3D печать, с чего начать?

Как появился трехмерный принтер

Не будем слишком утомлять вас датами и кратко перескажем историю 3D-печати.

Предвестник трехмерной печати. В начале 80-х доктор Хидео Кодама разработал систему быстрого прототипирования с помощью фотополимера — жидкого вещества на основе акрила. Технология печати была похожа на современную: принтер печатал объект по модели, послойно. 

Первый 3D-принтинг. Изготовление физических предметов с помощью цифровых данных продемонстрировал Чарльз Халл. В 1984 году, когда компьютеры еще не сильно отличались от калькуляторов, а до выхода Windows-95 было десять лет, он изобрел стереолитографию — предшественницу 3D-печати. Работала технология так: под воздействием ультрафиолетового лазера материал застывал и превращался в пластиковое изделие. Форму печатали по цифровым объектам, и это стало бумом среди разработчиков — теперь можно было создавать прототипы с меньшими издержками. 

Первый 3D-принтер. Источник: habr

Первый производитель 3D-принтеров. Через два года Чарльз Халл запатентовал технологию и открыл компанию по производству принтеров 3D Systems. Она выпустила первый аппарат для промышленной 3D-печати и до сих пор лидирует на рынке. Правда, тогда принтер называли иначе — аппаратом для стереолитографии.

Популярность 3D-печати и новые технологии. В конце 80-х 3D Systems запустила серийное производство стереолитографических принтеров. Но к тому времени появились и другие технологии печати: лазерное спекание и моделирование методом наплавления. В первом случае лазером обрабатывался порошок, а не жидкость. А по методу наплавления работает большинство современных 3D-принтеров. Термин «3D-печать» вошел в обиход, появились первые домашние принтеры.

Революция в 3D-печати. В начале нулевых рынок раскололся на два направления: дорогие сложные системы и те, что доступны каждому для печати дома. Технологию начали применять в специфических областях: впервые на 3D-принтере напечатали мочевой пузырь, который успешно имплантировали.

Печать тестового образца почки. Источник: BBC

В 2005 году появился первый цветной 3D-принтер с высоким качеством печати, который создавал комплекты деталей для себя и «коллег».

Что такое 3D-печать?

3D-печать — это процесс аддитивного производства, потому что, в отличие от традиционного субтрактивного производства, трехмерная печать не удаляет материал, а добавляет его, слой за слоем — то есть выстраивает или выращивает.

  1. На первом этапе печати данные из чертежа или 3D–модели считываются принтером.
  2. Далее идет последовательное наложение слоев.
  3. Эти слои, состоящие из листового материала, жидкости или порошка соединяются друг с другом, превращаясь в окончательную форму.

При производстве ограниченного количества деталей 3D-печать будет быстрее и обойдет дешевле. Мир 3D-печати не стоит на месте и поэтому на рынке появляется все больше различных технологий, конкурирующих между собой. Разница их заключается в самом процессе печати. Одни технологии создают слои путем размягчения или плавления материала, затем они обеспечивают послойное нанесение этого самого материала. Другие технологии предусматривают использование жидких материалов, обретающих в процессе твердую форму под воздействие разнообразных факторов.

Для того, чтобы что-то напечатать, сначала вам понадобится 3D-модель объекта, который вы можете создать в программе 3D-моделирования (CAD — Computer Aided Design), или использовать 3D-сканер для сканирования объекта, который вы хотите печатать. Есть также более простые варианты, такие как поиск моделей в Интернете, которые были созданы и доступны другим людям.

После того, как ваш проект готов, все, что вам нужно сделать, это импортировать его в Слайсер, программа которая адаптирует модель в коды и инструкции для 3D–принтера, большинство программ с открытым исходным кодом и распространяются бесплатно. Слайсер преобразует ваш проект в файл gcode, готовый к печати как физический объект. Просто сохраните файл на прилагаемой SD-карте и вставьте его в свой 3D–принтер и нажмите печать.

На весь процесс может уйти нескольких часов, а иногда и несколько дней. Все зависит от размера, материала и сложности модели. Некоторые 3D-принтеры используют два различных материала. Один из них является частью самой модели, другой выступает в роли подпорки, которая поддерживает части модели, нависающие в воздухе. Второй материал в дальнейшем удаляется.

Моделирование для 3д принтера

процесс печати на 3д принтере

Готовый распечатанный объект

Как работает 3D-принтер?

Хотя существует несколько технологий 3D-печати, большинство из них создают объект, наращивая множество последовательных тонких слоев материала. Обычно настольные 3D-принтеры используют пластиковые нити (1), которые подаются в принтер податчиком (2). Нить плавится в печатающей головке (3), которая выдавливает материал на платформу (4), создавая объект слой за слоем. Как только принтер начнет печатать, все, что вам нужно делать, это подождать — это просто.

  1. пластик для 3d принтера
  2. Податчик 3д принтера
  3. Печатающая головка 3д принтера
  4. Стол печати 3д принтера

Конечно, когда вы станете продвинутым пользователем, игра с настройками и настройкой вашего принтера может привести к еще лучшему результату.

Что можно напечатать на 3D-принтере?

