3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры 3d печать
3д принтер это простыми словами любимому

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают

Мечты любителей научной фантастики начинают становиться реальностью: 3D-принтеры вышли на массовый рынок, и сегодня купить их может практически каждый. Вы можете сами печатать оружие и модели домов. Но нужны ли они нам на самом деле? Об этом мы и поговорим сегодня.

Писатель Артур Лоянич.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают

Мечты любителей научной фантастики начинают становиться реальностью: 3D-принтеры вышли на массовый рынок, и сегодня купить их может практически каждый. Вы можете сами печатать оружие и модели домов. Но нужны ли они нам на самом деле? Об этом мы и поговорим сегодня.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают
Опубликовано 12 декабря 2014 г.

Поскольку обычные 2D-принтеры уже утратили свой эволюционный потенциал, а то, что можно и нельзя, уже разработано — пришло время взглянуть на печать в 3D-пространстве. Признайтесь, вам часто хотелось, чтобы вы могли не покупать себе вещи, а только печатать их. И сегодня это уже возможно, но со многими оговорками.

Трехмерные принтеры сегодня в моде. Они выпустили уже сотни моделей, но это ни о чем не говорит: все! они работают В основном эти принтеры основаны на одних и тех же принципах, даже «частное программное обеспечение» у них одинаковое, а кнопки могут быть разного цвета. Подчеркнем, что речь идет о сегодняшних моделях: они не такие, как прошлое поколение принтеров. Эти принтеры быстро развиваются и уже завтра (или через месяц) могут выпустить на рынок что-то инновационное и впечатляющее.

Так что же такое 3D-принтер для домашнего использования? Это устройство, использующее метод послойного построения натуральных объектов из виртуальной трехмерной модели в матрас. Первые принтеры такого типа появились около 30 лет назад и сейчас представлены 12 различными типами. Мы не будем их перечислять и обратим особое внимание на тот, который сегодня является среднестатистическим типом пользователя — FDM 3D-принтер; FDM расшифровывается как fused deposition modelling (моделирование расплавом).

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

Принцип работы FDM-принтера прост. Распределительная головка выдавливает разогретый термопластик на поверхность платформы с экстрактом. Капля тут же застывает и прилипает, формируя слой создаваемого объекта. В результате получается трехмерный объект, который затем можно превратить во что угодно.

Зачем?

Первое, что нужно для себя понять — а зачем Зачем нам нужен 3D-принтер? Что мы хотим — просто развлечься и создать модели и положения? Использовать принтер в профессиональных целях? Мы создаем творческие фантазии? Конечно, компании уже давно оценили 3D-печать. Такие гиганты мировой промышленности, как Airbus, Boeing, General Electric, Ford, Siemens и NASA, постоянно используют ее. .

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

В домашних условиях трехмерные принтеры открывают широкие возможности для применения фантазии и доступны практически любому человеку с компьютером, ведь более дешевые модели стоят от 20 000 рублей.

Применений действительно можно найти множество. Сделайте стол с картинками, представляющими реальную или воображаемую местность (возьмите, например, поверхность планеты из «Звездных войн»). Напечатайте солдата и вспомните его детство. Затем распечатайте детский пазл и придумывайте все новые и новые вариации. Кроме того, можно создавать функциональные макеты для более сложных.

Только один человек напечатал полностью функциональное оружие из пластика, не похожее на металлоискатель. В связи с этим некоторые национальные законодатели уже начали беспокоиться о срочном внесении поправок в соответствующее законодательство, чтобы не превратить новую технологию в оружие.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

В общем, подводя итоги, можно выделить несколько важных преимуществ 3D-принтеров: отечественное творчество, использование более 100 различных типов материалов (огромное количество соли, лунный и марсианский грунт, даже живые клетки!) ), гибкость, универсальность и снижение трудоемкости (принтер может заменить множество сложных узлов), простота использования (об этом ниже), экономическая эффективность, скорость изготовления объектов, гибкость — техническая

Кстати, в ассортимент могут войти и лекарственные препараты. Инновационная биомедицинская печать сможет обеспечить искусственными органами и тканями уже в ближайшем будущем, печатные члены и хирургические имплантаты можно печатать уже сейчас.

