Как выглядит 3d принтер. Основные технические характеристики. Настольные модели для домашнего использования

О существовании 3D печати слышал, наверняка, каждый, а в новостях то и дело проскакивают факты о новых возможностях этой технологии. Не так давно трехмерная печать использовалась только в производственных условиях и немногими энтузиастами, сегодня же можно запросто купить 3D принтер для использования в быту. С помощью таких устройств печатают самые разные вещи : от декоративных безделушек для дома до протезов, оружия и даже зданий. Перспективы трехмерной печати настолько фантастические, что мало кто сегодня может в полной мере их себе представить. А пока наблюдаем за тем, как будущее наступает , изучаем принципы работы 3D принтера, его возможности и преимущества, а также разбираемся, какой 3D принтер выбрать для использования в быту.

Несмотря на то, что технология трехмерной печати находится у всех на слуху только последние несколько лет, ее появление стоит искать еще в прошлом веке. Пионером в данной области стала компания Charles Hull, которая в 1984 году разработала технологию трехмерной печати, а чуть позже запатентовала технику стереолитографии, которая сегодня используется повсеместно. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который фактически стал началом новой эпохи.

90-е годы стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Пик развития технологии приходится на XXI век, и мы сами становимся очевидцами того, как семимильными шагами трехмерная печать покоряет новые вершины. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, причем не только пластиками и металлом , но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами и даже живыми клетками.

В 2005 году появилась возможность печатать в цвете, а в 2006 году был создан принтер, который может распечатать около половины всех собственных комплектующих. В 2014 году появились первые принтеры с областью печати, практически неограниченной в размере. С помощью этого устройства уже попытались создать полноценный дом, используя в качестве основного материала бетон. На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Как работает 3D принтер? Просто о сложном

Если коротко, то 3D принтер – это устройство для создания трехмерных объектов методом послойной печати. Спектр используемых для печати материалов постоянно расширяется и можно смело предполагать, что в будущем он будет включать большинство известных нам веществ. Пока самыми популярными материалами для печати остаются термопластики и фотополимерные смолы.

Общий принцип работы 3 D принтера можно представить следующим образом:

Особенности печати зависят той технологии, которую использует принтер, поэтому имеет смысл разобраться с самыми распространенными на данный момент.

Типы 3D-принтеров и особенности печати каждого

Чаще всего сегодня используют технологию FDM -печати, а также SLA -печати. Что стоит за этими непонятными аббревиатурами, и какими еще разработки существуют в данной сфере?

Метод FDM-печати

FDM -технология (Fused Deposition Modeling) – это технология послойного наплавления нити. Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным, одновременно он относится и к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру модели.

Для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек или прутков. Чаще всего печатают PLA и ABS пластиками , в числе которых нейлон, полиамид, поликарбонат, PET (он же полиэтилентерефталат, который используется для создания пластиковых бутылок) и некоторые другие вещества.

Принцип работы заключаются в следующем:

нить материала помещается в экструдер, где она плавится под воздействием нагревательного элемента, а потом выдавливается через сопло на рабочую поверхность;
экструдер двигается по траектории, заданной ей программным обеспечением, и слой за слоем строит объект;
если необходимо напечатать сложный предмет, то могут использоваться два типа материала: один – для модели, второй – для создания опор (он, как правило, растворимый, или же просто очень легко отламывается от объекта). Опоры необходимо печатать , если объект имеет повисшие в воздухе элементы, которые без поддерживающих элементов создать невозможно – принтеру будет просто не на чем печатать. Наглядно все представлено на рисунках ниже;
после формирования первого слоя платформа опускается вниз на толщину одного слоя, а экструдер выдавливает новую порцию материала, процесс повторяется много раз;
по окончанию печати остается отделить вспомогательные элементы.

Модель и поддерживающие элементы

FDM-технология позволяет использовать термопластики производственного класса, поэтому распечатанные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую прочность. Технология простая, чистая и пригодна для использования в условиях офиса или дома.

По такому же принципу работают 3 D -ручки. Это фактически миниатюрные принтеры. Такие ручки предназначены для рисования трехмерных рисунков. Пользователь может выдавливать из нее мгновенно застывающий пластик, придавая ему любую форму и получая забавные изделия. Устройство больше предназначено для баловства, но идея интересная, а дизайнеры смогут сделать много интересных предметов декора для дома.

Метод SLA-печати, или стереолитография

SLA-технология (laser stereolithography) предполагает использование для печати жидких фотополимерных смол, которые имеют свойство застывать под воздействием лазера или подобного источника энергии. Метод позволяет получать предметы с очень точной геометрией , ведь толщина слоя может достигать рекордных 15 микрон, поэтому уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирном деле для создания заготовок с обилием сложных деталей.

Принцип работы 3 D -принтеров , использующих метод лазерной стереолитографии, коротко можно описать так:

рабочая платформа погружается в ванну с жидким фотополимером на толщину одного слоя (15-150 микрон);
воздействие лазера на стенки будущего объекта. Лазерный луч в буквальном смысле вычерчивает на фотополимере форму объекта, которая, в свою очередь, задается программным обеспечением. Облучение лазера вызывают полимеризацию материала в точках соприкосновения с лучом и его затвердевание;
платформа погружается еще чуть глубже в ванну с жидким фотополимером, причем глубина погружения соответствует величине слоя. Лазер снова воздействует на зоны материала, которые должны быть частями печатаемого объекта;
процесс повторяется слой за слоем, пока не будет распечатан смоделируемый объект;
технология также требует печати поддерживающих элементов. Они выполняются из того же фотополимера;
после завершения печати объект погружают в ванну в специальные растворы для удаления излишков и очистки модели;
финал – облучение ультрафиолетом для окончательного застывания фотополимера.

Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.

Другие типы печати

Менее распространенными, но не менее интересными и перспективными являются следующие способы трехмерной печати:

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования?

Забегая наперед, отметим, что пока стоимость бытовых 3D-принтеров остается относительно высокой, но в дальнейшем имеем все шансы наблюдать удешевление технологии. Вспомните, когда появились мобильные телефоны, они также были доступны только очень богатым людям.

Цели использования домашнего 3Д-принтера могут быть совершенно любыми: от простого баловства и знакомства с новой технологии до печати полезных в хозяйстве мелочей и моделей-прототипов для бизнеса. В любом случае, при выборе обращайте внимание на такие ключевые характеристики устройства:

разрешение печати (точность печати) – это минимально возможная высота слоя, которую может напечатать принтер. Обозначают разрешение в микрометрах (тысячная доля миллиметра). Чем меньше высота слоя, тем менее заметным будет переход между ними, и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем больше времени принтеру понадобится на печать и тем выше нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать точнее, чем FDM), точности работы печатающих головок, настроек программного обеспечения и выбранного материала для печати;
Образцы с разной толщиной слоя
скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем меньше скорость выращивания модели.
область печати говорит о том, какого размера объект можно напечатать на принтере. Другими словами, это зона возможной досягаемости печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражают тремя цифрами – это высота, длина и ширина условного параллелепипеда (например, 20*30*30 мм). У дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указывается его высота и диаметр;
тип используемых для печати пластиков. В бытовых условиях используются именно пластики, и это могут быть ABS и PLA пластики, некоторые модели могут печатать обоими видами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластиков объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы пока не решили, чем будете печатать, то лучше выбрать модель, которая поддерживает максимальное количество материалов;
страна-производитель . Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, завозятся в небольших количествах, сервисное обслуживание затруднено. Китайские устройства стоят недорого, качество часто оставляет желать лучшего, но для того, чтобы побаловаться, такие принтеры пойдут. Есть еще принтеры российского производства: при неплохом качестве они радуют возможностью сервисного обслуживания.

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см 3 /час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

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

PICASO 3D Designer

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

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120 0 С. Скорость печати – 40 см 3 /час. Цена 1150$.

В качестве итога об основных плюсах и минусах трехмерной печати

3D-печать – направление перспективное и с большим потенциалом. Чтобы расставить все точки над «i» в изучении вопроса трехмерной печати, приведем основные ее преимущества:

Существующие минусы :

Трехмерная печать – это будущее медицины и промышленности, а также возможность быстрого создания прототипов и моделей, а это бесценно для инженерии. Кто знает, может, через 5-10 лет мы так же просто будем скачивать модели чашек или обуви и печатать их на собственном домашнем принтере, как сегодня скачиваем и просматриваем фильмы.

