Как работает 3д принтер

Как работает 3D-принтер? Просто о сложном

как работает 3д принтер

Трехмерная печать становится все популярнее. Как работает 3D-принтер, какие материалы используются при печати моделей, а также некоторые практические советы рассмотрим в нашей статье.

Как работает 3D-принтер?

Классический 3D-принтер с технологией FDM

Начнем с технологии печати. В наши дни 3D-принтеров очень много, а соответственно, и способов создания моделей с их помощью — тоже не перечесть. Но в принципе, все принтеры в основе имеют одну из трех различных технологий.

Во-первых, существует так называемая стереолитография (SL или SLA). Внутри принтера помещается ванна, в которой находится жидкий фотополимер. Фотополимеры — это пластмассы или смолы, которые затвердевают при воздействии света. Принтеры обычно работают с акриловой, эпоксидной или виниловой смолой. По поверхности смолы движется лазерный луч, и там, где он ее касается, смола отвердевает.

В фотополимерном бассейне есть платформа, которая после каждого затвердевания опускается немного вниз (глубже в ванну). Таким образом, объект печатается по рядам, как текст в обычном принтере. После полного отвердения модели она отличается высокой прочностью и химической стойкостью. Преимуществом этого метода является точность передачи: даже мелкие микрометрические структуры принтер может напечатать очень чисто.

К сожалению, стереолитографические принтеры в настоящее время очень дороги.

Вторая технология работы 3D-принтера — селективное лазерное спекание (SLS). Чтобы понять, как это работает, представьте себе вертикальную трубу, в которой находится движущаяся платформа. В начале печати платформа находится наверху.

Пластик, формовочный песок с пластмассовым покрытием, металлический или керамический порошок распределяются по платформе тонким слоем при помощи валика. Затем по платформе начинает перемещаться лазерный луч, нагревая определенные точки в порошке, так что они соединяются и образуют первую плоскость объекта.

После этого платформа движется немного вниз, и процесс начинается снова. Таким образом, объект снова строится по слоям.

Третий способ — классический. Он называется моделированием методом наплавления (FDM). В этом процессе каждый новый слой изделия формируется из жидкого пластика, который пропускается через экструдер (программируемое устройство, придающее ему определенную форму) и после этого немедленно отверждается лазером.

Затем отвержденный слой смещается вниз, экструдер придает форму новому слою, и он наплавляется сверху на предыдущий, и так далее. Такие принтеры относительно недороги и могут быть собраны самостоятельно с применением некоторых ноу-хау.

Здесь точность печати получается хуже по сравнению со стереолитографией, однако для любителей это самая подходящая процедура 3D-печати.

Как создаются модели для печати?

Сначала создается 3D-модель объекта при помощи программы CAD и сохраняется в специальном формате STL. Затем файл STL загружается в программу резки для принтера, например, Cura или Slic3r. Программа резки позволяет задавать физические свойства модели, такие как плотность заполнения или использование опорных конструкций.

Программа преобразует 3D-модель в G-код. Он содержит инструкции для экструдера, по которым тот должен придавать форму каждому слою модели. Код загружается в принтер, устройство запускается, и начинается печать.

Какие материалы используются в 3D-печати?

3D-печать осуществляется при помощи различных видов пластика. Он выпускается в форме нитей, намотанных на большие катушки. Нить заряжается в принтер, который втягивает и расплавляет ее для того, чтобы пластик стал жидким, и ему можно было придавать форму.

Чаще всего в принтерах используется полилактид (PLA). Это пластик, который получают из возобновляемых источников — например, из кукурузного крахмала. Он  водоотталкивающий, а также безопасный для изготовления емкостей для пищевых продуктов. Кроме того, он огнестойкий и устойчивый против УФ-излучения. Самое большое преимущество — у него при печати нет неприятного запаха.

Печать при помощи полилактида (PLA)

Очень часто используется сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS). Этот пластик является одной из наиболее широко используемых пластмасс в мире. Он особенно устойчив к маслам, жирам и высоким температурам. При печати он также не дает запаха. Модели из него получаются матовыми.

Еще один материал для 3D-печати — поливиниловый спирт (PVAL или PVOH). Особенностью этого пластика является его водорастворимость. Благодаря этому он удобен для печати несущих конструкций внутри модели, на которые затем наплавляется водостойкий пластик, тот же PLA. После завершения модели несущие конструкции внутри растворяются.

Источник: https://ichip.ru/sovety/kak-rabotaet-3d-printer-prosto-o-slozhnom-311572

Что такое 3D печать и 3D принтер

как работает 3д принтер

С начала нового тысячелетия понятие «3D» прочно вошло в нашу повседневную жизнь. В первую очередь, мы связываем его с киноискусством, фотографией или мультипликацией. Но едва ли сейчас найдётся человек, который хотя бы раз в жизни не слышал о такой новинке, как 3D-печать.

Что же это такое и какие новые возможности в творчестве, науке, технике и повседневной жизни несут нам технологии трехмерной печати, мы и попытаемся разобраться в статье, приведенной ниже.

Но сначала немного истории. Хоть и много стали говорить о 3D печати только последние несколько лет, на самом деле эта технология существует уже достаточно давно. В 1984 году компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати для воспроизведения объектов с использованием цифровых данных, а двумя годами позже дала название и запатентовала технику стереолитографии.

Тогда же эта компания разработала и создала первый промышленный 3D принтер. Впоследствии эстафету приняла компания 3D Systems, разработавшая в 1988 году модель принтера для 3Д печати в домашних условиях SLA – 250.

В том же году компанией Scott Grump было изобретено моделирование плавлеными осаждениями. После нескольких лет относительного затишья, в 1991 году компания Helisys разрабатывает и выпускает на рынок технологию для производства многослойных объектов, а через год, в 1992, в компании DTM выходит в свет первая система селективного лазерного спаивания.

Затем, в 1993 году основывается компания Solidscape, которая и приступает уже к серийному производству принтеров на струйной основе, которые способны производить небольшие детали с идеальной поверхностью, причём при относительно небольших затратах.

Тогда же Массачусетский университет патентует технологию трёхмерной печати, подобную струйной технологии обычных 2D принтеров. Но, пожалуй, пик развития и популярности 3D печати всё же пришёлся на новый, 21 век.

В 2005 году появился первый 3D принтер, способный печатать в цвете, это детище компании Z Corp под названием Spectrum Z510, а буквально через два года появился первый принтер, способный воспроизводить 50% собственных комплектующих.

В настоящее время круг возможностей и сфер применения 3Д печати постоянно растёт. Этим технологиям оказалось подвластно всё — от кровеносных сосудов до коралловых рифов и мебели. Впрочем, о сферах применения данных технологий мы поговорим чуть позже.

Итак, что же представляет из себя печать на 3d принтере?

Вкратце — это построение реального объекта по созданному на компьютере образцу 3D модели. Затем цифровая трёхмерная модель сохраняется в формате STL-файла, после чего 3D принтер, на который выводится файл для печати, формирует реальное изделие.

Сам процесс печати – это ряд повторяющихся циклов, связанных с созданием трёхмерных моделей, нанесением на рабочий стол (элеватор) принтера слоя расходных материалов, перемещением рабочего стола вниз на уровень готового слоя и удалением с поверхности стола отходов.

Циклы непрерывно следуют один за другим: на первый слой материала наносится следующий, элеватор снова опускается и так до тех пор, пока на рабочем столе не окажется готовое изделие.

Как работает 3D принтер?

Применение трехмерной печати – это серьезная альтернатива традиционным методам прототипирования и мелкосерийному производству. Трёхмерный, или 3д-принтер, в отличие от обычного, который выводит двухмерные рисунки, фотографии и т. д. на бумагу, даёт возможность выводить объёмную информацию, то есть создавать трёхмерные физические объекты.

На данный момент оборудование данного класса может работать с фотополимерными смолами, различными видами пластиковой нити, керамическим порошком и металлоглиной.

Что такое 3d принтер?

В основу принципа работы 3d принтера заложен принцип постепенного (послойного) создания твердой модели, которая как бы «выращивается» из определённого материала, о котором будет сказано немного позже. Преимущества 3D печати перед привычными, ручными способами построения моделей — высокая скорость, простота и относительно небольшая стоимость.

