3D принтер

Что такое 3д принтер и вообще 3д печать, сколько это стоит и каковы перспективы у новой технологии — об этом читайте далее в материале.

3д принтер движется «в народ»

Сегодня технологию трехмерной печати уже сложно назвать чем-то новым и инновационным. Уже сейчас можно без проблем приобрести себе 3-д принтер, который можно использовать не только в офисах, но и у себя дома.

3D принтер представляет собой устройство, при помощи которого можно создать физический объект лишь по его трехмерной модели. С проникновением в массы трехмерная печать на 3д принтере стала более интересной и увлекательной для простых людей.

3д принтер позволяет сделать единичное или небольшое количество предметов. То есть это достойная альтернатива ручному индивидуальному производству моделей, прототипов, и мелкосерийному производству.

Что такое 3D-печать?

Перед тем как приступить к печати, необходимо создать 3-d модель для принтера. Делается это при помощи специальных так называемых САПР-программ.

Создав чертеж, его необходимо обработать в приложении, которое должно быть полностью совместимым с 3д принтером. Сделав все это и откалибровав сам принтер, можно приступать к печати.

Современные принтеры работают со смолами, с пластиковой нитью, порошком из керамики и с определенными глинами.

Суть технологии

Основная идея 3д принтера — наращение массы материала будущего изделия за счет добавляемых новых слоев.

Как это работает?

Если обычный принтер выводит плоские (2d) рисунки на бумаге для печати, то новые машинки делают объемную вещь в реале. Именно трехмерность и дала в названии 3d.

Известно, что в машиностроении и металлургии деталь получают при помощи вычитания материалов. Делается это при помощи специального режущего инструмента, который удаляет из заготовки все лишнее.

В 3D-печати все происходит наоборот. Конструкция создается при помощи сложения материалов. При помощи 3д принтера слой пластика наносится шаг за шагом.

Варианты исполнения слоёв могут быть разные. Вот несколько наиболее известных способов:

• Послойное наплавление термопластика

Эта техника широко распространена, поскольку используются недорогие пластики. Головка принтера выдавливает капли разогретого термопластика на основу, они застывают слоями заготовки. При этом способе возможна и цветная печать, и работа с несколькими материалами.

• Формирование слоев изделия из слоев порошка

На основу напыляется слой порошка, выравнивается, а затем идет жидкий слой клея, скрепляющий порошок, или склеивание производится лазером. Здесь работа идет только одним материалом, и цветная печать невозможна.

• Ламинирование

Рабочий материал накладывается слоями, которые склеиваются при наложении друг на друга. После лазером или резаком в каждом слое вырезается сечение готового предмета.

• Фотополимеризация

В качестве слоев накладывается жидкий полимер, для отвердения которого используют ультрафиолетовый лазер.

Соответственно подвидам технологии, различают и сами принтеры.

Виды 3D-принтеров

Существует немалое количество различных моделей принтеров для трехмерной печати.

Порошковая модель

Данный принтер был разработан нидерландскими ученными в городке под названием Твент. Во время печати это устройство использует технологию спекания порошка. При этом используется специальное вязкое вещество. Оно наносится на определенные места при помощи печатающей головки. После этого начинает работать вал, который отвечает за нанесение слоя порошка. На протяжении всей печати слои вязкого вещества и порошка чередуются.

Сначала может показаться, что у этой модели очень сложная конструкция. Однако это далеко не так. Собирается такой принтер без особых проблем при помощи стандартных комплектующих. Некоторые умельцы собирают такой 3 d принтер своими руками. Такая модель может работать с различными разновидностями порошков. Например, во время печати можно использовать металлическую пудру.

Фотополимерная модель

В данном случае конструкция создается постепенно при помощи жидких фотополимеров. Принтер оснащается специальным ультрафиолетовым лазером, который отвечает за засвечивание определенных мест. Благодаря этому, данные места начинают быстрее затвердевать.

Некоторые модели таких устройств оснащаются ультрафиолетовыми лампами. Они светят через так называемый фотошаблон, который с каждым новым слоем меняется на другой.

К преимуществам такой модели можно отнести то, что она обладает высокой точностью. Даже персональные фотополимерные принтеры трехмерной печати по своей точности практически не уступают профессиональным моделям. Высокая точность печати негативно сказалась на ее скорости. Однако в большинстве случаев ценится точность, а не скорость.

Лазерная модель

Лазерные принтеры могут работать сразу при помощи трех технологий:

• ламинирование;
• спекание;
• плавление.

Последняя технология заключается в предварительном разогреве порошка до температуры его плавления. После этого лазерный луч начинает расплавлять порошок и формировать при этом слой. Полученный слой должен хорошенько застыть и только после этого создается следующий слой из порошка.

К преимуществам принтеров с технологией плавления можно отнести то, что они могут работать почти со всеми термопластичными материалами. Также такая модель может работать даже с порошками из металла. С их помощью можно создавать даже металлические изделия. При этом их качество не будет уступать конструкциям, которые были произведены традиционными способами. Если во время печати использовать металлический порошок, то после печати придется заниматься последующей обработкой конструкции. Например, ее нужно будет запечь в специальной печи. Скорость их печати довольно высокая и составляет не один десяток мм/час.

К недостаткам такой технологии относится то, что поверхность созданных конструкция очень шероховатая. Также недостатком этого 3 д принтера является цена.

В технологии спекания используется порошок, изготовленный из легкосплавного пластика. Процесс печати осуществляется при помощи лазера, который отвечает за выжигание контуров детали. После завершения печати на поверхности конструкции остается немало излишков пластика, от которого следует избавиться.

При использовании технологии ламинирования деталь изготавливается из огромного количества слоев. Они последовательно наносятся друг на друга и склеиваются специальным клеящим веществом. Во время укладки слоев лазер в каждом слое вырезает специальный контур, который полностью соответствует контуру трехмерной компьютерной модели.

Восковая модель

Из названия становится ясно, что это устройство печатает изделия при помощи воска. Воск представляет собой уникальный материал для печати, так как он может плавиться даже при небольшой температуре. Благодаря этому работать с ним намного проще, чем с другими материалами. Немалое количество дизайнеров работают именно с воском. К достоинствам таких принтеров можно отнести то, что они печатают изделия с очень высокой точностью.

Сублимационная модель

Такая разновидность принтеров отличается от остальных изделий для трехмерной печати. Эти устройства используются для того, чтобы переносить изображения на рельефные объекты.

Технология такого переноса достаточно простая. Делается это при помощи прогревания красителей. При этом делается это только в определенных местах. Под воздействием температуры краситель начинает испаряться. После испарения на поверхности изделий остается рисунок, который нужно было нанести.

Гипсовая модель

Принцип работы таких моделей очень похож на работу порошковых принтеров. Однако в данном случае вы сможете создавать изделия из прочных строительных порошков. Они могут работать со шпаклевкой, цементом и гипсом. Такие модели принтеров нередко используются разными дизайнерскими студиями для того, чтобы создавать украшения для интерьера помещений.

Программирование принтера

До начала печати, будущая деталь должна быть отрисована в компьютерной программе в 3-х измерениях. Можно воспользоваться готовыми чертежами, или заказать его. Затем чертеж подвергается «слайсингу», т.е. разбивается на слои, нарезаются.

На принтер уходят послойные снимки — изображения, и принтер в соответствии с заложенной технологией и материалами воплощает деталь или изделие в жизнь.

От строительства до медицины..

На самом деле технология входит в наш быт. И скоро станет привычной.

Например, с помощью 3д печати в декабре 2016 года был создан настоящий жилой дом в Московской области, пос. Ступино. Правда, жить в домике площадью 38 кв. метров не планируется: дом должен демонстрировать посетителям и потенциальным клиентам фирмы Apis Cor (США) и их российских партнеров, возможности разработанной Apis Cor печатающей установки. То есть домик — как бы рекламный проект.

Что интересно — поскольку стены возводились в декабре месяце, над площадкой был натянут тент, под которым поддерживалась температура не ниже +5 градусов  Цельсия (техническое ограничение работы принтера). В качестве строительного материала использовалась специальная бетонная смесь. Вся работа заняла не так много времени — сама печать 24 часа. Однако на затвердевание стен ушло порядка месяца.

В медицине 3д принтеры также могут совершить революцию. Сейчас идут эксперименты, в которых печатаются ткани и органы человека, например недавно напечатали трахею. Уже научились создавать хрящи, мышцы, твердые кости. Пока испытания на людях не проводились, но учёные и медики полны энтузиазма о перспективах использования 3д принтеров для печати органов и тканей для имплантации. Проводятся опыты по использованию для печати стволовых клеток человека.

Цена вопроса

На что обратить внимание при покупке?

Покупая относительно дешевый принтер для бытовых нужд, нужно помнить что варианты подешевле отличаются от вариантов подороже прежде всего размером получаемых деталей и качеством печати.

Ну и конечно, важен срок службы. По отзывам потребителей, дешевые модели с Aliexpress являются не более чем одноразовыми игрушками.

Ценник

Чтобы новая технология нашла широкое распространение, цена на оборудование должна понизиться. Вот несколько примеров, по которым вы можете судить о расценках на отдельные модели 3d принтеров в настоящее время:

• ProJet 660Pro (цветной) производства 3D Systems (США) — порядка 5 млн руб.
• Маленькая модель UP Mini производства PP3DP (Китай) — 50 тыс руб.
• BiZon Prusa i3 Steel, производства 3DiY (Россия) — 55 тыс руб.
• Zenit, производства ООО «Зенит» (Россия)  — 119 тыс руб.

Как видите, разброс цен очень большой, так что внимательно изучайте возможности выбранной модели и её функции.

FDM 3D–принтеры начального уровня представлены в ценнике 25 — 50 тыс. рублей, они просты в настройке и могут служить в качестве первых моделей для знакомства. Они печатают пластиковой нитью на катушках, которые легко найти в продаже и в разном цвете, и часто поставляются уже с программным обеспечением, что существенно облегчает жизнь новичку.

Профессиональные FDM 3D–принтеры стоят уже в диапазоне 100-200 тыс рублей предлагают больше возможностей для печати (тоньше слои, больше поле печати и т.д.)

Хорошие порошковые принтеры начинаются от 600 тыс рублей. Они уже позволяют работать с металлом, стеклом, пластиком, смешивать цвета и т.д. При этом расходные материалы могут оказаться дорогими. И это оборудование уже действительно профессиональный уровень.