Еще несколько лет тому назад никому и в голову бы не пришло, что такое вообще может быть возможно: печатать дома различные предметы по их описанию. Сейчас это стало реальностью. И каждый человек, немного разбирающийся в компьютерной технике, может открыть свой бизнес с помощью 3d принтера (3d печать).
Согласно прогнозам, мировой рынок 3D-печати достигнет 6 миллиардов долларов к 2017, а к 2021 - 11 миллиардов.

Особенности

С помощью 3d принтера создают небольшие партии высококачественных пластмассовых товаров.

Преимущества качественного 3d принтера:

высокая точность печати, с хорошим разрешением;
дешевое сырье;
может работать с двум видами пластика.

Недостатки:

Невысокая производительность;
Размеры деталей не больше 30 см.

Что может создать 3d принтер? Бизнес идеи:

3D копия человека как бизнес:

. Перспективная и мало-конкурентная ниша. Для ее реализации понадобится дорогостоящий 3д принтер и 3д сканер (сканирует в полный рост человека).
Аксессуары (чехлы для смартфонов, брелоки для ключей, шкатулки).
Сувениры, копии зданий и людей, изготовленные по фотографиям (нужен 3d сканер).
Бижутерия (пуговицы, заколки, обручи).
Обувь.
Игрушки, в том числе конструкторы.
Разнообразные фигурки для настольных игр.
Посуда.
Фурнитура для мебели, элементы декора (рамки), детскую мебель.
Запасные части (шестерни, втулки), в том числе и для принтера.
Учебные стенды и инструменты для проведения лабораторных работ, макеты для студентов архитектурных ВУЗов.

Различные протезы и прочие ортопедические изделия.

Элементы наружной рекламы.

Кондитерский пищевой 3D принтер:

Пример создания дорогих фигурок для настольной игры Warhammer:

Создание формы для печенья:

Можно продавать файлы готовых трехмерных изображений (моделей) для 3d принтера. Но для этого нужно научиться их создавать с помощью программ shapeways.com, 3dprintus.ru.

Разработанные вами модели можно распечатать на чужом принтере и продать.

Тем, кто разрабатывает новые модели обуви, посуды, других изделий намного легче усовершенствовать их, предварительно распечатав образец.

Применение 3d принтеров в строительстве только начинается. Но уже разработаны и продаются строительные 3d принтеры. Максимальная длина его строительной поверхности 11 м. Используемый материал – специализированная бетонная смесь. Цена такого принтера (изготовитель ЗАО «Сецавиа») – 2,5 млн. руб. Он позволяет печатать детали для строительства домов объемом 280 м 3 .

Этапы построения бизнеса

Оформление юридического статуса: индивидуальное предпринимательство.
Поиск помещения;
Покупка принтера;
Закупка сырья.

Разработка концепции

Решают, какие именно изделия выпускать. Чаще всего используют небольшие принтеры.

Проще будет создать интернет-магазин. Получив заказ, выполняют его и ждут следующих. В этом случае продается вся продукция.

Можно продавать изделия традиционным способом, или сдавать магазинам.
Биопринтер (биопринтинг):

Технология изготовления

3d принтер печатает трехмерные (объемные) предметы. Сырьем может быть пластик, воск, металл.

Фигура образуется в результате наращивания большого количества слоев.

Используются несколько технологий.

Струйная печать:

Охлаждение материала.
Ультрафиолетовая лампа делает пластик твердым.
Порошок склеивается в фигуру.
Использование густых керамических смесей.

Лазерная печать:

Под воздействием лазера пластиковый или металлический порошок сплавляется.
В процессе ламинирования склеивают определенного количества слоев.
Стереолитография (жидкий полимер засвечивают до затвердевания).

Требования к помещению

Помещение для печати небольших изделий нужно 15 м 2 .

Оно должно соответствовать противопожарным требованиям.

Оборудование, инвентарь

Компьютер – 25 тыс. руб., 3d принтер – 75 тыс. руб. При его покупке нужно учитывать возможность приобретения запчастей.