Например, для создания 3D модели или какой-либо детали вручную может понадобиться довольно много времени — от нескольких дней до месяцев. Ведь сюда входит не только сам процесс изготовления, но и предварительные работы — чертежи и схемы будущего изделия, которые всё равно не дают полного видения окончательного результата.

В итоге значительно возрастают расходы на разработку, увеличивается срок от разработки изделия до его серийного производства.

3D технологии же позволяют полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге — ведь программа позволяет увидеть модель во всех ракурсах уже на экране, и устранить выявленные недостатки не в процессе создания, как это бывает при ручном изготовлении, а непосредственно при разработке и создать модель за несколько часов.

При этом возможность ошибок, присущих ручной работе, практически исключается.

Что такое 3d принтер: видео

Существуют различные технологии трёхмерной печати. Разница между ними заключается в способе наложения слоёв изделия. Рассмотрим основные из них.

Наиболее распространенными являются SLS (селективное лазерное сплетение), НРМ (наложение слоев расплавленных материалов) и SLA (стереолитиография).

Наиболее широкое распространение благодаря высокой скорости построения объектов получила технология стереолитографии или SLA.

Технология SLA

Технология работает так: лазерный луч направляется на фотополимер, после чего материал затвердевает.

В качестве фотополимера могут использоваться самые разные материалы. Их физико-механические характеристики могут сильно различаться между собой. Однако ни одному производителю пока не удаётся создать действительно прочный материал. Характеристики смол по прочности сравнимы с эпоксидной смолой.

После отвердевания он легко поддаётся склеиванию, механической обработке и окрашиванию. Рабочий стол находится в ёмкости с фотополимером. После прохождения через полимер лазерного луча и отвердения слоя рабочая поверхность стола смещается вниз.

Технология SLS

Спекание порошковых реагентов под действием лазерного луча – оно же SLS — единственная технология 3D печати, которая применяется при изготовлении форм, как для металлического, так и пластмассового литья.

Пластмассовые модели обладают отличными механическими качествами, благодаря которым они могут использоваться для изготовления полнофункциональных изделий. В SLS технологии используются материалы, близкие по свойствам к маркам конечного продукта: керамика, порошковый пластик, металл.

Устройство 3d принтера выглядит следующим образом: порошковые вещества наносятся на поверхность элеватора и спекаются под действием лазерного луча в твёрдый слой, соответствующий параметрам модели и определяющий её форму.

Технология LCD

Ещё недавно, около 2017 года, 3d-принтеры для печати фотополимером были дорогими. Однако изобретение печати на основе проницаемых матриц LCD изменило ситуацию в корне. На середину 2019 года можно приобрести фотополимерный 3d-принтер хорошего качества примерно за 30 000 рублей.

LCD матрица для 3d принтера представляет из себя экран по аналогии с экраном сотового телефона. Сама по себе такая матрица не излучает свет. Она может только изменять степень светопропускания в различных областях. Так формируется картинка слоя печати.

А вот источник излучения находится за lcd матрицей. Таким образом для создания подобного 3д-принтера нужно было всего лишь заменить лампу-излучатель на источник ультрафиолетового излучения.

Напомним, что подавляющее большинство фотополимеров застывают под действием именно УФ излучения.

Технология DLP

Технология DLP – новичок на рынке трехмерной печати. Стереолитографические печатные аппараты сегодня позиционируются, как основная альтернатива FDM оборудованию. Принтеры данного типа используют технологию цифровой обработки светом. Многие задаются вопросом, чем печатает 3d принтер данного образца?

Вместо пластиковой нити и нагревающей головки для создания трехмерных фигур используются фотополимерные смолы и DLP-проектор.

Ниже вы можете увидеть, как работает 3d принтер видео:

Впервые услышав про DLP 3d принтер, что это такое – вполне резонный вопрос. Несмотря на замысловатое название, устройство почти не отличается от других настольных печатных аппаратов. К слову, его разработчики, в лице компании
QSQM Technology Corporation, уже запустили в серию первые образцы высокотехнологичного оборудования. Выглядит оно следующим образом:

Технология EBM

Стоит отметить, технологии SLS/DMLS – далеко не единственные в области печати металлом. В настоящее время для создания металлических трехмерных объектов широко используется электронно-лучевая плавка. Лабораторные исследования показали, что использование металлической проволоки для послойного наплавления при изготовлении высокоточных деталей малоэффективно, поэтому инженеры разработали специальный материал – металлоглину.

Металлическая глина, использующаяся в качестве чернил во время электронно-лучевой плавки изготавливается из смеси органического клея, металлической стружки и определенного количества воды. Для того чтобы превратить чернило в твердый объект, его нужно нагреть до температуры, при которой клей и вода выгорят, а стружка сплавится между собой в монолит.

EBM 3d принтер: как работает

Примечательно, что данный принцип также используется при работе с SLS принтерами. Но в отличие от них, EBM-аппараты генерируют для плавки металлоглины направленные электронные импульсы вместо лазерного луча. Нужно сказать, что данный метод обеспечивает высокое качество печати и отличную прорисовку мелких деталей.

На сегодняшний день продаются только промышленные принтеры, использующие EBM технологию. Вот как выглядит один из них:

Источник: https://make-3d.ru/articles/chto-takoe-3d-pechat/

Новая революция в 3d печати? 3d печать металлом

как работает 3д принтер

Если вы еще не слышали об этом, то вскоре услышите. 3d печать захватывает мир в ураганном темпе.

Это новая инновационная технология, применять которую можно в различных отраслях, включая здравоохранение, автомобильную промышленность, технику, финансы и даже архитектуру. Существуют даже 3d принтеры, которые можно приобрести для личного использования дома.

С их помощью вы можете сделать все, что угодно, от подарков, до игрушек для ваших детей. В ближайшие несколько лет 3d печать станет настолько же привычной, как лазерная печать сегодня.

3d печать развивается в быстром темпе, настолько быстром, что сегодня мы подошли к точке, когда в этой технологии начинает использоваться металл. Ниже приводится все, что вам нужно знать о 3d печати металлом.

Что такое 3d печать?

Так что же это такое — 3d печать? Говоря простыми словами, вы используете цифровой файл для создания трехмерного объекта. При 3d печати вы прибегаете к так называемому аддитивному процессу.

Применяя аддитивный процесс, вы накладываете слой за слоем, пока не будет создан нужный объект. Это не напоминает традиционный субтрактивный процесс, когда из заготовки удаляется материал, пока не получится требуемый объект.

Представьте себе, что вы берете деревянную заготовку и обстругиваете ее до тех пор, пока не получите нужную деталь. Это и есть субтрактивный метод.

3d печать позволяет создавать конструкции с меньшим объемом отходов, тем самым, используя меньше материала, чем при использовании субтрактивного метода. Во время 3d печати, вместо того, чтобы начать работать с заготовкой из дерева или пластмассы, вы начинаете работать с цифровым проектом. 3d принтер считывает этот проект и выкладывает материал слоями, пока требуемая конструкция не будет завершена.

Что такое 3d печать металлом?

При использовании 3d принтера, вы можете работать с различными типами материалов. Сегодня наиболее распространенными материалам являются пластмассы различного типа.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как пробить номер телефона и узнать владельца

Пластмассы недорогие и доступные, что делает их популярным для бизнеса и потребителей. Но пластмасса – не единственная возможность.

Люди уже начали использовать 3d печать цементом для постройки домов, и даже делают на 3d принтерах продукты питания! Другим вариантом является 3d печать металлом. 3d печать металлом несет революцию в массовое производство и изменяет сам подход к изготовлению деталей.

Ожидалось, что 3d печать поглотит все остальные технологии, но пока этого не произошло. Но когда удастся сделать процесс печати металлом доступным и быстрым, он изменит все.

Как работает 3d печать металлом?

3d печать металлом начинается, как и любая другая 3d печать, с цифрового проекта, на основании которого 3d принтер распределяет слои материала. Но при печати металлом работа выполняется одним из трех способов.

Первый способ — это спекание металла. При спекании металла тонкими слоями наносится металлический порошок и связующее вещество, напоминающее клей. Перемежающиеся слои металлического порошка и связующего вещества накладываются друг на друга и формируют требуемую конструкцию детали. Этот процесс повторяется до завершения всей детали, что может занять несколько часов.

Металлический порошок, не используемый во время процесса, помогает поддерживать конструкцию и отделяется от нее после завершения работы. После того, как деталь сформирована, она еще очень хрупкая. Поэтому завершенное изделие помещается в печь с температурой 350 градусов на 34 часа, чтобы удалить всю влагу и упрочнить спекание.

Второй способ — это оплавление порошковых покрытий. Этот процесс очень похож на спекание металла, за исключением того, что вместо связующего вещества используется источник энергии, например, лазер.

Лазер нагревает нанесенный на конструкцию металлический порошок, расплавляет его, и создает твердый слой. Этот процесс повторяется, пока не будет получена требуемая деталь.

Последний способ выполнения 3d печати металлом называется направленным осаждением материала. Этот процесс использует металлическую проволоку или металлический порошок.

Двигающаяся в разных направлениях форсунка накладывает слой за слоем металлическую проволоку или порошок до тех пор, пока требуемая конструкция не будет сформирована. По завершению, производится расплавление металла при помощи лазера или электронного луча.

Такой процесс, как правило, применяется для ремонта уже существующих металлических объектов, но его также можно применять и для создания новых объектов «с нуля».

Насколько быстро выполняется печать металлом?

На скорость печати оказывают влияние множество факторов. Наиболее очевидным из них является размер печатаемого объекта, и возможности вашего принтера. На скорость печати также влияет и тип материала. Изготовление детали может занимать от нескольких минут до нескольких часов и даже дольше.

Существуют планы увеличить скорость 3d печати металлом во много раз. Компания Desktop Metal, находящаяся в Бостоне, предлагает оборудование, которое, по их утверждению, способно печатать в 100 раз быстрее с одновременным снижением затрат в 20 раз.

Увеличение скорости происходит благодаря применению технологии «чернил» вместо лазерной технологии. Сегодня, печать металлом используется только для изготовления прототипов деталей, из-за низкой скорости печати и высокой стоимости материалов. С новой технологией от Desktop Metal, как только будет выпущен их 3d принтер, этот процесс станет настолько дешевле, что его можно будет применять в массовом производстве.

Насколько дешевой является 3d печать металлом?

3d печать металлом намного дороже, чем 3d печать с использованием пластмассы. Металлический порошок и проволока дороже пластмассы, и само оборудование 3d принтера для металла значительно дороже, чем для пластмассы. Печать металлом более дорогая еще и из-за того, что необходимо наличие печи для спекания конструкций, после того, как они будут напечатаны.

На стоимость также влияет и размер изготавливаемой конструкции, так как для получения более крупных деталей требуется больше материала.

Принтер Desktop Metal обойдется в 120 000 $. Для большинства принтеров металлом, которых можно увидеть в Интернете, цена даже не указывается. Вам необходимо связаться с их изготовителем и запросить информацию о цене.

Существуют компании, которые продают комплекты для переоборудования любого обычного 3d принтера для печати металлом. За такой комплект вам придется заплатить около 10 000 $.

Поэтому, как можно видеть, 3d печать металлом, пока не достигла той точке, где бы она стала доступной для широких масс потребителей.

Какие компании продают 3d принтеры для металла?

Существует не очень много компаний, продающих 3d принтеры, способные печатать металлом. Наиболее хорошо известна компания, о которой уже упоминалось, Desktop Metal.

Они не просто собираются продавать 3d принтеры. Они хотят произвести революцию в производстве, изменив сам процесс производства.

Сделать это они планируют при помощи своей системы Production System промышленного масштаба. Эта система будет использоваться для быстрого и эффективного массового производства металлических деталей. Они не стремятся менять стандарты, установленные для 3d принтеров, они намерены установить новые стандарты для производства в целом

В одной из своих демонстраций, они всего за 4 часа изготовили 20 0000 петель, используемых в металлических браслетах часов.

Каковы применения этой технологии печати металлом?

Как только технология станет приемлемой, приложений для печати металлом будет бесконечно много. Возможным станет все, что вы можете вообразить. Детали автомобилей, принадлежности для стоматологов, материалы для больниц, офисные принадлежности, сверла, и вообще все, что изготавливается из металла, может быть получено на 3d принтере.

Компания Boeing уже смогла сэкономить 3 миллиона долларов на каждый самолет, за счет 3d печати деталей из титана. Реактивные двигатели, ракеты, компоненты ядерного оружия, морские двигатели и многое, многое другое. Этот список можно продолжать бесконечно.

Мост в Амстердаме

Одним из наиболее впечатляющих проектов, в котором применяется 3d печать металлом, это мост в Амстердаме. Мост был построен буквально в воздухе! Он имеет длину в 12.5 м, и для его изготовления работали 4 робота.

Для изготовления моста потребовалось 4 500 кг нержавеющей стали, и шесть месяцев работы. Персонал компании MX3D использовал промышленного робота, сварочный аппарат и свое программное обеспечение для 3d принтера, чтобы выполнить 3d печать. Они также планируют установить на мосту датчики для наблюдения за изменениями его состояния со временем. Мост будет установлен в районе Красных Фонарей в Амстердаме в начале 2019 года.

3d печать изменит способ производства вещей. Сегодня 3d принтеры используются, в основном, для получения прототипов, и мелкосерийного производства, но эта технология развивается и позволит расширить применение 3d принтеров.

3d печать металлом демонстрирует наиболее впечатляющий рост. Она изменит все, чем пользуется промышленность для разработки и производства продукции. Скорость производства возрастет, а затраты снизятся, что окажет влияние на каждого, кого это коснется, включая таких потребителей, как вы и я.

Источник: https://3d-daily.ru/technology/next-revolution-in-3dp.html

3D-принтеры: для чего нужны, как работают, почему за ними будущее

3d-принтеры все шире используются в качестве альтернативы традиционным методам промышленного производства. По своей конструкции такие принтеры напоминают офисные устройства для распечатки бумажных документов, только с добавлением третьего измерения. На них можно распечатать объекты самых разных габаритов, технических характеристик и предназначения. Процесс печати по целому ряду параметров получается намного менее затратным и более эффективным, чем традиционное производство.

В этой статье рассмотрены принципы функционирования 3d-принтеров по металлу и пластику, их сильные и слабые стороны, а также особенности создаваемой с их помощью продукции. Также перечислены наиболее востребованные технологии 3d-печати и приведены их отличительные характеристики.

Как работает?

Управление процессом печати осуществляется через компьютер, в который загружают 3d-модель будущего изделия. Именно на компьютере происходит моделирование изделий, задаются их габариты, формы и технические параметры.

Задача принтера же состоит в том, чтобы превратить эскиз из компьютера в материальный осязаемый объект. Независимо от модели устройства и конкретной технологии печати, создание изделия происходит послойно. Работа осуществляется быстрыми темпами и избавлена от негативного воздействия человеческого фактора — там, где глаз или рука мастера могли бы допустить погрешность, принтер предельно точно воспроизведет полученный от компьютера эскиз.

Принципиальная разница между печатью по металлу и пластику состоит в способе применения расходного материала — сейчас эти нюансы будут рассмотрены более детально.

По пластику

Работа 3d-принтера по пластику основывается на том, что расходные материалы плавятся до жидкой консистенции. Расходный материал, то есть пластик, подается в устройство в формате литой трубки и разогревается с помощью экструдера (этим термином специалисты обозначают печатающую головку принтера). Затем пластик расплавленной консистенции подается в нужные места через нижнюю часть экструдера.

Устройства для печати по пластику гораздо чаще применяются в домашних условиях или на предприятиях малого бизнеса, чем для печати по металлу. С их помощью удобно изготавливать сувенирную продукцию, элементы интерьера, различного рода макеты, прототипы одежды и обуви.

Эта методика ценится за высокое качество готовой продукции и обширные возможности ее кастомизации, экологичность производства и минимальное количество отходов, разнообразие материалов и предельно быстрое прототипирование.

