

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

 

 

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

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


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

 
FDM-принтер на примере MakerBot Replicator 2


 
Стереолитография

 

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


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

 


 

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

 

 

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

 

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

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

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

   

SLA-принтер на примере Formlabs Form 2

 


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

 

 

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


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

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

 

DLP-принтер на примере SprintRay MoonRay S

 

 

SLS

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

 


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

 

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

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

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

 

SLS-принтер на примере Sinterit Lisa Pro

 

 

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

 

Polyjet


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

 

Пример: принтер Stratasys и напечатанные на нем кроссовки.
 

 

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

 

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

 

Polyjet-принтер на примере Stratasys J750
 

 

Заключение

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

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

 

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

Узнайте больше о возможностях усовершенствовать ваше производство интеграцией нового оборудования:

Что такое 3D-печать: просто о сложном

 

Оглавление

 

1. Для чего используется 3D-печать

2. Как работает 3D-печать

3. Что я могу создать с помощью 3D-принтера

Studio 911 — макеты

Завод им. Кулакова — судовая электроника

Stigma Show — костюмы

4. Какие материалы доступны для 3D-печати

5. Как начать 3D-печать

Шаг 1 процесса 3D-печати: Дизайн

Шаг 2 процесса 3D-печати: Нарезка

Шаг 3 процесса 3D-печати: Печать

6. Какие навыки нужны для работы с 3D-печатью

Создание 3D-моделей

Управление слайсером и принтером

Как упростить себе жизнь

7. Что мне нужно для начала 3D-печати

1. Программное обеспечение САПР

2. Слайсер

3. 3D-принтер

4. Расходные материалы

8. Кто использует 3D-печать

Педагоги и учащиеся

Мейкеры

Дизайнеры и художники

В промышленности

Автомобильные и авиационные производители

Врачи и стоматологи

Шеф-повара и производители продуктов питания

Модельеры

Архитекторы и строительные компании

9. Альтернативы 3D-печати

Альтернативы для домашнего использования

Сравнение с промышленными альтернативами

10. Перспективы

Великая мечта

Что могло сдержать 3D печать

Повторное использование и переработка

Будущее 3D-печати в отрасли

Технология, которая вдохновляет

11. В заключение


Что такое 3D-печать? Для чего 3D-печать хороша? Как работает 3D-печать? В этой статье мы подробно расскажем об этой захватывающей технологии.


3D-печать, также известная как аддитивное производство, это производственный процесс, при котором 3D-принтер создает трехмерные объекты путем нанесения материала слоями, в соответствии с цифровой 3D-моделью объекта.
 

Анимация, показывающая, как 3D-принтер печатает трехмерный объект, слой за слоем

 

1. Для чего используется 3D-печать


3D-печать позволяет любому желающему легко создавать предметы разной формы, даже у себя дома.
 

В отличие от громадных машин, установленных на заводах, современные настольные 3D-принтеры компактны, дешевы и достаточно просты, чтобы начать работать без серьезной подготовки.
 

3D-принтер легко помещается на рабочем столе

 

Многие уже приобрели 3D-принтер себе домой. Зачем же он нужен?


На 3D-принтере можно напечатать много разнообразных вещей. Ваш ребенок хочет новую игрушку? Напечатайте её! Ваша дверная ручка сломалась? Напечатайте новую. Чашка индивидуального дизайна? Почему бы и нет! Часто дешевле и быстрее напечатать что-то самому, чем покупать такие вещи в магазине. Тем более, иногда простейшие предметы отсутствуют в продаже. Например — крепления для стеллажей, шестеренки для кухонной техники, подставки требуемых размеров и дизайна.


Технология уже довольно зрелая и качество 3D-печатных изделий постоянно улучшается. Легко представить себе ближайшее будущее, когда у каждого дома есть 3D-принтер. Это может никогда не произойти, но всем желающим 3D-принтеры доступны уже сейчас.


2. Как работает 3D-печать


Каждый, кто знаком с работой обычного струйного принтера, который печатает документы, легко поймет как работает 3D-принтер.
 

Например, вы хотите напечатать что-то полезное, вроде чехла для вашего смартфона, порядок действий будет таким:
 

  1. Так же, как для печати на струйном принтере требуется цифровой документ (файл PDF или DOC), для 3D-печати требуются файлы 3D-моделей (наиболее распространенный формат —  .STL). Сначала нужно создать или загрузить цифровой файл.
     

Файл дизайна чехла для iPhone

 
  1. После сохранения цифрового дизайна ваш компьютер обработает файл и подготовит к печати. Вы можете изменять настройки в меню так же легко, как меняете их на обычном струйном принтере.


Можно изменить настройки 3D-печати с помощью программного обеспечения

 
  1. Для обычного струйного принтера вы покупаете и используете картриджи с чернилами, для 3D-принтера — филамент, нитеобразный пластик, сделанный из различных материалов. Филамент служит “чернилами” для 3D-принтеров.


 
  1. Обычный струйный принтер создает документ нанесением чернил на бумагу. 3D-принтер создает физический объект путем нанесения большого количества слоев материала на основание. В процессе печати компьютер передает принтеру команды, заставляющие его наносить слои материала таким образом, чтобы получилась заданная модель.

 

  3D-принтер печатает чехол для iPhone. Это занимает около часа.

 

3D-печатный чехол для iPhone.

 

3. Что я могу создать с помощью 3D-принтера


Трудно представить, что вы могли бы сделать, если бы у вас было устройство создающее различные вещи. Итак, чтобы помочь вашему воображению, вот несколько примеров того, как люди используют свои 3D-принтеры.

Studio 911 — макеты


Макетная мастерская из Москвы использует принтеры для печати архитектурных макетов.


Раньше детали макетов вырезались из пенопласта, клеились из листового пластика, вытачивались и фрезеровались на станках из различных материалов, включая камень.


Все эти технологии применяются и сейчас, но 3D-печать сильно расширила возможности создателей макетов.
 


3D-печать принесла в макетное дело много нового и серьезно расширила его возможности — как количественные, так и качественные: она ускорила производство макетов, повысила их точность и диапазон доступных масштабов.


Пока нельзя заменить 3D-печатью все процессы в макетной мастерской, это еще не оправдано экономически, но и представить уважающую себя макетную студию без них уже нельзя. Особенно хорошо это видно на примере STUDIO 911, где стремятся не только производить качественные макеты, но и поставить это дело “на конвейер”.