Бабины с пластиковой нитью 10 шт. – от 16 тыс. руб. Они бывают из нефтепродуктов (АБС-пластик) или из кукурузы и сахарного тростника (ПЛА-пластик). Лучше выбирать принтер, который использует оба вида.

Всего 116 тыс. руб.

Диаметр печатающего средства:

250 мк – дешевый принтер, который быстро печатает;
100 мк – подходит для домашнего использования;
50 мк – очень качественная печать, не заметная для глаза человека.

Размеры изделий:

До 12 см 3 – дешевый принтер;
До 30 см 3 – принтер от 3 тыс. долл. Весом до 5 кг.

Отдельные маленькие детали можно склеить в одну большую.

Цвет печати зависит от количества головок. Чем их больше, тем разнообразнее расцветки детали. Но часто цвет изделия не влияет на ее качество. Поэтому не обязательно выбирать самые дорогие модели. Детали можно покрасить или производить из нитей разного цвета.

Финансовая часть

Регистрация – 10 тыс. руб

Оборудование 100 тыс. руб.

Создание сайта – 10 тыс. руб.

Услуги специалиста по моделированию – 10 тыс. руб.

Сегодня смело можно утверждать: без технологии 3D-печати современную цивилизацию представить невозможно, и вряд ли можно назвать другую так стремительно развивающуюся технологию.

По страницам истории

По мнению многих компьютерных экспертов, родоначальником 3D-печати и разработчиком первого еще обычного принтера стал англичанин Бэббидж. В 1822 году он приступил к созданию так называемой «большой разностной машины», предназначенной для производства расчетов и их распечатки. Как все великое, идеи Бэббиджа намного опередили свое время и, спустя 20 лет, так и не реализованный, проект был закрыт.

Большая разностная машина Бэббиджа

Прошло более 100 лет, прежде чем была предпринята вторая на сей раз более удачная попытка создания принтера. Первый черно-белый принтер увидел свет в 1953 году. Минуло еще 23 года и компания IBM создает первый струйный цветной принтер. Сегодня количество принтеров в офисах и других организациях уступает разве что числу компьютеров.

Во второй половине 80-х годов происходит очередной технологический прорыв. В 1986 году американец Чек Халл сформулировал концепцию трехмерной печати, а через два года его соотечественник Скот Крамп на ее основе разработал технологию FDM — формования через декомпозицию плавящегося материала. Все ныне действующие трехмерные принтеры своим появлением обязаны именно ей.

Как работает 3D-принтер

По сравнению с печатным принтером, переносящим электронный текст на плоскую бумагу, 3D-принтер имеет дело с трехмерной информацией. Одним словом, он воссоздает объект таким, какой он есть.

Как же печатает 3D-принтер? Вначале создается цифровая модель объекта на компьютере с помощью специальной программы. Она как бы «расчленяет» модель на слои, после чего в действие вступает принтер. Как и у его печатающего «собрата», у 3D-принтера есть свои чернила, правда, состоящие из композитного порошка.

Около 10 лет назад использовался всего лишь один вид «чернил» — пластик АВС. Сегодня их уже более сотни – полипропилен, бетон, целлюлоза, нейлон, металлические порошки, гипс, шоколад и множество других.

В процессе работы исходный материал превращается в массу, которая наносится слой за слоем на рабочую поверхность через специальное сопло. После нанесения очередного слоя поверх него может накладываться клеевое покрытие, затем снова слой «чернил». И так до полного воспроизводства объекта. Работу 3D-принтер можно посмотреть на видео.

Но это общий принцип работы 3D-принтера, так называемая технология быстрого прототипирования. На ее основе разработано несколько способов. Вот лишь некоторые из них.

Стереолитография (SLA)

Одна из первых технологий 3D-печати. В качестве строительного материала используется смесь жидкого полимера с реагентом-отвердителем, чем-то похожая на эпоксидную смолу. Полимеризация и последующее отвердение смеси происходит под действием ультрафиолетового лазера.

Модель формируется тонкими слоями на подвижной подложке с отверстиями, прикрепленной к микролифту-элеватору, который перемещается вверх или вниз на глубину одного слоя. Во время погружения в жидкий полимер луч лазера фиксируется на местах, подлежащих отвердению. Как только один слой сформирован, заготовка поднимется (опускается).

