Возможности, типы, особенности 3Д-принтеров

Новая эра началась, когда на рынок пришел 3Д принтер – устройство, позволяющее из различных материалов создавать настоящие предметы. Напечатать на нем возможно абсолютно все: от крючка для полотенец до газовой турбины.

Раньше технология трехмерной печати использовалась лишь на производстве, теперь же и для обычного пользователя она открыла небывалые возможности.

Печать расширила возможности потребителей, но пока, как подтверждает реальность, к освоению их готовы не все.

С одной стороны, это объясняется особенностями, которыми отличается 3Д-принтер, с другой – сложностью с технологической стороны реализации аппаратов

Состав 3D-принтера

Его образуют следующие составляющие:

• корпус устройства – поз.1;
• для крепления к корпусу направляющие – поз. 2, служащие для перемещения головки – поз.3;
• двигатели – 4;
• поверхность, на которой изготавливаемый предмет вращается- 5;
• управляющая электроника – 6.

Материалы для печати

Ими являются нити пластиковые, которые могут быть любого цвета, а также отличаться свойствами: имитировать различные породы древесины, песчаника, камня и пр. Они намотаны на специальные катушки

За самые дешевые нити нужно заплатить 500 грн. за кг. Более интересные стоят дороже.

Помимо них используют:

• поликарбонат;
• нейлон;
• полиэтилен:
• порошки и др.

Принцип работы

Нить, называемую «филаментом», подают в экструдер, выступает которым печатающая головка, разогревают в нем до перехода в жидкое состояние.

Затем, сквозь сопло выдавливают. Экструдер приводится в действие двигателями шаговыми и зубчатыми ремнями. У него две плоскости перемещения.

Движется по направляющим он снизу в вверх, нанося на платформу жидкий пластик, слой за слоем и «создавая» изделие, которое как бы растет.

Программирование принтера

Перед началом работы, создаваемый объект рисуют во всех измерениях, пользуясь специальными программами САПР (для автоматизированного проектирования) или же CAD-редактором.

Самому придумывать предметы нет необходимости, поскольку существует масса вариантов готовых, которые достаточно с интернет-сайта просто скачать.

Если же нужного предмета не найдено на просторах Интернет, а в проектировании навыки отсутствуют, можно всегда обратиться к профессионалам.

Перед печатью объекты проходят «слайсинг», т.е. используя программы специальные, их разбивают на очень тонкие слои, условно фотографируют каждый.

Образовавшуюся стопку фотографий передают на 3D принтер для создания копий всех картинок, которые принтер как бы накладывает последовательно одну на другую, воссоздавая оригинал.Так упрощенно выглядит принцип работы. Только принтеры работают различными материалами и способами.

Как принтеру рисовать, ему сообщает слайсер, формирующий нужную программу. Она и подсказывает, как экструдеру перемещаться, скорость выдавливания материала, а также толщину слоев.

Для хранения программы есть g-code файл, а для запуска печати ее загружают в принтер при помощи флеш – карты или USB.

Далее в головку для печати подают пруток, расплавляемый в ней, и выдавливаемый оттуда сквозь узкое сопло. Двигаться головка может в 2 направлениях, аккуратно вырисовывая при этом каждый слой. После того, как первый закончен, принтер платформу отводит вниз или вверх приподнимает головку, чтобы приступить к созданию следующего, накладывая его на предыдущий.

Процесс изготовления изделий таким методом называется «аддитивной технологией» – от слова «добавлять» – «add», в отличие от иных технологий типа выпиливания, высверливания и пр., «отнимающими» материал и называющихся субтрактивными («отнимать» – «subtract»).

В цифровых происходит все наоборот – предмет получается в результате его выстраивания с нуля.

Разновидности 3 d принтеров

Моделей 3D-принтеров огромное количество, различается по сложности и их устройство.

К особо сложным относятся принтеры, используемые в промышленности, которые, используя высокоточные лазеры, изготавливают изделия, спекая слои из мельчайших частиц металлического порошка. На 3 д принтер цена выливается не в одну сотню тысяч долларов.

Варианты настольные, работающие с пластиковыми нитями – наиболее простые и недорогие. Их купить может каждый желающий ориентировочно за 20 тысяч рублей.

Существует вариант промежуточный, цена на который примерно 200 тысяч рублей.

