История и принцип работы 3Д-принтера

Многие из сегодняшних обычных вещей можно было представить себе только в самых безумных фантазиях: 20 лет назад кто бы мог вообразить, что у телефонов не будет кнопок, а телевизоры будут настолько тонкими, что их можно будет вешать на стену как картины? Но даже эти, казалось бы, впечатляющие вещи, на фоне развития высоких технологий могут создавать полноценные объекты за считанные минуты. Например, принцип работы 3D-принтеры можно использовать для печати игрушек, аксессуаров, устройств, секций машин, автомобилей, домов, мостов и так далее.

3D-печатные машины используются не только в промышленных масштабах. В относительно небольших количествах она стала повседневным явлением, так как каждый может купить себе 3D-баттер и печатать дома все, что захочет. Мы предлагаем вам углубиться в эту тему и узнать историю формирования 3D-объектов, характеристики работы механизмов и т.д.

Как появился трехмерный принтер?

Хотя эта технология кажется редкой и очень молодой, ее история очень длинная и началась несколько десятилетий назад. К ее результатам приложили руку ученые многих стран, и теперь она используется в промышленности и обычными людьми: в 1986 году Чарльз Халл из американского In Origin создал устройство, которое могло создавать 3-D объекты из планов. Эта технология получила название стереотрофизм. Это была довольно крупная машина промышленного масштаба, способная создавать слои толщиной 0,1-0,2 мм. Позже изобретатель разработал 3D-систему. Она и сегодня занимает лидирующие позиции в производстве промышленных установок.

Два года спустя другой житель США, Скотт Крамп, увидел перспективу создания трехмерного изделия с помощью своего первого прототипа в другом свете. Он решил напечатать его. принцип Сплав материалов. В этом случае материалы прогоняются через раскаленную печатающую головку и наслаиваются друг на друга, образуя трехмерную модель. Именно так сегодня работает большинство современных устройств — Крамп позже разработал Stratasys. Это также одна из ведущих современных компаний.

Существовали и другие варианты создания изделий, но все они производились для промышленных целей и почти все были довольно большими. Такая ситуация сохранялась до 2006 года, когда был собран прототип, основанный на технологии послойного покрытия поверхности. Цель заключалась в создании прототипа, который был бы Со стороны казалось, что они беспорядочно собраны вокруг коленей и имеют небольшие размеры. Таким образом, каждый имел доступ к недорогому печатному оборудованию. Тот факт, что был создан такой компактный и недорогой вариант, дал толчок к широкому развитию технологии объемной печати.

Устройство 3Д-принтера

В рейтинге 10 технологий, которые изменят мир в будущем, 3D-принтеры занимают достойное четвертое место, но большинство устройств для документов похожи на традиционные офисные машины. Главное отличие заключается в том, что они печатают в три слоя вместо двух, что добавляет к объему ширину и высоту. Помимо самого корпуса, который производители могут делать по своему усмотрению, большинство устройств, доступных на широком рынке, имеют

Печатающая головка. Она служит для подачи нагретого материала. Она оснащена системой ручек, которая позволяет дозировать нужное количество сырья,
рабочая Платформа. Эта секция включает в себя готовый объект.
Линейные и шаговые двигатели. Они приводят в движение остальные части машины и обеспечивают скорость и точность работы.
Контроллеры навесного оборудования. Они необходимы для максимально точного работы . Они используются для удержания машины на месте и определения координат.
Коробки, которые удерживают все части печатной машины вместе.

Они управляются программным обеспечением, установленным на компьютере.

Как создают изделия?

Почти все объекты в 3D-печатном устройстве создаются с помощью техники послойного композитинга объектов. С помощью этого механизма. работы Заготовки накладываются друг на друга снизу вверх до тех пор, пока полученная заготовка в точности не повторит исходную модель. Существует также фотополимерная печать или стереолитография, при которой материал затвердевает под воздействием лазерного луча.

Вопреки распространенному мнению, пластик — не единственная основа для создания трехмерных элементов. Многие машины могут также использовать фотополимерные смолы, металлические порошки и металлургию. Процесс представляет собой серию непрерывных циклов, при этом печатающая головка движется безостановочно до тех пор, пока вся деталь не будет завершена.

Как работает 3D-чертеж?

Чтобы напечатать изделие на 3D-принтере, необходимо составить план. Для этого существуют специальные программы, а также можно скачать необходимые образцы из тематических источников. Форма чертежа называется STL (стереолитографическая). Изображение в этом формате передается в программное обеспечение устройства, что позволяет пользователю задать более точные параметры конечного продукта, например, плотность. Затем программное обеспечение преобразует изображение в инструкцию для экструзии, которая затем передается в устройство. В целом, создать свой собственный дизайн не очень сложно. Для этого в Интернете можно найти множество инструкций.

Как запрограммировать 3D-принтер?

Если вы предварительно не настроите устройство должным образом, вы не сможете напечатать на 3D-принтере качественное изделие. Прочитайте краткие инструкции, чтобы не допустить ошибок:

Определите источник. Создайте собственную версию будущего изделия в специализированной программе проектирования или найдите подходящий вариант в Интернете.
Подготовьте стандарты. Чтобы напечатать то, что вам нужно, необходимо «понять», как это делает устройство. Программа резки анализирует стандарт его компонентов и определяет координаты и скорость печатающей головки, скорость и толщину слоев.
Шаблон переносится на принтер. После обработки стандарта в программе нарезки он отправляется на устройство, которое начинает процесс создания объекта.