Данная технология разработана в компании 3D Systems. Она имеет очень много общего с технологией струйной печати. Особенность устройства и принцип работы этого 3D-принтера состоит в том, что здесь задействовано несколько (до нескольких сот) сопел, расположенных рядами на печатающей головке.

Чернила становятся жидкими посредством нагревания и после послойного нанесения на рабочую поверхность при комнатной температуре застывают. Головка перемещается в горизонтальной плоскости, а вертикальное смещение по мере формирования каждого нового слоя осуществляется за счет опускания рабочего стола.

Выборочное лазерное спекание (SLS)

Настоящим прорывом стало внедрение технологий 3D-печати в металлообработку. Как же работает ? Особенностью этой технологии является то, что функцию рабочей жидкости выполняет композитный порошок, состоящий из частиц диаметром от 50 до 100 мкм. Порошок наносится горизонтально равномерными тонкими слоями, а на завершающем этапе определенные участки спекаются лазерным лучом.

Одно из главных достоинств лазерного спекания – уникальная экономичность и практически полная безотходность по сравнению с традиционными механическими методами обработки металла – сверлением, фрезеровкой, резанием, литьем и другими, а также минимальная финишная обработка.

Необходимое условие лазерного спекания – азотная среда с минимальным содержанием кислорода, поскольку процесс протекает в условиях высоких температур.

Этим перечень технологий 3D-печати далеко не ограничивается. Его дополняют послойное склеивание пленок, послойное наплавление, послойная печать расплавленной полимерной нитью, ультрафиолетовое облучение через фотомаску.

Что бы еще напечатать

Выяснив, как работает 3D-принтер, впору поведать о том, что сегодня можно сделать с его помощью. Подобно модной и очень удобной одежде, его «примеряют» на себя представители самых различных направлений науки и промышленности. Как оказалось, напечатать можно практически все от ширпотреба из пластика, до солнечных батарей, деталей для реактивных двигателей и медицинских протезов.

На технологию 3D-печати «положили глаз» военные и строители. Не так давно на борт МКС был доставлен разработанный по заказу NASA 3D-принтер, с помощью которого в условиях невесомости было изготовлено несколько необходимых инструментов. Вполне возможно, что таким образом во время будущей марсианской миссии отдельные запчасти придется изготавливать прямо на борту космического корабля.

Рассматривается также вариант возведения марсианских домов методом 3D-печати, для чего с Земли туда будут доставлены специальные строительные принтеры. Основой «чернил» для них станет марсианский грунт.

Сегодня практически любой человек имеет возможность купить 3D принтеры. Это устройство, которое способно не только открыть широкие возможности для творчества, но и избавить от шаблонных решений. Возможности современных моделей 3Д-принтеров расширяются с каждым днём, открывая новые горизонты и сферы применения. Огромный выбор позволяет подобрать технику, которая будет отвечать разным параметрам, включая габариты, цену, стоимость эксплуатации и другие.

3D принтеры: как это работает?

В основе работы любого 3Д-принтера, независимо от технологии печати лежит «методика слоёв». Смысл её заключается в том, что трёхмерный объект разбивается на горизонтальные слои, то есть виртуально как бы разрезается на них. Выполняется это при помощи специального программного обеспечения (слайсера) при отправке смоделированного на компьютере трёхмерного объекта на печать. Затем в рабочей камере 3D-принтера последовательно воссоздаётся каждый слой объекта. Толщина слоя будет определять точность получаемого объекта. Чем меньше будет толщина слоя, тем более качественной, точной и детализированной будет 3Д-печать. А в основе каждой конкретной технологии лежит метод соединения слоёв:

спаивание;
наплавление;
отверждение посредством лазерного или УФ-луча;
склеивание и т.д.

Аддитивных технологий множество и каждая имеет принципиальные отличия, обладает достоинствами и недостатками.