Возможности 3D-принтеров безграничны, и теперь они становятся обычным инструментом в таких областях, как инженерия, промышленный дизайн, производство и архитектура. Вот некоторые типичные примеры использования:

Печать обуви на 3д принтере

Персонализированные (Custom) модели

Создавайте персонализированные продукты, которые полностью соответствуют вашим потребностям с точки зрения размера и формы. Сделайте что-то, что было бы невозможно с помощью любых других технологий.

3д печать радиоуправляемых моделей

Быстрое прототипирование

Трехмерная печать позволяет быстро создать модель или прототип, помогая инженерам, дизайнерам и компаниям получить обратную связь по своим проектам за короткое время.

3д печать сложных объектов

Сложная геометрия

Модели, которые трудно даже представить, могут быть легко созданы на 3D-принтере. Эти модели хороши для обучения других по сложной геометрии интересным и полезным способом.

Серийное производство на 3д принтере

Снижение затрат

Стоимость деталей и прототипов конечного использования 3D-печати низкая благодаря используемым материалам и технологии. Сокращается время производства и расход материала, так как вы можете многократно печатать модели, используя только необходимый материал.

Настоящее и будущее 3D-печати: проблемы и прогнозы

Производство

Прогресс в области 3D-печати металлических деталей продвигается очень быстро. Преимущества перед устаревшими методами колоссальны: математическое моделирование заданных характеристик, моментальное прототипирование, создание форм, ранее недоступных для машинного исполнения, и т.д. Даже если не слушать «апостолов» и энтузиастов 3D-печати, факты говорят сами за себя. Крупнейшие мировые производители — BMW, Mercedes, Volkswagen, Ford — за последние два года вложили миллиарды в развитие новых технологий. Например, GE купил Concept Laser, Siemens объявила о планах сотрудничества с HP и Trumpf, большинство крупных автопроизводителей заявили о своем намерении использовать новое технологическое оборудование для собственного производства уже в ближайшем будущем.

В последнее время специалисты все больше заговорили о приходе 3D-печати в аэрокосмическую отрасль: NASA, Boeing, Airbus, SpaceX — все уже работают с напечатанными частями для своих самолетов и космических кораблей. Европейской агентство по авиационной безопасности (EASA) даже сертифицировала создаваемые на 3D-принтере детали. 3D-технологии в авиакосмической отрасли особенно востребованы, ведь здесь количество единичных деталей измеряется десятками и сотнями. Toyota Camry потребляет миллионы деталей, и в таких объемах их все еще выгоднее штамповать на устаревших станках, другое дело ракеты и самолеты.

Электроника

В Италии разработана технология производства углеродных нанотрубок (УНТ), которые могут быть напечатаны с использованием стандартного коммерческого 3D-принтера. Вы можете подумать, что это просто интересная задача для узкоспециализированных ученых. К счастью, это не так. УНТ — это основа проводящих композитных материалов с улучшенными электрическими свойствами. При добавлении 0,1% УНТ в полимерную смесь электропроводимость материала повышается на три порядка. Для обычных пользователей поясню: при дальнейшем развитии технологии забудьте про провода — 3D-принтер будет печатать детали, изначально включающие в себя проводящие каналы. Над подобными проектами работают десятки компаний по всему миру: например, американская Voxel8 уже разработала специализированный 3D-принтер, который может быть использован для печати не просто проводников, а встраиваемой электроники вообще.

Медицина

Прогресс в области производства и электроники может казаться абстрактным: три последних поколения людей живет в эпоху технологических прорывов, ставших привычным фоном современной жизни. Но 3D-печать способна удивить даже на фоне интернета и Аполлона-11 — скажем, в области медицины. Для примера можно взять компанию Wake Forest, разработавшую комплексную программу по печати клеток, костей и даже органов (ITOP).

ITOP использует родные человеческие клетки для создания на основе их генетического кода органов, которые могут быть хирургическим путем имплантированы в тело человека без риска отторжения. Они уже успели напечатать кости, мышцы и хрящи, используя ITOP, после чего успешно имплантировали их в крыс. Да, пока это лабораторные испытания, но успешные: после нескольких месяцев наблюдения исследователи подтвердили, что имплантированные ткани разработали свою систему кровеносных сосудов и нервов. Следующая стадия — переход к испытаниям на людях, где основатели проекта постараются повторить те же результаты.

В целом, тренд очевиден: наука стремится к заменяемости каждого органа, каждой части человеческого тела. А это сделает возможным лечение подавляющего числа хронических заболеваний или серьезных травм, где потребность в лечении или купировании заменится простой и доступной репликацией.

Революция в материалах

В MIT распечатали на 3D-принтере графеновый лист толщиной в одну молекулу. Это был экспериментальный опыт в рамках создания нового композита с запредельными на данный момент характеристиками: легче воздуха, но в десять раз прочнее стали.

Другая передовая технология — использование в 3D-печати так называемой «керамической пены», характеристики которой (плотность, эластичность, вес) можно менять. Проще говоря, из одного и того же сырья можно напечатать и надувную фигуру, колышущуюся на ветру, и гранитный монумент весом в 4 тонны. Это работа не только над формой, но и над материалом распечатываемых объектов: микроструктурный контроль (с помощью обработки пены) и архитектурный (через моделирование и печать). Теоретическая стадия пройдена, впереди еще несколько лет практических испытаний и усовершенствований.

