Что такое 3Д-принтер и как он работает? Три дэ принтер
Что такое 3D печать и как работает 3D принтер?
С начала нового тысячелетия понятие «3D» прочно вошло в нашу повседневную жизнь. В первую очередь, мы связываем его с киноискусством, фотографией или мультипликацией. Но едва ли сейчас найдётся человек, который хотя бы раз в жизни не слышал о такой новинке, как 3D-печать.
Что же это такое и какие новые возможности в творчестве, науке, технике и повседневной жизни несут нам технологии трехмерной печати, мы и попытаемся разобраться в статье, приведенной ниже.
Но сначала немного истории. Хоть и много стали говорить о 3D печати только последние несколько лет, на самом деле эта технология существует уже достаточно давно. В 1984 году компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати для воспроизведения объектов с использованием цифровых данных, а двумя годами позже дала название и запатентовала технику стереолитографии.
Тогда же эта компания разработала и создала первый промышленный 3D принтер. Впоследствии эстафету приняла компания 3D Systems, разработавшая в 1988 году модель принтера для 3Д печати в домашних условиях SLA – 250.
В том же году компанией Scott Grump было изобретено моделирование плавлеными осаждениями. После нескольких лет относительного затишья, в 1991 году компания Helisys разрабатывает и выпускает на рынок технологию для производства многослойных объектов, а через год, в 1992, в компании DTM выходит в свет первая система селективного лазерного спаивания.
Затем, в 1993 году основывается компания Solidscape, которая и приступает уже к серийному производству принтеров на струйной основе, которые способны производить небольшие детали с идеальной поверхностью, причём при относительно небольших затратах.
Тогда же Массачусетский университет патентует технологию трёхмерной печати, подобную струйной технологии обычных 2D принтеров. Но, пожалуй, пик развития и популярности 3D печати всё же пришёлся на новый, 21 век.
В 2005 году появился первый 3D принтер, способный печатать в цвете, это детище компании Z Corp под названием Spectrum Z510, а буквально через два года появился первый принтер, способный воспроизводить 50% собственных комплектующих.
В настоящее время круг возможностей и сфер применения 3Д печати постоянно растёт. Этим технологиям оказалось подвластно всё — от кровеносных сосудов до коралловых рифов и мебели. Впрочем, о сферах применения данных технологий мы поговорим чуть позже.
Итак, что же представляет из себя печать на 3d принтере?
Вкратце — это построение реального объекта по созданному на компьютере образцу 3D модели. Затем цифровая трёхмерная модель сохраняется в формате STL-файла, после чего 3D принтер, на который выводится файл для печати, формирует реальное изделие.
Сам процесс печати – это ряд повторяющихся циклов, связанных с созданием трёхмерных моделей, нанесением на рабочий стол (элеватор) принтера слоя расходных материалов, перемещением рабочего стола вниз на уровень готового слоя и удалением с поверхности стола отходов.
Циклы непрерывно следуют один за другим: на первый слой материала наносится следующий, элеватор снова опускается и так до тех пор, пока на рабочем столе не окажется готовое изделие.
Как работает 3D принтер?
Применение трехмерной печати – это серьезная альтернатива традиционным методам прототипирования и мелкосерийному производству. Трёхмерный, или 3д-принтер, в отличие от обычного, который выводит двухмерные рисунки, фотографии и т. д. на бумагу, даёт возможность выводить объёмную информацию, то есть создавать трёхмерные физические объекты.
На данный момент оборудование данного класса может работать с фотополимерными смолами, различными видами пластиковой нити, керамическим порошком и металлоглиной.
Что такое 3d принтер?
В основу принципа работы 3d принтера заложен принцип постепенного (послойного) создания твердой модели, которая как бы «выращивается» из определённого материала, о котором будет сказано немного позже. Преимущества 3D печати перед привычными, ручными способами построения моделей — высокая скорость, простота и относительно небольшая стоимость.
Например, для создания 3D модели или какой-либо детали вручную может понадобиться довольно много времени — от нескольких дней до месяцев. Ведь сюда входит не только сам процесс изготовления, но и предварительные работы — чертежи и схемы будущего изделия, которые всё равно не дают полного видения окончательного результата.
В итоге значительно возрастают расходы на разработку, увеличивается срок от разработки изделия до его серийного производства.
3D технологии же позволяют полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге — ведь программа позволяет увидеть модель во всех ракурсах уже на экране, и устранить выявленные недостатки не в процессе создания, как это бывает при ручном изготовлении, а непосредственно при разработке и создать модель за несколько часов.
При этом возможность ошибок, присущих ручной работе, практически исключается.
Что такое 3d принтер: видео
Существуют различные технологии трёхмерной печати. Разница между ними заключается в способе наложения слоёв изделия. Рассмотрим основные из них.
Наиболее распространенными являются SLS (селективное лазерное сплетение), НРМ (наложение слоев расплавленных материалов) и SLA (стереолитиография).
Наиболее широкое распространение благодаря высокой скорости построения объектов получила технология стереолитографии или SLA.
Технология SLA
Технология работает так: лазерный луч направляется на фотополимер, после чего материал затвердевает.
В качестве фотополимера используется полупрозрачный материал, который деформируется под действием атмосферной влаги.
После отвердевания он легко поддаётся склеиванию, механической обработке и окрашиванию. Рабочий стол (элеватор) находится в ёмкости с фотополимером. После прохождения через полимер лазерного луча и отвердения слоя рабочая поверхность стола смещается вниз.
Технология SLS
Спекание порошковых реагентов под действием лазерного луча – оно же SLS — единственная технология 3D печати, которая применяется при изготовлении форм, как для металлического, так и пластмассового литья.
Пластмассовые модели обладают отличными механическими качествами, благодаря которым они могут использоваться для изготовления полнофункциональных изделий. В SLS технологии используются материалы, близкие по свойствам к маркам конечного продукта: керамика, порошковый пластик, металл.
Устройство 3d принтера выглядит следующим образом: порошковые вещества наносятся на поверхность элеватора и спекаются под действием лазерного луча в твёрдый слой, соответствующий параметрам модели и определяющий её форму.
Технология DLP
Технология DLP – новичок на рынке трехмерной печати. Стереолитографические печатные аппараты сегодня позиционируются, как основная альтернатива FDM оборудованию. Принтеры данного типа используют технологию цифровой обработки светом. Многие задаются вопросом, чем печатает 3d принтер данного образца?
Вместо пластиковой нити и нагревающей головки для создания трехмерных фигур используются фотополимерные смолы и DLP-проектор.
Ниже вы можете увидеть, как работает 3d принтер видео:
Впервые услышав про DLP 3d принтер, что это такое – вполне резонный вопрос. Несмотря на замысловатое название, устройство почти не отличается от других настольных печатных аппаратов. К слову, его разработчики, в лице компанииQSQM Technology Corporation, уже запустили в серию первые образцы высокотехнологичного оборудования. Выглядит оно следующим образом:
Технология EBM
Стоит отметить, технологии SLS/DMLS – далеко не единственные в области печати металлом. В настоящее время для создания металлических трехмерных объектов широко используется электронно-лучевая плавка. Лабораторные исследования показали, что использование металлической проволоки для послойного наплавления при изготовлении высокоточных деталей малоэффективно, поэтому инженеры разработали специальный материал – металлоглину.
Металлическая глина, использующаяся в качестве чернил во время электронно-лучевой плавки изготавливается из смеси органического клея, металлической стружки и определенного количества воды. Для того чтобы превратить чернило в твердый объект, его нужно нагреть до температуры, при которой клей и вода выгорят, а стружка сплавится между собой в монолит.
EBM 3d принтер: как работает
Примечательно, что данный принцип также используется при работе с SLS принтерами. Но в отличие от них, EBM-аппараты генерируют для плавки металлоглины направленные электронные импульсы вместо лазерного луча. Нужно сказать, что данный метод обеспечивает высокое качество печати и отличную прорисовку мелких деталей.
На сегодняшний день продаются только промышленные принтеры, использующие EBM технологию. Вот как выглядит один из них:
На видео, представленном ниже, наглядно продемонстрированы возможности 3d принтера, приспособленного для электронно-лучевой плавки:
Технология НРМ (FDM) HPM
Даёт возможность создавать не только модели, но и конечные детали из стандартных, конструкционных и высокоэффективных термопластиков. Это единственная технология, использующая термопластики производственного класса, обеспечивающие не имеющую аналогов механическую, термическую и химическую прочность деталей.
Печать по технологии НРМ выгодно отличается чистотой, простотой использования и пригодностью для применения в офисе. Детали из термопластика устойчивы к высоким температурам, механическим нагрузкам, различным химическим реагентам, влажной или сухой среде.
Растворимые вспомогательные материалы позволяют создавать сложные многоуровневые формы, полости и отверстия, которые было бы проблематично получить обычными методами. 3D-принтеры, действующие по технологии НРМ, создают детали слой за слоем, разогревая материал до полужидкого состояния и выдавливая его в соответствии созданными на компьютере путями.
Для печати по технологии НРМ используется два различных материала — из одного (основного) будет состоять готовая деталь, и вспомогательного, который используется для поддержки. Нити обоих материалов подаются из отсеков 3D-принтера в печатающую головку, которая передвигается зависимости от изменения координат X и Y, и наплавляет материал, создавая текущий слой, пока основание не переместится вниз и не начнется следующий слой.
Когда 3D-принтер завершит создание детали, остаётся отделить вспомогательный материал механически, или растворить его моющим средством, после чего изделие готово к использованию.
Интересно, что в наши дни популярностью пользуются не только автоматические настольные HPM принтеры, но и приспособления для ручной печати. Причем, правильно было бы назвать их не печатными устройствами, а ручками для рисования трехмерных объектов.
Ручки сделаны по той же схеме, что и принтеры, использующие технологию послойного наплавления. Пластиковая нить подается в ручку, где плавится до нужной консистенции и тут же выдавливается через миниатюрное сопло! При должной сноровке получаются вот такие оригинальные декоративные фигурки:
Ну и конечно, так же, как и технологии, отличаются друг от друга и сами принтеры. Если у вас принтер, работающий по SLA, то технологию SLS на нём применить будет невозможно, т. е. каждый принтер создан только под определённую технологию печати.
Цветная 3D-печать
Данная технология единственная в своем роде, которая позволяет получать объекты во всем доступном диапазоне оттенков. Примечательно, что окрашивание изделий происходит непосредственно во время их изготовления. С ее помощью получаются фотореалистичные объекты. Это и вызывает неподдельный интерес к ней со стороны дизайнеров.
Зачастую в качестве исходного материала применяют порошок, созданный на основе гипса. Щетки и ролики формируют не очень толстый слой расходника. Дальше с помощью подвижной головки на необходимые участки наносятся микрокапли клееобразного вещества (перед этим его окрашивают в нужный цвет). Оно напоминает по своему составу цианокрилат. Послойно создается готовый разноцветный объект. Финальная обработка изделия цианоакрилатом обеспечивает ему блеск и жесткость.
Промышленные и настольные цветные 3D-принтеры
Современный рынок предлагает различные многоцветные 3D-принтеры. С их помощью создаются разноцветные объекты в домашних условиях. Большинство агрегатов предназначено для профессионального использования.
Профессиональная цветная печать на 3D-принтере осуществляется с помощью:
1. Линейки Zрrintеr от известной торговой марки 3D Sуstems. Эти устройства могут создавать габаритные разноцветные объекты. Снабжаются 5-ю картриджами и системой автоматической загрузки порошка. Техника практически на 100% автоматизирована, поэтому настройка или контроль процесса печати не обязателен. Весят модели около 340 килограмм. Стоимость в пределах 90-130 тысяч долларов.
2. Полноцветный 3D-принтер Мсor Iris. Разноцветные изделия создаются путем склеивания отдельных бумажных клочков. Данный агрегат от Мсоr Тесhnologies Ltd создает объемные фотореалистичные модели с неплохими показателями прочности. Может генерировать до миллиона цветов. Стоит 15 тысяч долларов.
Настольные модели для домашнего использования:
1. Цветной 3D-принтер 3D Тоuch. Данный агрегат работает по технологии FDМ. Модель может снабжаться одной, двумя или даже тремя экструзионными головками. Работает с АВS или РLА-пластиком. Весит ни много ни мало 38 килограмм. Стоимость – около 4 тысяч долларов.
2. 3D-принтер трехцветный ВFB 3000 РАNTHER – первый цветной принтер, который был выпущен на рынок. Сегодня его стоимость составляет около 2,5 тысяч долларов. В качестве рабочего материала применяется стандартная пластиковая нить. Для работы понадобится нить трех цветов.
3. Одна из самых дешевых моделей – РroDеsk3D. Для создания изделий используется система из пяти картриджей. Возможна работа с РLA или АВS-пластиком. Принтер снабжен системой автоматической настройки. Стоит всего 2 тысячи долларов. К сожалению, не может похвастаться высокими показателями разрешения печати.
Области применения 3D печати
3D печать открыла большие возможности для экспериментов в таких сферах как архитектура, строительство, медицина, образование, моделирование одежды, мелкосерийное производство, ювелирное дело, и даже в пищевой промышленности.
В архитектуре, например, 3D печать позволяет создавать объёмные макеты зданий, или даже целых микрорайонов со всей инфраструктурой — скверами, парками, дорогами и уличным освещением.
Благодаря используемому при этом дешёвому гипсовому композиту обеспечивается низкая себестоимость готовых моделей. А более 390 тысяч оттенков CMYK позволяют в цвете воплотить любую, даже самую смелую фантазию архитектора.
3d принтер: применение в области строительства
В строительстве есть все основания предполагать, что в недалёком будущем намного ускорится и упростится процесс возведения зданий. Калифорнийскими инженерами создана система 3D печати для крупногабаритных объектов. Она работает по принципу строительного крана, возводящего стены из слоёв бетона.
Такой принтер может возвести двухэтажный дом всего в течение 20 часов.
После чего рабочим останется лишь провести отделочные работы. 3D House Постепенно завоёвывают прочные позиции 3D принтеры и в мелкосерийном производстве.
В основном эти технологии используются для производства эксклюзивных изделий, таких как предметы искусства, фигурки персонажей для ролевых игр, прототипов моделей будущих товаров или каких-либо конструктивных деталей.
В медицине благодаря технологиям трёхмерной печати врачи получили возможность воссоздавать копии человеческого скелета, что позволяет более точно отработать приёмы, повышающих гарантии успешного проведения операций.
Всё большее применение находят 3D принтеры в области протезирования в стоматологии, так как эти технологии позволяют намного быстрее получить протезы, чем при традиционном изготовлении.