Как?

Предположим, вы приобрели 3D-принтер. Он займет примерно столько же места, сколько и обычный принтер (или, возможно, многоцелевая машина). нужно Создавайте объекты для печати в специальных программах. А таких программ множество: Google SketchUp, 3DCrafter, 3DTIM, BRL-CAD, Freecad и т.д. (тысячи). Конечно, желательно что-то понимать из CAD-моделирования, но без программы просто обойтись даже новичкам.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

После моделирования трехмерной версии наступает время обработки в специальной программе (также известной как «слайсер» или «генератор G-кода»). Исходный объект в течение нескольких минут разбивается на горизонтальные слои и преобразуется в цифровой код, который может быть понятен 3D-принтеру. Другими словами, генератор создает серию команд, которые указывают 3D-принтеру, как и куда следует нужно наносить материал во время 3D-печати конкретного объекта. Для пользователя этот шаг работы ни о чем не говорит, поскольку он не принимает в нем участия.

Затем наступают волнующие моменты печати (кстати, Windows 8 также поддерживает программу 3D-печати Makerbot Print). Вы начинаете строить объект из тонких горизонтальных слоев материала.

Сам процесс очень прост. Изначально строительная платформа находится в верхнем положении, а печатающая головка перекрывает нижний слой объекта. Как только первый слой сформирован, строительная платформа опускается до толщины матраса, а печатающая головка накладывает новый слой материала на предыдущий слой. Этот цикл повторяется до тех пор, пока последний слой, то есть объект, не будет завершен.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

Челюсть Ленина, висящая в воздухе, была напечатана на дешевом 3D-принтере с подставками.

Позже она сломалась, и челюсти были отрезаны.

Если нужно напечатать объекты, которые висят в воздухе (например, лошадь Галоп), сегодня используются различные подставки, которые выбиваются или вырезаются после завершения процесса и растирания состава вручную. На точных (т.е. хороших) принтерах для скоб используются водорастворимые материалы. После печати модель опускается в воду, где растворяются лишние опоры.

Параметры печати

Мы еще не говорили о скорости, потому что модель печатается не в водорастворимом материале, а в водорастворимом. Очевидно, что для создания объекта требуется гораздо больше, чем один! час работы Поэтому выбор 3D-принтера сегодня — это вопрос выбора параметров и того, насколько важны те или иные параметры.

И, самое главное, печатное решение. Здесь термин означает минимально допустимую высоту слоя материала, который может напечатать конкретный 3D-принтер. Разрешение печати обычно выражается в микрометрах (мкм, микронах, миллиметрах). Понятно, что чем тоньше слои, тем менее заметны переходы между ними. В результате поверхности объектов становятся более гладкими, а детали — более выразительными. Недостатками высокого разрешения являются увеличение времени печати, повышенная нагрузка на печатный механизм и быстрый износ. Анализ печати зависит от технологии работы технологии принтера, точности печатного механизма, выбранного материала и настроек приложения.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

Сегодня самые точные 3D-принтеры могут печатать с высотой мата 50 мкм.

Вторая важная характеристика — рабочий объем (также называемый «областью печати» или «зоной печати»). Он определяет размер печатаемого объекта. На практике он относится к печатающей головке принтера (покрытие) печатающей головки на трех уровнях.

Третий пункт относится к типу пластиковой нити, на которой может печатать принтер. Наиболее распространенными сегодня являются брюшные нити (бутадиен-акрилонитриевые) и PLA (полилаптидные). Некоторые принтеры могут печатать обоими типами, а некоторые — только одним из них. Однако, помимо этих двух типов, существуют и другие (одни из самых распространенных — полистирол и поливинилацетат — поливинилацетат для тазобедренных суставов). , прочностью и даже светятся в темноте. Возможность печати на том или ином пластике определяется наличием/отсутствием подогрева платформы (который в идеале должен присутствовать), диапазоном рабочих температур (нагревательные элементы пластика) и конструкцией печатной камеры. В идеале лучше всего выбирать принтер с максимальным количеством поддерживаемых нитей.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

И последний пункт, как ни странно, — страна-производитель. Сегодня на российском рынке можно найти американские и европейские, китайские и российские модели. Американские и европейские модели зачастую ввозятся в Россию в небольшом количестве, а сами строительные компании не имеют официальных представителей в России. Качество китайских моделей, естественно, отстает от всех остальных по размерам. При этом цены на них еще больше.

