Как работает 3D-принтер: от напечатанного текста до печати домов

Сегодня без преувеличения можно сказать, что современная цивилизация была бы немыслима без технологии 3D-печати.

По страницам истории

По мнению многих компьютерных экспертов, основателем 3D-печати и создателем первых распространенных принтеров был англичанин по фамилии Бэббидж, который в 1822 году начал строить то, что он назвал «машиной большой разницы», предназначенную для выполнения вычислений и их печати. Как и все великие вещи, идея Бэббиджа опередила свое время, и через 20 лет проект не был реализован.

Большая дифференциальная машина Бэббиджа

Прошло более 100 лет, прежде чем вторая попытка создания принтера увенчалась успехом. Первый черно-белый принтер увидел свет в 1953 году. Прошло еще 23 года, прежде чем компания IBM создала первый цветной струйный принтер. Сегодня количество принтеров в офисах и других организациях уступает только количеству компьютеров.

В конце 1980-х годов произошла еще одна технологическая революция: в 1986 году американец Чек Халл сформулировал концепцию трехмерности. печати Два года спустя его соотечественник Скотт Крамп разработал на ее основе технологию FDM — литье путем разложения расплавленного материала. Все 3D-принтеры сегодня существуют благодаря этой технологии.

Как работает 3D-принтер

Сравнение с принтерами, передающими электронным способом текст Элементы помещаются на плоскую бумагу, и 3D-принтер обрабатывает трехмерную информацию. Другими словами, объект воссоздается как есть.

Как же печатает 3D-принтер? Сначала с помощью специальной программы на компьютере создается цифровая модель объекта. После того как такая модель будет «разделена» на слои, принтер выполняет свои действия. Как и его печатный «аналог», 3D-принтер имеет свои собственные чернила, которые состоят из композитного порошка.

Около десяти лет назад в качестве «чернил» использовался только один вид ABC-пластика. Сегодня их более 100, включая полипропилен, бетон, целлюлозу, нейлон, металлические порошки, гипс и шоколад.

В процессе работы Материал смешивается и слой за слоем наносится на рабочую поверхность через специальные сопла. После нанесения очередного слоя поверх него наносится клейкое покрытие, а затем еще один слой «чернил». И так далее, пока объект не будет идеально воспроизведен — посмотрите видео, чтобы увидеть 3D-принтер в действии.

Но это главный принцип. работы 3D-принтеры, таким образом, призваны стать технологией быстрого распространения. На ее основе были разработаны различные методы. Вот некоторые из них.

Стереолитография (SLA)

Одна из первых технологий трехмерной печати. В качестве строительного материала используется смесь жидкого полимера и отверждающих факторов, несколько похожая на эпоксидную смолу. Смесь полимеризуется и отверждается под воздействием ультрафиолетового лазера.

Модель формируется тонким слоем на подвижной подложке с отверстиями, установленной на микроэнтоклере, который перемещается вверх и вниз на глубину отверстий. Во время погружения в жидкий полимер лазерный луч фиксируется на участке, подлежащем отверждению. Как только слой сформирован, деталь поднимается (опускается).

Многоструйное моделирование

Эта технология разработана компанией 3D Systems. Она имеет много сходств со струйной технологией. печати . Специфика устройства и инициация работы Основным преимуществом этого 3D-принтера является использование множества (до нескольких сотен) сопел в ряду печатающих головок.

Чернила смачиваются при нагревании и застывают после нанесения слой за слоем на рабочий стол при комнатной температуре. Головка перемещается по горизонтали, а после нанесения всех новых слоев при опускании стола создается вертикальное смещение.

Выборочное лазерное спекание (SLS)

Внедрение 3D-печати в металлообработку стало настоящей революцией. Как она произошла? же работает 3D-принтеры для обработки металла? Особенность этой технологии заключается в том, что рабочая жидкость представляет собой сложную пыль, состоящую из 50-100 частиц малого диаметра. Пыль наносится горизонтально равномерными небольшими слоями, а последним этапом является обстрел нескольких участков лазерным лучом.

Одним из основных преимуществ лазерного обжига является экономичность, практически полный выброс отходов и минимальные финишные операции по сравнению с традиционными методами механической обработки металла, т.е. сверлением, шлифованием, резкой, литьем и т.д.

Необходимым условием для лазерного пожаротушения является азотная атмосфера с минимальным содержанием кислорода, так как процесс происходит при высоких температурах.

Список технологий трехмерной печати не ограничивается. Нанесение слоев на матрас, завершаемое привариванием мембранного матраса к матрасу. печать Эта технология также дополняется привариванием слоев мембраны к матрасу, осаждением слоев расплавленного полимера и облучением с помощью фотоморфного излучения.

Что бы еще напечатать

Выяснив, как работает 3D-принтеры, пришло время поговорить о том, что они могут сделать с ним сегодня. Подобно современной и очень удобной одежде, они проходят «испытания» в различных научных и промышленных областях. Ведь напечатать можно практически все: от пластика до солнечных батарей, кузовов автомобилей, компонентов самолетов и медицинских намерений.

Армия и строительная промышленность создают технологии для трехмерной печати. Некоторое время назад разработанный НАСА трехмерный принтер был использован для полета на МКС и создания некоторых необходимых инструментов в условиях невесомости. Таким образом, во время будущих полетов на Марс, возможно, некоторые компоненты будут изготавливаться непосредственно на космическом корабле.

Также можно рассмотреть возможность строительства конструкций на Марсе с помощью 3D-печати. домов Специальные строительные принтеры будут доставлять с Земли методы трехмерной печати. Основой «чернил» для них станет территория Марса.

Понравилась ли вам эта статья? Вам есть что сказать? Участие: