3Д принтер как выглядит

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

Описание возможностей 3д принтера и история его появления.

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

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

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

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

Как появился трехмерный принтер

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

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

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

Первый 3D-принтер. Источник: habr

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

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

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

Печать тестового образца почки. Источник: BBC

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

Как устроен 3D-принтер

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

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

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

Схема 3D-принтера. Источник: Lostprinters

Все это управляется компьютером.

Как создают изделия

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

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

Как работает 3D-чертеж

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

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

Как запрограммировать 3D-принтер

Краткая инструкция по настройке принтера:

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

Можно ли применять напечатанные изделия

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

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

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

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

Что можно напечатать на 3D-принтере

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Технологии 3D-печати 

Кратко об основных методах 3D-принтинга.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Где применяют 3D-печать

В основном в профессиональных сферах.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как работают 3D-принтеры?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 16 января 2020 г.

Даже лучшие художники изо всех сил стараются показать нам, какие объекты реального мира выглядят во всей своей трехмерной (3D) красе. Большую часть времени это не имеет значения - глядя на фотографию или эскиз, мы хорошая идея. Но если вы занимаетесь разработкой новых продукты, и вам нужно показать их клиентам или покупателям, ничто не сравнится с прототипом: модель, которую можно потрогать, подержать и Чувствовать.Беда только в том, что на изготовление моделей вручную уходит много времени. машины, которые могут создавать «быстрые прототипы», стоят целое состояние (до полмиллиона долларов). Ура, тогда 3D-принтеры, которые немного работают как струйные принтеры, и создавайте 3D-модели слой за слоем до 10 раз скорость и пятая стоимость. Как именно они работают? Давайте принимать внимательнее!

Фото: 3D-печать в действии: это печатающая головка принтера Invent3D, медленно создавая объект, слой за слоем, струя расплавленный синий пластик из его точно движущегося сопла.Фото капрала. Джастин Апдеграфф любезно предоставлен Корпусом морской пехоты США.

От ручных прототипов до быстрого прототипирования

Фото: Качественный скоростной прототип космического самолета из воска. из чертежа САПР НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

Раньше были такие вещи, как автоматизированное проектирование (САПР) и лазеры, модели и прототипы были кропотливо вырезаны из дерева или склеены из кусочков картона или пластика.Они могли взять дней или даже недель, чтобы заработать и обычно стоит целое состояние. Получение внесение изменений или дополнений было трудным и требовало много времени, особенно если использовалась сторонняя модельная компания, и это может оттолкнуть дизайнеров от улучшения или принятия комментарии на борту в последнюю минуту: "Слишком поздно!"

С появлением более совершенных технологий, идея под названием быстрое прототипирование (RP) зародилась в 1980-х. как решение этой проблемы: это означает разработку моделей и прототипы более автоматизированными методами, обычно в часы или дни чем недели, на которые уходило традиционное прототипирование.3D печать является логическим продолжением этой идеи, в которой дизайнеры собственные быстрые прототипы, за часы, с использованием сложных машин похожи на струйные принтеры.

Как работает 3D-принтер?

Artwork: Один из первых в мире трехмерных принтеров FDM, разработан С. Скоттом Крампом в 1980-х годах. В этом дизайне модель (розовая, 40) напечатана. на опорной плите (темно-синий, 10), который движется в горизонтальной (X-Y) направлениях, в то время печати головка и сопло (2 и 4, оранжевые) перемещаются в вертикальном (Z) направлении.В качестве сырья для печати используется пластиковый стержень (желтый, 46), оплавленный печатающей головкой. Процесс нагрева тщательно регулируется термопара (электрический датчик тепла), подключенная к регулятору температуры (фиолетовый, 86). Стержень выдавливается сжатым воздухом из большого резервуара и компрессор справа (зеленый, 60/62). С тех пор все немного изменилось, но основной принцип (создание объекта путем плавления и осаждения пластика под трехмерным контролем) остается прежним.Изображение из патента США 5,121,329: Устройство и метод для создания трехмерных объектов. Автор С. Скотт Крамп, Stratasys Ltd, 9 июня 1992 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Представьте, что вы строите обычный деревянный прототип автомобиля. Ты бы начните с бруска из цельного дерева и вырежьте внутрь, как скульптор, постепенно раскрывая «спрятанный» внутри предмет. Или если вы хотели сделать модель дома по проекту архитектора, вы бы построили это как настоящий сборный дом, наверное, вырезая миниатюрные копии стен из картона и их склейка.Теперь лазер может легко вырезать из дерева форму, и это не выходит за рамки сферы возможностей научить робота приклеивать картон вместе - но 3D-принтеры не работают ни одним из этих способов!

Типичный 3D-принтер очень похож на струйный принтер. с компьютера. Он создает 3D-модель по одному слою за раз из снизу вверх, путем многократной печати на одной и той же области методом, известным как Моделирование методом сплавленного осаждения (FDM) . Работая полностью автоматически, принтер создает модель в течение нескольких часов, поворачивая 3D CAD. втягивание в партии двухмерных, поперечных слои - эффективно разделяют 2D-отпечатки, расположенные один поверх другой, но без бумаги между ними.Вместо использования чернил, которые никогда не накапливаются объем, принтер наносит слои расплавленного пластика или порошка и соединяет их вместе (и с существующей структурой) с помощью клея или ультрафиолета.

Q: Какие «чернила» используются в 3D-принтере? A: АБС-пластик!

Там, где струйный принтер распыляет жидкие чернила, а лазерный принтер использует твердый порошок, 3D-принтер не использует ни того, ни другого: вы не можете построить 3D-модель, накапливая цветную воду или черную пыль! Вы можете моделировать пластик.3D-принтер по сути работает, выдавливая расплавленный пластик через крошечное сопло, которое он перемещает точно под компьютером контроль. Он печатает один слой, ждет, пока он высохнет, а затем печатает следующий слой поверх. В зависимости от качества принтера, то вы получите либо потрясающе выглядящую 3D-модель, либо множество двухмерных пластиковых линий, грубо лежащих на друг на друга - как глазурь для торта с плохо нанесенным каналом! Очевидно, что пластик, из которого печатаются модели, имеет огромное значение.

Фотография: Пластиковые корпуса компьютеров, компьютерной периферии (мыши, клавиатуры и принтеры) и других электронных устройств (калькуляторы и мобильные телефоны) обычно изготавливаются из АБС-пластика.Это внутренняя часть корпуса мобильного телефона, где показано место, где он отмечен символом переработки ABS (крупнее, вставка).

Когда мы говорим о пластике, мы обычно имеем в виду «пластик»: если вы прилежный переработчик, вы знаете, что существует много типов пластика, и все они различны как химически (в их молекулярном составе), так и физически (в их поведение по отношению к теплу, свету и т. д.). Неудивительно, что в 3D-принтерах используются термопласты (пластмассы, которые плавятся при нагревании и превращаются в твердые, когда снова охлаждают), и, как правило, тот, который называется АБС (акрилонитрилбутадиенстирол).Пожалуй, наиболее знакомый материал, из которого изготавливаются кирпичи LEGO®, ABS также широко используется в интерьере автомобилей (иногда и во внешних частях, таких как колпаки), для изготовления внутренних частей холодильников и в пластиковых деталях компьютеров (вполне вероятно мышь и клавиатура, которые вы используете сейчас, сделаны из АБС-пластика).

Так почему этот материал используется для 3D-печати? На самом деле это смесь твердого и прочного пластика (акрилонитрил) с синтетическим каучуком (бутадиенстирол). Он идеально подходит для 3D-печати, потому что он твердый при комнатной температуре и плавится при температуре немногим выше 100 ° C (220 ° F), что достаточно прохладно, чтобы плавиться внутри принтера без слишком сильного нагрева, и достаточно горячее, чтобы модели, напечатанные с его помощью, выиграли ''. они тают, если их оставить на солнце.После схватывания его можно отшлифовать или покрасить; Еще одним полезным свойством АБС является то, что он имеет бело-желтый цвет в необработанном виде, но могут быть добавлены пигменты (химические вещества цвета в краске), чтобы придать ему практически любой цвет. В зависимости от типа принтера, который вы используете, вы подаете на него пластик в виде маленьких шариков или нитей (например, пластиковых ниток).

Вам не обязательно печатать в 3D с помощью пластика: теоретически вы можете печатать объекты, используя любой расплавленный материал, который достаточно быстро затвердевает и схватывается.В июле 2011 года исследователи из Английский университет Эксетера представил прототип пищевого принтера, который может печатать 3D-объекты с использованием расплавленного шоколада!

Преимущества и недостатки

Фото: B9Creator ™ - типичный недорогой 3D-принтер своими руками. Первоначально он был доступен в виде комплекта по цене 2495 долларов; теперь он приходит в собранном виде в трех разных версиях по цене от 6000 до 12000 долларов. Фото любезно предоставлено Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликовано на Flickr в 2012 г. под лицензией Creative Commons.

Производители 3D-принтеров заявляют, что они в 10 раз быстрее, чем другими методами и в 5 раз дешевле, поэтому они дают большие преимущества для люди, которым нужны быстрые прототипы за часы, а не дни. Хотя 3D-принтеры высокого класса, они по-прежнему дороги (обычно около 25 000–50 000 долларов), они часть стоимости более сложных машин RP (которые входят в от 100 000 до 500 000 долларов), а гораздо более дешевые машины также доступны (вы можете купить комплект 3D-принтера Tronxy примерно за 100–200 долларов).Они также достаточно маленькие, безопасные, простые в использовании и надежны (функции, которые сделали их все более популярными в таких местах, как проектные / инженерные школы).

С другой стороны, отделка моделей, которые они производят, обычно уступает тем, которые производятся на станках с РП более высокого класса. Выбор материалы часто ограничиваются одним или двумя, цвета могут быть грубыми, и текстура может не очень хорошо отражать предполагаемую отделку продукта. Как правило, 3D-печатные модели может быть лучше для предварительной визуализации новых продуктов; Больше сложные машины RP могут быть использованы позже в процессе, когда проекты ближе к доработке и такие вещи, как точная поверхность текстура важнее.

Приложения

Для чего можно использовать 3D-принтер? Это немного похоже на вопрос "Как можно ли использовать копировальный аппарат? "Теоретически единственным ограничением является воображение. На практике пределы - это точность модель, с которой вы печатаете, точность вашего принтера и материалы, которыми вы печатаете. Современная 3D-печать была изобретена около 25 лет назад, но по-настоящему он начал набирать обороты только в последнее десятилетие. Много технология все еще относительно новая; даже в этом случае диапазон использования 3D-печати довольно удивительно.

Медицина

Фото: пластиковые сердца, напечатанные на 3D-принтере, позволяют хирургам проводить операции без риска. Модель доктора Мэтью Брамлета. Фотография, являющаяся общественным достоянием, опубликована на Flickr благодаря галерее изображений NIH США и 3D Print Exchange.

Жизнь - это путешествие в один конец; склонные к ошибкам стареющие люди со складками, осыпающиеся тела, естественно, видят большие перспективы в технологии, которая возможность создания заменяющих частей тела и тканей. Поэтому врачи были одними из первых, кто начал изучать 3D-печать.Уже у нас видел 3D-печатные уши (от индийской компании Novabeans), руки и ноги (от Limbitless Solutions, Biomechanical Robotics Group и Bespoke) и мускулы (от Корнельского университета). 3D-принтеры имеют также использовались для производства искусственной ткани (Organovo), клеток (Samsara Sciences) и кожа (в партнерстве косметических гиганты L'Oreal и Organovo). Хотя мы еще далеки от того, чтобы полные 3D-печатные заменяющие органы (например, сердце и печень), все быстро движется в этом направлении.Один проект, известный как Тело на чипе, управляется Институтом регенеративной медицины Уэйк Форест в Северной Каролине, печатает миниатюрные человеческие сердца, легкие и кровеносные сосуды, помещает их на микрочип и проверяет их искусственной крови.

Помимо сменных частей тела, все чаще используется 3D-печать. используется для медицинского образования и обучения. В детском доме Никлауса Больница в Майами, Флорида, хирурги практикуют операцию на 3D-копии детских сердечек.В другом месте то же самое Техника используется для репетиции операции на головном мозге.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Проектирование и испытание самолетов - сложный и дорогостоящий бизнес: Боинг Внутри Dreamliner около 2,3 миллиона компонентов! Хотя компьютерные модели могут использоваться для проверки многих аспектов того, как самолеты вести себя, точные прототипы еще нужно сделать для таких вещей, как испытания в аэродинамической трубе. А 3D-печать - простой и эффективный способ сделай это. В то время как коммерческие самолеты строятся в большом количестве, военные самолеты, скорее всего, будут сильно индивидуализированы, а 3D-печать позволяет проектировать, испытывать и производить мелкосерийные или единичные детали как быстро и экономично.

Фото: ВМС США с тех пор тестируют 3D-принтеры на кораблях. один был установлен на USS Essex в 2014 году. Теоретически бортовой принтер делает корабль более самодостаточным, с меньшим количеством запасных частей и материалов, особенно в военное время. Это подводное беспроводное зарядное устройство, напечатанное на 3D-принтере. типично для объектов, которые могут быть напечатаны во время миссии в море. Фото Девина Писнера любезно предоставлено ВМС США.

Космические аппараты даже сложнее самолетов и имеют дополнительные недостаток в том, что они «производятся» в крошечных количества - иногда бывает только один.Вместо того, чтобы идти на все расходы изготовления уникальных инструментов и производственного оборудования, он может многое Разумнее печатать на 3D-принтере единичные компоненты. Но зачем вообще делать части космоса на Земле? Доставка сложных и тяжелых конструкций в пространство сложно, дорого и требует много времени; способность к производить вещи на Луне или на других планетах, может оказаться бесценно. Легко представить космонавтов (или даже роботов) в 3D. принтеры для производства любых предметов, которые им нужны (включая запасные частей), вдали от Земли, когда они им нужны.Но даже обычные космические проекты, порожденные Землей, могут извлечь выгоду из скорость, простота и дешевизна 3D-печати. Последний, поддерживаемый людьми НАСА Ровер использует детали, напечатанные на 3D-принтере, созданные с помощью Stratasys.

Фото: Запасные части и ремонт - без проблем. Крупным планом - 3D-принтер Lulzbot Taz 6, который используется для изготовления запасных частей на борту военного корабля США. Фото Кристофера А. Велойказы любезно предоставлено ВМС США.

Визуализация

Создание прототипов самолетов или космических ракет является примером гораздо более широкое применение для 3D-печати: визуализация того, как новые дизайны будут смотреть в трех измерениях.Мы можем использовать такие вещи, как виртуальная реальность для это, конечно, но люди часто предпочитают то, что видят и прикоснуться. Все чаще 3D-принтеры используются для быстрого и точного архитектурное моделирование. Хотя мы (пока) не можем печатать 3D в материалах такие как кирпич и бетон, есть широкий ассортимент пластмасс доступны, и их можно раскрасить, чтобы они выглядели как реалистичные здания отделка. Таким же образом 3D-печать теперь широко используется для прототипирование и тестирование промышленных и потребительских товаров. Поскольку многие повседневные вещи вылеплены из пластика, 3D-печатная модель может выглядеть очень похож на готовый продукт - идеально подходит для фокус-группы тестирование или исследование рынка.

Персонализированные товары

От пластиковых зубных щеток до фантиков - современная жизнь здесь-сегодня, ушел-завтра - удобно, недорого и одноразово. Однако не все ценят серийное массовое производство. вот почему так популярны дорогие «дизайнерские этикетки». в в будущем многие из нас смогут воспользоваться преимуществами доступные, персонализированные продукты, изготовленные по индивидуальному заказу Технические характеристики. Ювелирные изделия и модные аксессуары уже печатается в 3D.Так же, как веб-сайт Etsy создал всемирное сообщество ремесленников, поэтому Zazzy воспроизвел что с использованием технологии 3D-печати. Благодаря простым онлайн-сервисам вроде Shapeways, каждый может сделать свои собственные ник-нэки на 3D-принтере для себя или для себя. продавать другим людям без затрат и хлопот, связанных с использованием собственного 3D-принтера (даже Staples теперь предлагает услуги 3D-печати в некоторых своих магазинах).

«Товары по индивидуальному заказу» - это не просто вещи, которые мы покупаем и используем: еда, которую мы едим, тоже может попасть в эту категорию.На приготовление нужно время, умение и терпение, потому что готовится аппетитный еда выходит далеко за рамки смешивания ингредиентов и нагревания их на плите. Поскольку большинство продуктов можно выдавливать (выдавливать через сопла), они могут (теоретически) также можно напечатать в 3D. Несколько лет назад, Зло Безумный Scientist Laboratories в шутку напечатали какие-то странные предметы из сахар. В 2013 году New York Times обозреватель А.Дж. Джейкобс поставил перед собой задачу распечатать всю еду, включая тарелку и столовые приборы. в он случайно натолкнулся на работу Ход Липсона из Корнельского университета, кто верит, что еда может быть когда-нибудь лично, напечатана на 3D-принтере точные потребности вашего организма в питании.Что аккуратно переносит нас в будущее ...

Фото: Теоретически вы можете делать 3D-отпечатки из любого сырья, в которое вы можете подавать. ваш принтер. Вот несколько фантастических 3D-объектов, напечатанных из сахарного песка "CandyFab 4000" (взломанный старый плоттер HP) от всегда занятных людей в лабораториях злых безумных ученых. Фотография любезно предоставлена ​​Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликована на Flickr в 2007 году по лицензии Creative Commons License.

Будущее 3D-печати

Многие люди верят, что 3D-печать возвестит не только о приливной волне нахальных пластиковых уловок, но революция в обрабатывающей промышленности и мировая экономика, которой он управляет.Хотя 3D-печать будет безусловно, позволяет нам делать наши собственные вещи, есть ограничить то, что вы можете достичь самостоятельно с помощью дешевого принтера и трубка из пластика. Реальные экономические выгоды могут быть получены, когда 3D-печать повсеместно принята крупными компаниями в качестве центрального столп обрабатывающей промышленности. Во-первых, это позволит производители предлагают гораздо больше возможностей для настройки существующих продуктов, Таким образом, доступность готового массового производства будет в сочетании с привлекательностью одноразового ремесла, сделанного на заказ.Во-вторых, 3D-печать - это, по сути, роботизированная технология, поэтому она будет снизить стоимость производства до такой степени, что опять же, экономически выгодно производить товары в Северной Америке и Европа, которую в настоящее время собирают дешево (плохо оплачиваемыми людьми) в таких местах, как Китай и Индия. Наконец, 3D-печать повысит производительность (поскольку для изготовления тех же вещей потребуется меньше людей), снижение общие затраты на производство, что должно привести к снижению цен и больший спрос - и это всегда хорошо для потребителей, производители и экономика.

Насколько точно работает 3D-печать?

3D-печать - это универсальный метод производства и быстрого прототипирования. За последние несколько десятилетий он стал популярным во многих отраслях по всему миру.

3D-печать является частью семейства производственных технологий, называемых аддитивным производством. Это описывает создание объекта путем добавления материала к объекту слой за слоем. На протяжении всей своей истории аддитивное производство носило различные названия, включая стереолитографию, трехмерное наслоение и трехмерную печать, но трехмерная печать является самой известной.

Так как же работают 3D-принтеры?

СВЯЗАННЫЕ С: НАЧНИТЕ СОБСТВЕННЫЙ БИЗНЕС ПО 3D-ПЕЧАТИ: 11 ИНТЕРЕСНЫХ КЕЙСОВ КОМПАНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ 3D-ПЕЧАТЬ

Как работает 3D-принтер?

Процесс 3D-печати начинается с создания графической модели печатаемого объекта. Обычно они разрабатываются с использованием программных пакетов автоматизированного проектирования (САПР), и это может быть наиболее трудоемкой частью процесса. Для этого используются программы TinkerCAD, Fusion360 и Sketchup.

Для сложных продуктов эти модели часто тщательно тестируются в имитационном моделировании на предмет возможных дефектов в конечном продукте. Конечно, если объект для печати носит чисто декоративный характер, это менее важно.

Одним из основных преимуществ 3D-печати является то, что она позволяет быстро создавать прототипы практически всего. Единственное реальное ограничение - это ваше воображение.

На самом деле, есть объекты, которые просто слишком сложны для создания в более традиционных процессах производства или прототипирования, таких как фрезерование или формование с ЧПУ.Это также намного дешевле, чем многие другие традиционные методы производства.

После проектирования следующим этапом является цифровая нарезка модели для ее печати. Это жизненно важный шаг, поскольку 3D-принтер не может концептуализировать 3D-модель таким же образом, как вы или я. Процесс нарезки разбивает модель на множество слоев. Затем дизайн каждого слоя отправляется в печатающую головку для печати или укладки по порядку.

Процесс нарезки обычно завершается с помощью специальной программы для резки, такой как CraftWare или Astroprint.Это программное обеспечение для срезов также будет обрабатывать "заливку" модели, создавая решетчатую структуру внутри твердотельной модели для дополнительной устойчивости, если это необходимо.

Это также область, в которой 3D-принтеры преуспевают. Они способны печатать очень прочные материалы с очень низкой плотностью за счет стратегического добавления воздушных карманов внутри конечного продукта.

Программное обеспечение слайсера также добавит столбцы поддержки, где это необходимо. Это необходимо, потому что пластик не может быть уложен в воздухе, а столбцы помогают принтеру заполнять промежутки.Затем эти столбцы при необходимости удаляются.

После того, как программа слайсера сработала, данные отправляются на принтер для заключительного этапа.

Отсюда сам 3D-принтер берет верх. Он начнет распечатывать модель в соответствии с конкретными инструкциями программы слайсера, используя разные методы, в зависимости от типа используемого принтера. Например, в прямой 3D-печати используется технология, аналогичная технологии струйной печати, в которой сопла перемещаются вперед и назад, вверх и вниз, распределяя густой воск или пластмассовые полимеры, которые затвердевают, образуя каждое новое поперечное сечение 3D-объекта.В многоструйном моделировании используются десятки работающих одновременно струй для более быстрого моделирования.

При 3D-печати связующим сопла для струйной печати наносят тонкий сухой порошок и жидкий клей или связующее, которые вместе образуют каждый напечатанный слой. Принтеры для переплета делают два прохода для формирования каждого слоя. Первый проход наносит тонкий слой порошка, а второй проход использует сопла для нанесения связующего.

При фотополимеризации капли жидкого пластика подвергаются воздействию лазерного луча ультрафиолетового света, который превращает жидкость в твердое тело.

Спекание - это еще одна технология 3D-печати, которая включает плавление и сплавление частиц вместе для печати каждого последующего слоя. Связанное с этим селективное лазерное спекание основывается на использовании лазера для плавления огнестойкого пластикового порошка, который затем затвердевает, образуя печатный слой. Спекание также можно использовать для изготовления металлических предметов.

Процесс 3D может занять часы или даже дни, в зависимости от размера и сложности проекта.

«В отрасли есть несколько более быстрых технологий, вызывающих всплески, например, Carbon M1, в котором используются лазеры, выстреливаемые в слой жидкости и вытягивающие отпечаток из него, что значительно ускоряет процесс.Но такие принтеры во много раз сложнее, намного дороже и пока работают только с пластиком ». - howtogeek.com.

Независимо от того, какой тип 3D-принтера используется, общий процесс печати обычно одинаков.

• Шаг 1: Создание 3D-модели с помощью программного обеспечения CAD.
• Шаг 2: Чертеж CAD преобразуется в формат стандартного языка тесселяции (STL). Большинство 3D-принтеров используют файлы STL в дополнение к другим типам файлов такие как ZPR и ObjDF.
• Шаг 3: Файл STL передается на компьютер, который управляет 3D-принтером. Там пользователь указывает размер и ориентацию для печати.
• Шаг 4: Сам 3D-принтер настроен. У каждой машины свои требования к настройке, такие как заправка полимеров, связующих и других расходных материалов, которые будет использовать принтер.
• Шаг 5: Запустите машину и дождитесь завершения сборки. В это время следует регулярно проверять машину, чтобы убедиться в отсутствии ошибок.
• Шаг 6: Напечатанный объект удален из аппарата.
• Шаг 7: Последний шаг - пост-обработка. Многие 3D-принтеры требуют какой-либо постобработки, такой как удаление остатков порошка щеткой или промывка печатного объекта для удаления водорастворимых подложек. Новый объект также может нуждаться в лечении.

Что умеет делать 3D-принтер?

Как мы уже видели, 3D-принтеры невероятно универсальны.Теоретически они могут создать практически все, о чем вы можете подумать.

Но они ограничены видами материалов, которые они могут использовать для «чернил», и их размером. Для очень больших объектов, например дома, вам нужно будет распечатать отдельные части или использовать очень большой 3D-принтер .

3D-принтеры могут печатать в пластике, бетоне, металле и даже в клетках животных. Но большинство принтеров предназначены для использования только одного типа материала.

Некоторые интересные примеры объектов, напечатанных на 3D-принтере, включают, но не ограничиваются: -

• Протезы конечностей и других частей тела
• Дома и другие здания
• Продукты питания
• Медицина
• Огнестрельное оружие
• Жидкие структуры
• Стекло продукты
• Акриловые объекты
• Реквизит для фильмов
• Музыкальные инструменты
• Одежда
• Медицинские модели и устройства

3D-печать, несомненно, находит применение во многих отраслях промышленности.

Какие существуют типы программного обеспечения для 3D-печати?

В различных программах САПР используются различные форматы файлов, но некоторые из наиболее распространенных:

• STL - стандартный язык тесселяции или STL - это формат 3D-рендеринга, который обычно может обрабатывать только один цвет. Обычно это формат файла, который используют большинство настольных 3D-принтеров.
• VRML - язык моделирования виртуальной реальности, файл VRML - это новый формат файла.Они обычно используются для принтеров с более чем одним экструдером и позволяют создавать многоцветные модели.
• AMF - формат файла аддитивного производства, это открытый стандарт на основе .xml для 3D-печати. Он также может поддерживать несколько цветов.
• GCode - GCode - это еще один формат файла, который может содержать подробные инструкции для 3D-принтера, которым он должен следовать при укладке каждого среза.
• Другие форматы - Другие производители 3D-принтеров также имеют свои собственные форматы файлов.

Каковы преимущества 3D-печати?

Как мы уже упоминали выше, 3D-печать может иметь различные преимущества по сравнению с более традиционными производственными процессами, такими как литье под давлением или фрезерование с ЧПУ.

3D-печать - это аддитивный процесс, а не вычитающий, как фрезерование с ЧПУ. 3D-печать строит вещи слой за слоем, в то время как позже постепенно удаляет материал из твердого блока, чтобы создать продукт. Это означает, что в некоторых случаях 3D-печать может быть более ресурсоэффективной, чем ЧПУ.

Другой пример традиционных производственных процессов, литье под давлением, отлично подходит для изготовления множества объектов в больших объемах. Хотя его можно использовать для создания прототипов, литье под давлением лучше всего подходит для крупномасштабного массового производства утвержденного дизайна продукта. Однако 3D-печать лучше подходит для мелкосерийного ограниченного производства или создания прототипов.

В зависимости от области применения 3D-печать имеет ряд других преимуществ перед другими производственными процессами. К ним относятся, но не ограничиваются ими:

• Более быстрое производство - Хотя время от времени 3D-печать медленная, она может быть быстрее, чем некоторые традиционные процессы, такие как литье под давлением и субтрактивное производство.
• Легко доступный - 3D-печать существует уже несколько десятилетий и резко выросла примерно с 2010 года. В настоящее время доступно большое количество принтеров и программных пакетов (многие из которых имеют открытый исходный код), что позволяет практически любому узнать, как это сделать.

• Продукция более высокого качества - 3D-печать обеспечивает неизменно высокое качество продукции. Если модель точна и соответствует назначению, и используется принтер одного и того же типа, конечный продукт обычно всегда будет одинакового качества.
• Отлично подходит для проектирования и тестирования продукции. - 3D-печать - один из лучших инструментов для проектирования и тестирования продукции. Он предлагает возможности для проектирования и тестирования моделей, позволяющих легко дорабатывать их.
• Рентабельность - 3D-печать, как мы видели, может быть рентабельным средством производства. После создания модели процесс обычно автоматизируется, а отходы сырья обычно ограничиваются.
• Дизайн изделий почти бесконечен - Возможности 3D-печати практически безграничны.Пока он может быть разработан в САПР, а принтер достаточно большой, чтобы его напечатать, нет предела.
• 3D-принтеры могут печатать с использованием различных материалов. - Некоторые 3D-принтеры действительно могут смешивать материалы или переключаться между ними. В традиционной печати это может быть сложно и дорого.

материалов для 3D-печати: плюсы и минусы каждого типа

Когда вы покупаете 3D-принтер, он поставляется с образцом рулона нити для использования. Но что вы используете, когда он заканчивается? Узнайте в нашем руководстве о различных типах нитей накала для 3D-принтеров, доступных сейчас для 3D-принтеров с моделированием методом наплавления (FDM). Мы рассмотрим плюсы и минусы каждого материала, а также то, какие типы будут работать с вашим 3D-принтером.

ABS

Что это такое: Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) - это тот же пластик, который используется в Lego.Он прочный, нетоксичный и хорошо сохраняет цвет. Его также легко придать форму, но его сложно сломать, так как он плавится и становится податливым при температуре около 220 градусов Цельсия (около 430 градусов по Фаренгейту).

Эти свойства делают ABS очень подходящим для 3D-печати. Чтобы достичь температуры плавления 220 градусов C, вам понадобится большой нагреватель, но при нагревании ABS становится мягким и податливым, а затем быстро схватывается. Также обычно требуется принтер с подогреваемой печатной платформой, поскольку ABS будет прилипать к горячей печатной платформе.

Любой, кто наступил на Lego, скажет вам, что ABS - это круто.Он также устойчив к воздействию воды и химикатов. АБС при нагревании действительно производит слегка неприятный запах, а пары могут содержать неприятные химические вещества, поэтому вам потребуется хорошая вентиляция. Поскольку ABS разрушается под действием УФ-излучения, он не подходит для длительного использования на открытом воздухе, поскольку теряет свой цвет и становится хрупким.

Плюсы: Прочный, ударопрочный материал; Нетоксичен и водостойкий

Минусы: Высокая температура плавления; Неприятные испарения; Не подходит для использования на открытом воздухе

Подходит для: Зубчатых передач и движущихся или блокирующих деталей

Стоимость: от 20 до 50 долларов за килограмм

Совместимость с: Принтеры с подогревом до 220 градусов C, такие как Ultimaker 3 и TAZ Mini

PLA

Что это такое: Полимолочная кислота (PLA) - это полимерный пластик, изготовленный из биологических такие материалы, как кукурузный крахмал или сахарный тростник.Он похож на материал, используемый в биоразлагаемой пластиковой упаковке, и плавится при температуре от 180 до 200 градусов C, в зависимости от других материалов, которые добавляются для цвета и текстуры. PLA - прочный, эластичный материал с матовым непрозрачным качеством, но он не так устойчив к нагреванию, как ABS. PLA начинает деформироваться при температуре выше 60 градусов C, и он не является водостойким и химически стойким. При нагревании появляется легкий запах, похожий на запах попкорна в микроволновой печи, но без токсичных запахов или паров.

PLA обычно является предпочтительным вариантом для недорогих 3D-принтеров, потому что с ним легче печатать, чем с ABS, поскольку он более липкий.Он будет хорошо прилипать к основе для принта, покрытой белым клеем или синим малярным скотчем, а это значит, что нагревательная платформа для печати не нужна. Материал также поддается биологическому разложению; как и другие материалы на основе кукурузы или сахара, он медленно потребляется многими обычными бактериями. Однако в нормальных условиях он прослужит долго. Он ломается только тогда, когда его закопают. Тем не менее, PLA не является безопасным для пищевых продуктов и несколько хрупким, что делает отпечатки склонными к разрушению при стрессе. Однако могут быть добавлены химические вещества, которые делают его менее хрупким и более теплостойким, создавая то, что некоторые производители называют прочным PLA.

Плюсы: Печатать легче, чем ABS; Биоразлагаемый

Минусы: Отпечатки со временем портятся; Более грубая текстура, чем у ABS

Подходит для: Обычная печать, раскрашенные миниатюры.

Стоимость: От 20 до 50 долларов за кг

Совместимость с: Все 3D-принтеры FDM, включая XYZ da Vinci Mini и LulzBot Mini.

PVA

Что это: Поливиниловый спирт (PVA) - один из нового класса материалов для 3D-печати, которые используются для изготовления опор, которые удерживают 3D печать на месте.Синтетический полимер, ПВС растворим в воде. Он плавится при температуре около 200 градусов C и может выделять некоторые неприятные химические вещества при нагревании до более высоких температур.

Вот почему ПВА используется в 3D-печати. Его можно использовать в стандартном экструдере 3D-принтера для формирования деталей, поддерживающих другие объекты, и он хорошо прилипает к нагретой стеклянной печатной платформе. После завершения печати вы погружаете его в воду, и части ПВА растворяются, оставляя остальную нерастворимую часть отпечатка. Это упрощает печать сложных моделей, требующих опор, или даже моделей с движущимися частями.Если вы все-таки используете воду для растворения ПВА, ее нужно правильно утилизировать, так как липкие остатки могут забить стоки. Обратитесь в местную компанию по водоснабжению за рекомендуемым методом утилизации.

Плюсы: Водорастворимый; Подходит для опор; Довольно легко печатать

Минусы: Может выделять токсичные пары при перегреве; Дорого; Требуется соответствующая утилизация

Подходит для: сложных моделей печати с PLA или ABS

Стоимость: Более 100 долларов США за кг

Совместимость с: Стандартные принтеры FDM с несколькими экструдерами , например Ultimaker 3

Нейлон

Что это такое: Название нейлон можно использовать для любого из множества синтетических полимеров, первоначально созданных в качестве замены для шелка.Нейлон - это прочный материал, обладающий очень высокой прочностью на разрыв, что означает, что он может выдерживать большой вес без разрушения. Он плавится примерно при 250 градусах Цельсия и не токсичен.

Использование нейлона в качестве материала для 3D-печати относительно недавно, но этот материал становится популярным, потому что отпечатки, которые он производит, очень прочны и устойчивы к повреждениям. Это дешево, потому что нейлон широко используется в других отраслях промышленности и не повреждается большинством обычных химикатов. Тем не менее, нейлон требует высоких температур для печати: 250 градусов Цельсия выше, чем могут выдержать многие экструдеры.И его сложнее прикрепить к печатной платформе, чем с ABS или PLA. Как правило, нейлон требует как нагретой платформы для печати, так и белого клея для приклеивания во время печати.

Плюсы: Жесткий; Недорогой печатный материал

Минусы: Для печати требуется высокая температура

Подходит для: Посуда, соприкасающаяся с едой, горшки для растений, которые заполняются водой

Стоимость: $ 18 за кг

Совместим с: FDM-принтерами, которые могут нагревать экструдер до 250 градусов C, такими как Ultimaker 3 или TAZ 6

HDPE

What it is: Полиэтилен высокой плотности (HDPE, хотя он также известен как ударопрочный полистирол или HIPS) используется в трубах и перерабатываемой упаковке, такой как пластиковые бутылки и упаковки (те, которые имеют код утилизации 2).Это легкий, гибкий материал, который хорошо прилипает к себе и другим материалам. HDPE также легко красить и формовать. Он тает примерно при 230 градусах Цельсия, но выделяет неприятные пары при случайном нагревании до более высоких температур.

В 3D-печати часто используется HDPE вместо ABS, поскольку сопоставимые отпечатки получаются легче и прочнее, чем отпечатки с ABS. Однако HDPE требует более высоких температур для печати и может выделять неприятные пары, если температура установлена ​​слишком высокой. Он устойчив к большинству химикатов, хотя вы можете растворить HDPE с помощью лимонена, растворителя, обычно используемого в промышленных чистящих средствах.HDPE действительно имеет тенденцию к деформации: при охлаждении HDPE слегка сжимается, что может привести к деформации отпечатков.

Растворимость в лимолеме означает, что HDPE также может быть использован для печати подложек для 3D-печати, сделанной из других материалов. После завершения печати опоры можно растворить, погрузив отпечаток в лимонен, который не повлияет на такие материалы, как ABS или PLA. Однако для HDPE требуется экструдер, который может нагреваться до 230 ° C, и нагретая платформа для печати.

Плюсы: Легко растворяется в лимонене, обычном растворителе; Легкий

Минусы: Требуются высокие температуры для печати

Подходит для: Легкие отпечатки, опоры для отпечатков ABS

Стоимость: $ 30 за кг

Совместим с: Любой принтер, который может работать с ABS

T-Glase / PETT

Что это такое: Полиэтилентерефталат (PETT) - это химическое название материала, продаваемого как t-glase. Он похож на полиэстер, который часто используется для изготовления одежды. Он плавится при температуре около 230 градусов C, но остывает в твердое тело, напоминающее стекло. Его можно красить, сохраняя при этом свойства стекла, поэтому он доступен в нескольких цветах. T-glase одобрен FDA для использования в пищевых продуктах, поэтому вы можете использовать его для приготовления посуды, чашек и тому подобного.

Для 3D-печати t-glase можно напечатать на печатной платформе, нагретой примерно до 70 градусов C.Его в основном продает компания Taulman, которая представила материал. Хотя t-glase сам по себе прочный и эластичный, его нужно печатать довольно медленно, чтобы слои прилегали должным образом. Таким образом, печать с использованием t-glase обычно намного медленнее, чем с другими материалами.

Плюсы: Пригоден для пищевых продуктов; Прозрачный материал с эффектом стекла

Минусы: Требуется подогреваемая платформа для печати; Медленная печать

Подходит для: Посуда, чашки и другие предметы, соприкасающиеся с едой.

Стоимость: 30 долларов США за кг

Совместимость с: FDM-принтерами с высокотемпературными экструдерами и подогреваемыми печатными платформами, такими как Ultimaker 3 и TAZ 6

Wood Filament

Что это такое: Эти нити не сделаны из дерева, а вместо этого содержат очень мелкие частицы древесины в сочетании с PLA и полимером, который связывает их вместе.После печати и полировки готовый материал может очень напоминать дерево. Доступны версии для самых разных пород дерева, от бамбука до черного и красного дерева. Некоторые из этих нитей позволяют изменять цвет печатного материала, изменяя температуру; при более высоких температурах древесные частицы приобретают более темный, обгоревший вид.

Эти материалы печатаются так же, как и нити PLA, с аналогичной температурой экструдера и добавлением белого клея, чтобы помочь отпечатку приклеиться к печатной платформе.Однако добавление древесных частиц делает процесс более подверженным проблемам, и каждая отдельная нить потребует много экспериментов для успешной печати. Материал также требует дополнительной обработки, например, шлифовки или мягкой абразивной обработки, чтобы подчеркнуть вид дерева.

Плюсы: Привлекательная отделка под дерево

Минусы: Изящная печать; Часто требует шлифовки или другой обработки для получения окончательного желаемого вида

Подходит для: Скульптуры или резьбы по дереву

Стоимость: от 60 до 100 долларов за кг

: Любой принтер PLA, но потребуется поэкспериментировать с настройками

Что это: Металлические нити изготовлены из очень тонко измельченных металлов в сочетании с PLA и полимерным клеем. Это означает, что они печатаются как PLA, но при полировке финального отпечатка они выглядят как металл. Они работают на любом стандартном принтере, поддерживающем нить PLA.

Доступные версии включают стальные, латунные, бронзовые и медные частицы, чтобы создать внешний вид соответствующих металлов. Однако добавление металла меняет способ печати, поэтому необходимо поэкспериментировать, чтобы найти правильные настройки на вашем 3D-принтере.Эти нити также требуют шлифовки или полировки для придания им металлического вида. Сразу после принтера они обычно выглядят как керамика, но чистка металлической ватой или полиролью для металла обнажит металлические частицы, чтобы создать металлический вид.

Металлические нити не такие тяжелые, как цельный металл, поэтому отпечаток статуи с бронзовой нитью не будет весить столько, сколько литая бронзовая версия. Кроме того, поскольку частицы металла связаны PLA и клеем, эти нити не будут проводить электричество.

Плюсы: Привлекательная металлическая отделка.

Минусы: Требуются эксперименты, чтобы найти правильные настройки печати; Дорого

Подходит для: Металлических скульптур, статуэток

Стоимость: от 75 до 120 долларов за кг

Совместимо с: Любой принтер PLA, но потребуется поэкспериментировать с настройками

Carbon Fiber Mix

Что это такое: Нити из углеродного волокна - например, эта от MatterHackers, в которой используется нейлон, или эта от Proto-pasta, в которой используется PLA - сочетают углеродное волокно и материал нити, чтобы дать вам некоторые из преимуществ этого новый материал: жесткость, прочность и очень небольшой вес. Однако использовать это следует с осторожностью. Углеродное волокно - очень абразивный материал, который может очень быстро изнашивать горячий конец экструдера, поэтому вам потребуется усиленный экструдер или заменить его после нескольких отпечатков.

Есть одна компания, которая производит настоящие 3D-принтеры из углеродного волокна: MarkForged. Принтеры Mark Two, Onyx и Mark X могут печатать с использованием собственной нити из чистого углеродного волокна. Но эти принтеры недешевы; Mark Two обойдется вам в 13 499 долларов, а нить из углеродного волокна, которую он использует, стоит 149 долларов за катушку.

Плюсы: Обладает легкой прочностью углеродного волокна

Минусы: Может повредить некоторые экструдеры; Дорого

Подходит для: Структурные отпечатки, которые должны быть прочными и легкими.

Стоимость: От 50 до 120 долларов за кг

Совместимость с: Любой FDM-принтер со сменным экструдером

Гибкая нить

Что это такое: Большинство материалов для 3D-печати стремятся к жесткости, создавая сильные отпечатки. Однако это не всегда то, что вам нужно, и гибкие нити, такие как NinjaFlex, PolyFlex или TrueFlex, создают похожие на резину отпечатки, которые можно использовать для изготовления таких вещей, как чехлы для телефонов, гибкие соединения и носимые отпечатки.

Однако такая гибкость также создает проблему. 3D-принтеры FDM работают, проталкивая нить в нагретый экструдер, где она плавится. Вы не можете сделать это так легко, если материал гибкий: он просто заблокирует печатающую головку. Таким образом, большинство принтеров потребуют модификации для использования этих гибких нитей. Производитель 3D-принтеров LulzBot, например, предлагает сменную печатающую головку под названием Flexystruder, предназначенную для работы с гибкими волокнами

. Другие производители предлагают так называемые полугибкие волокна, такие как MakerBots Flexible Filament или новый TPU95 A от Ultimaker.Они не такие резиновые, как предыдущие, но все же обеспечивают некоторую гибкость; Например, нить MakerBot становится гибкой, когда вы помещаете ее в горячую воду, что позволяет изменить форму или сжать отпечаток в плотно прилегающем месте, прежде чем материал остынет и снова станет жестким.

Плюсы: Производит мягкие, гибкие отпечатки

Минусы: Требуется модификация принтера или экструдера

Подходит для: Носимых отпечатков, чехлов для телефонов, игрушек

Стоимость: от 50 до 120 долларов за кг, плюс стоимость модифицированного экструдера

Совместимость с: Любой FDM-принтер со сменным экструдером

Conductive Filament

Что это: новинка на рынке - токопроводящие нити от таких компаний, как Proto Pasta или BlackMagic 3D, которые сочетают PLA с графеном, формой углерода, которая проводит электричество. Это означает, что вы можете печатать электрические схемы напрямую, без необходимости добавлять провода. Это может быть отличным решением для таких вещей, как сенсорные кнопки, носимая электроника или стилусы, проводящие электричество.

Эти материалы требуют осторожности при печати, так как слои печати не прилипают друг к другу, как обычный PLA.Отпечатки также имеют тенденцию быть хрупкими, и их изгиб может сломать проводящую часть графена, и они больше не будут проводить электричество. Их лучше всего использовать вместе с обычной нитью из PLA. Как правило, вы распечатываете корпус из PLA вокруг частей, которые проводят электричество, чтобы защитить его и придать ему большую прочность.

Токопроводящие нити тоже недешевы. Обычно вы платите около 70 долларов за небольшую катушку 100 г этой экспериментальной новой нити.

Плюсы: Проводит электричество; Печатает как PLA

Минусы: Дорого; Все еще очень экспериментальный

Подходит для: электрических устройств для 3D-печати

Стоимость: 70 долларов за небольшую катушку 100 г

Совместимость с: Большинство принтеров, поддерживающих PLA

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

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

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

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

История 3D-печати

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

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

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

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

Будущее 3D-печати

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

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

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

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

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

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

Ограничения 3D-печати

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

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

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

Для получения последней информации о 3D-печати посетите:

Статьи по теме:

Смотрите также

• 
  Что делать если принтер не видит картридж
• 
  Статус принтер отключен как включить на 7
• 
  Как добавить принтер по имени хоста
• 
  Принтер эпсон л 210 как прокачать чернила
• 
  Принтер нр 2130 как правильно заправить
• 
  Ип принтера как узнать
• 
  Как на принтере сделать копию документа
• 
  Как установить принтер если нет диска установочного
• 
  Как проверить чернила в принтере
• 
  Как установить программу для принтера на компьютер
• 
  Принтер кэнон не захватывает бумагу что делать

• Найти:

• Рубрики

  • Веб-мастерам (76)
  • Информация (180)

• Свежие записи

  • Дизайнер интерьера 3D для Windows
  • Лучшая партнерская программа для монетизации сайта
  • Голосовой сервис – «Яндекс. Строка»
  • Как заработать первые деньги в сети Интернет?
  • Windows 10, все «за» и «против»

• Свежие комментарии

  • Сергей к записи Не работает сетевая карта
  • Коля к записи Обход пароля в Windows 7
  • Томов к записи Настройки веб-сервера XAMPP
  • Алексей к записи Не работает сетевая карта
  • Нургазы к записи Вред компьютерных игр