Технологии 3D-печати

Технологий 3Д-печати существует очень много, причём ежегодно появляются новые или же модифицируются уже имеющиеся. Процесс совершенствования бесконечен. Самыми широко востребованными технологиями 3D-печати являются:

FDM – послойное наплавление;
Фотополимерная - SLA (стереолитография), PolyJet;
SLS – селективное лазерное спекание;
3DP – 3Д принтинг;
LOM - ламинирование.

Послойное наплавление пластиковой нити (FDM)

Наиболее доступная технология 3D-печати – это FDM. Суть её заключается в использовании пластиковых нитей, которые расплавляются до полужидкого состояния и выдавливаются через экструдер. Головка с экструдером перемещается над рабочей платформой, слой за слоем нанося расплавленный пластик, который застывая образует объект. Для прототипирования используются такие пластики, как: ABS, PLA, HIPS, Nylon и другие.

Достоинства: доступная цена на оборудование и расходники, простота и понятность технологии, возможность собрать FDM 3Д-принтер самостоятельно, RepRap – возможность воссоздания, то есть большинство деталей 3Д-принтера можно напечатать на нём.

Недостатки: низкая скорость печати, высокая степень слоистости изделий (низкое разрешение), сложная фиксация модели на рабочем столе, необходимость поддержек, термоусадка, много отходов, сложность выбора оптимальной температуры и условий.

Фотополимерная технология печати (SLA / DLP / PolyJet)

По данной технологии работает также достаточное количество 3д-принтеров. Суть её заключается в послойном отверждении полимерной смолы путём воздействия на неё ультрафиолета. При этом модель может выращиваться из ванны с фотополимером (SLA) или фотополимерная смола может послойно распыляться, как в модификации технологии – PolyJet.

Достоинства: высокая точность и детализация, высокая механическая прочность объектов, низкий процент отходов, простая постобработка, если она вообще требуется.

Недостатки: небольшой спектр материалов, высокая стоимость оборудования и расходников, невозможность цветной печати, использования разных материалов в ходе печати, низкая скорость печати.

Селективное лазерное спекание (SLS)

Технология 3D-печати SLS – это метод выборочного лазерного спекания. В качестве расходного материала выступает порошок, который тонким слоем наносится и затем точечно послойно спекается при помощи лазерного луча. В данном случае может использоваться металл, пластик, стекло, керамика, воск и другие порошковые материалы. При этом нерасплавленный порошок будет выступать в качестве поддержек.

Достоинства: большой выбор разнообразных материалов, возможность создания объектов со сложной геометрией, сравнительно высокая скорость печати, возможность использования для мелкосерийного производства, отсутствие необходимости в поддержках.

Недостатки: необходимость мощного лазера и герметичной камеры с низким содержанием кислорода, необходимость постобработки, сравнительно небольшое разрешение (в сравнении с SLA), высокая стоимость.

Печать гипсополимером (CJP)

Для печати используется гипсовый композитный порошок, который послойно склеивается специальным жидким клеевым составом. Тонкий слой порошка наносится и разравнивается при помощи валика, а головка точечно наносит клей. Рабочая поверхность опускается, и процесс повторяется.

Достоинства: отсутствие необходимости в поддержках, порошок, который не был проклеен можно использовать ещё раз, возможность создания объектов со сложной геометрией, возможность полноцветной печати, высокое разрешение.

Недостатки: ограниченность материалов, необходимость постобработки, низкая прочность изделий, большой вес и габариты аппарата.

3D ламинирование(LOM)

В качестве расходного материала используются тонкие листы бумаги или пластика. Эти листы скрепляются при помощи клеевого состава и прессуются. А специальный нож или лазер предварительно раскраивает каждый лист. В конце лишние непроклеенные детали удаляются.

Достоинства: низкая стоимость и доступность расходного материала (чаще всего бумага), возможность полноцветной высокоточной печати, возможность печати габаритных моделей, нет необходимости в поддержках.

Недостатки: толщина слоя определяется толщиной листа, сложность удаления лишних материалов, и большое количество отходов, необходимость финишной обработки, ограниченный выбор материалов.

Какие бывают 3Д-принтеры?

В большей степени тип 3Д-принтера определяется технологией печати. Однако также различают:

Персональные 3Д-принтеры – предназначены для домашнего использования. Как правило, это негабаритные модели, которые не отличаются широкой функциональностью и возможностями.
Профессиональные 3Д-принтеры – это модели, предназначенные для профессиональной деятельности. Например, медицинские 3Д-принтеры, ювелирные, стоматологические, а также оборудование для архитектурных и дизайнерских бюро и т.п. Такая техника обладает широкими возможностями и чаще всего ориентирована на требования профессиональной сферы. Такое оборудование более дорогостоящее и точное.
Промышленные 3Д-принтеры – это оборудование, которое используется в производстве. С их помощью можно организовать мелкосерийное производство или изготавливать эксклюзивные штучные изделия. Также можно использовать данное оборудование для создания мастер-моделей, тестируемых образцов и литьевых форм. Промышленные 3Д-принтеры чаще всего имеют внушительный вес и габариты, а также отличаются высокой стоимостью.

Сферы применения 3Д-принтеров

Использование 3Д принтеров фактически ничем не ограничивается. Они уже стали развивающей игрушкой для детей, учебным оборудованием в школах и институтах, помогают раскрыть творческий потенциал в дизайнерской сфере. При помощи 3Д-принтеров создаются архитектурные модели и прототипы деталей. На это раньше уходило очень много времени, теперь подготовительный этап перед презентацией сократился до считанных часов.

Незаменимыми 3Д-принтеры стали в стоматологической отрасли. С их помощью создаются уникальные и высокоточные капы, протезы, хирургические шаблоны, что вкупе позволяет повысить качество оказываемых услуг, минимизировать риски и нивелировать ошибки.

В медицине при помощи 3д-принтеров создают высокоточные копии органов, благодаря чему можно точно спланировать ход сложных операций. Оборудование для прототипирования используется в создании протезов.

Но и это далеко не все сферы использования аддитивных технологий. 3Д-принтеры применяются:

в автомобилестроении
в авиастроении и космической отрасли;
в ювелирной сфере;
для создания уникальной одежды и обуви;
в протезировании;
в дизайне;
в мелкосерийном производстве;
при изготовлении эксклюзивной сувенирной продукции и бижутерии;
при оказании ремонтных услуг и тюнинге;
в обучении и научных исследованиях;
в археологии и музейном деле;
в строительстве и т.д.

С 3Д-принтером любые шаблонные решения уходят на второй план.

Программное обеспечение для 3D принтеров

Любой 3D объект перед отправкой на печать должен быть смоделирован в специальном программном обеспечении. Создание любого объекта сводится к тому, чтобы смоделировать объект в виртуальном пространстве, «нарезать» его на слои и задать алгоритм его печати (G-code). Именно для последних двух задач используются слайсеры. Большинство слайсеров также оснащено понятным инструментарием для 3Д-моделирования.

Среди самого популярного и востребованного софта данного назначения следует отметить:

Slic3r
CraftWare
3D Slash
Blender 3D
3DTin и другие

Каждая из этих программ обладает своим достоинствами, особенностями и функционалом. Выбор всегда остаётся за пользователем.

3DMALL: купить 3Д принтер легко!

Компания 3ДМОЛЛ реализует широкий ассортимент 3Д-принтеров персонального. Профессионального и промышленного назначения. Интернет-магазин и его команда стояли у истоков становления 3д-технологий в России. Поэтому и сегодня специалисты компании держат руку на пульсе, отслеживая все последние инновации в данной сфере и предлагая клиентам квалифицированную и компетентную помощь.

Интерес к 3D-печати растёт с каждым днём. Становится всё больше людей, которые хотя бы слышали о 3D-принтере. Всё больше людей, которые покупают 3D-принтер себе домой. Но домашняя 3D-печать до сих пор утопает в мифах.

Положение дел такое, что сейчас подавляющее большинство 3D-принтеров для домашнего использования работают по технологии FDM . Поэтому все мифы будут касаться именно этой технологии и актуальны только на момент написания статьи. Будущее рядом, и невозможное сегодня станет возможным завтра.

Итак, 10 мифов о домашней 3D-печати, которые я часто слышу

1. Можно напечатать всё что угодно

Это не совсем так. При должной сноровке действительно можно напечатать многое, но есть свои ограничения:

2. Можно печатать механизмы в сборе

Механизмы в сборе, например болт на который накручена гайка, действительно возможно. Но только не для FDM технологии. Совсем не та точность. Гайка и болт сплавятся между собой. Гораздо проще печать тот же болт и гайку по отдельности.
Хотя, есть модели машинки с крутящимися колёсами и свистка с шариком внутри, который отламывается отвёрткой.

3. Полноцветная печать

О полноцветной печати дома пока можно забыть. Печать двумя (или более) цветами возможна, но нужно либо несколько печатающих головок, либо менять пруток во время печати, либо красить сам пруток. Есть эксперименты по смешиванию цветов, но они не позволяют получить резкого перехода цвета

4. Напечатанная деталь непрочная

Конечно, напечатанная модель будет уступать в прочности точно такой же литой модели.
Прочность напечатанной детали зависит от того, куда приложена сила: вдоль слоёв или поперёк. В целом это напоминает древесину, прочность которой также зависит вдоль или поперек волокон приложена сила.
Кроме того, прочность зависит от процента заливки детали. Напечатанный «кубик» 20х20х10мм со 100% заливкой довольно сложно расколотить молотком. К тому же все слышали про напечатанный пистолет.

5. Напечатанным моделям не нужна обработка

Поверхность напечатанной модели совсем не идеальна: заусеницы, ребристость, наплывы. Для сглаживания поверхности применяют механическую (зашкуривание, срезание заусенец) и/или химическую обработку (ванна с растворителем).

6. Безотходная технология

В отличие от фрезера отходов существенно меньше. Ведь объект создаётся не путём убирания лишнего из цельного куска материала, а путём наращивания.
Всё же отходы всё равно будут:

Пластик имеет свойство вытекать из сопла во время простоя
Процент брака может быть очень высок (особенно в начале пути 3D-печатника)
Когда заканчивается катушка пластика, остаётся хвостик, которого не хватит для печати чего-нибудь полезного
Поддержки, подложки, юбки, которые потом срезаются с напечатанной модели

7. Принтер дёшев или наоборот дорог

Конечно, собрать принтер самому гораздо дешевле. Вполне можно уложится в 15-25 тыс. рублей. Но этот вариант подходит тем, у кого есть время. Т.к. часть деталей придётся заказывать из-за границы.
Принтеры собираются вручную в частности из-за этого они дороги. Но стоимость падает и будет продолжать падать.
Опять же у всех разные возможности и для кого-то 40тыс руб. не деньги.

8. Всё просто! Подключил и печатай

Это самое большое заблуждение. Какой бы ни был принтер за 150 тыс. рублей или за 20 тысяч всё равно придётся «плясать с бубном». Если принтер будет откалиброван, то придётся подбирать настройки слайсера. Для хорошей печати нужно поднабраться опыта. У меня на это ушло около полугода, вместе с постоянными доделками своего принтера.

9. На 3D-печати можно сделать неплохой бизнес

Хочу огорчить тех, кто гонится за деньгами. Огромной прибыли не будет, т.к. нет большого спроса.
Соревноваться с многотиражной продукцией не имеет смысла. Куда проще и дешевле купить зайдя в магазин, чем это печатать.
Печать подходит для персонализированных объектов (например, кружка с вашим именем), мелкосерийного производства (если весь тираж обойдётся дешевле, чем форма для отливки), прототипирования (для чего вначале и применялась 3D-печать).
Опять же качество поверхности оставляет желать лучшего. И без постобработки деталь не будет иметь товарный вид.

10. Ещё немного и 3D-принтер будет у каждого

Чтобы что-то напечатать, необходима модель. И тут пользователь принтера стоит перед выбором печатать готовые модели или моделировать самому. Среднестатистический пользователь навыками 3D моделирования не обладает. Печатать чужие модели? Надоест, нет нужной модели.
И он бы заказал эту 3D модель где-нибудь, но тогда можно заказать и печать.
В общем зачем покупать швейную машинку и шить себе рубашку, когда ты этого не умеешь и проще/быстрее (иногда и дешевле) заказать в ателье.
Кроме того у 3D-печати ещё достаточно много проблем, чтобы рядовой пользователь не смог с ними справиться. Но, поживём - увидим…