Во время печати головка устройства распыляет связующее вещество, то есть клей, на те места, которые указывает компьютер. Затем посредством вала на всю рабочую поверхность наносится металлическая пудра, которая застывает и затвердевает при попадании на клей. За нанесением одного слоя пудры следует нанесение очередного слоя клея и так далее.

Большинство моделей 3d-принтеров по металлу представляют собой промышленное оборудование весом свыше тонны. Их стоимость измеряется сотнями тысяч евро. Они востребованы в первую очередь для выращивания изделий со сложной геометрией, процесс литья или механической обработки которых является крайне трудоемким и ощутимо удорожает производство.

Чаще всего 3d-принтеры по металлу задействуют для создания:

  • ювелирных изделий;
  • индивидуальных медицинских имплантатов;
  • стоматологических мостов и зубных коронок;
  • прототипов деталей серийного производства, предназначенных для тестирований и испытаний (в первую очередь в автомобильной и авиационной промышленности).

По сравнению с традиционными методами, 3d-принтеры создают металлические детали с массой на 60% меньше. Также традиционное производство оставляет чрезмерно много отходов: так, для авиационной промышленности доля отходов может доходить до 90%, а 3d-печать поможет существенно сократить этот показатель и позволит предприятию сэкономить миллионы долларов в год. Наконец, по энергопотреблению 3d-принтеры значительно экономнее, чем традиционное заводское оборудование.

Принцип работы

Все модели 3d-принтеров оснащены следующими элементами:

  • экструдером (то есть печатающей головкой);
  • рабочей поверхностью, на которой непосредственно происходит печать;
  • линейным мотором, приводящим подвижные части устройства в движение;
  • фиксаторами, контролирующими движение подвижных частей;
  • рамой;
  • картезианским роботом, передвигающимся по трем осям координат.

ВНИМАНИЕ: Это лишь базовые компоненты, на которых строится процесс 3d-печати. Разработчики принтеров постоянно внедряют в новые модели все более совершенные и функциональные детали, однако сохраняют информацию о них в статусе коммерческой тайны.

Сегодня существует свыше десятка технологий 3d-печати. В ближайшем будущем некоторые из них выйдут из обихода как устаревшие и вытесненные более эффективными аналогами. В то же время появится множество принципиально новых методик, которые сегодня неизвестны либо находятся на стадии разработки. Все актуальные на сегодняшний день методы печати объединены двумя тенденциями:

  1. С течением времени они будут становиться все более дешевыми и доступными широкому кругу потребителей.
  2. 3d-печать сейчас в большей степени характерна для промышленного применения, чем для домашнего использования — однако в будущем домашние 3d-принтеры станут настолько же распространенным явлением, как и индустриальные.

Ниже рассмотрены наиболее востребованные технологии 3d-печати, их специфика и используемые материалы.

FDM

Источник: https://vektorus.ru/blog/kak-rabotaet-3d-printer.html

Разбор: как устроен 3D-принтер, различия разных типов принтеров

Все устройства для печати трехмерных объектов (3D-принтеры) работают по одному принципу – слой за слоем создают изделия из исходного материала. Различными являются только методы соединения слоев между собой и, собственно, сами материалы, из которых моделируется физический объект. К наиболее распространенным методам относятся экструзионная печать (FDM), лазерное спекание/плавка/отвердение (SLS/SLM/SLA) и ламинирование (LOM).

Внешний вид оборудования и его устройство зависит от используемой технологии.

1. Экструзионный 3D-принтер

Схема устройства 3D-принтера, работающего по методу экструзии

Оборудование данного типа работает на основе пластиковой нити, которая в расплавленном виде выдавливается из экструдера и наплавляется послойно, моделируя изделие. Метод FDM является самым распространенным, ввиду простоты в использовании и доступности расходных материалов. Основными элементами оборудования являются:

  • печатная платформа – стеклянная или алюминиевая площадка, на которой формируется изделие;
  • картезианский или «дельта» робот – промышленное название механизмов, перемещающихся по так называемым картезианским координатам (оси X, Y, Z). Именно на этих осях расположен ключевой элемент 3D-принтера – печатающая головка (экструдер);
  • экструдер – самая важная и сложная часть оборудования, предназначенная для разогрева нити до температуры плавления (170-220 °) и последующего выдавливания. Состоит из двух компонентов: а) привод подачи материала – редукторный или шаговый механизм, подающий нить в термальную камеру; б) термальная головка (камера) – из нагревателя с датчиком температурного контроля и сопла, через которое выдавливается полужидкий пластик;
  • линейный и шаговый двигатели – отвечают за режимы, точность и скорость печати;
  • концевые фиксаторы – датчики с механическим или оптическим принципом работы, которые предотвращают выход печатающей головки за край печатной платформы;
  • рама – конструкция, на которой крепятся все вышеперечисленные элементы 3D-принтера.

2. 3D-принтер на основе лазерного воздействия

В основе метода лежит воздействие лазерного луча на порошковый или фотополимерный материал. Не столь распространенное оборудование в силу более сложной технологии и менее доступных исходных материалов. Но, тем не менее, принцип лазерной печати используется достаточно широко.

В качестве порошка может выступать все, что измельчается до мелкодисперсного состояния (металл, пластик, дерево и т.д.). Фотополимером служит полупрозрачная жидкая смола, которая отвердевает под действием лазерного излучения. В зависимости от используемого материала, возможно его послойное затвердевание, склеивание между собой, либо спекание до однородной структуры.

Стереолитографический 3D-принтер формирует трехмерный объект из фотополимерной смолы

Ключевые компоненты лазерного принтера для 3D-печати:

  • лазер;
  • отклоняющие зеркала, отражающие лазерный луч в нужную точку;
  • подвижная площадка – емкость с опускающейся платформой. Смола или порошок, нанесенные на платформу, подвергаются засветке лазером в соответствии с моделью объекта, заложенной в программе принтера. В точках соприкосновения материал затвердевает, и платформа опускается на один цифровой слой вниз, после чего обработке подвергается следующий слой. И так до окончательного формирования изделия.

3. Принтер для 3D-печати по технологии ламинирования

Несмотря на очень дешевые расходные материалы, вплоть до пластиковой пленки или типографской бумаги, наименее популярная модель оборудования.

Виной тому сложность, многокомпонентность и шумность самого устройства и некоторая ограниченность в диапазоне моделей.

Будущее изделие создается путем накладывания друг на друга большого количества слоёв рабочего материала (фольга, пленка, бумага) и склеивания их между собой. В процессе склеивания лазерный луч вырезает контур цифровой модели на каждом из слоев.

Схема работы 3D-принтера, работающего по методу ламинирования

Существующие сегодня технологии воздействия электронного излучения на проволочный материал и методы плавления металлического порошка в вакууме не только сложные, но и охраняются коммерческой тайной, поэтому не будут рассмотрены в данной статье.

Источник: https://daloto.ru/poleznye-materialy/kak-ustroen-3d-printer

Как работать с 3D принтером: объясняем базовый принцип

При покупке нового функционального устройства первым делом возникает вполне логичный вопрос – «Как с ним работать?». 3D принтеры в этом случае не исключение, особенно если пользователю ранее не приходилось сталкиваться с приборами для 3D печати.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Почему ноутбук не видит флешку

Конечно, инструкцию по эксплуатации никто не отменял, и с ней непременно следует ознакомиться. Но в сегодняшней статье мы хотим коротко рассказать о том, как работать с 3D принтером и осветить основные пункты эксплуатации, не вдаваясь в особенности конкретных моделей.

Эти правила касаются настольных устройств для FDM 3D печати и применимы ко всем стандартным принтерам данного класса.

Наши советы пригодятся как начинающим пользователям 3D принтеров, так и желающим приобрести данный девайс в будущем.

Для общего развития статья будет полезной всем, кто интересуется трехмерными технологиями и принципом работы аппаратного обеспечения для 3Д печати.

А тем, кто только приобрел собственный прибор быстрого прототипирования, рекомендуем ознакомиться с правилами для более быстрого освоения нового устройства и во избежание возникновения проблем при запуске объекта в печать. Итак, перейдем к делу.