Не так давно немецкими учёными была разработана технология получения человеческой кожи. При её изготовлении используется гель, полученный из клеток донора. А в 2011 году учёным удалось воспроизвести живую человеческую почку.
Как видим, возможности, которые открывает 3D печать практически во всех сферах деятельности человека поистине безграничны.
Принтеры, создающие кулинарные шедевры, воспроизводящие протезы и органы человека, игрушки и наглядные пособия, одежду и обувь — уже не плод воображения писателей — фантастов, а реалии современной жизни.
А какие ещё горизонты откроются перед человечеством в ближайшие годы, наверное, это может быть ограничено только фантазией самого человека.
make-3d.ru
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.
sitmaster.by
История создания 3D принтеров и их принцип работы — журнал "Рутвет"
Оглавление:
- История трёхмерного принтера
- Технологии 3d печати
- Сырьё для трёхмерных принтеров
- Удивительные возможности трёхмерных принтеров
Теперь уже всем знакомое слово «принтер» переводится с английского, как печатающее устройство. Сейчас редко можно найти человека, который ни разу бы не видел обычного принтера, с помощью которого можно получить любой текстовой или графический бумажный документ.
История появления принтера в нынешнем понимании началась в прошлом веке – первый чёрно-белый принтер появился ещё в далёком 1953 году, а в 1976 году появился первый цветной струйный принтер от компании IBM. Сегодня разнообразные принтеры можно найти не только в офисах и организациях, но также в школах и почти в каждом жилище. Ведь современный процесс работы и обучения стал немыслимым без этого прибора.
Однако в последние годы появилось совершенно новое устройство, которое способно не просто распечатать на листке какое-либо изображение. Речь идёт про изобретение 3d принтера, с помощью которого можно уже создавать объёмные детали, изделия или модели.
История трёхмерного принтера
История 3d принтеров, как ни удивительно, довольно долгая, а над созданием этого устройства работали учёные из многих стран мира, постепенно внося свою лепту в развитие трёхмерных технологий.- В 1986 году американец Чак Халл изобрёл принцип трёхмерной печати, который использовался в установке для стереолитографии.
- В 1988 году другой американец, Скотт Крамп нашёл абсолютно иной подход для осуществления трёхмерной печати – формование через декомпозицию плавящегося материала (FDM). На этом принципе сегодня работают все трёхмерные принтеры, способные делать изделия в ограниченных масштабах.
- Хотя работа над созданием трёхмерных принтеров началась в восьмидесятые годы прошлого века, сам термин «трёхмерная печать» появился лишь в 1995 году в недрах Массачусетского технологического института. И уже в следующем году, компания «3D Systems» назвала свою первую модель «Actua 2100» трёхмерным принтером. Такую историю создания имеет 3д принтер, если говорить кратко.
Первые модели объёмной печати работали очень медленно, а попытка увеличить скорость их работы неизменно приводила к погрешности в изделиях. Трёхмерные принтеры с достаточно высоким качеством изделий появились только в 2005 году. В 2008 году появилась модель «Reprap», наполовину способная воссоздать саму себя, поскольку могла делать половину своих деталей.
Технологии 3d печати
Трёхмерная печать может использовать разные технологии и расходные материалы, но в любом случае, она работает через последовательное наращивание слоями объёмного предмета. Для создания слоёв могут применяться различные технологии.
Лазерная стереолитография, в которой ультрафиолетовый лазер точку за точкой засвечивает поверхность жидкого фотополимера. В другом варианте засвечивание производится ультрафиолетовой лампой сквозь меняющийся с новым слоем фотошаблон. Жидкий полимер при этом затвердевает, становясь довольно прочным пластиком.
- Лазерное сплавление применяется для слоёв порошков из пластика или металла.
- Ламинирование – здесь всё также производится наслаивание материала, все слои склеиваются между собой, а лазером в каждом слое вырезаются участки, формирующие сечение будущего предмета.
- Струйная технология предусматривает застывание охлаждающегося материала: раздаточная форсунка выбрасывает на охлаждаемую платформу-основу разогретые капли термопластика. Там они мгновенно застывают, склеиваясь с соседними, и формируют слой изготавливаемой детали.
- Склеивание порошкообразного материала несколько напоминает спекание порошка лазерным лучом, но порошок здесь может быть из измельчённой целлюлозы, которая не плавится, поэтому для его склеивания используется жидкий адгезив или растворитель, который подаётся из миниатюрной форсунки. Таким методом можно придать детали желаемый цвет, если использовать разноцветные красящие вещества. Есть даже модели трёхмерных принтеров, в которых работают головки от обычных струйных принтеров.
- В качестве самоотверждающихся материалов могут применяться также густые керамические смеси. Подобные материалы востребованы для трёхмерной печати больших архитектурных моделей.
- Последнее достижение – биопринтеры. Пока это только экспериментальные установки, которые формируют трёхмерную структуру органа для трансплантации. Они используют растворы, содержащие живые клетки. Затем происходит рост, деление и специализация клеток, которые формируют окончательную форму органа.
Сырьё для трёхмерных принтеров
Все объёмные принтеры до 2008 года могли использовать только один вид пластика – АВС, который являлся лучшим «расходником» для трёхмерной печати. Компания Object Geometries Ltd выпустила первую модель «Connex500», которая могла одновременно использовать несколько видов материалов. Сейчас список таких материалов перевалил за сотню. Среди них можно отметить следующие:
- целлюлоза;
- гидрогель;
- бетон;
- акрил;
- вода;
- гипс;
- нейлон;
- металлический порошок;
- полилактид;
- поликапролактон;
- полиэтилен низкого давления;
- полипропилен;
- шоколад.
Особенность работы трёхмерных принтеров такова, что все получаемые объекты могут быть только твёрдотельными, поскольку наносятся слой за слоем. На обычном принтере можно сделать лишь бумажный документ, а на трёхмерном «напечатать» детскую игрушку, ткань, годную для пошива, пластиковую посуду, даже имплантаты для медицинских целей или автомобиль. Объёмные принтеры нового поколения имеют очень большие возможности.
Видео об истории 3d принтеров
Удивительные возможности трёхмерных принтеров
Трёхмерные принтеры постепенно становятся полезными и нужными приборами в нашей жизни, а сферы их применения всё больше расширяются. Так, небольшие трёхмерные принтеры способны делать бытовые мелочи, вроде посуды, игрушек, украшений и даже мебели.
- В 2010 году канадец Джим Кор продемонстрировал легковой автомобиль, корпус которого полностью был изготовлен на трёхмерном принтере, для которого потребовалось 2500 часов работы. Создатели уникального автомобиля даже собрались за пару дней добраться от Нью-Йорка до Сан-Франциско, используя при этом всего 38 л биотоплива.
- В 2010 году компания «Organovo Inc.» объявила, что создала трёхмерную технологию изготовления искусственных кровеносных сосудов. Ранее об использовании этой технологии в медицинских целях не шло и речи. В настоящее время в мире уже сделано множество операций по протезированию, где пациентам вживлялись имплантаты, выполненные по этой технологии – костей черепа и носа, стоматологические, кости кистей и т.д.
- Гораздо скромнее выглядит демонстрация в 2011 году британцами принтера, который из шоколада мог сделать любую фигурку. Поскольку шоколад способен довольно быстро затвердевать при охлаждении, то принтер печатает на таком сырье довольно шустро. Такие принтеры – настоящая находка для ресторанов и кондитерских.