3D-принтеры берут на себя рутинную часть работы, оставляя специалистам более творческую, и тем повышая эффективность их труда, а значит и продуктивность мастерской в целом.
 

3D-печатная миниатюра достопримечательностей Москвы, размером с блюдце.

 
Завод им. Кулакова — судовая электроника


На заводе судовой электроники имени А.А.Кулакова 3D-печать используют для изготовления литейных форм.


До появления 3D-печати проектирование и производство корпусов и несущих элементов оборудования проводилось традиционными методами, включающими в себя долгий процесс ручного прототипирования и испытаний. Технологии Цифрового Производства дают возможность значительно уменьшить необходимые время и трудозатраты, а значит — ускорить и удешевить производство.


В данном случае, в качестве материала был выбран полимер Somos PerFORM, основное свойство которого — способность напечатанной детали выдерживать температуру до 268 градусов Цельсия.
 


Эта методика позволяет печатать формы для вертикального термопластавтомата на 3D-принтере, что значительно дешевле и быстрее изготовления их на фрезерном станке с ЧПУ.
 


Такие формы выдерживают около 200 отливок без потери качества и используются для мелкосерийного производства.

Stigma Show — костюмы

Stigma Show создают свои костюмы с использованием 3D-печати.


Stigma Show — это яркие геометрические рисунки, психоделические образы и мощная энергетика. Уже десять лет они выступают по всему миру и дарят людям свет, в прямом и переносном смысле. Основные направления — световое, огненное и зеркальное шоу.
 


3D-принтер применяется для печати масок и других элементов костюмов, которые участники используют в выступлениях.
 


Каждый такой костюм — сложная конструкция собирающаяся из множества компонентов, включающая в себя как 3D-печатные части, так и ткань, и электронные или светоотражающие детали.
 


Раньше, чтобы создать 3D-объект, приходилось брать много 2D-элементов и складывать их вместе. Или брать объекты побольше и выпиливать из них всё лишнее, чтобы получить желаемое.


Сейчас всё проще. Объекты крупные, иногда себестоимость пластика примерно такая же, как в случае заказа аналогичной детали на стороне, но, с учётом времени на доставку и обработку, свой принтер серьезно выигрывает.

 

4. Какие материалы доступны для 3D-печати


Так как все вышеупомянутые примеры используют пластик, вам может быть интересно, является ли пластик единственным, что могут использовать 3D-принтеры.
 

И да, и нет. Используя настольный принтер, вы можете выполнять 3D-печать с использованием пластиков разного химического состава и композитных материалов на основе пластика, включающих в себя металл, керамику и дерево.
 

Ниже несколько примеров.
 

Эти гайка и болт были напечатаны с использованием пластика ABS.
 

Часы напечатаны композитом содержащим древесину.

Эта декоративная металлическая деталь была напечатана с использованием композиционного материала содержащего металл. После печати деталь запечена в печи.

Профессиональные и промышленные 3D-принтеры, более сложные и дорогие, также могут печатать фотополимерными смолами, сталью и сплавами, керамикой, воском и другими материалами. Если у вас нет достаточно денег и отдельной комнаты для принтера, вы не сможете использовать эти продвинутые материалы для своих DIY проектов. Но можно воспользоваться онлайн-сервисом 3D-печати, таким как  студия печати Top 3D Shop, чтобы деталь была напечатана из требуемого материала и отправлена вам.
 

Если вам интересно узнать больше о разнообразных расходных материалах для 3D-печати, ознакомьтесь с нашим подробным гидом по выбору пластика для 3D-печати


5. Как начать 3D-печать


3D-печати может научиться любой. Но прежде чем мы поделимся с вами списком покупок и перейдем к рассмотрению технологии в подробных деталях, вам лучше ознакомиться с различными этапами процесса 3D-печати. Поняв этот процесс, вы будете лучше представлять с чего начать и решите, какой принтер вы хотите купить.

Шаг 1 процесса 3D-печати: Дизайн


Для 3D-печати нужен цифровой файл, представляющий собой трехмерную модель предмета. Поэтому дизайн является первым важным шагом в процессе 3D-печати.
 

В 3D-моделировании нет необходимости рисовать что-то от руки, в программном обеспечении есть инструменты и шаблоны форм, используя которые можно создавать множество 3D-моделей.
 

Если Вы когда-либо работали с MS Paint, GIMP, Inkscape, Illustrator или Photoshop, то ПО для 3D-моделирования покажется вам знакомым. Все они имеют похожие интерфейсы для операций с объектами.
 

Ниже приводим короткий видеоролик, показывающий процесс создания кольца, чтобы вы могли получить первоначальное представление о том, как это работает:

Шаг 2 процесса 3D-печати: Нарезка


После того, как у вас есть файл дизайна, следующим шагом будет открытие его в слайсере — специализированном ПО для разделения объекта на слои, превращения трехмерной графики в набор команд для 3D-принтера.

Ниже короткий видеоролик о том, как можно поменять настройки в слайсере:


Слайсер рассчитывает кратчайший путь перемещения печатающей головки во время печати, чтобы она могла создать первый слой, затем переместиться вверх и создать второй слой, и так далее. Таким образом, слайсер из 3D-модели делает файл в формате .gcode, с конкретными командами для 3D-принтера для печати каждого слоя.

Шаг 3 процесса 3D-печати: Печать


Если ваш 3D-принтер подключен к компьютеру, просто нажмите «Печать» и убедитесь, что процесс запущен. Если принтер работает автономно — перенесите файл .gcode с компьютера в принтер на флешке или SD-карте, выберите его и запустите печать.

3D-принтеры работают пока не очень быстро, им бывает необходимо несколько часов для печати объекта размером с чашку для кофе.

 

  6. Какие навыки нужны для работы с 3D-печатью
 

В последних нескольких подразделах мы рассмотрели различные этапы процесса 3D-печати. Если вы новичок, вам, возможно, придется улучшить навыки, прежде чем вы будете готовы к каждому из этих шагов.
 

Создание 3D-моделей


Если вы хотите создать свои собственные 3D-модели, то вам нужно будет ознакомиться с программами для 3D-дизайна. Обратите внимание, что это не обязательно, ведь всегда можно загрузить модели из Интернета.
 

Программное обеспечение САПР (CAD) отличается друг от друга, поэтому рекомендуется выбрать одну программу и попытаться полностью освоить её интерфейс и возможности.
 