Еще один революционный прорыв сделан в области лазерного спекания металлов. Новый метод, при котором металлический порошок смешивается в 3D-принтере с полимером на порядок повышает прочность итоговых металлических деталей.

Читайте также:  Какой роутер выбрать в 2021 году для квартиры или дома?

Моделирование

Значительную часть потенциала 3D-печати обеспечивает программная составляющая. Использование софта, вроде AutoCAD, позволяет не только самому строить сложнейшие модели, но и автоматизировать процесс, оставив расчеты и прототипирование на машинный разум. Даже средний компьютер моделирует объекты, которые по массе, прочности, эргономичности превышают устаревшие, разработанные живыми инженерами, конструкции на 50-70%. И даже не столько за счет новых материалов, но в силу большей производственной гибкости по сравнению с литьем, обработкой или штампованием. Конструкции, которые могут быть напечатаны, заменяют сложные составные структуры и улучшают их в разы.

На сегодняшний день программная составляющая развивается даже быстрее, чем технологическая. На рынке появляется новый софт, отвечающий за 3D-сканирование, создание моделей в объемном варианте, прототипирование с «нуля» или оптимизацию готовых образцов. Один из приоритетов для разработчиков нового ПО – максимальная юзабильность, ориентация не только на специалистов, но и на обычных пользователей. В объемной печати важно, чтобы качественное ПО было не только для 3D-принтеров, но и для программ-редакторов, обеспечивая свободу дизайна и массовой кастомизации.

Проблемы

Конечно, при всей перспективности 3D-технологий в этой сфере есть ряд серьезных проблем. С экономической точки зрения главный ограничивающий фактор — стоимость расходных материалов для 3D-печати. Свойства существующих полимеров еще крайне вариативны и пока не отвечают требованиям промышленности, в то время как металлические решения хотя и преодолели технологический порог нужной прочности, по-прежнему ограничены и слишком дороги для повсеместного использования. Сейчас в мире производится всего 40 000 тонн порошковой стали в год, хотя ежегодно и происходит удвоение ее объемов.

Еще один фактор — распространенность самих 3D-принтеров. Вопреки популярной шутке сложные и продвинутые модели пока не могут печатать себя сами. К тому же они сами должны стать быстрее и больше. Третья важная проблема — дефицит хорошо подготовленных дизайнеров, отсутствие опыта, знаний и понимания специфических отраслевых потребностей. Производители и пользователи только нащупывают эффективные каналы связи. К счастью, в последнее время значительно выросло число образовательных программ в этой области.

Наконец, отсутствие массового потребительского рынка. Бизнесу, работающему в сфере 3D-печати, предстоит замещать целые сегменты экономики. А рынок и потребитель пока не готовы перейти в новую формацию, где любой необходимый бытовой предмет можно будет просто заказать через сеть и забрать из маленькой студии на первом этаже его дома.

Прогнозы

  1. 3D-печать в течение ближайших пяти лет войдет в массовый сегмент. Студии печати появятся везде, где есть хотя бы тысяча потенциальных покупателей.
  2. Себестоимость расходных материалов будет неуклонно снижаться как в области полимеров, так и металлических деталей.
  3. 3D-печать очень скоро заменит малосерийное производство чего угодно, при этом произойдет заметное снижение цен из-за сокращения издержек на капитальные инвестиции, затрат на логистику, складские мощности и т.д.
  4. Возникнет объемный рынок 3D-моделирования. Появятся студии, рассчитывающие форму деталей и математические формулы их физических характеристик. Значительная часть чертежей будет находиться в открытом бесплатном доступе, индивидуальные заказы будут платными, но разумными и посильными для самого широкого спектра клиентов.
  5. 3D-печать создаст новый рынок медицинских услуг, где все более частой рекомендацией будет не лечение или купирование симптомов, а замена пораженных органов на новые, выращенные из собственных клеток пациента.
  6. Строительная отрасль переживет значительные метаморфозы, связанные с массовым, индивидуальным, недорогим строительством. Вероятнее всего, будущие проекты будут реализовываться в концепции «новой урбанистики».
  7. Россия войдет на этот рынок без какого-либо заметного отставания от мира, более того, займет прочную нишу в области 3D-моделирования и разработки ПО для печати.

Что не так с 3D-печатью сейчас и как она поможет бизнесу в будущем

Причина 1. 3D-печать дорогая и медленная

3D-печать оказалась в центре внимания во время пандемии COVID-19 и сопутствующих экономических потрясений. Компании — от отраслевых лидеров до представителей малого бизнеса, работающих не дома, — активно использовали аддитивное производство, чтобы быстро изготавливать средства борьбы с пандемией, такие как маски для лица, аппараты искусственной вентиляции легких и зонд-тампоны для отбора проб.

Многие отдают должное аддитивному производству, оценивая его помощь в борьбе с пандемией, и некоторые считают это переломным моментом в развитии индустрии 3D-печати. Однако есть и те, кто придерживается стереотипа многолетней давности о том, что эта технология делает производство медленнее и дороже.