Учёные из Оксфорда предложили принтер, который может воспроизводить материал, частично имеющий свойства живой ткани. Робототехник из Италии Энрико Дини научил трёхмерный принтер делать макеты двухэтажных зданий, в которых есть комнаты с перегородками, трубы и лестницы. Всё это делается из неорганического компаунда и песка. Полученный материал имеет прочность, близкую к железобетону.
Инженерная мысль на этом не остановилась, поскольку поступило предложение использовать эту технологию при возведении лунных исследовательских баз. Было принято решение доставить трёхмерный принтер на МКС, где космонавты смогут быстрее изготовить необходимые для них детали, не дожидаясь доставки их с Земли.
Сейчас зd принтеры, история которых начиналась с громоздких и очень дорогих экземпляров, становятся всё меньше и дешевле. В 2011 году австрийцы продемонстрировали самый лёгкий, маленький и дешёвый в работе объёмный принтер. Здесь была использована технология аддитивной фотополимеризации, работающая со светочувствительной смолой.
Видео про возможности зd принтера
Раньше думали, что 3D мониторы – недостижимая роскошь для простого обывателя, а сегодня их могут купить даже незажиточные граждане. Так же и с трёхмерными принтерами – они уже перестали быть машинами из фантастических книг, а всё уверенней входят в реальность, принося всё больше пользы. Перспективы у них очень хорошие.
Вас впечатляют возможности 3d принтеров? Что Вас поразило больше всего? Поделитесь своим мнением в комментариях.
www.rutvet.ru
3D-принтер что такое?
Распечатывать картинки научились уже давно. Хотя, собственно говоря, не так уж давно. Сначала принтеры печатали только текст одним-единственным шрифтом, как на пишущей машинке.
А потом на этих принтерах с помощью букв и цифр удавалось даже нарисовать изображение. Это была так называемая матричная печать.
Струйная и лазерная печать позволили без труда печатать черно-белые и цветные изображения практически любой степени разрешения всех цветов и оттенков.
Но идея печатать трехмерные материальные объекты никогда не покидала разработчиков.
И вот стали совершенно реальными принтеры, которые печатают не картинку на бумаге, а объект в пространстве. Пространство имеет 3 измерения, поэтому такие принтеры получили название 3D-принтеры или, говоря простыми словами, трехмерные принтеры. Итак, 3D-принтеры: что такое, как работает и что можно напечатать с его помощью?
Распечатать или воссоздать трехмерное изделие сразу, одним махом невозможно. Поэтому и трехмерные принтеры распечатывают такие объекты слой за слоем, также как лазерные или струйные двухмерные принтеры распечатывают картинку строка за строчкой.
Распечатанное на принтере 3D модель – это не рисунок на бумаге. Это полноценный материальный объект, который можно взять в руки, перенести, поставить, убрать и наконец использовать по назначению.
3D-принтер – это устройство, которое позволяет создавать изображение в трехмерном измерении.
Такой принтер слой за слоем распечатывает цифровую трехмерную модель.
В качестве материала для создания модели, как правило, используется специальный пластик.
Предпосылки создания 3D-принтера
Первые попытки создания технологии трехмерной печати делали еще в 80-х годах. В то время был разработан стереолитограф, с помощью которого можно было создавать 3D-объекты из жидкого фотополимерного пластика. Технология в таком оборудовании основывается на свойствах фотополимеров – под воздействием лазера он застывает, приобретая твердую форму пластика.
Еще одним предшественником современного 3D-принтера стала технология «лазерного спекания». Основой для создания объемных моделей является порошок легкоплавкого пластика. От воздействия лазера пластик плавится, а затем спекается в единую массу. А чтобы от сильного нагрева пластик не воспламенился, в рабочую камеру закачивают инертный газ. Сложность обслуживания такого оборудования не позволяет такие принтеры использовать в домашних условиях.
Современный домашний 3D-принтер
Уже сегодня есть модели 3D-принтера для дома. Правда, стоимость их достаточно высока.
Как работает 3D-принтер?
Работает следующим образом: к рабочему элементу – головке-экструдеру подается пластиковая нить, он ее плавит и через сопло наносит в нужную точку распечатываемого слоя. При комнатной температуре пластик очень быстро застывает, что позволяет беспрерывно печатать, создавая слой за слоем объемный объект.
Каких-либо специальных условий при обслуживании 3D-принтера для дома не требуется, кроме затрат на печать (стоимость одного килограмма пластиковой нити 50-60 долларов).
В процессе печати такой принтер, можно сказать, прямо в воздухе из расплавленной нити воссоздает материальный объект. Данный объект предварительно должен быть оцифрован и в виде файла находиться в компьютере. Далее с помощью драйвера из цифровой модели объекта воспроизводятся такие движения печатающей головки, чтобы вытекающая из них расплавленная нить в конечном итоге застыла в виде точной копии оцифрованного объекта.
Встает собственно вопрос, а что это за цифровая модель материального объекта? Это файл, в котором специальным образом описано устройство этого объекта. Также как в текстовых файлах содержится модель текста, в графических файлах – модель картинок, в видео-файлах содержится модель видео изображения со звуком.
Мы привыкли к тому, что в таких файлах есть соответствующие расширения, по которым мы легко определяем, что за информация в них хранится. Например, расширение .txt и .doc – это тексты. Расширение .jpg и .png – это картинки. Расширение .avi и .mpeg4 – это видео. Также и у файлов 3d-моделей должны быть свои, отличные от других расширения файлов.
А как создать такие файлы? Для этого нужны соответствующие программы-конструкторы, равно как для создания текстов нужен текстовый редактор, для создания картинок нужен графический редактор.
Также уже существуют 3D-сканеры, позволяющие автоматизировать процесс создания 3D-файла также, как привычный сканер создает файл с только что отсканированным им изображением.
Как видим, технология работы с 3D-принтером и 3D-моделями во многом схожи с привычными методами и приемами работы с компьютерными файлами.
3D-принтер открывает новые возможности
Благодаря технологии 3D-принтера возможно печатать очень сложные трехмерные модели. Например, можно распечатать проекционную модель здания, причем точность передачи объекта может доходить до 100 микрон. Интересно, что 3D-принтеру под силу распечатывать даже модели с подвижными частями уже в сборе.
3D-принтеры для дома еще достаточно дороги, но многие уже оценили возможности такого оборудования. Эти принтеры пока более актуальны в научных институтах. Ведь благодаря им появилась возможность быстро и относительно просто воссоздавать разработанные прототипы, не прибегая к услугам опытного или серийного производства.
Оценили возможности 3D-принтеров люди разных профессий.
- Ювелирам теперь проще создавать новые украшения самых разнообразных форм.
- Понравилась новинка и археологам, так как при необходимости можно сделать точную копию найденной находки.
- А в археологии очень трепетно относятся к оригиналам, стараясь лишний раз к ним даже не прикасаться.
3D-принтеры действительно открывают огромные возможности во всех сферах деятельности человека. Интересно, что существуют 3D-принтеры, которые печатают не пластиком, а шерстью, металлом и даже есть тестовые модели, печатающие пиццу.