Производители

Помимо китайских и самодельных принтеров (да, вы можете сделать свой собственный в домашних условиях), некоторые модели пользуются большей популярностью, чем другие. Новые области. Пока что к таким моделям относятся Makerbot Replicator 2, Printbox3d One, Picaso Designer, UP Plus 2, Cube и Cubex. Отличия каждой из них будут заключаться в данных, упомянутых в предыдущих пунктах, размерах камеры и различных дополнительных опциях, таких как модули Wi-Fi. Помимо этих моделей, есть, конечно, и другие, которые, опять же, технически не сильно отличаются. Ведь речь идет скорее о производстве, размерах, скорости печати и количестве поддерживаемых типов пластика.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

Это ротационный принтер.

Напоследок нужно Скажем о роторных 3D-принтерах. Они совсем не популярны, но у них есть много важных преимуществ перед «традиционными» 3D-принтерами. Самое главное — 3D-принтеры с поворотной платформой позволяют выполнять больше работы, чем может сделать устройство. Такие принтеры используют полярную систему координат (радиусы и углы) для расчета движения печатающей головки. Система автоматически преобразует созданную модель в декартовой системе координат в полярные координаты. Таким образом, стандартное программное обеспечение, используемое на «обычных» 3D-принтерах без вращающегося диска, может быть использовано на таких 3D-принтерах. Конечно, это кажется совершенно очевидным. Платформа вращается, а платформа перемещается по радиусу платформы от центра к ее краю. Такая конструкция уменьшает выходной тракт вдвое, что снижает необходимость в его поддержке.

Недостатки 3D-принтеров

У всех есть свои недостатки, и трехмерные принтеры — не исключение. Поэтому сегодня существуют определенные технологические недостатки.

Первый, пожалуй, — это размер отпечатка. На фотографии вы можете видеть «шкаф» этих принтеров. Там все ограничено. Принтер может печатать только то, что помещается на платформе. Все, что выше этого, можно напечатать только по частям, а затем эти части нужно каким-то образом склеить. И хотя оригинальные 3D-принтеры уже доступны, размер рабочей платформы практически не ограничен, и говорить о массовом внедрении такой технологии пока рано.

3D-принтеры: зачем они нужны и как они работают . Cтатьи, тесты, обзоры

Второй недостаток связан с самой технологией. Сама послойная структура означает, что между этими слоями всегда есть ограничения. Переход: поверхность остается матовой и шероховатой. Конечно, последующая обработка может «сгладить углы» во всех смыслах этого слова, но такая «возня с напильником» не идет на пользу технологии. Кроме того, слоистая структура означает меньшую плотность и, соответственно, меньшую прочность объекта по сравнению с компактными деталями.

Третий недостаток — довольно высокая цена современных 3D-принтеров. Они стоят от 20 000 рублей, но хорошие модели в среднем обходятся в 100 000 рублей и не обещают быть дешевыми.

Так покупать или нет?

Официально покупка домашнего 3D-принтера сегодня оправдана только в том случае, если вы сами можете определить свой ассортимент. Выбор моделей достаточно велик, чтобы энтузиасты могли собрать собственный принтер у себя дома, но тем, кто не хочет сильно рисковать, можно посоветовать выбрать один из них. (На выбор предлагается множество приложений). Если вы не заинтересованы в приобретении столь необычного устройства, можно подождать год или два, пока технология не разовьется настолько, чтобы максимально унифицироваться и снять многие досадные ограничения, присущие ей сегодня.

В любом случае, будущее технологии очень интересно, и мы уже открываем для себя возможности ее применения. И в будущем область применения будет только расширяться.

Единственное, что еще предстоит решить, — это печать оружия.

Оцените статью