Подготовка 3D принтера к работе

В первую очередь следует убедиться в работоспособности 3D принтера. Что проверить:

  • Нанесена ли подложка для печати. Нужно позаботиться о покрытии стола материалом, улучшающим прилипание изделий и облегчающим их удаление с платформы. Это может быть малярный скотч, каптон, либо специализированные покрытия типа BuildTak. Предварительно стол нужно качественно очистить.
  • Установлен ли вообще стол:) Иногда случается, что рабочая платформа не подключена, либо отсутствует. В этом случае необходимо установить стол согласно инструкции пользователя.
  • Проходимость экструдера. Остатки застывшего пластика в сопле принтера могут создавать препятствие для прохождения нового полимера. Потому перед началом печати лучше убедиться в чистоте экструдера и прочистить его в случае необходимости.
  • Заправлен ли филамент. Хотя этот пункт и очевиден, не стоит его игнорировать. Убедитесь, что нужный вам 3D пластик заправлен в принтер по всем правилам, иначе о какой печати может идти речь Источник: https://3ddevice.com.ua/blog/3d-printer-obzor/kak-rabotat-s-3d-printerom/

    Как работает 3D-принтер

    Современный производственный процесс или бизнес-процессы сложно представить без трехмерных технологий. Печать на 3d принтере применяется сегодня практически во всех отраслях человеческой деятельности.Ежедневно появляются новые материалы для 3д печати и раскрываются новые возможности 3d-принтера. Но, что мы знаем об этом устройстве? Что такое 3d принтер? Давайте разбираться вместе.

    Что такое 3D принтер

    3Д-принтер – это специальное устройство, предназначенное для создания трехмерных объектов путем послойного наращивания исходного материала, слой за слоем, на базе построенной цифровой 3д-модели этого объекта.В качестве исходных материалов могут применяться различные пластики, металл, фотополимеры, акрил, нейлон и т.д. Используются 3d принтеры, как правило, для создания прототипов изделий и деталей, которые сложно получить традиционными способами.

    Как работает 3D принтер. Принцип работы 3d принтера

    Как работает 3d принтер? Рассмотрим принцип работы 3d принтера. Как правило, печать на 3д принтере основана на технологиях послойного наращивания объекта, но это еще не все методы 3д-печати, существуют и другие ее виды.

    Способы 3D-печати

    Лазерное спекание порошков. Специальный порошок подается в 3д-принтер при помощи вращающегося вала, далее равномерно распределяется на горизонтальной поверхности. Оставшийся по окончанию печати материал удаляется, но затем снова применяется при нанесении последующего слоя. Данный метод отличается высокой точностью готовой модели изделия, благодаря неподвижности детали. Главный недостаток лазерного спекания порошков – шероховатость поверхности готового изделия, требующая дальнейшей постобработки.Стереолитография – один из самых популярных методов 3д-печати, основанный на действии луча лазера на фотополимерную смолу. На месте контакта происходит затвердевание материала, после чего наносится следующий слой фотополимера. После чего процесс повторяется. Лишний материал удаляется, затем используется повторно.Склеивание порошков. Максимально простой способ печати на 3д принтере. Крахмально-целлюлозный порошок и клей, изготовленный на водной основе, подаются на печатающую головку. Порошок связывается клеем, и так формируются контуры будущей модели. Имеющиеся пустоты в материале заливают жидким воском для придания изделию прочности.Струйное моделирование – при данном способе печати используется моделирующий и поддерживающий материалы. Как поддерживающий материал часто применяют воск, в качестве моделирующего — может быть использован целый перечень различных материалов. Чаще всего это материалы по свойствам похожие на конструкционные термопласты. В процессе печчати одновременно наносится и моделирующий и поддерживающий материал после чего следует полимеризация и механическое выравнивание. Струйное моделирование позволяет создавать как твердые, так и мягкие изделия.

    Основные характеристики 3D принтера

    Разделить 3d-принтеры на различные вида можно на основе таких основных характеристик:

    • стоимость (цена на 3д-принтер может варьироваться в рамках 500 долл. — 1 млн. долл.);
    • технология печати (послойное наращивание, лазерное спекание порошков или же склеивание порошков);
    • материалы для печати (пластики – нейлон, PLA, ABS; металлический порошок, фотополимеры, гипс, акрил и т.д.).

    Применение 3D принтера

    При помощи современного 3д-принтера можно изготовить любую вещь, начиная от шахматной фигурки, и заканчивая медицинскими протезами или автомобилями.

    Печать на 3d принтере применяется сегодня в следующих областях:

    • медицина. Создание зубных протезов, деталей для медицинского оборудования, синтезирование отдельных клеток человеческого организма, создание искусственной почки, клеток кожи, печени, сосудов и тканей;
    • киноиндустрия. Элементы декора и создание декораций – автомобили, антиквариат, драгоценные камни, ювелирные изделия и т.д.;
    • архитектура и строительства. Создание архитектурных макетов и демонстрационных макетов для презентации заказчику. Построение миниатюр известных памятников культуры, с целью проведения реставрации оригинала;
    • образование. Создание учебно-презентационных макетов как наглядного пособия для учеников;
    • прототипирование. Изготовление прототипа нового изделия, производство которого находится на стадии запуска;
    • серийное и мелкосерийное производство: печать деталей, механизмов, запчастей, корпусов приборов и т.д.;
    • дизайн интерьера. Производство элементов оформления интерьера, декора. Предметов быта, ваз и т.д.;
    • ювелирное искусство и производство бижутерии.

    Если вы ищете 3d принтер в Украине, компании KLONA к вашим услугам. 3д моделирование, трехмерное сканирование, визуализация модели, печать на 3d принтере и многое другое. Все это вы найдете у нас.

    Источник: https://klona.ua/blog/3d-pechat-i-prototipirovanie/kak-rabotaet-3d-printer

    Как работает 3D принтер: принцип работы трехмерной печати

    Технологии трехмерной печати уже никого не удивляют. Многие пользуются 3Д принтерами в личных целях, и практически не одно предприятие не обходится без промышленного принтера для трехмерной печати. И хоть это уже и не новость, а сама технология была разработана уже достаточно давно, мало кто знает, как работает 3D принтер. Если вас интересует этот вопрос, то данная статья будет вам весьма полезна.

    Для начала, чтобы понять принцип работы принтера для трехмерной печати следует понять, что это вообще такое и принцип печати.

    1. Что такое 3D принтер

    3D принтер – это устройство для создания физических объектов путем последовательного накладывания слоев. Другими словами 3Д принтер способен распечатать любой физический предмет, который смоделирован на ПК.

    На сегодняшний день существуют различные модели 3D принтеров, которые способны работать с разными расходными материалами. Это означает, что при помощи трехмерной печати можно изготавливать любые детали для механизмов, которые смогут выдерживать высокие нагрузки, и не уступают деталям, сделанным традиционным способом.

    Независимо от модели все современные 3D принтеры имеют одинаковый принцип работы.

    2. Принцип работы 3D принтера

    Теперь вы знаете определение 3Д принтера, и можно переходить к вопросу, как он работает. Вы уже знаете, что принтер для трехмерной печати способен выводить трехмерную информацию, то есть создавать физические объекты по информации, поступающей с персонального компьютера. Принцип действия 3D принтера заключается в последовательном наложении тончайших слоев расходного материала (пластика, или металлической пудры и так далее).

    Слой за слоем создается физический объект. При этом стоит отметить, что такая технология изготовления моделей отличается высокой скоростью. Кроме этого принтер абсолютно лишен так называемого «человеческого фактора». То есть машина не совершает ошибок, благодаря чему изделия получаются абсолютно точными и идентичными оригиналу.

    Из-за того, что существуют разные типы устройств для трехмерной печати невозможно однозначно ответить на вопрос, как работает 3Д принтер.

    К примеру, устройство, печатающее пластиком, имеет один принцип, а принтер, работающий с металлической пудрой совершенно другой.

    Конечно, все они работают по принципу послойного создания модели, однако в случае с пластиком принтер должен плавить расходный материал до жидкого состояния, а в случае с металлической пудрой печатающая головка распыляет связующее вещество.

    Принцип работы такого принтера заключается в том, что печатающая головка (так называемый экструдер) сильно нагревается и плавит пластик, который подается в виде литой трубки. Далее расплавленный материал подается с нижней части печатающей головки и помещается в нужных местах.

    Для правильно работы принтера необходим специальный файл, который содержит всю информацию о создаваемой модели. В зависимости от модели принтер может быть подключен к ПК или работать автономно.

    2.1.1. Работа 3D принтера по металлу

    Как и любой другой 3Д принтер, устройства, печатающие металлом, также управляются при помощи компьютера. Кроме этого используется такой же принцип послойного создания модели. Однако в отличие от принтера, печатающего пластиком, 3D принтер по металлу не плавит расходный материал.

    Принцип работы заключается в следующем. Печатающая головка наносит специальное связующее вещество (клей) в местах, указанных компьютером. После этого вал наносит тончайший слой металлической пудры на всю рабочую площадь. В местах, где нанесен «клей» металлическая пудра склеивается и затвердевает. Далее печатающая головка снова наносит «клей», после чего вал насыпает еще один тончайший слой металлического порошка и так далее.

    3. Как работает 3D принтер:

    По окончанию работы принтера получается необходимый физический объект. Лишняя пудра просто сдувается с модели. Однако изделие все еще не готово. На данной стадии деталь очень пористая и хрупкая. Для придания ей жесткости и прочности изделие помещается в специальный контейнер, который засыпается бронзовой пудрой, и все это помещается в специальную печь, для сплавления молекул металла между собой и насыщения изделия бронзой.

    Конечно, весь этот процесс занимает достаточно много времени, однако все равно изготовление детали происходит существенно быстрее, чем традиционным способом. Кроме этого такое производство существенно дешевле. Такой же принцип работы имеют и принтеры, печатающие стеклом.

    4. Устройство 3D принтера

    По своему устройству 3D принтер схож с обычным принтером для печати 2Д изображений. Отличие заключается только в том, что 3Д принтер печатает в трех плоскостях. То есть помимо ширины и высоты появляется еще и глубина. Не зависимо от модели, все 3D принтеры имеют практически одинаковое строение. Они состоят из одинаковых элементов. Итак, устройство 3Д принтера включает в себя:

    • Экструдер, который разогревает и выдавливает полужидкий пластик;
    • Рабочая поверхность – платформа, на которой выполняется печать;
    • Линейный мотор, который приводит в движение подвижные органы;
    • Фиксаторы – датчики, ограничивающие движения подвижных органов, к примеру, когда они подходят к краю рабочей поверхности;
    • Рама;
    • Картезианский робот – машина, которая способна двигаться в трех направлениях по осям координат X, Y и Z.

    Все это управляется при помощи компьютера, который задает величины движений каждого из компонентов. Теперь вы знаете, как устроен 3D принтер, что позволяет лучше узнать современную технику и понять принцип ее работы.

    Конечно, этот пример описывает простейшую конструкцию 3D принтера. Сегодня существуют более сложные устройства, которые имеют дополнительные возможности и более сложные схемы.

    Однако устройства новых моделей компании изготовители, по определенным причинам, держат в строгом секрете.

    Источник: http://www.techno-guide.ru/informatsionnye-tekhnologii/3d-tekhnologii/kak-rabotaet-3d-printer-printsip-raboty-trekhmernoj-pechati.html

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

    Сегодня смело можно утверждать: без технологии 3D-печати современную цивилизацию представить невозможно, и вряд ли можно назвать другую так стремительно развивающуюся технологию.

    По страницам истории

    По мнению многих компьютерных экспертов, родоначальником 3D-печати и разработчиком первого еще обычного принтера стал англичанин Бэббидж. В 1822 году он приступил к созданию так называемой «большой разностной машины», предназначенной для производства расчетов и их распечатки. Как все великое, идеи Бэббиджа намного опередили свое время и, спустя 20 лет, так и не реализованный, проект был закрыт.

    Большая разностная машина Бэббиджа

    Прошло более 100 лет, прежде чем была предпринята вторая на сей раз более удачная попытка создания принтера. Первый черно-белый принтер увидел свет в 1953 году. Минуло еще 23 года и компания IBM создает первый струйный цветной принтер. Сегодня количество принтеров в офисах и других организациях уступает разве что числу компьютеров.

    Во второй половине 80-х годов происходит очередной технологический прорыв. В 1986 году американец Чек Халл сформулировал концепцию трехмерной печати, а через два года его соотечественник Скот Крамп на ее основе разработал технологию FDM — формования через декомпозицию плавящегося материала. Все ныне действующие трехмерные принтеры своим появлением обязаны именно ей.

    Как работает 3D-принтер

    По сравнению с печатным принтером, переносящим электронный текст на плоскую бумагу, 3D-принтер имеет дело с трехмерной информацией. Одним словом, он воссоздает объект таким, какой он есть.

    Как же печатает 3D-принтер? Вначале создается цифровая модель объекта на компьютере с помощью специальной программы. Она как бы «расчленяет» модель на слои, после чего в действие вступает принтер. Как и у его печатающего «собрата», у 3D-принтера есть свои чернила, правда, состоящие из композитного порошка.

    Около 10 лет назад использовался всего лишь один вид «чернил» — пластик АВС. Сегодня их уже более сотни – полипропилен, бетон, целлюлоза, нейлон, металлические порошки, гипс, шоколад и множество других.

    В процессе работы исходный материал превращается в массу, которая наносится слой за слоем на рабочую поверхность через специальное сопло. После нанесения очередного слоя поверх него может накладываться клеевое покрытие, затем снова слой «чернил». И так до полного воспроизводства объекта. Работу 3D-принтер можно посмотреть на видео.

    Но это общий принцип работы 3D-принтера, так называемая технология быстрого прототипирования. На ее основе разработано несколько способов. Вот лишь некоторые из них.

    Стереолитография (SLA)

    Одна из первых технологий 3D-печати. В качестве строительного материала используется смесь жидкого полимера с реагентом-отвердителем, чем-то похожая на эпоксидную смолу. Полимеризация и последующее отвердение смеси происходит под действием ультрафиолетового лазера.

    Модель формируется тонкими слоями на подвижной подложке с отверстиями, прикрепленной к микролифту-элеватору, который перемещается вверх или вниз на глубину одного слоя. Во время погружения в жидкий полимер луч лазера фиксируется на местах, подлежащих отвердению. Как только один слой сформирован, заготовка поднимется (опускается).

    Многоструйное моделирование

    Данная технология разработана в компании 3D Systems. Она имеет очень много общего с технологией струйной печати. Особенность устройства и принцип работы этого 3D-принтера состоит в том, что здесь задействовано несколько (до нескольких сот) сопел, расположенных рядами на печатающей головке.

    Чернила становятся жидкими посредством нагревания и после послойного нанесения на рабочую поверхность при комнатной температуре застывают. Головка перемещается в горизонтальной плоскости, а вертикальное смещение по мере формирования каждого нового слоя осуществляется за счет опускания рабочего стола.

    Выборочное лазерное спекание (SLS)

    Настоящим прорывом стало внедрение технологий 3D-печати в металлообработку. Как же работает 3D-принтер по металлу? Особенностью этой технологии является то, что функцию рабочей жидкости выполняет композитный порошок, состоящий из частиц диаметром от 50 до 100 мкм. Порошок наносится горизонтально равномерными тонкими слоями, а на завершающем этапе определенные участки спекаются лазерным лучом.

    Одно из главных достоинств лазерного спекания – уникальная экономичность и практически полная безотходность по сравнению с традиционными механическими методами обработки металла – сверлением, фрезеровкой, резанием, литьем и другими, а также минимальная финишная обработка.

    Необходимое условие лазерного спекания – азотная среда с минимальным содержанием кислорода, поскольку процесс протекает в условиях высоких температур.

    Этим перечень технологий 3D-печати далеко не ограничивается. Его дополняют послойное склеивание пленок, послойное наплавление, послойная печать расплавленной полимерной нитью, ультрафиолетовое облучение через фотомаску.

    Что бы еще напечатать

    Выяснив, как работает 3D-принтер, впору поведать о том, что сегодня можно сделать с его помощью. Подобно модной и очень удобной одежде, его «примеряют» на себя представители самых различных направлений науки и промышленности. Как оказалось, напечатать можно практически все от ширпотреба из пластика, до солнечных батарей, автомобильных кузовов, деталей для реактивных двигателей и медицинских протезов.

    На технологию 3D-печати «положили глаз» военные и строители. Не так давно на борт МКС был доставлен разработанный по заказу NASA 3D-принтер, с помощью которого в условиях невесомости было изготовлено несколько необходимых инструментов. Вполне возможно, что таким образом во время будущей марсианской миссии отдельные запчасти придется изготавливать прямо на борту космического корабля.

    Рассматривается также вариант возведения марсианских домов методом 3D-печати, для чего с Земли туда будут доставлены специальные строительные принтеры. Основой «чернил» для них станет марсианский грунт.

    Источник: https://www.techcult.ru/technology/4418-kak-rabotaet-3d-printer

    Что такое 3D-печать и как работает 3D-принтер? | 3D Print Expo

    3D-печать – это инновационная технология, которая позволяет из цифровой модели создавать физический объект. Ее история началась в 80-х – тогда принтинг назывался «быстрым прототипированием» и применялся только на производстве. С тех пор многое изменилось, и сегодня 3D-принтеры показывают потрясающие результаты и позволяют создавать все, что только можно представить – от деталей для МКС до кулинарных шедевров.

    Как зародилась 3D-печать?

    О том, что такое 3D-принтер, люди узнали еще в 1986 году – даже раньше, чем начали пользоваться Всемирной паутиной. Тогда Чак Халл, создатель первого аддитивного принтера, работал технологом в калифорнийском Ultra Violet Products. Компания производила смолу ультрафиолетового отверждения для покрытия мебели.

    О высокой скорости работы в то время не могло идти и речи – на тестирование даже наименьших деталей требовались месяцы, ведь изготовление опытных образцов занимало слишком много времени. Многие компании начали перемещать производства в страны с дешевой рабочей силой, чтобы хоть как-то минимизировать затраты. Тогда Халл и задумался над тем, как оптимизировать производство.

    Конечно, не все вышло с первого раза. Изобретатель никак не мог подобрать метод, который смог бы сократить время для производства детали. Одной из его идей было наложить несколько сотен слоев пластика и придать им определенную форму с помощью ультрафиолета – так бы получился относительно дешевый и быстрый в создании прототип. С этой идеей он пошел к руководству UVP. Чаку, конечно, не разрешили заниматься изобретением в рабочее время, но выделили помещение и оборудование для экспериментов.

    Спустя год сверхурочной работы изобретатель создал первый прототип электролитного 3D-принтера. Он работал с фотополимером – веществом, которое может переходить из жидкого состояния в твердое под действием ультрафиолетовых лучей. Халл даже научился писать код, чтобы запрограммировать принтер на создание прототипа определенной геометрической фигуры.

    Так, первым творением Чака стал небольшой пластиковый стаканчик. Чак хотел отдать патент на 3D-принтер компании, но на тот момент у нее не было средств для финансирования разработки.

    «Дело дошло до того, что я получил патент на 3D-принтер в 1986 году. И вот я прихожу к руководителю компании и говорю: „Нам нужно найти этому коммерческое применение“. На что он отвечает: „Конечно, но мы не можем себе этого позволить“. У меня не было выбора, поэтому я решил создать свою собственную компанию. Это и стало началом 3D Systems», – делился воспоминаниями Чак.

    Компания 3D Systems работает и до сих пор и все так же является лидером рынка аддитивных технологий по всему миру. Изобретателю сейчас 79 лет, и он продолжает так же упорно работать на благо человечества. «Моя работа слишком интересна, чтобы бросить ее», – сказал Халл в интервью для CNN.

    «Хотя в конце 90-х я действительно ушел на пенсию. На мое место пришел новый руководитель, но около трех месяцев спустя он позвонил мне и сказал:„Чак, это не должно быть так. Можете ли вы вернуться и решить некоторые технические проблемы? Будете нашим главным техническим специалистом?“.С тех пор я снова там, продолжаю заниматься интересными вещами», – говорит изобретатель.

    Сейчас Чак и его компания сосредоточены на программируемых системах для литья под давлением, которые позволят печатать объекты без предварительного конструирования форм.

    Что такое 3D-печать сейчас. 3D-моделирование

    3D-печать – это процесс создания трехмерных твердых объектов на основе цифровой модели. 3D-печать также называется аддитивным производством, потому что, в отличие от традиционного субтрактивного производства, 3D-печать не удаляет материал, а добавляет его слой за слоем.

    Сейчас вся работа с принтером начинается с создания 3D-модели на компьютере. Есть много программ для 3D-моделирования, которые можно использовать совершенно бесплатно.

    Следующий шаг после создания 3D-модели – сделать ее пригодной для 3D-печати. Этот процесс называется нарезкой, что означает разделение трехмерной модели на сотни или тысячи горизонтальных слоев.

    Когда 3D-модель «нарезана», ее можно подавать на 3D-принтер. Как только файл загрузится – объект будет готов к 3D-печати. Объект создается путем укладки последовательных слоев материала. Каждый из этих слоев можно рассматривать как тонкий горизонтальный разрез конечного объекта.

    Какой материал используется для печати

    Сейчас двумя основными материалами на рынке пластика для 3D-принтера являются PLA- и ABS-пластики.

    ABS-, он же АБС-пластик – материал, название которого образовано из начальных букв наименований веществ, в результате полимеризации которых он образуется, – акрилонитрила (A) бутадиенома (B) и истирола (S). Для производства килограмма АБС-пластика требуется примерно 2 килограмма нефти. Некоторые виды такого пластика имеют свойство разлагаться под солнечными лучами, что однажды даже стало причиной масштабного возврата на производство партии автомобилей в США.

    Такой пластик, как и термопластическая смола, может быть переработан повторно. Потому упаковка, изготовленная из ABS, обозначается международным знаком переработки – треугольником, сформированным из трех черных стрелок.

    АБС-пластик используется для изготовления следующих изделий:

    • одноразовой посуды и столовых приборов;
    • спортивного инвентаря (хула-хупов, гантелей, гирь);
    • корпусов и деталей различных изделий (для смартфонов, станков, элементов декора, инструментов);
    • автомобильных запчастей;
    • деталей и корпусов изделий с металлизированной основой;
    • электротехнических деталей;
    • канцелярских изделий и принадлежностей;
    • детских игрушек и конструкторов;
    • пластиковых боксов;
    • пластиковой мебелии фурнитуры;
    • пластиковых банковских карт.

    Главным конкурентом ABS-пластика является PLA-пластик.

    PLA, или биоразлагаемый пластик, – это алифатический полиэфир с мономером в виде молочной кислоты. Такой пластик называется биосовместимым, поскольку основными материалами для его производства выступают быстро возобновляемые ресурсы.

    В основном это сахарный тростник или кукуруза, но иногда для изготовления биоразлагаемых пластиков используют такое возобновляемое сырье, как крахмал (картофельный, кукурузный, тапиока – крахмалистая крупа из корневых клубней маниока), соевый белок или целлюлозу.

    Все эти материалы не являются опасными или токсичными в производстве и после использования разлагаются на диоксид углерода и воду или же безопасную для экологии биомассу (при компостировании).

    Главное преимущество ПЛА-пластика заключается в том, что он не токсичен – следовательно, его можно безопасно применять для изготовления игрушек и других изделий, не несущих прямой угрозы здоровью человека, например одноразовой посуды.

    Также ПЛА-пластик имеет более низкую, чем у АБС-пластика, температуру размягчения нити (около 190°C) и температуру печати – от 210 до 250°C, потому работа с ним менее энергозатратна. К тому же при 3D-печати таким пластиком не нужно использовать каптон (материал для смазывания поверхности, где происходит наращивание прототипа). И не нужно подогревать стол для того, чтобы созданный на нем 3D-объект удачно «отлип».

    Еще более новым материалом для 3D-печати считается нейлон. Материал показал высокую устойчивость к воздействию широкого спектра растворителей и химикатов. Известно, что нейлон успешно используется в различных отраслях:

    • в медицине (для регенерации и замены костей, а также для изготовления прочных индивидуальных протезов с креативными перфорационными узорами);
    • для изготовления прототипов изделий на станках с ЧПУ (из напечатанных нейлоновых блоков) или для доработки уже напечатанных нейлоновых прототипов на указанных станках;
    • для печати соединительных элементов для металлических конструкций;
    • в литейном производстве (для создания литейных форм посредством создания модели, необходимой для печати формы в stl-формате, или для преобразования заданной модели в цифровой G-код, который сможет обработать и распечатать 3D-принтер);
    • в электрохимической промышленности (для создания аккумуляторных сепараторов и полимерных батарей);
    • для создания музыкальных инструментов и их деталей (нейлоновых струн, медиаторов и т. д.).

    3D-принтинг в России

    Возможности 3D-принтеров безграничны, потому сейчас они становятся обычным инструментом для таких сфер, как кулинария, медицина, дизайн, прототипирование и архитектура.

    4–5 октября в Москве мы проводим выставку аддитивных технологий и 3D-сканирования – 3D Print Expo.

    На 3D Print Expo энтузиасты и талантливые разработчики смогут найти инвесторов и бизнес-партнеров, а новички ознакомятся с технологией и проведут время со всей семьей. Здесь посетителей ждет марафон из выставок, лекций, презентаций и мастер-классов – и мы надеемся, это вдохновит гостей на еще более продуктивную работу с аддитивными технологиями.

    Больше о программе 3D Print Expo ►►►

    Источник: https://3d-expo.ru/article/chto-takoe-3d-pechat-i-kak-rabotaet-3d-printer-99326

    10 мифов о домашней 3D-печати

    Интерес к 3D-печати растёт с каждым днём. Становится всё больше людей, которые хотя бы слышали о 3D-принтере. Всё больше людей, которые покупают 3D-принтер себе домой. Но домашняя 3D-печать до сих пор утопает в мифах.

    Положение дел такое, что сейчас подавляющее большинство 3D-принтеров для домашнего использования работают по технологии FDM. Поэтому все мифы будут касаться именно этой технологии и актуальны только на момент написания статьи.

    Будущее рядом, и невозможное сегодня станет возможным завтра.

    Итак, 10 мифов о домашней 3D-печати, которые я часто слышу

    1. Можно напечатать всё что угодно

    Это не совсем так. При должной сноровке действительно можно напечатать многое, но есть свои ограничения:

    • Печать ограничивается разрешением печати. Невозможно напечатать мелкие детали, которые меньше, чем размер сопла. Помимо того, возникает проблема, когда предыдущий слой не успевает остыть и сверху на него кладётся новый. От этого страдает геометрия объекта.

      Частично эта проблема решается принудительным охлаждением предыдущего слоя потоком воздуха.

    • Размерами и геометрией объекта. Если модель имеет нависающие элементы, то необходимо печатать поддерживающие конструкции. Поддержки достаточно сложно удалить, если они печатаются тем же материалом, что и основная модель. Это портит и так не идеальную поверхность.

      Также необходимо чтобы у модели было плоское основание, иначе произойдёт отклеивание от поверхности рабочего стола. Если основание модели неплоское или очень мало в размерах, то модель печатается на специальной подложке – рафт. При удалении рафта также портится поверхность.

    • Максимальными габаритами поля печати. Существует рабочее поле печати.

      Модель превышающую по габаритам максимальные размеры поля печати за один раз не напечатать. Выход из этой ситуации один – нужно разрезать модель, печатать по кускам и напечатанные куски склеить.

    2. Можно печатать механизмы в сборе

    Механизмы в сборе, например болт на который накручена гайка, действительно возможно. Но только не для FDM технологии. Совсем не та точность. Гайка и болт сплавятся между собой. Гораздо проще печать тот же болт и гайку по отдельности. Хотя, есть модели машинки с крутящимися колёсами и свистка с шариком внутри, который отламывается отвёрткой.

    3. Полноцветная печать

    О полноцветной печати дома пока можно забыть. Печать двумя (или более) цветами возможна, но нужно либо несколько печатающих головок, либо менять пруток во время печати, либо красить сам пруток. Есть эксперименты по смешиванию цветов, но они не позволяют получить резкого перехода цвета

    4. Напечатанная деталь непрочная

    Конечно, напечатанная модель будет уступать в прочности точно такой же литой модели. Прочность напечатанной детали зависит от того, куда приложена сила: вдоль слоёв или поперёк. В целом это напоминает древесину, прочность которой также зависит вдоль или поперек волокон приложена сила. Кроме того, прочность зависит от процента заливки детали. Напечатанный «кубик» 20х20х10мм со 100% заливкой довольно сложно расколотить молотком. К тому же все слышали про напечатанный пистолет.

    5. Напечатанным моделям не нужна обработка

    Поверхность напечатанной модели совсем не идеальна: заусеницы, ребристость, наплывы. Для сглаживания поверхности применяют механическую (зашкуривание, срезание заусенец) и/или химическую обработку (ванна с растворителем).

    6. Безотходная технология

    В отличие от фрезера отходов существенно меньше. Ведь объект создаётся не путём убирания лишнего из цельного куска материала, а путём наращивания.

    Всё же отходы всё равно будут:

    • Пластик имеет свойство вытекать из сопла во время простоя
    • Процент брака может быть очень высок (особенно в начале пути 3D-печатника)
    • Когда заканчивается катушка пластика, остаётся хвостик, которого не хватит для печати чего-нибудь полезного
    • Поддержки, подложки, юбки, которые потом срезаются с напечатанной модели

    7. Принтер дёшев или наоборот дорог

    Конечно, собрать принтер самому гораздо дешевле. Вполне можно уложится в 15-25 тыс. рублей. Но этот вариант подходит тем, у кого есть время. Т.к. часть деталей придётся заказывать из-за границы. Принтеры собираются вручную в частности из-за этого они дороги. Но стоимость падает и будет продолжать падать. Опять же у всех разные возможности и для кого-то 40тыс руб. не деньги.

    8. Всё просто! Подключил и печатай

    Это самое большое заблуждение. Какой бы ни был принтер за 150 тыс. рублей или за 20 тысяч всё равно придётся «плясать с бубном». Если принтер будет откалиброван, то придётся подбирать настройки слайсера. Для хорошей печати нужно поднабраться опыта. У меня на это ушло около полугода, вместе с постоянными доделками своего принтера.

    9. На 3D-печати можно сделать неплохой бизнес

    Хочу огорчить тех, кто гонится за деньгами. Огромной прибыли не будет, т.к. нет большого спроса. Соревноваться с многотиражной продукцией не имеет смысла. Куда проще и дешевле купить зайдя в магазин, чем это печатать.

    Печать подходит для персонализированных объектов (например, кружка с вашим именем), мелкосерийного производства (если весь тираж обойдётся дешевле, чем форма для отливки), прототипирования (для чего вначале и применялась 3D-печать).

    Опять же качество поверхности оставляет желать лучшего. И без постобработки деталь не будет иметь товарный вид.

    10. Ещё немного и 3D-принтер будет у каждого

    Чтобы что-то напечатать, необходима модель. И тут пользователь принтера стоит перед выбором печатать готовые модели или моделировать самому. Среднестатистический пользователь навыками 3D моделирования не обладает. Печатать чужие модели? Надоест, нет нужной модели.

    И он бы заказал эту 3D модель где-нибудь, но тогда можно заказать и печать. В общем зачем покупать швейную машинку и шить себе рубашку, когда ты этого не умеешь и проще/быстрее (иногда и дешевле) заказать в ателье.

    Кроме того у 3D-печати ещё достаточно много проблем, чтобы рядовой пользователь не смог с ними справиться. Но, поживём — увидим

    Источник: https://habr.com/ru/post/190444/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Тех-обзор
Термометр для мяса как пользоваться

Закрыть