Видео “В России напечатали первый жилой 3D-дом”
Мечтой ученых, которая скоро может стать былью – воссоздание человеческих органов, а так же создание бытовых «пищевых принтеров», которые из углеводов и белков смогут производить настоящие продукты. «Фантастика!», – скажете Вы… Возможно… но уже сегодня активно ведутся разработки технологии 3D-печати живой ткани с помощью стволовых клеток.
Сканирование 3D-объекта и последующая передача его модели в виде файла в любую точку мира, где есть Интернет, и там распечатка с помощью 3D-технологии – чем не быстрая передача материального объекта на любые расстояния? Об этом пока еще можно только мечтать. Но не за горами то время, когда можно будет позвонить или через Интернет сделать заказ пиццы на дом, оплатить этот заказ опять же через Интернет, и тут же у себя на кухне распечатать горяченькую пиццу. Приятного аппетита!
За 3D-технологиями большое будущее. Пока мы еще стоим в самом начале этого пути. Но ведь матричные принтеры, которые могли печатать только текст – это не такое уж отдаленное прошлое. И кто тогда мог представить, какие возможности открывает технология печати?!
P.S. Как Вы считаете, можно ли сравнить компьютерную грамотность с Джином, выпущенным из кувшина? Еще по теме:
Картридж для принтера: заправить или купить?
Что такое сканер и как им пользоваться
Что значит iPad и для чего он сгодится?
Что такое гаджет и что такое виджет?
Что такое планшетный ПК?
P.P.S. Чтобы подписаться на получение новых статей, которых еще нет на блоге: 1) Введите Ваш e-mail адрес в эту форму: 2) На Ваш e-mail придёт письмо для активации подписки. Обязательно кликните по указанной там ссылке, чтобы подтвердить добровольность своей подписки: подробнее с видеоуроком
www.compgramotnost.ru
3D печать и 3D принтер, что же это такое?
March 13, 2016
В самом начале нынешнего века 3D стало неотъемлемой частью нашей жизни. Первоначально оно вызывало ассоциации с миром кино, мультфильмов или фотографий. Но сомневаемся, что в наше время есть хоть один человек, который не слышал что такое 3D-печать.
Что же это за новый термин, как он способен повлиять на Буденную жизнь, производство и науку, мы с вами увидим в данной статье.
В самом начале предлагаем вам небольшой экскурс в историю. Хотя о 3Д печати начали массово упоминать лишь на протяжении недавних лет, в действительности она действует уже довольно давно. Еще в 1984 году компания Charles Hull разработала 3Д печать, источником для которой были бинарные данные, и уже 2 года спустя получила патент на изобретение по имени стерео литография. В том же году инженерам удалось изготовить первый в мире промышленное 3Д печатающее устройство. Некоторое время спустя за разработку перспективного направления взялась и компания 3D Systems, она еще в 1988 г. создала образец принтера для 3Д печати в домашних условиях, а именно SLA – 250.
Через короткий промежуток времени, торговая марка Scott Grump смогла реализовать моделирование плавлеными осаждениями. После пары лет затишья, в 1991 году компания Helisys изобретает и выдает на общий суд новейшую методику многослойного оттиска, а уже через год, в 1992, в компании DTM видит свет одна из первых систем селективного сваривания лазером. После чего, в 1993 году создается организация Solidscape, и занимается массовым производством принтеров струйного типа, которые имеют возможность воссоздавать разные объекты, имеющие практически идеальную поверхность, и при этом обладая сравнительно не большими затратами. В это же время Массачусетский институт показал свою технологию 3Д печати, чем то похожую на ту, которая используется в стандартных струйных печатающих устройствах. Но все же наибольший пик развития 3Д печати попадает на 21 век.
В 2005 году увидел свет 3D принтер, который не просто создавал детали, а делал их цветными. Продукт компании Z Corp имел имя Spectrum Z510, а практически уже через пару лет появился принтер, который мог воссоздавать до 50% всех элементов, из которых был сделан. Сегодня среда использования 3Д печати неуклонно ширится, ведь с ее помощью, как оказалось, можно создать практически все, начиная от внутренних органов живых существ и заканчивая банальной мебелью. Но о сферах использования 3D принтеров мы упомянем чуть ниже.
3D печать, как это действует
По сути, 3D печать это точное воссоздание смоделированной на компьютере детали, при помощи специального печатающего устройства. Изначально цифровая модель это STL-документ, а уже потом 3Д принтер, из такого файла делает реальный объект. Сам же процесс печати это периодически повторяющееся нанесение слоев, на рабочий стол (элеватор), с постепенным его движением вниз, а впоследствии уборка излишков печатающей смеси. Циклы печати монотонно сменяют друг друга, и с каждым из них элеватор опускается вниз на заданную высоту, таким путем и создается сама деталь.
Как работает 3D принтер
Как оказалось 3D печать способна отлично заменить мелкое прототипирование деталей. В отличии от обычного принтера, способного воссоздавать только фотографии, 3D машина делает настоящие объекты. Сегодня такие аппараты способны работать с фотополимерными смолами, пластиковыми проволоками разной толщины, порошком из керамики и металл глиной.
Что же такое 3d принтер?
В основе такого устройства лежит постепенное воссоздание объекта из файла, с послойным нанесением вещества. По сути, деталь как бы растет и, в конце концов, заканчивая свой рост, превращается в готовое изделие. К достоинствам именно 3D печати следует отнести простоту процесса, ее невысокую стоимость и главное высокую скорость работы. Например, для того чтобы создать какую ни будь сложную деталь вручную, может понадобиться очень много усилий и времени — вплоть до месяцев. К тому же при традиционном способе предварительно необходимо создать чертежи и проверить их. Как результат производитель имеет более высокие затраты на разработку и долгое время на нее же.
3D технология напрочь лишена вышеописанных недостатков, тем более при ее применении различные моменты и неполадки, которые могут возникнуть, устраняются еще в процессе разработки, а не изготовления, как при ручном проектировании. Так же при компьютерном моделировании детали, инженер еще на первых стадия может протестировать ее и рассмотреть со всех ракурсов, а в случае обнаружения недостатков, сразу устранить их. Именно поэтому наличие ошибок в напечатанных деталях полностью исключено.
На сегодня есть сразу несколько разных методик 3Д печати, и отличаются они именно способом нанесения слоев. Давайте поговорим о главных из них. Основными технологиями 3D печати являются SLS (селективное лазерное сплетение), НРМ (наложение слоев плавлением материалов) и SLA (стереолитиография). Наиболее востребованной, благодаря своей высокой скорости, выступает именно технология SLA.
Технология SLA
Лазерный луч направляется на фото полимер, и тем самым дает нанесенному материалу отвердеть. В роли фото полимера применяется полупрозрачное вещество, которое способно деформироваться под воздействием атмосферной влаги. После своего затвердевания такой материал можно легко склеивать, обрабатывать и окрашивать. Сам рабочий стол (элеватор) прибывает в ёмкости наполненной фото полимером. После нанесения очередного слоя, лазерный луч проходит по нему, делая твердым, и рабочий стол смещается вниз.
Технология SLS
Это так называемое спекание или сплавление составов порошкового типа, SLS — одна из немногих методик, способная изготовить формы, как для пластикового литья, так и металлического. Пластиковые объекты имеют превосходные механические качества, в силу чего их спокойно можно использовать для создания полноценных деталей механизмов. В SLS берутся материалы, которые по своим параметрам близки к законченным продуктам, таким как керамика, пластик либо металл.