Говорить так о 3D-печати в целом — несправедливо и некорректно, но все же в этом есть доля истины.

Краудсорсим Open Source стратегию России в реальном времени — предложи свою идею на ROS Summit 1 октября

3D-печать металлом — хорошая иллюстрация разрыва между ожиданиями и реальностью.

Есть несколько методов 3D-печати металлом. Ведущие производители используют те, которые основаны на спекании, плавлении или напылении металлического порошка. По этой технологии детали создаются из сплавленных вместе крупинок металла. Однако использовать металлический порошок дорого. При обращении с ним производственные бригады нуждаются в дополнительных мерах безопасности. Кроме того, много времени и денег уходит на процессы постобработки: на удаление остатков порошка, термическую и механическую обработку.

Причина 2. Технология не готова к промышленному применению

Десять лет назад казалось, что мы на пороге «3D-революции». К сожалению, существовавшие тогда технологии не были готовы оправдать завышенные ожидания, от влияния которых индустрия до сих пор не до конца оправилась. Производители, которые на этой волне одними из первых попытались внедрить 3D-печать, разочаровались, потому что тогда технология была незрелой. Поэтому сейчас они не решаются снова ступить на этот путь.

photo
Unsplash

Что сделать, чтобы 3D-печать закрепилась на производстве

Чтобы оказывать влияние на производство не только в области создания прототипов, индустрия 3D-печати должна решить несколько важных задач:

  1. Сделать аддитивное производство более быстрым и доступным. Это особенно важно в сегменте 3D-печати металлом, которая в ближайшей перспективе будет в центре внимания производителей. Надо найти более безопасные альтернативы металлическому порошку — например, жидкий металл. Новые технологии, которые в будущем сократят объем постобработки, сыграют решающую роль в ускорении цикла и снижении затрат. Это сделает 3D-печать привлекательней для производителей.
  2. Развернуть простую и удобную глобальную сеть сервисного обслуживания. Крупные предприятия тяжелой промышленности, автомобильной и аэрокосмической отрасли больше других выиграют при внедрении 3D-печати в цепочках поставок. Однако при этом для них неприемлемы долгие простои из-за сбоев в работе оборудования. У таких компаний слишком большие потребности, чтобы полагаться не мелкие сервисные центры. Поэтому крупные предприятия будут рассчитывать на столь же высокий уровень обслуживания, как у более опытных поставщиков в других сферах.
  3. Ставить перед собой реалистичные цели. Большинство предприятий не стремятся полностью перестроить производственную линию и цепочку поставок, устроив «3D-революцию». Индустрия аддитивного производства не должна пытаться осуществить революцию, время которой еще не пришло. Вместо этого следует сосредоточиться на поиске лучших подходов к интеграции решений для 3D-печати, нацеливаясь на оптимизацию существующих рабочих процессов и цепочек поставок.

3D-печать не только оптимизирует цепочки поставок, помогая переносить часть производства на места, но и позволит производителям сократить углеродный след благодаря более экономичному применению материалов и уменьшению транспортных расходов при доставке готовых деталей. 

Индустрия 3D-печати обладает огромным потенциалом для завоевания прочных позиций в области промышленного производства. Производители решений для 3D-печати должны показать, что они способны стать надежными партнерами, укрепляющими цепочки поставок. 

Как достичь максимума

Технологии 3D-печати способны устранить узкие места в цепочках поставок, повышая уровень локализации производства и сокращая транспортные издержки. Но для реализации этого потенциала поставщики решений для 3D-печати должны сделать три важных шага.

  1. Повысить скорость и экономичность производства на базе этой технологии.
  2. Создать полномасштабную сеть сервисного обслуживания.
  3. Ориентироваться на мягкую интеграцию, а не радикальную перестройку процессов.

Как выбрать 3D принтер по каким критериям

Чтобы правильно купить 3D принтер на Алиэкспресс, рекомендуется рассмотреть параметры приборов и сформулировать критерии для подбора. Имеющийся перечень товаров способен запутать даже опытного пользователя, но говоря уж о новичках.

Как выбрать принтер и на что обратить внимание:

  • Стоимость. Она должна соответствовать возможностям покупателя и тем выгодам, которые надо извлечь их эксплуатации оборудования.
  • Цена на расходники. Желательно выбирать устройства, расходные материалы для которого будут дешевыми и распространенными.
  • Размеры. Для дома или небольшого офиса слишком крупный принтер будет явной обузой. Подойдут компактные модели. А вот для профессионального использования лучше сразу купить принтер с возможностью создания больших объектов.
  • Конкретные характеристики по типу скорости и точности. Зависят от целей пользователя и области применения агрегата.
  • Возможность ремонта. Как и другое техническое оборудование, 3d принтеры могут ломаться. И чем проще будет конструкция, тем дешевле обойдется ремонт.
  • Мощность. Потребление электроэнергии представляется важнейшим параметром при расчете затрат на эксплуатацию оборудования.