Это принтеры, имеющие множество дополнительных функций:

• сенсорный дисплей;
• автокалибровку;
• подогрев рабочей камеры.

В них используется «моделирование послойного наплавления» или технология FDM.

Функциональность печатных изделий

Она зависит от нескольких факторов:

• качества печати;
• используемого материала и др.

Домашние варианты подходят, чтобы печатать шестеренки, например, для самодельных роботов или корпуса для электронных девайсов. Опытным любителям под силу печать уникальных изделий из современного композитного материала с добавками углеволокна. «Напечатать» игрушки, ручки для посуды и прочее – проблем не составляет. Но, с помощью принтеров можно отремонтировать вещи раритетные, с производства снятые давно.

При этом, себестоимость изготовленных предметов в 10-15 раз ниже, чем, если их покупать в магазинах.

В России выпуск собственных 3D-принтеров тоже отлажен. Изделия, с помощью их изготовленные, не хуже по качественным характеристикам зарубежным аналогам. Кроме этого, всегда есть, куда обратиться, если потребуется сервисное обслуживание.

Есть еще одна разновидность машин, которые работают с:

• смолами жидкими, для отверждения которых используют свет;
• порошками металлическими и пластиковыми, для спекания которых применяют лазеры;
• изготавливающие из обычной бумаги трехмерные предметы.

Что можно создавать на принтере 3D

Трехмерная печать – удовольствие дорогое, потому для праздного любопытства такие устройства приобретать по меньшей мере нецелесообразно. Прежде следует разобраться с рабочим процессом, чтобы понять, какую это сулит выгоду.

Рассматриваемые устройства способны создавать трехмерные предметы, аналогичные подготовленным заранее виртуальным моделям.

От обычных принтеров, выводящих картинки и текст на бумагу, эти отличаются тем, что способны выводить информацию трехмерную, т.е. создавать физические предметы.

Этапы создания объектов на 3Д принтерах

• Начинается изготовление с разработки виртуального шаблона на компьютере, для чего пользуются специальной программой;
• На втором шаге, шаблон обрабатывается программой, разделяющей его на тонкие слои;
• Затем, приходит очередь технической части устройства, благодаря чему из композитного порошка создается масса для послойного изготовления нужного объекта;
• Масса распределяется по рабочей поверхности осью принтера (по мере того, как ею заполняется камера);
• Поочередно формируются слои, на каждый из которых накладывается головкой клеевой слой;
• Повторяется процесс до тех пор, пока предмет, заложенный программой, не будет готов.

Технологии, способы реализации, используемые материалы могут быть различными.

Технологии

Наиболее распространены такие:

• быстрое пропитывание;
• стереолитография;
• лазерное спекание.

Быстрое пропитывание

Независимо от нюансов, основано изготовление с помощью этих устройств на быстром пропитывании. Данная концепция предполагает быстрое формирование опытных образцов для демонстрации возможностей, которые дает будущий продукт.

Метод это известен под названием «аддитивное производство», в корне отличающееся от традиционных методов изготовления изделий.

Технология предполагает не удаление материалов, как это бывает при фрезеровании, ковке, сверлении и т.д., а послойное наращивание, т.е. постепенное увеличение массы.

Развитие трехмерной печати в настоящее время идет в нескольких направлениях:

• STL – стереолитография;
• FDM – использование термопластов;
• SLS – спекание лазером.

Второй метод наиболее широко применяем.

Способствую этому такие факторы:

• применение недорогих пластиков;
• техника, простая в эксплуатации.

Работа с терпомпластами, предусмотренная этой технологией, включает использование полилактида, получают который из кукурузы и тростника сахарного. Поэтому, его основным преимуществом считается экологическая чистота.

Лазерная стереолитография

С нею знакомы все, поскольку она получила широкое распространение в стоматологии (для зубного протезирования). По популярности этот принтер стоит на втором месте.

Его отличительной характеристикой считают непревзойденно высокое качество получаемого объекта, достигаемое благодаря высочайшему разрешению, исчисляемому долями микрона.

Высоко ценят такие лазерные аппараты и ювелиры. Порой функции такого оборудования основаны на более дешевых и высоконадежных ультрафиолетовых проекторах светодиодных. К тому же, и производительность у них выше, поскольку засвечивается контур слоя полностью, а не частично, как с лазером. При этом, на такие 3Д принтеры цена ниже.

Спекание лазерное

Другая разновидность применения лазерного способа, для которого материалом служит легкосплавный пластик.

Существенный недостаток этого способа – пористая поверхность.

Хотя на прочностные характеристики это не влияет, даже наоборот, полученные рассмотренным методом детали – наиболее прочные, в сравнении с другими.

Установка, понятно, сложная и дорогая, а изготовление длительное (скорость, с которой модель формируется, достигает лишь несколько см/ч).

Лучшие 3D-принтеры

Cube 3D

Привлекательный дизайн и компактные габариты– это то, что бросается в глаза, когда смотришь на устройство, позволяющее дома создавать игрушки и сувениры.

Оно простое в эксплуатации, легко настраиваемое, имеет автоматически адаптируемое к операционной системе ПК программное обеспечение, подключаемое к ПК с помощью USB.

Данные возможно передавать при помощи Wi-Fi, материал используемый – ABS-пластик.

Параметры:

• масса – 4,3 кг;
• размер печати- 14х14х14 см.
• количество головок – одна;
• толщина слоя – 0,25мм.

Картриджа хватает на 13-14 изделий среднего размера, а их купить и 3Д принтер предлагается на:

3D принтер Cube X

От предыдущего устройства этот цветной принтер отличается тем, что создавать позволяет не простые сувениры, а реальные предметы натуральной величины.

Хотя печатает он в одном цвете, оттенков в цветовой гамме много.

Его стоимость выше, чем у Cube, но по популярности оно не уступает предшественнику. Отличается от него областью печати – 27,5х26,5х24 см и материалами, используемыми для изготовления – пластик PLA.

Характеристики:

• вес – 36 кг;
• точность и скорость – 0,1 мм и 54 см3/ч;
• есть Wi-Fi для передачи данных.

Видео:

Видео: 3D принтер 3D Systems CubeX

Отзыв

Купили принтер для сына – пока студента, а в будущем конструктора. По скорости устройство не относится к быстрым, но из редактора конструкцию физическую переносит очень точно, что намного важнее. Отличная вещь!

Андрей Сергеевич

http://www.foroffice.ru/products/description/67709.html

Недорого купить 3Д принтеры предлагают интернет-магазины:

3Д принтер UP BOX

Простая в эксплуатации и недорогая серия с одной головкой и повышенными размерами рабочей зоны, минимальной толщиной наносимых слоев – 0,1 мм, и на 30% более быстрой скоростью печати.

Отличный фирменный дизайн, закрытый корпус, что уменьшает шум.

Печатать на 3 д принтере можно изделий любой сложности.

Он пригоден для применения общеобразовательного и профессионального использования. Управляется тремя клавишами: пуск, загрузка нитей, приостановка.

Данные передаются через USB-интерфейс, а обеспечение программное русифицировано.

Характеристики

• область печати – 24х26х35 см;
• вес – 5 кг;
• скорость – 130см3/ч;
• материал – ABS пластик.

Felix 2.0

Еще один 3D аппарат для домашнего использования – Felix 2.0.

Компактное устройство сверхвысокой точности и отличное качество, которое отличает выпускаемые модели, имеет стол с подогревом для равномерного остывания создаваемых новинок.

Характеристики:

• вес устройства– 6,7 кг;
• размеры -45х50х53 см;
• печать и скорость соответственно – 25, х20,5х23,5 см и 54 см3/ч;
• толщина нити – 1,75 мм;
• программы – Slic3r Pronterface, Repetier Host,;
• t-печати – 280 градусов;
• питание – блок FlexATX, 12В 250Вт;
• расходный материал– пластик ABS и PLA.

Picaso Builder

Этот принтер цветной 3d применяется для изготовления скульптур, сувениров, макетов архитектурных и пр.

Использует принтер 3d цветной струйную печать, подходит для профессиональной деятельности и любителей.

Характеристики:

• масса – 6,5 кг;
• габариты – 47х42,2х44,1 см;
• печать – 20х20х20 см;
• число головок – 1;
• материал – ABS пластик и PLA.

Достоинства

• скорость – 25 см3/ч;
• незначительная толщина слоя – 0,1 мм;
• не забивается устройство подачи пластика.

Чтобы модели создать вручную потребуется много времени (до нескольких месяцев). Цветной принтер 3d значительно сокращает его, доводя до нескольких часов, исключая свойственные людям ошибки.

Видео: Чудо техники – 3D-принтеры