К счастью, есть очень хорошие учебники почти для всех популярных программных продуктов САПР, которые можно скачать в Интернете или купить в книжном магазине. Начните с базовых руководств по созданию простых моделей и, когда вы будете уверены в своих знаниях, перейдите к расширенным учебным пособиям, посвященным проектированию более сложных объектов. При достаточном желании и усердии, вы сможете овладеть созданием 3D-моделей за несколько недель.
 

В следующем разделе мы представим ряд ссылок, которые помогут вам начать карьеру 3D-дизайнера.
 

Управление слайсером и принтером

Работа со слайсером и принтером не всегда выполняется в режиме «plug-and-play». Бывают сложности, и вам нужно быть достаточно осведомленным для самостоятельного устранения неполадок и стандартных проблем.

  1. Вы должны уметь настроить принтер и откалибровать его, прежде чем сможете начать печатать свои собственные проекты. Этот процесс не слишком сложен, с каждым принтером поставляются собственные инструкции по сборке и калибровке. Ниже приведен пример того, как это выглядит для экструзионного 3D-принтера Monoprice.


     

  1. Некоторые 3D-модели могут иметь нависающие элементы. Поскольку 3D-принтер печатает слой за слоем, он не может печатать висящие детали. Для их печати нужно создать поддержки в слайсере. От слайсера будет зависеть расположение и частота поддержек, в настройках эти параметры можно менять. После завершения печати поддержки удаляются вручную, если вы печатаете их материалом модели, либо растворяются соот

Тонкости 3D-печати. Часть 2. Теория и практика.

Продолжаю серию статей начатую частью, посвященной полимерам. Данная часть будет посвящена теории и практике 3D печати, и я постараюсь раскрыть те вопросы, которые возникают, когда на практике получается не совсем то, о чем, казалось бы, теоретически известно. Для начала немного вроде бы известной всем и каждому элементарной теории FDM печати 🙂

Казалось бы, что может быть проще? Есть пруток на катушке, который поступает в волшебный хотэнд, где плавится и понемногу, как зубная паста из тюбика намазывается слоями. В ходе этого процесса и растет наша распечатка. Вроде все просто, да не совсем.

Дело в том, что как только пластиковый пруток начинает нагрев в канале хотэнда, он начинает расширяться. Возникает странная картина: входит в хотэнд печатающей головки, допустим, 1 кубический сантиметр пластика, а выходит уже несколько большее его количество! И ладно бы оно таким и оставалось впоследствии, — мы бы смирились с этой странной, нарушающей законы сохранения энергии математикой. Но, вот незадача, как только пластик покидает печатающую головку через сопло, и начинает остывать, он начинает стремиться вернуть свой первоначальный объем.

В конце первой части статьи ‘Полимеры’, я уже рассматривал этот вопрос и дал общий совет: не греть пластик сверх необходимой для достижения хорошей адгезии между слоями температуры, так как усадка нагретого пластика тем сильнее, чем выше температура печати. Для каждого из пластиков, используемых в 3D печати эта температура конечно же своя и находится экспериментальным путем в том температурном диапазоне, который указан производителем прутка на упаковке.

Почему бы производителю не указать конкретную идеальную температуру?

Дело в том, что мы все используем печать для самых разных, порой, очень причудливых целей! Кому-то нужна высочайшая детализация при печати небольших объектов, а кто-то печатает конечные изделия весьма приличных размеров. Кому-то нужен лишь внешний вид прототипа, а кому-то важна механическая прочность полученной распечатки.

И очень важно понять для себя, что же ты хочешь получить, так как полный набор этих свойств получить бывает довольно проблематично. Не все печатают для себя и для своих целей, многие печатают и под заказ, и вот тут следует очень хорошо владеть и теорией и практикой печати, и даже быть в некоторой степени материаловедом, чтобы предложить заказчику тот материал, модель и способ печати, который максимально его устроит в виде готового результата.

В целом, чем меньше температура печати конкретным пластиком, тем выше детализация, которую можно получить, но тем меньше механическая прочность распечатки.

Как увеличить прочность распечатки не прибегая к повышению температуры печати?

Для того, чтобы получить ответ на этот вопрос можно зарыться в математические дебри, опять вспомнить о силах Ван-Дер-Ваальса… но можно и просто привести наглядные примеры из окружающей нас жизни.

Вы пробовали когда-нибудь разделить 2 ровных стекла, лежащих друг на друге? Чем больше их площадь и чем они ровнее, тем больше поверхность их соприкосновения и тем сложнее их разделить.

Вот и с 3D печатью прослеживается такая же зависимость. Чем больше поверхность соприкосновения последующего слоя распечатки с предыдущим, тем лучше между ними адгезия.

Что же влияет на размер этой площади, кроме непосредственно площади самого слоя распечатки?

Наибольшее влияние на площадь соприкосновения между слоями оказывают размер сопла и температура печати. Чем выше температура, тем менее вязким выходит пластик из хотэнда, соответственно он лучше ‘смачивает’ поверхность предыдущего слоя.

* Что интересно, так это то, что теоретически, чем более шероховатой получилась поверхность предыдущего слоя распечатки, тем лучше будет ее сцепление с последующим слоем, при должной температуре печати!

На иллюстрации показаны 3 варианта разрезов слоев. 1 — типичный результат слишком низкой температуры печати; 2 — идеальный вариант, когда текучесть пластика достаточная для заполнения неровностей предыдущего слоя; 3 — воображаемый сверх идеальный вариант увеличенной площади склейки за счет неровной поверхности предыдущего слоя.

Чисто визуально разница между вариантами 1 и 2 видна на распечатке из прозрачного пластика. Распечатка начинает блестеть по всей толщине, будто вся пронизана тонкими серебристыми нитями. В сущности так и есть — серебристые нити это воздух, оставшийся между слоями.

Больше всего воздуха остается в месте стыка периметров, за счет того, что ‘колбаска’ выдавливаемого из сопла пластика в поперечном разрезе представляет из себя не прямоугольник, а прямоугольник с полностью скругленными краями. Вот в местах боковых стыков этих ‘колбасок’ как раз и кроется воздух, уменьшающий прочность распечатки.

Уменьшить количество стыков можно уменьшением количества элементов, образующих стык!

Конечно, идеальным вариантом пластикового изделия со свойствами гомогенными по всей его толщине, является отливка — один элемент на изделие. Но мы говорим о 3D печати.

Соответственно, для получения максимально прочной распечатки нужно максимально увеличить диаметр используемого сопла и толщину слоя, таким образом уменьшив количество элементов!

Толщину слоя нельзя увеличивать чрезмерно, равно как и диаметр сопла. Но если с диаметром все понятно — чем он меньше, тем выше возможная детализация, то с толщиной слоя не всё так прозрачно, так как она не так влияет на детализацию за счет того, что она меньше диаметра сопла. И вопрос — насколько меньше?

Что такое диаметр сопла и высота слоя с точки зрения математики слайсера?

Слайсер не видит, какое у вас стоит сопло в принтере. И он даже не сможет проверить, если вы его обманете 🙂 И вот почему: для программы управления принтером, а так же для слайсера, который готовит код для программы управления, диаметр сопла и высота слоя есть не более чем 2 переменные на основе которых высчитывается количество пластика, которое нужно продавить через хотэнд за то время, пока он перемещается на расстояние в 1 см. Всё!

Соответственно, если вы уверены, что через сопло, установленное на принтере, заведомо пролезет и больше пластика, — смело выставляйте диаметр сопла больше физического. Меньший размер тоже можно выставлять. Но тут, как и везде, есть свои пределы. И если с программным увеличением диаметра все понятно, то программное уменьшение диаметра сопла может дать нестабильность потока пластика и его срыв с сопла. Особенно это заметно на заполнении. Так что если у вас постоянно рвет сетку заполнения — просто выставьте диаметр сопла больше.

*На фото результаты распечаток сделанных соплом 1.2мм. В параметрах слайсера выставлены последовательно сопла 2, 1.5, 1.3, 1, 0.8, 0.5 мм.

Вовсе не обязательно ставить для всех операций печати сопло одного диаметра! Спросите как? Значит вы ни разу не залезали на вкладку Advanced в настройках Slic3r.

Вполне можно выставить для заполнения программный диаметр сопла в 2мм, а для периметров и сплошного заполнения оставить 1мм. Или наоборот.

*На фото показаны результаты для двух этих вариантов.

Правильное отношение диаметра сопла к толщине слоя.

Должно быть всем понятно, что если толщина слоя будет равна диаметру сопла, то распечатка будет представлять из себя ни что иное, как пучок слабо склеенных прутков равных соплу по диаметру! Такой вариант как раз можно увидеть на иллюстрации в правом верхнем углу.

* На иллюстрации изображена табличка наиболее подходящих отношений диаметра сопла к высоте слоя. В целом, чем меньше высота слоя, тем меньше нужно выбирать сопло для печати. Соотношение диаметра сопла к высоте слоя примерно 2-4 к 1.

Но, казалось бы, чем плохо выставить высоту слоя значительно меньше, чем диаметр сопла? До какого-то предела высоту слоя конечно можно уменьшать, но не бесконечно, так как со временем начинают накапливаться ошибки и на поверхности (внешнем периметре) распечатки образуются артефакты. Происходит это скорее всего потому, что поток пластика вынужден растекаться по не идеально ровной поверхности предыдущего слоя, таким образом увеличивая погрешность от слоя к слою или повторяя ее с небольшим смещением.

Если же высоту слоя увеличить, то ошибки скрадываются и с каждым новым слоем становятся менее заметными.

* На фото распечатки сделанные соплом 1.2мм (в настройках слайсера выставлен размер сопла 2мм) с высотой слоя от 0.4, 0.3, 0.2, 0.15, 0.1мм. Легко заметить, что на распечатке со слоем 0.1мм появились артефакты поверхности.

Исходя из вышеприведенных доводов, можно сделать вывод, что следует соблюдать правильное соотношение диаметра сопла к высоте слоя для получения наиболее качественных распечаток.

Что такое скорость печати с точки зрения математики и физики?

Максимально упростив схему для ясности мы получим явную картину того, что: скорость печати прежде всего отражается на объеме пластика, который необходимо нагреть и продавить сквозь сопло определенного диаметра.

Не будем рассматривать такие ограничители скорости, как конструкция принтера и его кинематика, так как это выходит за рамки обсуждающихся в статье вопросов.

То есть фактически, наиболее существенными ограничителями скорости печати являются 2 параметра:

— мощность хотэнда (он должен успевать расплавить максимальное количество пластика в секунду)

— диаметр сопла (через него должно пройти максимальное количество расплавленного пластика в секунду)

Все мы наверное еще помним задачку из школьного курса алгебры: рассчитайте насколько нужно увеличить диаметр трубы, чтобы вода из бассейна вылилась в 2 раза быстрее 😉

Вот и получается, что если у нас дома или на работе стоит конкретный принтер, то увеличить скорость его печати можно лишь увеличив температуру расплава (увеличив мощность, подаваемую на хотэнд) и увеличив диаметр сопла.

Причём, чтобы увеличить скорость печати в 2 раза, нужно увеличить диаметр сопла примерно в 1.4 раза 🙂

Охлаждение.

Итак, мы увеличили скорость печати в 2 или даже 3 раза. Ок! Здорово. Но вот незадача, по закону сохранения энергии, если мы начали греть пластик в 2-3 раза быстрее, то и остужать его нужно настолько же быстрее. Иначе возможны совершенно незапланированные сбои, вызванные оплыванием пластика, особенно, если вы печатаете пластиками с низкой температурой стеклования (попросту — долго застывающими). К таким пластикам относятся PLA и его смеси, а так же большинство ударо- и морозостойких пластиков — термоэластопластов, в том числе и пластик Filamentarno! Prototyper нашего производства.

*На фото типичный результат недостаточного обдува распечатки.

Обдув — один из самых тонких и трудно осваиваемых инструментов в 3D печати. И он настолько же полезен, насколько и сложен в освоении.

Печать мостов, нависаний, мелких деталей, маленьких моделей — все это практически невозможно ускорить без использования обдува распечатки.

Мощность обдува следует рассматривать, как параметр взаимосвязанный со скоростью печати — чем она выше, тем мощнее должен быть обдув.

Эпилог.

Коротко все тезисы статьи можно свести к следующему:

Не повышать температуру печати сверх необходимой для достижения достаточной адгезии между слоями

***

Экспериментировать со всеми доступными на рынке материалами — это поможет понять диапазон доступных Вам возможностей

***

Использовать сопла сообразного целям размера; обязательно иметь их несколько от 0.2 до 1.2мм

***

Не стесняться использовать программную подгонку диаметра сопла, использовать различную ширину экструзии для разных типов заполнения

***

Подбирать высоту слоя сообразно диаметру сопла

***

Подбирать температуру печати сообразно как размеру распечатки, так и диаметру сопла

***

Обязательно использовать охлаждение при повышении скорости печати и печати сложных объектов

***

Выбирать мощность обдува сообразно скорости печати

На этом пока всё!

Следующая статья этой серии скорее всего будет посвящена моделированию для печати.

Стоит помнить, что печать на FDM принтере пластиком это процесс схожий с литьем. Соответственно и требования, предъявляемые к модели должны быть такими же, как и требования, предъявляемые к мастермодели для отливки из пластика.

С уважением, команда Filamentarno!

Производитель уникальных материалов для 3D печати.

www.filamentarno.ru

Что такое 3D-принтер? Введение в 3D-принтеры

3D-печать — это революционная технология, которая в последнее время произвела ажиотаж из-за их гениальной концепции, использованной в их изобретении, и огромного потенциала для влияния на текущий производственный процесс. Несравненное устройство, которое используется для создания трехмерного объекта из цифрового файла; 3D-принтеры создали чудеса в цифровом мире принтеров. Практика создания трехмерного объекта использует химический подход и аддитивные процессы, при которых объект изготавливается путем организации ряда его покрытий друг над другом до тех пор, пока неповрежденный объект не будет сформирован.Каждое из этих покрытий представляет собой очень мелко нарезанный горизонтальный кусок готового объекта, который должен быть изготовлен принтером.

Что такое 3D-принтер?

3D-принтеры

используются для создания трехмерных объектов и объектов путем печати. Этот процесс также называется аддитивным производством. В этих принтерах последовательные пленки и слои определенного материала укладываются под управлением компьютера. Объекты, которые создаются на этих принтерах, могут иметь любую форму, размер и геометрию.Принтеры последовательно размещают материал на порошковой подушке, к которой прикреплены головки струйных принтеров. Хотя их обычно называют 3D-принтерами или 3D-печатными машинами, технические стандарты относятся к этим устройствам как к процессу аддитивного производства .

Как работают 3D-принтеры?

Эти принтеры сначала формулируют фундаментальный дизайн объекта, который вы хотите создать. Этот план создается с помощью файла САПР, который применяет программу трехмерного моделирования, которая используется для создания нового проекта, или он также может использовать трехмерный сканер, который дублирует точную модель объекта, а также создает трехмерный цифровой файл объекта.Эти сканеры объединяют в себе различные методы создания 3D-моделей. Для создания цифрового файла для печати программное обеспечение, используемое в 3D-моделировании, разбивает окончательную модель на миллионы слоев. Когда эти фрагменты загружаются в принтер, можно создать конечный объект, наложив один слой на другой. 3D-принтер изучает каждый 2D-фрагмент изображения и создает окончательный объект, создавая трехмерную модель изображения. Is

Это видео объясняет весь процесс 3D-печати.

Технологии, используемые в 3D-принтерах

В различных типах 3D-принтеров используются разные технологии. Существует множество способов печати, которые отличаются только способом построения слоев для завершения абсолютного объекта. В то время как некоторые из технологий используют процесс плавления для получения слоев, для которых они используют процесс либо селективного наслаивания, либо наплавленного осаждения.Одна из наиболее широко используемых технологий — Стереолитография . Он также использует другие технологии, такие как фотополимеризация в ванне , струйная обработка материала , heet lamination , порошковая наплавка и многие другие.

3D моделирование

Печатным 3D-моделям можно придать форму с помощью пакета САПР или 3D-сканера, который использует обычную цифровую камеру и фотограмметрическое программное обеспечение. Процедура 3D-сканирования оценивает и сохраняет цифровые данные и заставляет их материализоваться как форму реального объекта.На основе этой техники можно изготавливать трехмерные модели. Независимо от используемого программного обеспечения для 3D-моделирования, эта 3D-модель преобразуется в формат .STL или .OBJ, чтобы программа, распечатывающая объект, сделала его читаемым.

Перед печатью 3D-модели из файла STL необходимо проверить файл на наличие множественных ошибок. Этот шаг называется исправлением. В файлах STL может быть много ошибок, которые возникают в процессе 3D-сканирования, и эти ошибки необходимо сначала исправить, прежде чем нарезать слои файла.После этого файл .STL должен быть разработан программным обеспечением, которое преобразует модель в несколько тонких слоев и преобразует в файл с указанием конкретных инструкций. 3D-принтер отслеживает этот файл и направления, прикрепленные к нему, и накладывает несколько слоев жидкости, порошка или бумажного материала для создания модели из серии поперечных сечений. Есть несколько материалов, которые можно наносить через сопло для печати, например пластик, песок, металл, а иногда даже шоколад. Эти слои, которые соответствуют различным поперечным сечениям модели САПР, затем автоматически соединяются или объединяются для придания им окончательной формы.

Применение 3D-принтеров

3D-печать находит множество применений в различных секторах промышленности: от автомобильной до аэрокосмической и авиационной, до биопечати и медицинских инструментов. 3D-печать также может быть очень полезной при создании предметов повседневного использования и личных проектов.

Самым ярким преимуществом этих принтеров является то, что они могут создавать практически любую форму и геометрию любого объекта. Что ж, время, необходимое для печати 3D-модели любого объекта, во многом зависит только от размера и структуры объекта, который нужно напечатать.Печать любого объекта может занять от нескольких часов до нескольких дней. Это также зависит от метода, использованного принтером, и от сложности модели. Технология аддитивной системы позволяет сэкономить ваше время и помочь напечатать объект за несколько часов.

Услуги 3D-печати

3D-принтеры

дороги, и не каждый может позволить себе их для своих индивидуальных целей, поэтому есть различные компании и фирмы, которые предлагают услуги 3D-печати.Существуют также онлайн-сервисы 3D-печати, которые предоставляют услуги 3D-печати по экономичному диапазону цен и могут распечатать и доставить любой объект из цифрового файла, который вы загружаете на их веб-сайт.

.

Что такое 3D-печать — 3D-принтеры — Как работает 3D-печать

Набор устройств аддитивного производства в Массачусетском технологическом институте. США надеются, что такие технологии могут дать толчок их производственному сектору. (Изображение предоставлено: 2010 г., любезно предоставлено Нилом Гершенфельдом, Центр битов и атомов, Массачусетский технологический институт)

3D-принтер не может создавать какие-либо объекты по запросу, как репликаторы из научной фантастики из «Звездного пути». Но растущее количество машин для 3D-печати уже начало революцию в производстве вещей в реальном мире.

3D-принтеры работают, следуя цифровым инструкциям компьютера для «печати» объекта с использованием таких материалов, как пластик, керамика и металл. Процесс печати включает в себя создание объекта по одному слою за раз до его завершения. Например, некоторые 3D-принтеры выбрасывают поток нагретого полужидкого пластика, который затвердевает, когда головка принтера перемещается, чтобы создать контур каждого слоя внутри объекта.

Один из 3-D принтеров, работающих в группе Mediated Matter в лаборатории MIT Media Lab.(Изображение предоставлено MIT Melanie Gonick)

Инструкции, используемые 3D-принтерами, часто принимают форму файлов автоматизированного проектирования (CAD) — цифровых чертежей для создания различных объектов. Это означает, что человек может спроектировать объект на своем компьютере с помощью программного обеспечения для 3D-моделирования, подключить компьютер к 3D-принтеру и наблюдать, как 3D-принтер создает объект прямо на его или ее глазах.

История 3D-печати

В течение последних 20 лет производители незаметно использовали технологию 3D-печати — также известную как аддитивное производство — для создания моделей и прототипов продуктов.Чарльз Халл изобрел первый коммерческий 3D-принтер и предложил его для продажи через свою компанию 3D Systems в 1986 году. В аппарате Халла использовалась стереолитография — метод, основанный на использовании лазера для отверждения чувствительного к ультрафиолету полимерного материала везде, где его касается ультрафиолетовый лазер.

Эта технология оставалась относительно неизвестной широкой публике до второго десятилетия 21 века. Сочетание государственного финансирования США и коммерческих стартапов с того времени вызвало новую волну беспрецедентной популярности идеи 3D-печати.

Во-первых, администрация президента Барака Обамы выделила 30 миллионов долларов на создание Национального института инноваций в области аддитивного производства (NAMII) в 2012 году, чтобы помочь оживить производство в США. NAMII действует как зонтичная организация для сети университетов и компаний, которая стремится усовершенствовать технологию 3D-печати для быстрого развертывания в производственном секторе.

Во-вторых, новая волна стартапов сделала идею 3D-печати популярной в рамках так называемого движения «Maker», которое делает упор на проекты «сделай сам».Многие из этих компаний предлагают услуги 3D-печати или продают относительно дешевые 3D-принтеры, которые могут стоить всего сотни, а не тысячи долларов.

Будущее 3D-печати

3D-печать, вероятно, не заменит многие из обычных методов сборки стандартных продуктов. Вместо этого технология предлагает преимущество изготовления индивидуальных, специально адаптированных деталей по запросу — что-то более подходящее для создания специализированных деталей для военных самолетов США, а не для изготовления тысяч мусорных баков для продажи в Wal-Mart.Компания Boeing уже использовала 3D-печать для изготовления более 22 000 деталей, используемых сегодня в гражданских и военных самолетах.

Инженер-механик Ларри Бонассар держит искусственное ухо, напечатанное на 3D-принтере в своей лаборатории в Weill Hall Корнельского университета. (Изображение предоставлено Линдси Франс / Фотография Корнельского университета)

Медицинская промышленность также воспользовалась способностью 3D-печати создавать уникальные объекты, которые в противном случае было бы сложно построить с использованием традиционных методов. U.Хирурги S. имплантировали напечатанный на 3D-принтере кусок черепа, чтобы заменить 75 процентов черепа пациента во время операции в марте 2013 года. Исследователи также построили напечатанный на 3D-принтере слепок уха, который служил основой для биоинженерного уха с живыми клетками.

Распространение технологии 3D-печати по всему миру может также сократить географические расстояния как для домовладельцев, так и для предприятий. Интернет-магазины уже позволяют людям загружать дизайны объектов для 3D-печати и продавать их в любой точке мира.Вместо того, чтобы платить огромные сборы за доставку и налоги на импорт, продавцы могут просто организовать печать проданного продукта на любом предприятии 3D-печати, которое находится ближе всего к покупателю.

В ближайшем будущем такие услуги 3D-печати могут не ограничиваться специализированными магазинами или компаниями. Магазины Staples планируют предлагать услуги 3D-печати в Нидерландах и Бельгии, начиная с 2013 года.

Компании не будут единственными, кто извлечет выгоду из возможности 3D-печати «печать по запросу в любом месте». Американские военные развернули лаборатории 3D-печати в Афганистане, чтобы ускорить темпы инноваций на поле боя и быстро построить на месте все, что может понадобиться солдатам.НАСА изучило возможность 3D-печати для изготовления запасных частей на борту Международной космической станции и создания космических кораблей на орбите.

Большинство 3D-принтеров не выходят за рамки размеров бытовой техники, например холодильников, но 3D-печать может даже увеличиваться в размерах, чтобы создавать объекты размером с дом. Отдельный проект НАСА исследовал возможность строительства лунных баз для будущих астронавтов с использованием лунной «грязи», известной как реголит.

Ограничения 3D-печати

Но у 3D-печати все еще есть свои ограничения.Большинство 3D-принтеров могут печатать объекты только с использованием определенного типа материала — серьезное ограничение, которое не позволяет 3D-принтерам создавать сложные объекты, такие как Apple iPhone. Тем не менее исследователи и коммерческие компании начали разрабатывать обходные пути. Компания Optomec, базирующаяся в Альбукерке, штат Нью-Мексико, уже создала 3D-принтер, способный печатать электронные схемы на объектах.

Пистолет A .22 собран с использованием распечатанной на 3D-принтере части ствольной коробки. (Изображение предоставлено HaveBlue.org)

Бум 3D-печати может в конечном итоге оказаться разрушительным как в положительном, так и в отрицательном смысле.Например, возможность легко обмениваться цифровыми чертежами в Интернете и распечатывать объекты дома оказалась огромным благом для мастеров, которые делают сами.

Но экспертов по безопасности беспокоит способность 3D-печати усиливать последствия цифрового пиратства и обмена знаниями, которые могут оказаться опасными в чужих руках. Defense Distributed, техасская группа, уже начала раздвигать общественные границы, работая над первым в мире пистолетом, полностью пригодным для 3D-печати.

Для получения последней информации о 3D-печати посетите:

Статьи по теме:

.

Как работает 3D-принтер?

Думаете, 3D-печать приносит пользу только инженерам и крупным корпорациям? Подумай еще раз.

Трехмерная печать, также называемая аддитивным производством, еще не стала распространенной технологией в быту. Однако благодаря постоянным инновациям в этой области 3D-печать революционизирует традиционные отрасли печати и производства.

Важно сначала понять, что такое 3D-печать, как работают эти принтеры и как 3D-принтер может быть интересным дополнением к вашему дому или бизнесу.

Что такое 3D-печать и как работает 3D-принтер?

По своей сути 3D-печать — это создание трехмерного твердого объекта, напечатанного последовательными тонкими слоями материала в соответствии с указаниями создаваемого вами цифрового файла. Первоначально эта технология принесла наибольшую пользу создателям инженерных прототипов, но недавние достижения расширили возможности 3D-печати в различных отраслях и даже увеличили использование 3D-принтеров в домашних условиях.

Как работают 3D-принтеры

Объекты, напечатанные на 3D-принтере, начинаются с цифрового чертежа, созданного с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР).Отсюда единственные ограничения для создателей — доступ к сырью для процесса печати и их собственное воображение.

Имея готовый чертеж, создатели 3D-печати просто:

  • Соберите сырье
  • Заполните принтер материалами
  • Подготовьте платформу 3D-сборки
  • Позвольте 3D-принтеру творить чудеса

Физический объект — это напечатанный слой по слою в соответствии с чертежом программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР), пока он не будет завершен.В 3D-принтерах могут использоваться различные технологии или методы, но вот четыре наиболее распространенных процесса 3D-печати:

  • Polyjet
  • Стереолитография (SLA)
  • Цифровая лазерная проекция (DLP)
  • Моделирование осаждения волокон (FDM), также известное как производство плавленых волокон

Каждая конкретная технология 3D-печати имеет свои недостатки и преимущества, включая стоимость, возможности и тип используемых материалов. Обширные исследования и полное понимание ваших намерений являются ключом к выбору наилучшего решения для вашего дома, бизнеса или организации.

Что используют 3D-принтеры для печати материалов?

В то время как материалами для 3D-печати обычно были металлы и пластмассы, недавние инновации расширили типы используемых материалов. Это заставляет ответить на вопрос: «Из чего сделана 3D-печать?» сложно, поскольку это может быть практически любой материал, который только можно вообразить.

Помимо материалов, которые могут использовать 3D-принтеры, очень важно, чтобы эти принтеры использовали их эффективно при извлечении и утилизации любого неиспользованного материала.

В результате 3D-печать стала модернизировать множество отраслей в сфере традиционного производства и за ее пределами.

Рассмотрим следующие варианты использования 3D-печати в различных отраслях:

  • Настройка и печать автозапчастей
  • Отливка из бетона для архитектурных и инженерных проектов
  • Сборка манекенов для моделирования столкновений для лучшего моделирования столкновений, особенно для пожилых пассажиров
  • Использование изомальтового сахара в качестве основы для создания сложных биологических структур для роста клеток и тканей человека

Список можно продолжить, но ваш следующий вопрос может заключаться в том, что делает 3D-принтер для начинающего энтузиаста дома или предпринимателя? Много.

Как использовать 3D-принтер у себя дома

Хотя эти принтеры могут быть еще не в каждом доме, они все же предлагают возможность распечатать большое количество обычных предметов, которые вы обычно покупаете или собираете самостоятельно. Когда вы можете настроить дизайн своих чертежей и распечатать эти предметы дома, 3D-принтеры предлагают несколько преимуществ:

  • Воплощайте художественные проекты в жизнь
  • Создавайте уникальные подарки для семьи и друзей
  • Сокращайте домашние расходы на предметы повседневного обихода
  • Печать запасные части для ремонта мебели и техники
  • Изготовление прототипов предметов для вашего бизнеса или хобби

Резюме

3D-печать требует предварительных вложений в принтер и сырье, что может сделать ее недоступной для многих начинающих производителей.Но благодаря стратегическому планированию и внедрению 3D-печать может предоставить множество новых возможностей для творчества и полезности в вашем доме и на работе.

В HP® есть специальные решения для бизнес-печати, такие как HP Jet Fusion 500/300 Series, которые отражают этот образ мышления, позволяя повысить скорость проектирования и производственных циклов, повысить рентабельность и экологичность. .

3D Printer Shootout — Printrbot за 600 долларов против uPrint SE Plus

за 20 000 долларов

Во-первых, давайте уравняем с заявлением об отказе от ответственности. Я достаточно умен, но новичок в 3D-печати. Я занимаюсь 3D-печатью около двух недель, используя Printrbot Simple Metal от Amazon, который я купил за 599 долларов США . Кроме партнерских ссылок Amazon (покупайте по моим ссылкам, и вы покупаете мне тако!) У меня нет НИКАКИХ отношений с Printrbot или кем-либо в сфере 3D-печати. Я не аффилирован. Эта «перестрелка» — интересный опыт.Я уверен, что сделал что-то не так, или, возможно, мой соучастник в этом эксперименте Брэндон Поттер пропустил шаг. Кто знает? Но вот как это произошло.

Брэндон увидел, что я занимаюсь 3D-печатью, и упомянул, что у него на работе был 3D-принтер стоимостью менее 22 000 долларов, и что я думал о сравнении? У меня были проблемы с успешной печатью, я испортил по крайней мере 2 из 3 отпечатков, но недавно мой Printrbot хорошо набрал номер. ‘

Вот мои вложения как во времени, так и в деньгах.

Так что я в это за 722 доллара и свое время. Я НЕ использовал кровать с подогревом для моего Printrbot Simple Metal, но мне сказали, что это отличное обновление.

Вот затраты компании Брэндона по его словам:

  • Принтер uPrint SE Pro и ванна для растворения — около 22000 долларов
  • 1 катушка модельного материала (черный) — 205,00 долларов Вспомогательный материал — 200 долларов США (стоимостью 42 кубических дюйма).
  • Коробка с пластинами для сборки — 125 долларов США.00 за 24 (вам нужен один для каждого отпечатка, поэтому он стоит около 5,20 долларов США / каждый)
  • Растворимый концентрат — 149 долларов США за 12 бутылок (растворяет вспомогательный материал, также известный как слив-O)
  • Гарантийная поддержка — 2000 долларов США в год время от времени ломается.
  • Брэндон говорит — Добавьте немного стоимости доставки, и всего за 25 тысяч долларов вы готовы напечатать свою собственную кофейную чашку.

Решили напечатать кофейную чашку. Я не планирую пить из него, потому что кто знает, выйдет ли пластик, но это показалось интересным и обычным предметом.Как трехмерная модель, она имеет несколько красивых изгибов, выступ ручки — небольшая проблема, и это то, что мы можем легко сравнить.

Я напечатал один на своем принтрботе, а Брэндон напечатал один на своем Stratasys uPrint SE Pro. Затем Брэндон отправил мне свою чашку, и я сижу здесь, держа их обоих в руках.

Вот таймлапс моей печати чашки. Моя печать 0,2 мм заняла около 7 часов , а это видео — 90 секунд. Я использовал Octoprint и Raspberry Pi для создания видео.

Я загрузил модель кофейной чашки с Thingiverse в качестве 3D-модели STL. Я запустил модель STL через онлайн-сервис Microsoft 3D Printing NetFabb, чтобы убедиться, что модель водонепроницаема. Затем я загрузил результат прямо в Repetier и использовал Cura, чтобы разделить модель на отдельные инструкции для принтера. Я сделал одну корректировку в настройках нарезки, сказав ему, чтобы он создавал «опорную конструкцию», когда он видит выступ более 30 градусов. Меня беспокоила ручка чашки.Помимо этого изменения настроек, в результате которого была добавлена ​​поддержка (которая легко снимается после печати), это была «печать как есть». В модели Брэндона также использовалась опорная конструкция для печати чашки и обеспечения устойчивости ручки, поэтому мы решили, что это довольно типично. Он также печатал на своем профессиональном принтере без изменений.

Вот изображение моей установки. Справа — мой принтер с кое-чем, что я сделал, а слева — ящик с инструментами и хламом. Вы можете увидеть катушку, принтер (красная помада — это место, где выходит горячий пластик), Raspberry Pi и ленту, на которой я печатаю.Я могу печатать объекты со стороной до 6 дюймов, то есть большой 6-дюймовый куб. Если бы я заплатил больше денег, я бы получил 10-дюймовую модель, но пока что для моих хобби меня устраивает такой размер. Я могу разбить вещи и собрать их с помощью ацетона или болтов, если я хочу сделать большие модели. Один парень напечатал на 3D-принтере целый мотоцикл в натуральную величину с помощью небольшого принтера и собрал детали.

Вот принтер Брэндона. Опять 600 долларов против 25000 долларов.

Кстати, глупое сравнение? Возможно.Но не более чем Tesla против Challenger Hellcat. На самом деле, я думаю, что мой принтер — это Geo Metro. Но я получаю отличный пробег!

Хорошо, вот отпечатки. Не стесняйтесь нажимать, чтобы увеличить масштаб, чтобы принять решение. Какая чашка от какого принтера пришла?

Вот фото чуть большего размера. Обратите внимание, я не перемещал / не перемещал чашки из стороны в сторону. Лево / право одинаково для этой серии фотографий.

Что есть что?

Печать простой модели Printrbot за 599 долларов по цене 0.2 мм слева. Справа — печать uPrint SE Plus за 20 тысяч долларов на 0,1 мм.

База uPrint как-то испортилась. Возможно, плохой старт, но неудачный, поскольку он должен просто работать, поскольку Брэндон использовал одноразовые пользовательские базы, которые поставляются с uPrint. Он также использовал ванну для растворения, чтобы снять белую опорную структуру. Вы можете видеть, что часть белого все еще там, возможно, это было недостаточно долго. У моего принта были опоры, но я их просто стащил руками.Конечно, если у вас сложный принт с мелкими деталями, это не всегда возможно. Для ясности это очень простой объект. Это не блокировка передач или что-то в этом роде.

Вот чашка uPrint. Брэндон сказал, что заняло 8 часов 22 минуты .

Вот чашка принтрбота. Обратите внимание на «Z-шрам» (артефакт от принтера, перемещающийся вверх по оси Z) на отпечатке? На моем отпечатке он оказался у ручки, а у Брэндона он оказался на стороне чашки, по моему мнению, испортив отпечаток.

Что в итоге? Если мы предположим, что у меня есть полностью настроенный, хорошо откалиброванный, супер дешевый потребительский / любительский 3D-принтер, а у Брэндона есть профессиональный 3D-принтер за 20 тысяч долларов, который, возможно, имеет некоторые проблемы с калибровкой, они кажутся очень сопоставимыми.

Однако в реальных единовременных расходах моя чашка обошлась мне в 21,02 метра нити, что обошлось мне, возможно, в 2 доллара, а может, и немного больше, если вы посчитаете несколько кусочков ленты. На прямые затраты Брэндона и его принтера Pro он потратил 23 доллара.62 из материала модели, 2,06 доллара за материал поддержки и рабочая пластина за 5,20 доллара, итого 30,88 доллара за эту чашку.

Скептики скажут, что это не лучшая модель. Ясно, что мой маленький Printrbot Simple Metal может изготавливать вещи только определенного размера, но будет честно сказать, что это удивительно компетентный принтер, когда он хорошо откалиброван. Вдобавок, если бы я был в магазине 3D-моделирования с принтером Pro, я бы определенно купил несколько принтеров стоимостью менее 1000 долларов для базовых вещей, поскольку большие принтеры могут стоить вам денег.Если бы у меня был небольшой бизнес, я бы действительно сделал свою домашнюю работу, прежде чем покупать профессиональный принтер, который утверждает, что не требует проблем и обслуживания. Прочтите отчет Брэндона Поттера о его «профессиональной печати» и сравните заметки!

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот пост никоим образом не предназначен для разговора о Printrbot или для отрицания Stratasys. Это простой одноразовый анекдот, основанный на простой модели.

Что вы думаете, уважаемый читатель?


Спонсор: Большое спасибо Infragistics за спонсирование кормления на этой неделе! Адаптивный веб-дизайн в любом браузере, на любой платформе и на любом устройстве с элементами управления Infragistics jQuery / HTML5.Получите высочайшую производительность с самой быстрой в мире сеткой HTML5 — загрузите бесплатно прямо сейчас!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Theme: Overlay by Kaira Extra Text
Cape Town, South Africa