Сам принтер построен следующим образом – порошок наносится на поверхность элеватора и под действием лазера спекается в твердый слой, соответствующий необходимым требованиям.
Технология DLP
Технология DLP – присутствует на рынке трех мерной печати сравнительно недавно. Стереолитографические печатающие устройства в наши дни позиционируются в качестве альтернативы FDM моделям. Такие устройства используют методику обработки световым излучением. В отличии от аналогов где для печати применяются пластиковые проволоки и элементы нагрева, тут используются фотополимерные смолы в совокупности с DLP-проектором. Несмотря на замысловатое название DLP 3D принтер, практически не отличается от любых других серийных собратьев. Нужно так же заметить что разработчики из компании QSQM Technology Corporation, уже начали создавать первые устройства данной серии.
Технология EBM
Нужно заметить, что методики SLS/DMLS – не единственные, способные осуществлять печать металлом. Сегодня для таких целей применяется и электронно-лучевая плавка. Как показали тесты в лаборатории, нанесение слоев металла, посредством плавки проволоки, малоэффективны, именно поэтому и был разработан особый материал – металлоглина.
Металлическая глина, выступает как бы чернилами при электронно-лучевой наплавке, она делается из совокупности клея, стружки металла и воды. Чтоб преобразовать чернило в твердое вещество, его необходимо разогреть до температуры, при которой вода и клеящая смесь испарятся, а металлическая стружка сплавится воедино.
Как работает EBM 3d принтер
Точно такой же вариант применен и при работе с SLS принтерами, с той лишь разницей, что EBM-модели создают для плавки металла глины, упорядоченные электрические импульсы, а не лазерный луч. Такой подход позволяет достигнуть отличного качества изготавливаемых объектов и превосходной детализации. Сегодня в продаже существуют только промышленные устройства, с задействованием EBM технологии.
Технология НРМ (FDM) HPM
Эта технология может изготавливать не просто модели, а полностью готовые детали из различных видов пластика. К ее достоинствам следует отнести возможность использования промышленного сырья, в то время как на других устройствах это невозможно. Детали, созданные по технологии НРМ (FDM) HPM обладают отличной стойкостью к любым видам воздействий, а так же высокой прочностью.
Печать с применением технологии НРМ отличается хорошей гладкостью поверхности, легкостью в эксплуатации и способностью работать в офисе. Объекты, изготовленные из термопластика, обладают хорошей стойкостью к повышенным температурам, механическим воздействиям, разным химическим реагентам, а также влажной и сухой среде.
Растворимые сопутствующие материалы дают возможность изготавливать довольно сложные многоуровневые формы, а также полости и отверстия, которые получить обычными средствами очень сложно. Принтеры, работающие НРМ, изготавливают детали путем нанесения серии слоев, один на другой, при этом металл разогревается до полужидкого состояния и выдавливается через сопло, на определенные места, запрограммированные на ПК.
Чтобы производить печать с применением методики НРМ используют сразу два разных материала, основной нужен для создания самой детали, а дополнительный для поддержки. Нити и того и другого металла подводятся в головку устройства, которая движется и налаживает металл, образовывая слой. После завершения очередного слоя, платформа опускается, и головка принимается за следующий слой. Когда 3D-принтер уже закончит производство детали, нужно отделить вспомогательный металл, либо растворить его моющим средством. Изделие готово к работе.
Сегодня большой популярностью пользуются не только автоматические устройства HPM, но и ручные их версии. Такие аппараты, по сути, являются ручками для изготовления 3D объектов. Такие ручки сделаны, как и автоматические принтеры, с той лишь разницей, что их головку человек держит в руке и дозирует наплавляемый материал.
Естественно что, как и технологии, сами аппараты тоже отличаются друг от друга. Если у вас модель типа SLA, то работать по методу SLS он не сможет, т. е. любой из принтеров способен обрабатывать детали только по своей индивидуальной технологии.
Области применения 3D печати
3D печать открыла новые горизонты в таких отраслях как, строительство, медицина, образование, создание одежды, производство, ювелирное искусство, и даже в пищевой индустрии.
К примеру, в архитектурном деле, 3Д печать способна создать модели домов, или полностью целых микрорайонов, со всеми их особенностями. При таких работах применяется дешевая гипсовая смесь, которая делает себестоимость моделей очень низкой. Широчайшая цветовая гамма 390 тысяч оттенков CMYK дает возможность легко реализовать абсолютно любую, даже самую необычную идею архитектора.
3d принтер в области архитектуры
Сегодня можно смело предположить, что в сфере строительства скоро произойдет гигантский прорыв. Инженерам из Калифорнии удалось создать уникальную систему 3Д печати объектов в натуральную величину. Она действует подобно крану, который возводит стены домов. К примеру для того чтобы напечатать полно объемный двух этажный дом, принтеру нужно всего 20 часов. После чего строителям необходимо будет всего лишь отделать стены. 3D House становится все более и более популярным.
Остальные отрасли применения
Уже сегодня ведущие работники медицины способны с помощью 3D принтера воссоздать отдельные участки человеческого скелета, благодаря которым проводить операции стало намного легче, а сами имплантаты лучше приживаются. Также широкой популярностью печатающие технологии пользуются и в стоматологической сфере, изготовленные таким образом имплантаты более качественные.
Сравнительно недавно ученым из Германии удалось напечатать человеческую кожу. Сырьем для ее создания служит гель, изготовленный из кожи донора. Еще в 2011 г. специалистам посчастливилось изготовить с помощью 3D принтера живую почку человека.
Как видно из выше сказанного, возможности 3D принтеров имеют огромный потенциал. Устройства, готовящие вкуснейшие блюда, делающие протезы и внутренние органы людей, игрушки и инструкции к эксплуатации, туфли и куртки — это уже не фантастика — а наше настоящее. А что ждет нас в скором будущем, на этот вопрос наверняка сможет ответить только фантаст с хорошим воображением.
lab-37.com
Что такое 3D печать? | Как применить 3D принтер и прочие технологии 3D печати
- Что такое 3D печать?
- Технологии 3D печати
- История возникновения 3D печати
- Сферы применения 3D печати
- Что такое 3D принтер?
- В чем разница между машинами по прототипированию и 3D принтером?
- Что можно сделать при помощи 3D принтера?
- Кто занимается производством 3D принтеров?
- Какая цена 3D принтера?
- Как собрать 3D принтер?
- Какие материалы используются при печати 3D принтером?
- Какое программное обеспечение для 3D моделирования подойдет начинающим?
- Я не владею навыками 3D моделирования, сколько времени понадобится для их приобретения?
- Где в интернете можно найти готовые примеры 3D моделей?
- Где найти интернет-сервис 3D печати?
3D печать также известна как компьютерное моделирование или альтернативное конструирование. Это процесс воссоздания реального объекта по образцу 3D модели. Цифровая 3D модель сохраняется в формате файла STL и передается на печать 3D принтеру. Затем 3D принтер, накладывая слой за слоем, формирует реальный объект.
Немногие технологии способны выполнить 3D печать. Основная разница заключается в том, каким образом слои накладываются один на другой.
СЛС (селективное лазерное сплетение), НРМ (моделирование путем наложения слоев расплавленных материалов) и СЛА (стереолитиография) – наиболее распространенные технологии, используемые при 3D печати. Технологии селективного лазерного сплетения (СЛС) и моделирование путем наложения слоев расплавленных материалов (НРМ) используют расплавленные материалы для создания слоев.