Вам остается только отслеживать процесс. Но хотим предупредить: на это требуется время, так что лучше заварить чашку чая. и прими удобную позу.

Можно ли применять напечатанные изделия?

Как и где задавать вопросы — логично для всех применить Вещи производятся такими необычными способами. Возможно, они годятся только для развлечения и не стоят того, чтобы тратить на них деньги. Но область применения предметов, напечатанных таким способом, действительно безгранична. Если вы прочитаете статью «20 технологий, которые появятся в ближайшие 30 лет», то можете убедиться в этом, ведь машины уже используются во многих областях и даже в медицине.

Конечно, на использование напечатанных объектов влияет и качество материала, и тип оборудования. Импровизированных станков достаточно. просты А они часто имеют дело с неточностями и создают объекты с несовершенствами и текстурами поверхности. В большинстве случаев, чтобы добиться хорошего результата, объект после создания должен пройти доработку. Сюда входит ручное удаление всех изъянов и пыли от рук, погружение объекта в ацетон, тонкая обработка под высоким давлением и нанесение специального состава кистью.

Что можно напечатать на 3D-принтере?

С помощью трехмерного принтера действительно можно создать практически все. Разработки ведутся постоянно. Уже сегодня в интернете можно найти большое разнообразие печатных типовых проектов и фотографий готовых объектов, созданных обычными людьми. Самыми крупными и оригинальными объектами, созданными с помощью этого вида печати, являются автомобили, солнечные батареи, медицинские присадки и военное оружие.

В большинстве случаев такая печать используется в области оригинального строительства. Она очень полезна для создания прототипов конечностей и других частей тела людей и животных для протезирования, спортивного оборудования и различных устройств. Эти устройства доказали свою эффективность при работе Сложная и многогранная геометрия существует в области техники, медицины и даже общественного питания. Например, шеф-повар одного из ведущих датских ресторанов напечатал небольшие съедобные блюда со сложной геометрией. В качестве материалов использовались морепродукты и свекольное пюре.

Технологии 3D-печати

Как уже объяснялось, существуют различные технологии печати 3D-объектов. В зависимости от от принципа работы принтер выбирает материал для производства объекта и наоборот, давайте рассмотрим наиболее распространенные и доступные виды элементов на уровне 3D.

FDM.

Самая распространенная и доступная широкой аудитории технология. Она представляет собой технологию термоплавкого матрасного носителя и работает с большинством бытовых 3D-принтеров. В процессе создания материал нагревается в печатающей головке и экспортируется на рабочую платформа на слои в соответствии с загруженным шаблоном. Со временем материал постепенно остывает и затвердевает, формируя конечный объект.

Преимущество этой разработки заключается в том, что объекты остаются эластичными и устойчивыми к повреждениям. Они спокойно реагируют на перепады температуры и совместимы с различными видами пластмасс.

Стереолитография.

Стереолитография практически противоположна предыдущим техникам. Установки достаточно велики, чтобы быть очень точными, и используются в основном в промышленных целях; в отличие от технологии FDM, лазерная стереолитография может создавать детализированные объекты. Толщина каждого слоя меньше человеческого волоса, применять Хирургическое и ортодонтическое протезирование и ювелирные методы. В таких областях, как аэронавтика, механика, судостроение, медицина и оборона, технология быстрого происхождения доказала свою эффективность.

SLS.

Технология SLS является наиболее популярной из соответствующих технологий (PLS и VLP). Эта технология используется для формирования только части механизма. После процесса спекания деталь спекается при еще более высокой температуре, чтобы сжечь материал. Для создания объектов используются порошковые материалы, такие как металлы, керамика, пластмассы, стекловолокно и полимеры.

Полиджет.

Относительно новая техника, Polyjet набирает популярность благодаря возможностям, которые она предлагает. применять различные материалы. Помимо вариаций материалов, в одном изделии могут быть использованы различные типы и цвета. Их специфика. работы Эти устройства состоят в распылении мелких частиц фотополимерной смолы на поверхность и их полимеризации с помощью ультрафиолетового света. Частицы могут распыляться из нескольких сопел одновременно.

Где применяют 3D-печать?

Объемная печать используется во многих областях.

Медицина. 3D-принтеры используются не только для создания прототипов, но и для производства настоящих человеческих тел, например, протезов. Кроме того, эта технология позволяет печатать музыкальные инструменты,
Строительство. Специальные подразделения могут печатать стены из цементных смесей и создавать готовые конструкции. Установка может построить двухэтажный дом менее чем за сутки.
Космическая промышленность и авиация. Печатается оборудование для ракет и космических станций, а также детали самолетов,
Промышленный дизайн и строительство. Очень полезно использовать синтетический гипс для создания 3D-моделей домов, поселков и кварталов.
Образование. Начальные классы. работы 3D-принтеры 3D-принтеры очень полезны для создания учебников и других материалов для студентов и школьников.

Этот сектор быстро развивается, и его возможности уже поражают воображение: 3D-принтеры — это будущее многих отраслей промышленности, они могут произвести революцию во многих процессах.