Мастера рекомендуют приобретать популярные модели среднего уровня. Они обладают нужными для комфортной работы характеристиками, а с ремонтом, обслуживанием и поиском расходников не возникнет никаких сложностей.

Бытовое и любительское применение

На сегодняшний день бытовая 3D-печать в основном привлекает внимание энтузиастов и любителей, в то время как практическое применение достаточно ограничено. Тем не менее, 3D-принтеры уже использовались для печати работающих механических часов, шестеренок для деревообрабатывающих станков, украшений и пр. Вебсайты, связанные с домашней 3D-печатью, зачастую предлагают дизайны крючков, дверных ручек, массажных инструментов и т.д.
Применяется 3D-печать и в любительской ветеринарии и зоологии – в 2013 году 3D-печатный протез позволил поднять на ноги утенка, а стильные 3D-печатные раковины приходятся по душе ракам-отшельникам. 3D-принтеры достаточно широко применяются для бытового производства бижутерии – ожерелий, колец, сумочек и пр.
Открытый проект [email protected] направлен на разработку бытовых принтеров общего назначения. Устройства испытывались в исследовательских условиях на предмет использования новейших 3D-печатных технологий для производства химических соединений. Принтер может печатать любым материалом, пригодным для экструзии из шприца в виде жидкости или пасты. Разработка направлена на возможность домашнего производства лекарств и бытовой химии в удаленных районах проживания.
Студенческий проект OpenReflex привел к созданию дизайна аналогового зеркального фотоаппарата, пригодного для 3D-печатного производства.

Читайте также:  Как выбрать смартфон в 2021 году и не пожалеть об этом

3. Что я могу создать с помощью 3D-принтера

Трудно представить, что вы могли бы сделать, если бы у вас было устройство создающее различные вещи. Итак, чтобы помочь вашему воображению, вот несколько примеров того, как люди используют свои 3D-принтеры.
Studio 911 — макеты

Макетная мастерская из Москвы использует принтеры для печати архитектурных макетов.

Раньше детали макетов вырезались из пенопласта, клеились из листового пластика, вытачивались и фрезеровались на станках из различных материалов, включая камень.

Все эти технологии применяются и сейчас, но 3D-печать сильно расширила возможности создателей макетов.
 

Напечатанные архитектурные макеты

3D-печать принесла в макетное дело много нового и серьезно расширила его возможности — как количественные, так и качественные: она ускорила производство макетов, повысила их точность и диапазон доступных масштабов.

Пока нельзя заменить 3D-печатью все процессы в макетной мастерской, это еще не оправдано экономически, но и представить уважающую себя макетную студию без них уже нельзя. Особенно хорошо это видно на примере STUDIO 911, где стремятся не только производить качественные макеты, но и поставить это дело “на конвейер”.

3D-принтеры берут на себя рутинную часть работы, оставляя специалистам более творческую, и тем повышая эффективность их труда, а значит и продуктивность мастерской в целом.
 

3D-печатная миниатюра достопримечательностей Москвы, размером с блюдце

3D-печатная миниатюра достопримечательностей Москвы, размером с блюдце.

 
Завод им. Кулакова — судовая электроника

На заводе судовой электроники имени А.А.Кулакова 3D-печать используют для изготовления литейных форм.

До появления 3D-печати проектирование и производство корпусов и несущих элементов оборудования проводилось традиционными методами, включающими в себя долгий процесс ручного прототипирования и испытаний. Технологии Цифрового Производства дают возможность значительно уменьшить необходимые время и трудозатраты, а значит — ускорить и удешевить производство.

В данном случае, в качестве материала был выбран полимер Somos PerFORM, основное свойство которого — способность напечатанной детали выдерживать температуру до 268 градусов Цельсия.
 

Напечатанная литьевая форма

Эта методика позволяет печатать формы для вертикального термопластавтомата на 3D-принтере, что значительно дешевле и быстрее изготовления их на фрезерном станке с ЧПУ.
 

Напечатанная форма для термопласта

Такие формы выдерживают около 200 отливок без потери качества и используются для мелкосерийного производства.
Stigma Show — костюмы

Stigma Show создают свои костюмы с использованием 3D-печати.

Stigma Show — это яркие геометрические рисунки, психоделические образы и мощная энергетика. Уже десять лет они выступают по всему миру и дарят людям свет, в прямом и переносном смысле. Основные направления — световое, огненное и зеркальное шоу.
 

Сценические костюмы, изготовленные с помощью 3D-печати

3D-принтер применяется для печати масок и других элементов костюмов, которые участники используют в выступлениях.
 

Маска, изготовленная с применением 3D-печати

Каждый такой костюм — сложная конструкция собирающаяся из множества компонентов, включающая в себя как 3D-печатные части, так и ткань, и электронные или светоотражающие детали.
 

Процесс 3D-печати сценического костюма

Раньше, чтобы создать 3D-объект, приходилось брать много 2D-элементов и складывать их вместе. Или брать объекты побольше и выпиливать из них всё лишнее, чтобы получить желаемое.

Сейчас всё проще. Объекты крупные, иногда себестоимость пластика примерно такая же, как в случае заказа аналогичной детали на стороне, но, с учётом времени на доставку и обработку, свой принтер серьезно выигрывает.