Это видео демонстрирует, каким образом селективный лазер расплавляет тонкодисперсные порошки и шаг за шагом превращает их в объемную фигуру.
Это видео показывает процесс моделирования путем наложения слоев расплавленных материалов (НРМ).
Видео ниже раскрывает секрет процесса стереолитиографии (СЛА).
Чаще всего решающими факторами выступают: скорость и цена создания прототипа, цена 3D принтера, возможности выбора материалов и их доступность.
5 октября 2011 года – Roland DG Corporation презентовала первую модель под названием iModela iM-01.
Сентябрь 2011 года – Венский технический университет разработал уменьшенное, более легкое и дешевое устройство для печати. Этот самый маленький 3D принтер весом около 1,5 кг стоит примерно1200 евро.
Август 2011 года – инженерами Университета Саутгемптона был создан первый в мире самолет при помощи 3D печати.
Июль 2011 года – под руководством Университета Эксетера, Университета Брунель и разработчика приложений компании Delcam, британские исследователи представили первую в мире 3D шоколадный принтер.
6 Июня 2011 года – Shapeways и Continuum Fashion заявили о создании первого в мире печатного 3D бикини.
Январь 2011 – голландский производитель 3D принтеров, компания Ultimaker сумела увеличить скорость печати с 300 мм /сек до 350 мм /сек.
Январь 2011 – исследователи из Корнельского университета начали строить 3D принтер для продуктов питания.
8 Декабря 2010 года – компания Organovo, Inc., специализирующаяся на применении биопечати в регенеративной медицине, объявила про публикацию данных о создании первых кровеносных сосудов, созданных путем биопечати.
Ноябрь 2010 года – представлен первый прототип автомобиля Urbee. Это первый в мире автомобиль, корпус которого полностью был создан при помощи огромного 3D принтера. Все внешние компоненты – включая прототипы окон – были изготовлены компаниями Dimension 3D Printers и Fortus 3D Production Systems в Страсбурге, которые предоставили услуги цифрового производства – по запросу компании RedEye.
2008 год – компания Objet Geometries Ltd. заявили о намерении создать первую в истории систему быстрого прототипирования Connex500™, которая впервые позволит производить 3D объекты, используя одновременно сразу несколько видов материалов.
2008 год – вышла первая версия принтера Reprap, который мог производить около 50% собственных комплектующих.
2006 год – стартовал открытый проект – Reprap – целью которого стало создание самовоспроизводящихся 3D принтеров. Пользователь имеет право распространять и/или заменять их в соответствии с лицензией GNU (General Public Licence).
2005 год – компания Z Corp. выпустила принтер Spectrum Z510, который стал на рынке первым принтером с широкими возможностями, позволившим печатать в цвете.
1997 год – компания EOS продала проект стереолитиографии компании 3-D Systems, однако все же осталась крупнейшим производителем в Европе.
1996 год – компания 3D Systems выпустила принтер «Actua 2100». Термин «3D принтер» впервые был использован для обозначения машины быстрого прототипирования.
1996 год – компания Z Corporation представила модель «Z402».
1996 год – компания Stratasys выпустила принтер «Genisys».
1995 год – компания Z Corporation получила эксклюзивное право от MIT на использование технологий и начала разработку 3D принтеров, основанных на технологии 3DP.
1993 год – Массачусетский технологический институт (MТИ) запатентировал «Технологию трехмерной печати». Она подобна струйной технологии 2D принтеров.
1993 год – основана компания Solidscape для производства машин на струйной основе, которые способны производить небольшие детали с идеальной поверхностью, при этом относительно недорого.
1992 год – компания DTM продала первую систему селективного лазерного спаивания (СЛС).
1992 год – компания Stratasys продала первое устройство «3D Modeler», основанное на FDM.
1991 год – Helisys продала первую технологию для производства многослойного объекта (ПMO).
1989 год – компания Scott Crumpосновала предприятие Stratasys.
1988 год – компания Scott Crump изобрела моделирование плавлеными осаждениями (МПО).
1988 год – компания 3D Systems разработала модель принтера SLA-250, первого принтера для использования в домашних условиях.
1986 год – компания Charles Hull основала предприятие 3D Systems и разработала первый промышленный 3D принтер под названием Stereolithography Apparatus.
1986 год – компания Charles Hull дала название и запатентировала технику стереолитиографии (Stereolithography).
1984 год – компания Charles Hull разработала технологию 3D печати для воссоздания реальных объектов, используя цифровые данные.
Одной из важных сфер для применения 3D печати является медицина. Используя 3D печать, хирурги могут конструировать макеты частей тела пациента, которые нужно прооперировать. 3D печать позволяет всего в течение нескольких часов изготовить запчасти практически с нуля. Она позволяет дизайнерам и разработчикам придать нужную форму плоской поверхности.
На сегодняшний день практически всё, как запчасти для авиакосмической промышленности, так и детские игрушки, начинают производить при помощи 3D принтеров. 3D печать применяется для создания украшений и произведений искусства, архитектуры, в индустрии моды, архитектуре и дизайне интерьера.
Вот несколько необычных способов применения 3D печати:
1. Первый в мире принтер для печати шоколадом
2. Первый в мире купальник, напечатанный на 3D принтере:
3D принтер отличается от обычного принтера. 3D принтер производит печать объектов в трехмерном пространстве. 3D модель строится путем накладывания слоев. Поэтому весь процесс получил название быстрого макетирования, или 3D печати.
Параметры таких принтеров находятся в приделах от 28 x 328 x 606 DPI (xyz) до 656 x 656 x 800 DPI (xyz) в ультра-HD расширении. Точность составляет 0.025 мм - 0.05 мм на 2,5 см. Максимальный размер модели, которую он может произвести, до 737 мм x 1257 мм x 1504 мм.
Огромным недостатком использования 3D принтера в домашних условиях является его высокая стоимость. Еще один недостаток – печать модели может проходить на протяжении нескольких часов или даже дней (зависит от количества деталей, сложности конструкции, размера объекта). Помимо вышеупомянутого, профессиональное программное обеспечение для 3D моделирования тоже стоит недешево.
Как альтернатива, существуют упрощенные версии 3D принтеров для «любителей», их стоимость гораздо ниже. Материалы, которые они используют при печати, также менее дорогие. Однако, такие 3D принтеры менее точные, если сравнивать с коммерческими 3D принтерами.
3D принтеры являются упрощенным вариантом машин для прототипирования. Они менее затратные и не такие функциональные.
Машины для прототипирования (МП) – это традиционный метод, годами применяемый в автомобилестроении и авиационной промышленности.
В общей сложности, 3D принтеры компактнее и меньше, нежели МП. Они идеально подходят для применения в офисах. Они потребляют меньше энергии и занимают меньше места. Их задача – репродукция небольших объемных предметов, сделанных из нейлона или других видов пластика. Это также означает, что 3D принтеры производят небольшие запчасти. Машины для прототипирования, ко всему прочему, имеют встроенные камеры размером примерно 25,5 см, а у 3D принтеров их размер достигает 20,3 см. Однако, 3D принтеры имеют такой же ряд функций, что и МП, такие как: проверка и утверждение дизайна, создание прототипа, восприятие информации от других источников и прочее.
В результате 3D принтер прост в обращении и недорогой в обслуживании. Вы можете приобрести один из специальных DIY-наборов и собрать его самостоятельно. Все это стоит дешевле, нежели профессиональное прототипирование, 3D принтер можно приобрести за $1000 или менее. В то время как профессиональное быстрое прототипирование обойдется как минимум в $50,000.