 

4. Какие материалы доступны для 3D-печати

Так как все вышеупомянутые примеры используют пластик, вам может быть интересно, является ли пластик единственным, что могут использовать 3D-принтеры.
 

И да, и нет. Используя настольный принтер, вы можете выполнять 3D-печать с использованием пластиков разного химического состава и композитных материалов на основе пластика, включающих в себя металл, керамику и дерево.
 

Ниже несколько примеров.
 

гайка и болт были напечатанные с использованием пластика ABS

Эти гайка и болт были напечатаны с использованием пластика ABS.
 

Часы напечатанные композитом содержащим древесину

Часы напечатаны композитом содержащим древесину.

 металлическая деталь была напечатанная с использованием композиционного материала содержащего металл

Эта декоративная металлическая деталь была напечатана с использованием композиционного материала содержащего металл. После печати деталь запечена в печи.

Профессиональные и промышленные 3D-принтеры, более сложные и дорогие, также могут печатать фотополимерными смолами, сталью и сплавами, керамикой, воском и другими материалами. Если у вас нет достаточно денег и отдельной комнаты для принтера, вы не сможете использовать эти продвинутые материалы для своих DIY проектов. Но можно воспользоваться онлайн-сервисом 3D-печати, таким как  студия печати Top 3D Shop, чтобы деталь была напечатана из требуемого материала и отправлена вам.
 

Если вам интересно узнать больше о разнообразных расходных материалах для 3D-печати, ознакомьтесь с нашим подробным гидом по выбору пластика для 3D-печати

Лучшие 3D принтеры для дома

В ассортименте известных брендов представлен большой выбор универсальных устройств, предназначенных для домашнего использования. В рейтинг вошли лучшие 3D принтеры. Обзор их особенностей, плюсов и минусов по мнению пользователей, упростит выбор подходящей модели.

5. Как начать 3D-печать

3D-печати может научиться любой. Но прежде чем мы поделимся с вами списком покупок и перейдем к рассмотрению технологии в подробных деталях, вам лучше ознакомиться с различными этапами процесса 3D-печати. Поняв этот процесс, вы будете лучше представлять с чего начать и решите, какой принтер вы хотите купить.

Шаг 1 процесса 3D-печати: Дизайн

Для 3D-печати нужен цифровой файл, представляющий собой трехмерную модель предмета. Поэтому дизайн является первым важным шагом в процессе 3D-печати.
 

В 3D-моделировании нет необходимости рисовать что-то от руки, в программном обеспечении есть инструменты и шаблоны форм, используя которые можно создавать множество 3D-моделей.
 

Если Вы когда-либо работали с MS Paint, GIMP, Inkscape, Illustrator или Photoshop, то ПО для 3D-моделирования покажется вам знакомым. Все они имеют похожие интерфейсы для операций с объектами.
 

Ниже приводим короткий видеоролик, показывающий процесс создания кольца, чтобы вы могли получить первоначальное представление о том, как это работает:

Шаг 2 процесса 3D-печати: Нарезка

После того, как у вас есть файл дизайна, следующим шагом будет открытие его в слайсере — специализированном ПО для разделения объекта на слои, превращения трехмерной графики в набор команд для 3D-принтера.

Ниже короткий видеоролик о том, как можно поменять настройки в слайсере:

Слайсер рассчитывает кратчайший путь перемещения печатающей головки во время печати, чтобы она могла создать первый слой, затем переместиться вверх и создать второй слой, и так далее. Таким образом, слайсер из 3D-модели делает файл в формате .gcode, с конкретными командами для 3D-принтера для печати каждого слоя.

Шаг 3 процесса 3D-печати: Печать

Если ваш 3D-принтер подключен к компьютеру, просто нажмите «Печать» и убедитесь, что процесс запущен. Если принтер работает автономно — перенесите файл .gcode с компьютера в принтер на флешке или SD-карте, выберите его и запустите печать.

3D-принтеры работают пока не очень быстро, им бывает необходимо несколько часов для печати объекта размером с чашку для кофе.

 
  6. Какие навыки нужны для работы с 3D-печатью
 

В последних нескольких подразделах мы рассмотрели различные этапы процесса 3D-печати. Если вы новичок, вам, возможно, придется улучшить навыки, прежде чем вы будете готовы к каждому из этих шагов.
 

FlashForge Finder

Удачный выбор для начинающих пользователей. Подходит для эксплуатации в домашних
1
условиях и образовательных учреждениях. Представлен в закрытом корпусе с габаритами 42х42х42 см.

Нагревающие элементы оснащены системой защиты от прикосновения. Печать осуществляется с помощью нетоксичного пластика PLA и происходит на поверхности 14х14х14 см.

Модель снабжена соплом диаметром 0.4 мм. Возможна печать слоев толщиной от 100 до 500 мкм.

Управление простое через приложение для ПК с операционной системой Windows, MAC и Linux.

Принтер комплектуется адаптером питания, кабелем питания, шнуром USB, катушкой, клеем, набором инструментов, направляющими трубки нити и отверткой.