3D принтеры не такие точные, как машины для быстрого прототипирования. В связи с их упрощенностью, выбор материалов для печати также ограничен.
Знатоки в области 3D печати заявляют: «Если вы можете это нарисовать, значит, вам под силу это создать». Видео ниже показывает, какие различные предметы можно сделать при помощи 3D принтера. Все же, сложные объекты можно создать только при помощи профессионального 3D принтера, а их может себе позволить далеко не каждый.
Промышленные 3D принтеры производят такие предприятия, как:
3D принтеры для частного использования:
Вот таблица сравнения цен на DIY 3D принтеры (комплекты для сборнки) и на полностью укомплектованные промышленные 3D принтеры (менее $25,000)
Reprap
Для 3D печати используют разнообразные материалы, такие как: ABS и PLA пластмассы, полиамид (нейлон), стекловолокно полиамида, стереолитографические материалы (эпоксидные смолы), серебро, титан, сталь, воск, фотополимеры и поликарбонаты.
Если вы начинающий пользователь, то вы можете попробовать установить одну из программ для 3D моделирования, которые можно загрузить бесплатно.
- Google SketchUp – это программа довольно интересная и бесплатная, известна простотой использования. Чтобы построить модели в SketchUp, вы рисуете контуры и лица, используя несколько простых приемов, которые можно освоить в кратчайшие сроки. При помощи инструмента Push/Pull (вдавить/выдавить) любую плоскую поверхность модно преобразить в трехмерную фигуру. Программа может работать совместно с программой Google Earth. Из Google Earth можно загрузить фотографию ландшафта (рельефа) территории, или построить в SketchUp модели, которые можно будет увидеть в Google Earth.
- 3Dtin – простейшая программа для 3D моделирования. Можно рисовать непосредственно из браузера.
- Blender – это бесплатный, доступный контент наборов для 3D моделирования, которые подходят для всех основных операционных систем, имеющих лицензию GNU (General Public License). Blender был разработан для внутреннего пользования голландской анимационной студии NeoGeo и Not a Number Technologies (NaN). Эта мощная программа имеет качества высококлассного программного обеспечения для 3D моделирования.
- OpenSCAD – программа для создания твердых 3D CAD объектов. Это бесплатное программное обеспечение подходит для Linux/UNIX, MS Windows и Mac OS X. Программа сосредоточена не на дизайнерских аспектах 3D моделирования, а на вопросах CAD.
- Tinkercad – новый способ создавать модели более быстро для печати 3D принтером. Всего три основных инструмента создают широкий спектр возможностей для создания множества полезных вещей. Как только проект завершен, загрузите STL-файл и начните 3D печать.
Вы можете приобрести навыки 3D моделирования, изучая принципы работы инструментов таких программ как Rhino, Blender или SketchUp.
Ознакомление с инструментами 3D моделирования (программы Rhino, Blender или SketchUp) займет около трех недель.
Чтобы достичь профессионального уровня, понадобиться обучение и практика на протяжении примерно одного года.
Вот список Интернет ресурсов, имеющих подобные примеры:
Компании Shapeways, i.Materialise, Sculpteo и Ponoko активно предлагают услуги 3D печати в Интернете.
www.3dindustry.ru
принтер - что это такое и как работает это чудо техники?
Будущее, о котором мечтали наши предки, уже наступило. Правда, мы этого не замечаем, но от этого оно никуда не делось. Представьте себе ситуацию: ваша любимая кружка разбилась, а в магазине уже таких нет и в ближайшее время не предвидится. Казалось бы, мелочь, на которую не стоит обращать внимание. Однако если у вас дома есть 3D-принтер, то путем нехитрых манипуляций вы легко сможете создать точную копию разбившегося предмета. Ничего фантастического в том нет, поскольку трехмерная печать уже давно и громко стучится в двери наших домов.
Что такое 3D-принтер
3D-принтер – это такое устройство для послойного создания трехмерных объектов на основе цифровой трехмерной модели. В качестве исходников обычно используются несколько видов пластика, хотя в последнее время начинают появляться и другие материалы. Настольный 3D-принтер выглядит как небольшой ящик с металлическими направляющими, по которым двигается рабочий элемент принтера: экструдер или лазер. Как правило, такие принтеры используются для создания различных прототипов, литейных форм и сложных деталей, которые обычным способом изготовить невозможно или крайне тяжело.
Технологии печати
Впервые о трехмерной печати заговорили в 80-х годах прошлого века. Именно тогда появилась технология стереолитографии, использующая для создания объектов специальный фотополимерный пластик. Если коротко, то ее суть заключается в следующем: под действием лазера фотополимер застывает, превращаясь в твердый пластик. Таким образом, луч лазера буквально попиксельно «рисует» будущий объект, создавая его из жидкого вещества.
Еще одна технология, в которой используется лазер, называется «лазерное спекание». В ней в качестве рабочего материала используется порошок легкоплавкого пластика, который нагревается лазером до температуры плавления и таким образом спекается в общую массу. Дабы материал не загорелся и не окислился, в рабочую камеру добавляют инертный газ азот.
Обе технологии обычно используются в установках промышленных размеров, в то время как струйная печать прекрасно подходит для небольших домашних моделей. Струйный 3Д-принтер - это такое устройство, которое в качестве рабочего элемента использует специальную головку-экструдер, нагревающую пластиковую нить до температуры плавления. Расплавленный пластик постепенно выдавливается через сопло, после чего застывает при комнатной температуре. Эта технология абсолютно безопасна и относительно недорога (килограмм пластика стоит в районе 50-60 долларов), чем и обеспечивается ее популярность в непрофессиональной среде.
Что могут 3D-принтеры?
Сегодня уже создано несколько моделей 3D-принтеров, которые могут печатать объекты с точностью в 100 микрон. Такие принтеры могут создавать довольно сложные трехмерные объекты, начиная от детских игрушек и заканчивая архитектурными моделями. В научной деятельности такие принтеры позволяют не просто взглянуть на прототип, но и пощупать его руками. В ювелирном производстве 3D-принтеры активно используются для создания отливочных форм, а в археологии – для воссоздания первоначального вида найденных фрагментов.
Многие ученые-футурологи прогнозируют, что технологии 3D-печати кардинально изменят нашу жизнь. Сейчас предпринимаются попытки создания «пищевых принтеров», которые способны печатать настоящие продукты питания из базовых ингредиентов: белков, углеводов и т.д. Еще более потрясающе выглядит возможность печати человеческих органов. Никакой фантастики в этом нет – ученые уже сегодня способны печатать межпозвонковые диски из стволовых клеток.
В общем, прогресс не стоит на месте и похоже, что наши дети будут спрашивать нас о том, что такое 3d принтеры, гораздо чаще, чем мы спрашивали своих родителей о том, откуда берутся дети. Ну а о походах в магазин за всякими бытовыми предметами можете забыть уже сейчас – на сайтах Cubify.com и Thingiverse.com можно легко найти цифровые модели всего необходимого, начиная от гаечных ключей и заканчивая самими гайками, так что словосочетание «скачать кружку бесплатно» уже не выглядит таким бредовым, как это было еще пару лет назад.
3dpr.ru
© 2005-2018, Национальный Экспертный Совет по Качеству.