Это одна из самых качественных моделей на 2021 год.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 140х140х140 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати X, Y — 0.011 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.0025 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — 100-500 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 42х42х42 см;
  • вес — 20 кг.

Плюсы

  • интеграция с облачным сервисом PolarCloud;
  • простое управление;
  • быстрый запуск;
  • качественная сборка.

Минусы

  • рабочий стол без подогрева;
  • ограничение по высоте печати.

Creality3D Ender 3

Принтер отличается простым управлением, поэтому подходит для людей без опыта.
3
Устройство быстро собирается и настраивается.

Никакие доработки и модификации печати не требуются. Модель оснащена рабочей поверхностью 22х22х25 см с подогревом до 110 °C.

Читайте также:  Принтер: что это такое, какие бывают, как выбрать

Предусмотрена печать слоев толщиной от 100 до 400 мкм.

Принтер снабжен одним экструдером со скоростью печати 180 мм/сек. Заявленная точность печати составляет 0.1 мм.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 220х220х250 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати X, Y — 0.1 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.0025 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — 100-400 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 44х46,5х42 см;
  • вес — 6.9 кг.

Плюсы

  • приемлемая цена;
  • большая рабочая поверхность;
  • качественная печать;
  • интуитивно понятное управление.

Минусы

  • шумят драйверы моторов;
  • нужно докупать перфорированное стекло для более качественной печати.

Creality3D Ender 3 Pro

Улучшенная версия модели Ender 3 с аддитивной технологией FDM. Оснащена экструзионной
4
системой MK-10, исключающей закупорку сопла и утечку филаментов. На сборку уходит не более 10 минут.

Принтер оснащен большим рабочим пространством 22х25х22 см, поэтому можно печатать разные изделия.

При этом можно устройство создает слои толщиной до 100 мкм со скоростью 180 мм/сек.

Поверхность нагревается до 110 градусов за 5 минут. В качестве расходника используется пластик ABS.

Блок перемещения рабочего узла обеспечивает равномерное движение и бесшумную работу.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 220х220х250 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати X, Y — 0.1 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.0025 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — до 100 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 44х46,5х46,5 см;
  • вес — 6.9 кг.

Плюсы

  • качественная конструкция;
  • приемлемая стоимость;
  • удобный гибкий столик;
  • быстрый разогрев поверхности.

Минусы

  • неудобное меню;
  • сложная сборка.

Anet A8

Устройство поставляется в разобранном виде. Сборка занимает всего 10-15 минут. Модель
8
оснащена ЖК-дисплеем и поддерживает печать без постоянного подключения к ПК за счет наличия TF карт.

Принтер оснащен одним экструдером со скоростью печати 100 мм/сек и точностью 0.012 мм.

Рабочая поверхность имеет габариты 22x 22x 24 см.

Она нагревается до 100 °C. Устройство создает слои толщиной от 100 до 300 мкм. Поддерживается печать на материалах ABS, PLA и HIPS.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 220х220х240 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати 0.012 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.004 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — 100-300 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 50х45х40 см;
  • вес — 8.5 кг.

Плюсы

  • невысокая цена;
  • поверхность с подогревом;
  • отличный экструдер;
  • быстрая скорость печати.

Минусы

  • комплектуется 1 экструдером;
  • неудачное крепление радиатора.

Anycubic Mega-S

FDM-принтер в современном дизайне, оснащенный уникальной платформой размером
9
210х205х210 мм с подогревом до 110 °C.

Обеспечивается высокая адгезия первых слоев, что обеспечивает тонкую печать. На ЖК-дисплее отображается этап работы. Там же можно активировать необходимые настройки.

Скорость экструдера составляет 100 мм/сек.

Принтер создает детали на материалах ABS, PLA, Wood и HIPS. При этом толщина слоев составляет 50-300 мкм. Модель оснащена системой защиты от сбоев в случае перепадов электричества.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 210х205х210 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати — 0.002 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.0125 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — 50-300 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 40,5х45,3х41 см;
  • вес — 11 кг.

Плюсы

  • приемлемая цена;
  • отличное качество;
  • быстрая сборка;
  • хорошая печать.

Минусы

  • пищит при запуске;
  • только 1 экструдер.

Лучшие 3D принтеры для малого бизнеса

3D принтеры для бизнеса отличаются более высокой мощностью, чем для домашнего использования. Это позволяет выполнять большие объемы работ. Устройства оснащена большим рабочим пространством. Подборка лучших моделей по мнению потребителей упростит выбор подходящего устройства.

Anycubic Photon S

Улучшенная версия модели Photon с рабочей платформой 65х155х115 мм. Минимальная
10
толщина слоя уменьшена до 10 мкм.

Устройство удобно в управлении за счет качественного ПО. Точность печати обусловлена двойными направляющими рельсами. Обновленный УФ-модуль обеспечивает равномерную засветку модели.

Модель оснащена опцией автономно печати.

Скорость экструдера составляет 20 мм/сек. Принтер печатает слоями толщиной от 10 мкм.

Устройство комплектуется инструкцией, блоком питания, набором перчаток и масок, набором сменных FEP пленок, запасными метизами, ручкой с финтом для фиксации, набором шестигранников и шлицевой отверткой, набором фильтров для просеивания фотополимера и флешкой на 4 Гб.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 65х155х115 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати — 0.002 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.0125 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — от 10 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 23х40х20 см;
  • вес — 6 кг.

Плюсы

  • недорого стоит;
  • большой рабочий стол;
  • прочная конструкция;
  • качественная печать.

Минусы

  • медленная печать;
  • экструдер слабо обдувается.

Wanhao Duplictor 8

Бюджетная модель от лидера по производству 3D принтеров. Цена уменьшена за счет замены
8
лазера на LCD-панель.

Устройство представлено в металлическом корпусе 450x450x600 мм и весит 22 кг. Размер рабочего стола составляет 192x120x180 мм.

Принтер печатает со скоростью 30 мм/ч с точностью до 0.005 мм.

Толщина слоев составляет от 25 до 100 мкм. Управление осуществляется через приложение для компьютеров с операционной системой Windows, MAC, Linux/Unix.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 192x120x180 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати — 0.005 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.004 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — от 10 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 45x45x60 см.

Плюсы

  • приемлемая цена;
  • корпус из стали;
  • большой сенсорный экран;
  • качественная печать.

Минусы

  • медленно печатает.

Anet E10

Бюджетная модель с рамами и направляющими из металла, обеспечивающими жесткость
10
конструкции.

Устройство поставляется в разобранном виде. К нему прилагается видео-инструкция по сборке.

В процессе работы экструдер нагревается до температуры в пределах 240°С. На рабочем столе 220х300х270 мм происходит печать слоями толщиной 100-400 мкм.

Предусмотрен подогрев поверхности до 100 °C.

Благодаря этому можно работать с разными материалами: ABS, PLA, HIPS, PETG и SBS. Модель снабжена одним экструдером со скоростью 120 мм/сек. Отклонение при печати составляет не более 0.012 мм.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 220х300х270 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати — 0.012 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.004 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — 100-400 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • вес — 8 кг.

Плюсы

  • низкая цена;
  • простая сборка;
  • большой стол с подогревом;
  • точная печать.

Минусы

  • слабая вентиляция охлаждающей головки;
  • при использовании стороннего ПО требуется ручная настройка.

XYZprinting da Vonci 1.0 Pro 3-in-1

3D принтер для печати с материалами ABS и PLA, которые идет в комплекте с устройством.
8
Модель дополнена сканером, помощью которого можно воспроизводить детали размером 15х15 см.

Представлена в корпусе размером 46,8х51х55,8 см и весит 23 кг. Принтер оборудован столом габаритами 200х190х200 мм и экструдером со скоростью 120 мм/сек.

Предусмотрена регулировка скорости печати, а также подогрев поверхности до температуры 90 °C.

Толщина слоев составляет от 20 до 400 мкм. Устройство совместимо с Windows, MAC.

Комплектуется кабелем USB, картриджем с нитью, калибровочной пластиной, набором для чистки, диском с ПО и инструкцией по эксплуатации.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 200х190х200 мм;
  • экструдеры — 1;
  • точность печати — 0.013 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.0004 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — 20-400 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 46,8х51х55,8 см;
  • вес — 23 кг.

Плюсы

  • печать качественных изделий с отличной детализацией;
  • одновременная работа с двумя видами нитей;
  • сканирование;
  • простая эксплуатация.

Минусы

  • сканирует только при подключении к USB;
  • средняя скорость печати.

XINKEBOT Orca2 Cygnus

Надежный и простой в эксплуатации 3D принтер с технологиями печати FDM, PJP и FFF.
8
Предназначен для профессионального использования для печати на материалах ABS, PLA, PETG и PC.

Оборудован большим рабочим столом 400х500х400 мм с дисплеем и подогревом до 100 °C.

Наличие двух экструдеров позволяет использовать устройство для большого объема работ.

При этом их скорость составляет 180 мм/сек. Принтер подключается с помощью USB кабеля. Совместим с устройствами Windows и MAC.

Характеристики:

  • рабочее пространство — 400х500х400 мм;
  • экструдеры — 2;
  • точность печати — 0.013 мм;
  • точность позиционирования Z — 0.0004 мм;
  • диаметр филамента — 1.75 мм;
  • толщина слоя — 20-400 мкм;
  • диаметр сопла — 0.4 мм;
  • габариты — 53х76х67 см;
  • вес — 24 кг.

Плюсы

  • низкая цена;
  • легкая сборка;
  • большой стол с подогревом;
  • качественная и детализированная печать.

Минусы

  • плохая вентиляция;
  • ограниченное число материалов для печати.
Источники

  • https://gb.ru/posts/how_3d_printing_works
  • https://3dpt.ru/page/3d-printer
  • https://kontur.ru/articles/4708
  • https://rb.ru/opinion/3d-print-problems/
  • https://aliexpresstop-obzor.ru/top-20-luchshih-3d-printerov-s-alijekspress/
  • https://3dtoday.ru/wiki/3D_print_technology/
  • https://top3dshop.ru/blog/what-is-3d-printing.html
  • https://Tekhnik.top/luchshie-3d-printery-rejting/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector