3D (3Д) принтер: что это такое, как происходит печать, и что он может печатать — на zwsoft

Содержание
  1. История возникновения технологии
  2. Как создаются модели для печати?
  3. Слой за слоем: как работает 3D-принтер
  4. Стереолитография (SL или SLA)
  5. Cелективное лазерное спекание (SLS)
  6. Как пользоваться и печатать
  7. Предварительные настройки (список)
  8. Из чего состоит 3Д принтер
  9. Фотополимерная печать
  10. Преимущества
  11. Виды и типы
  12. Виды по технологии печати
  13. По типу применяемых расходников
  14. По конструкции
  15. 3D принтер: что это такое и как работает чертеж 3Д
  16. Разновидности технологий 3Д принтеров
  17. Стереолитографические установки – что это такое для 3D печати
  18. Лазерное спекание – LS (laser sintering)
  19. Что такое 3Д печать методом послойного наплавления термопласта
  20. Конструктивные особенности 3D-принтеров
  21. I схема
  22. II схема — экструдер движется по осям Х и Y
  23. III схема — экструдер перемещается по осям X и Z
  24. IV схема – экструдер движется по осям X, Y и Z
  25. Работа по пластику
  26. Из чего создаются изделия
  27. Основный принцип работы
  28. Технологии трёхмерной печати
  29. Послойное наплавление
  30. Чем печатает: расходные материалы
  31. Работа по металлу
  32. Области применения 3D печати
  33. Управление процессом объемной печати
  34. Создание цифровой модели и введение данных в печатное устройство
  35. Подготовка к работе
  36. Этап печатания
  37. Дополнительная обработка объекта
  38. Где можно применить 3D-принтер
  39. Промышленность
  40. Медицина
  41. Архитектура и строительство
  42. Образование
  43. Космос
  44. Малый бизнес
  45. Можно ли применять напечатанные изделия
  46. Критика и проблемы

История возникновения технологии

Идея создания объектов в космосе появилась в 1953 году, когда появились первые обычные планарные ADCP. Так что они все еще были черно-белыми, но уже тогда разработчики думали о моделировании по объему.

Ученые из разных стран работали над созданием проекта и его реализацией уже полвека. Первый прорыв был сделан Чаком Халлом, который построил машину на основе лазерной стереолитографии. Суть проекта — использование лазера и жидких фотополимеров. Подвижная опорная плита помогает направлять луч и выравнивать осевые вертикальные полосы в соответствии с заданными расчетами. Далее накладываются горизонтальные пластины, формирующие фактуру.

Полимер затвердевает под воздействием высоких температур слоями не более 0,2 мм. Для равномерного затвердевания вещества механические щетки работают постоянно, следя за тем, чтобы поверхность была сухой. И без того громоздкий предмет погружается в специальный раствор, чтобы сгладить неровности и устранить излишки. На заключительном этапе образец снова облучается. Недостатком технологии был несбалансированный состав смолы: фотополимер полимеризовался недостаточно прочно или, наоборот, мгновенно. Преимуществом SLA-принтеров является их скорость работы, но сами оборудование и расходные материалы имеют высокую цену.

что такое 3д принтер

Скотт Крамп в конце 1980-х создал совершенно новый метод послойного осаждения: FDM. Именно он лежит в основе современных устройств. Вещество, участвующее в работе, — термопласт. Они похожи на моток цельной нити. Они наносятся слоями, повторяя очертания цифровой модели.

Первый принтер, поступивший в продажу, появился в 1995 году. Об этом анонсировала компания 3D Systems. Но продукт «Actua 2100» работал медленно, что было его главным недостатком. И только спустя 10 лет была разработана модель Reprap, в которой были устранены типичные ошибки предыдущей партии. С этого момента в мире науки и производства началась фаза трехмерного моделирования.

Как создаются модели для печати?

Сначала с помощью программы САПР создается 3D-модель объекта и сохраняется в специальном формате STL. Затем файл STL загружается в программу резки для принтера, такую ​​как Cura или Slic3r. Программное обеспечение для резки позволяет вам установить физические свойства модели, такие как плотность заполнения или использование опорных конструкций.

Программа преобразует 3D-модель в код G. Содержит инструкции для экструдера по моделированию каждого слоя модели. Код загружается в принтер, устройство загружается и начинается печать.

Слой за слоем: как работает 3D-принтер

Самый дешевый и, следовательно, наиболее распространенный метод 3D-печати, при котором готовый объект создается из жидкого пластика или композитных материалов, которые проходят через экструдер печатающей головки и слой за слоем отверждаются лазером. Готовый слой сдвигается вниз и печатается новый, и так до тех пор, пока не будет готов весь элемент. Принтеры FDM — один из самых простых способов 3D-печати, вы даже можете собрать такие устройства самостоятельно. Ну или покупать готовые решения, коих на рынке очень много.

Стереолитография (SL или SLA)

По принципу действия этот вид 3D-печати аналогичен предыдущему, только в нем исходным материалом является жидкая смола (акрил, эпоксидная смола, винил) или пластик. Луч лазера «готовит» сырье слой за слоем, образуя готовый объект. Затем его смывают от остатков смолы или пластика и, наконец, отверждают ультрафиолетом. Стереолитография позволяет печатать элементы с точными деталями, и после завершения всех процедур готовая деталь становится прочной и устойчивой к химическим веществам, но недостатком является очень высокая стоимость таких 3D-принтеров.

Cелективное лазерное спекание (SLS)

Другой метод послойной печати объектов, при котором лазер расплавляет порошок — металл, пластик или керамику — слой за слоем, образуя готовый объект. Существует технология сплавления (SLM), которая отличается более мощными лазерами и возможностью работать с чистым металлическим порошком без добавок: так формируются монолитные элементы, лишенные пористости, характерной для обычного спекания.

Как правило, толщина нити и самих слоев составляет доли миллиметра: типичный диаметр сопла составляет от 0,3 до 0,8 мм, а толщина слоя составляет от 50 до 300 мкм. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет от 80 до 100 мкм. Само собой разумеется, что печать тонкой нитью занимает много времени. Фактически, типичный производственный цикл можно легко измерить часами или даже более суток: все зависит от диаметра выбранного сопла, толщины отдельных слоев и размера самого продукта. Чем толще нить и слои, тем короче время печати, но качество поверхности также будет ниже.

Как пользоваться и печатать

Самыми сложными моментами использования собранного 3D-принтера являются его калибровка и создание цифровой копии модели.

Предварительные настройки (список)

Перед началом работы пользователь должен выполнить ряд подготовительных мероприятий:

  1. Подготовьте место для пресса.
  2. Перезагрузите устройство расходными материалами.
  3. Подключите принтер к персональному компьютеру или ноутбуку.
  4. Проверить проходимость экструдера.
  5. Откалибруйте движение каретки.
  6. Загрузите модель в программу для печати.

Непосредственно в процессе:

  1. Следите за нагревом субстрата и сопла.
  2. Постоянно следите за температурным режимом.
  3. Проверьте скорость подачи расходного материала.
  4. Своевременно заменяйте шпульки с пластиковой нитью другого цвета или если она закончилась.

Это основной список с учетом того, что 3D модель объекта уже готова.

Но также обратите внимание на эти «моменты»:

  • Калибровка. Перед началом печати движение печатающего механизма относительно платформы калибруется во всех направлениях с учетом расходных материалов.
  • Температура. Температура плавления пластика установлена. Нужно следить, чтобы слои пластика не перекрывали друг друга, но между ними не было зазора. Для этого разработаны многочисленные утилиты, используются тестовые шаблоны.
  • Время создания объекта. Время печати детали зависит от ее размера, скорости печати и точности. Чем выше точность исполнения, тем больше времени требуется для печати модели: от нескольких минут до пары часов.

Трехмерная печать стала неотъемлемой частью человеческой деятельности. Многие люди смогут приобрести принтер или собрать его как сложный взрослый конструктор, а также научиться делать трехмерные модели. Кто знает, может быть, в ближайшем будущем люди научатся печатать из обрезков мебельного производства, чтобы сэкономить экологический материал. Или они могут печатать камни необычной геометрии для создания изысканных структур по принципу многоугольной кладки, которая встречается во всем мире.

Что можно сделать с 3D-принтером: два десятка идей.

Из чего состоит 3Д принтер

Устройства включают в себя следующие элементы:

  • печатающая головка (экструдер);
  • линейный двигатель, обеспечивающий движение частей устройства;
  • план работы на печать;
  • рамка;
  • фиксаторы, отвечающие за правильное перемещение подвижных элементов;
  • робот, который движется по трем согласованным осям.

Это стандартный «набор» деталей, на котором основан принцип работы 3D-принтера. Новые модели устройств оснащены более современными элементами, созданными с учетом последних разработок.

Фотополимерная печать

Фотополимерная печать осуществляется несколько иначе. Материал также наносится послойно, но изначально он находится в жидком состоянии в специальной ванне. Слой за слоем на материал воздействуют лазерным или ультрафиолетовым лучом, и платформа поднимается. То есть объект, так сказать, вырос. Под воздействием излучения материал полимеризуется и затвердевает.

Поскольку эта технология позволяет с максимальной точностью получать изделия, в том числе тонкостенные, она более перспективна и имеет более широкие возможности. Именно она применяется на сложных производствах и предприятиях.

Такие устройства также востребованы в области медицины, открывая широчайшие возможности для производства высокоточных хирургических шаблонов и даже протезов.

Преимущества

Следует отметить, что с помощью 3D-принтеров можно напечатать металлические детали, которые легче (примерно на 60%), чем обычные изделия.

Кроме того, 3D-печать может значительно сократить количество отходов, оставшихся от традиционного производства (например, в авиационной промышленности). А это, в свою очередь, способствует значительной экономии для компании.

Еще одно преимущество этих принтеров — низкое энергопотребление. Эти преимущества наглядно показывают, как работает 3D-принтер, демонстрируют эффективность использования современного полиграфического оборудования и технологий.

Виды и типы

Виды по технологии печати

Существует десяток технологий 3D-печати:

  • FDM. Работа основана на затвердевании материала при охлаждении. Дозирующая головка слой за слоем наносит нагретый материал на основу. Слои прилегают друг к другу и быстро остывают. Поддерживается многоцветная печать. К FDM-принтерам относятся принтеры типа makerbot, кулинарные (для работы с шоколадом, глазурью) и медицинские (гель-печать с жидкими ячейками), принтеры Stratasys.
  • Polyjet. В 2005 году появилась технология создания космических объектов путем полимеризации фотополимера под действием лазерного излучения. Фотополимер в основном используется в медицине: он легкий и хрупкий, а технология печати обеспечивает максимальную детализацию прототипа.
  • MJM. Многоструйное моделирование путем подачи материала через десятки микроскопических сопел. Из-за хрупкости готовых моделей и дороговизны расходных материалов технология применяется редко, за исключением создания силиконовых форм для литья.
  • Объектив. Выдавленный из сопла расходный материал облучается лазером и сразу же спекается. Создавайте предметы из металлического порошка (частицы титана, стали). Порошки можно смешивать, создавая сплавы, уже во время печати изделия.
  • LOM. Ламинирование — формирование композиции из ламинированных листов. Необходимые детали вырезаются лазером, накладываются внахлест и вклеиваются (запрессовываются) в будущую модель. В качестве расходных материалов используется бумага, алюминиевая фольга, спекающаяся под воздействием ультрафиолета, пластик. Преимущество метода — экономичная цена расходных материалов (бумаги).
  • SLA. Стереолитография или фотополимеризация: прототип выращивают на сетке, помещенной в жидкую ванну. Сначала его покрывают слоем материи толщиной до 0,13 мм (разрешение). Сверху лазер обрабатывает участки полимера, требующие упрочнения. Платформа опускается на 0,05-0,13 мм в зависимости от разрешения и процесс повторяется. Деталь требует постобработки — ректификации, иногда обработки в ультрафиолетовой печи. Это не позволяет печатать двумя материалами или цветами.
  • ЖК-дисплей. Ультрафиолетовая светодиодная матрица освещает фотополимерный материал через ЖК-экран. Последний контролирует степень поляризации света по всей его площади, формируя матрицу будущего слоя деталей.
  • DLP. Тип SLA-печати, в котором в качестве источников используются жидкие фотополимерные смолы. Обычный видимый свет используется для отверждения (отверждения) полимера. Модель может формироваться как на восходящей, так и на нисходящей платформе.
  • SLS. Это относится к методам прототипирования, основанным на совмещенном порошковом слое, спеченном лазерным лучом. Технология позволяет работать с керамикой, металлическими порошками, стеклом, пластиком, получать мелкие и сложные детали. Сырой порошок сводит к минимуму количество расходных материалов.
  • EBM — электронно-лучевая плавка металлического порошка в вакуумной камере. Для изготовления модели использована металлическая глина: металлический порошок, органический клей и вода. Из-за нагрева смеси вода с клеем испаряется, и стружка плавится.
  • 3DP. 3D струйная печать. Он заключается в чередовании нанесения слоев пудры и клея. В результате получилась модель из гипсового материала. Поддержка многоцветной печати, в качестве пудры используются резина, пластик, дерево, сахар.
  • Цветной. Цветные методы включают следующие методы: FDM, 3DP, EBF, LOM, MJM. Для создания цветных прототипов требуются машины с несколькими экструдерами. Второй способ — сублимация: нагревание красителя в нужных местах до испарения.

По типу применяемых расходников

В качестве расходных материалов используются разные материалы.

Порошки Печатающая головка наносит слой клея на основу в нужных местах, валик наносит слой порошка (металлического порошка), спеченного с веществом.
Штукатурка Предыдущий вариант, где вместо металлического порошка требуется штукатурка, мастика, цемент со вяжущим составом.
Полимеры Жидкие фотополимеры затвердевают под воздействием электромагнитного излучения (метод SLA). Сплавленные пластиковые нити (PLA, PVA, ABS) наносятся слоями на основу и быстро затвердевают.
Воск Удобный литейный материал для высококачественных деталей, прост в обработке.

По конструкции

Есть несколько моделей 3D-принтеров.

  • RepRap. Самовоспроизводящаяся машина, способная печатать детали, необходимые для создания ваших собственных копий. Они создают 3D-принтеры для массовой эксплуатации с минимальными затратами. Поставляется в виде набора металлических компонентов без пластиковых элементов (может быть отформован) и иногда даже электроники. Сборка трудоемка, экономична.
  • Комплект для рукоделия. Устройства поставляются в форме производителя с инструкциями по сборке. На сборку принтера уйдет несколько часов или дней. Кроме того, многие соединения «защищены» от плохих соединений. В качестве расходных материалов используются пластмассы и другие полимеры с низкой температурой плавления. Достоинства: полная комплектация, после сборки вы сможете самостоятельно решить некоторые проблемы. Стоит дешевле, чем модель в сборе.
  • Готовый. Готовые модели высокого разрешения с закрытой рабочей камерой. Они работают с нейлоном и пластиком. Это будет стоить около 1000 долларов или больше.
  • Торгово-промышленный. Промышленные устройства могут печатать металлом, гелями с живыми клетками, полимерами с разными свойствами: более высокая механическая прочность, растворимость в воде. Они используются в производстве, авиакосмической, ювелирной, кухонной, литьевой.

3D принтер: что это такое и как работает чертеж 3Д

Объемная печать, в зависимости от области применения, может использовать разные принципы работы и состав полимеров, но основной технологией остается построение слой за слоем, слой за объектом.

Этапы проектирования:

  • Создание макета на компьютере в программе автоматизированного проектирования, поддерживающей объемное моделирование. Программа позволяет проводить расчеты на всех уровнях детали, строить слои, а также проводить финальное тестирование изделия и рассматривать его со всех сторон в режиме просмотра. Эти возможности принадлежат платформам компании ZVSOFT. Программа ZW3D — это универсальная полнофункциональная CAD / CAM-система для работы с 3D-моделями. Есть три пакета с разным количеством инструментов: Lite, Standard и Professional. Все они полностью совместимы с принтером благодаря экспорту чертежей в формат STL. Подробнее об этом можно прочитать ЗДЕСЬ.hd принтеры что это

Разновидности технологий 3Д принтеров

На данный момент конкурируют три типа устройств:

  • FDM (моделирование наплавленного осаждения);
  • ЛОМ (производство ламинированных изделий);
  • SLA и STL (стереолитография).

Также есть такие варианты, как:

  • Многоугольник;
  • ЛИНЗА;
  • LS (лазерное спекание);
  • 3DP (трехмерная печать).

Рассмотрим некоторые из них подробнее.

Стереолитографические установки – что это такое для 3D печати

3d принтер что это

SLA или просто SL — это расширенная родительская система. Ее истоки заложил Чак Халл, но на данный момент многие компании производят техники, основанные на принципе стереолитографии. В его основе все те же материалы: жидкий фотополимер, запеченный пластик и лазер. Луч как бы фиксирует определенные точки в емкости с жидкостью, постепенно поднимаясь снизу вверх, слой за слоем. Оставшийся раствор стекает, оставляя предмет для шлифования.

Это очень эффективный метод с точки зрения точности. Позволяет быстро получить результат с погрешностью всего 10 микрон. Но оборудование дома устанавливают редко, так как работа с едким веществом без соблюдения норм и мер предосторожности чревата ожогами и токсическим отравлением организма.

Лазерное спекание – LS (laser sintering)

как работать с 3D-принтером

Метод аналогичен предыдущему, но улучшен за счет использования не жидкого полимера, а его сыпучей версии. Преимущества нововведения:

  • В решении часто встречаются случаи поломки объекта в процессе строительства, так как ничто не поддерживает конструкцию, которая еще хрупкая, но уже тяжелая. В пудре все иначе: деталь не может сломаться, так как опирается на твердое тело.
  • Помимо полимера можно использовать измельченные частицы бронзы, стали, нейлона, титана.

Недостатки:

  • Температура плавления очень высока, поэтому объекту потребуется много времени, чтобы остыть.
  • Поверхность менее монолитная, в ней больше воздуха.
  • хранить некоторые смеси вне азотной камеры опасно.

Что такое 3Д печать методом послойного наплавления термопласта

Технология LOM предполагает нанесение нарезанных листов бумаги, пластика или алюминия и их последующее склеивание. Точные контуры рассчитываются в специализированных САПР, работающих с 3D-моделями. Функция структурирования простых и сложных объектов по форме • Программное обеспечение ZJR ZVSOFT позволяет создавать органические формы, рисуя эскиз на простой сетке, а затем сглаживая линии в деталях, обрабатывая детали вручную или автоматически.

Используя специализированные платформы, LOM-моделирование становится простым и доступным.

Технология FDM также работает с термопластами. Его структура состоит из подачи материала (пластиковой нити) через экструдер — печатающую головку механизма. Направленный слой запекается с помощью специальной насадки. Вот так объект создается слой за слоем снизу вверх.

Конструктивные особенности 3D-принтеров

Принцип работы 3D-принтера основан на законах кинематики. Различают разные схемы 3D-печати, основанные на движениях платформы и печатающей головки, которые могут перемещаться относительно друг друга в разных плоскостях.

Существует четыре основных схемы печати:

  • дельта
  • экструдер движется по осям X и Y,
  • экструдер меняет положение в пространстве по осям X и Z,
  • экструдер перемещается по осям X, Y и Z.

I схема

Платформа фиксированная, положение по осям x, y, z изменяется только экструдером. Особенностью модели является наличие высокого каркаса. Печатающая головка размещена на трех стержнях, каждый из которых закреплен на подвижном блоке, установленном на опоре, с возможностью вертикального перемещения.

Плюсы: быстрая скорость печати, хорошая точность.

Дельта нагрузки

II схема — экструдер движется по осям Х и Y

Печатающая головка расположена над платформой и может перемещаться слева направо или назад и вперед, а платформа — вверх и вниз.

Загрузка: экструдер перемещается по осям X и Y

III схема — экструдер перемещается по осям X и Z

Экструдер, как и в предыдущем типе, умеет перемещаться влево или вправо, а также изменять свое положение в пространстве по высоте. Платформа, в свою очередь, может двигаться вперед или назад без изменения высоты.

Загрузка: экструдер движется по осям X и Z

IV схема – экструдер движется по осям X, Y и Z

Последняя схема предполагает использование фиксированной платформы. Как и в случае схемы Дельта, экструдер может перемещаться по трем осям x, y, z, но в этом случае нет сложного механизма фиксации печатающей головки.

Работа по пластику

Теперь давайте посмотрим, как работает пластиковый 3D-принтер. В результате появления на мировом рынке принтеров, поддерживающих технологию 3D-печати, наступила новая эра изготовления вещей. Трехмерное создание деталей только недавно получило широкое распространение в повседневной жизни, так как производственные и промышленные предприятия применяют его уже давно. Предлагаем вам узнать, как работает 3D-принтер на пластике, что это за оборудование и какие расходные материалы используются.

Работа начинается с создания виртуальной модели с помощью специальной компьютерной программы. Затем модель обрабатывается программно, чтобы разделить ее на слои. Затем выполняются следующие шаги:

  • Послойное формирование массы из композиционных порошков.
  • Распределение массы по рабочей поверхности по мере заполнения камеры.
  • Нанесение клейкой основы после создания каждого слоя.

Затем готовый объект можно вынуть из рабочей камеры. Важно понимать, что оборудование, используемое для печати, отличается по принципу работы. Сегодня используются следующие технологии:

  • быстрое прототипирование;
  • послойное плавление термопласта;
  • лазерная стереолитография;
  • лазерное спекание.

Какие пластмассы используются для 3D-печати? Выбор в пользу того или иного материала, из которого можно печатать модели, зависит от специфики технологии. Самые популярные материалы — это пластмассы, такие как FDM и PLA. Возможно использование поликарбоната, нейлона, полиэтилена и других видов сырья, применяемого в промышленности. В некоторых установках допускается смешение материалов, использование дополнительных веществ, улучшающих качественные характеристики готового продукта. Качественный пластик не только дает отличный результат, но и гарантирует надежность изделия в целом. Самый экзотический вид материала — металл. Здесь нужно использовать специальный металлический порошок. В результате получается не наплавляемое изделие, а приклеиваемое послойно.

Из чего создаются изделия

Базовый материал может отличаться. Самый популярный и стартовый элемент — фотополимер. Он прост в обращении, имеет низкую температуру плавления и удобен для последующей обработки — шлифования. На смену ему пришел термопласт (типы АБС и ПЛА) — улучшенный материал с рядом преимуществ, в частности, он безопаснее и экологичнее.

все о 3D-принтерах

Также его можно использовать:

  • нейлон — высокая прочность и износостойкость;
  • поликарбонат — широкий, комфортный для изделия температурный диапазон от -100 до +115 градусов;
  • полиэтилен;
  • поливиниловый спирт: быстро схватывается, но растворяется при контакте с водой;
  • целлюлоза;
  • полипропилен нетоксичен и недорог;
  • flex — очень гибкий и эластичный;
  • HIPS — удобен для многоуровневых конструкций со сложными шипами и опорами;
  • стеклофил — прозрачный и невосприимчивый к ультрафиолету, механическим воздействиям и бактерицидному воздействию, поэтому часто используется в медицине;
  • керамический состав — содержит только керамические частицы, но при печати создает эффект камня;

как работа на 3D-принтере

  • ПВС — быстро растворяющийся полимер, пригодный для временного склеивания элементов конструкции;
  • ПВД — тонкий пластик, подходящий для вентилируемой упаковки продуктов;
  • ПЭТГ — полупрозрачный материал, образующий красивую глянцевую поверхность, подходящую для декоративных элементов;
  • полиоксиметилен: стойкий, как металл, но легкий в обращении и легкий;
  • ДЕРЕВО — надежная имитация дерева с сохранением свойств исходного материала, то есть с сильными характеристиками влагопоглощения;
  • ABS Antistatic — это обычный полимер с антистатическим эффектом для изоляции от электричества;
  • GLOW — люминесцентное вещество, способное поглощать и излучать свет;
  • металл — в составе присутствуют элементы бронзы, алюминия и других веществ, на выходе предмет, напоминающий настоящее металлическое изделие.

как работа на 3D-принтере
По программному дизайну FORUM по программе ZWCAD KNOWLEDGE BASE

Основный принцип работы

  • объект моделируется на компьютере в специальной программе САПР;
  • готовый объект, сохраненный в специальном формате, нарезается программой-слайсером, поставляемой с устройством, а толщина каждого слоя определяется возможностями 3D-принтера и выбранными настройками;
  • каждый слой транслируется в двоичный код команды, который принимается устройством и в соответствии с которым, согласно координатам, наносится слой материала;
  • объект формируется слой за слоем.

Технологии трёхмерной печати

В 3D-печати используются некоторые технологии. Технология и технология зависят от материала, используемого для печати.

В настоящее время для этого можно использовать: пластмассовые нити, фотополимерные смолы, сплавы металлических порошков; композитный порошок из гипса, воска, а также различных строительных и кулинарных смесей.

Самые известные технологии 3D-печати:

  • FDM;
  • SLS и SLM;
  • ламинирование;
  • фотополимерная печать;
  • печать на гипсе;
  • строительный пресс с бетоном и др.

Послойное наплавление

Самая простая и популярная технология печати — это FDM или Fused Deposition Technology.

Он предполагает подачу нити к специальному нагревательному элементу.

Экструдер используется для нанесения расплавленного пластика на заданную область печати. Экструдер установлен на печатающей головке, которая перемещается по области печати в горизонтальной плоскости. После того, как слой напечатан, платформа построения уменьшит размер слоя, и работа возобновится.

Этот вид печати самый удобный. И устройства на его основе самые дешевые. Именно поэтому такие 3D-принтеры наиболее популярны для домашнего и домашнего использования, то есть для личного пользования.

Чем печатает: расходные материалы

Основные расходные материалы для 3D-моделей — пластик и фотополимер.

  • АБС-пластик. Нетоксичен, без запаха, обладает высокой ударопрочностью, термостойкостью и эластичностью. Плавится примерно при 245 ° C. Продается в виде пудры или цветных ниток. Не переносит прямых солнечных лучей, не позволяет получать прозрачные модели. Деформируются трещины, отслоения, острые края, тонкие выступы. Во время работы требуется вентиляция.
  • PLA пластик. Полилактид — экологический пластик, получаемый из остатков кормовых культур: свеклы, кукурузы. В растопленном состоянии приятно пахнет. По сравнению с АБС-пластиком модели со временем деградируют в жарких и дорогих условиях. Под механическим воздействием он изгибается, сжимается, разрушается при падении. Теряет форму при температуре от 600 С.
  • ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ. Обычный полимер, который содержится в бутылках для напитков, воды и пищевых контейнерах. Для 3D-принтеров используется модификация PETG — пластик более чистый, менее хрупкий. Он впитывает влагу и поэтому должен храниться в сухих помещениях. Несмотря на механическую стойкость, он легко царапается и устойчив к тепловым воздействиям.
  • Нержавеющая сталь. Печатайте «долговечные» изделия, устойчивые к коррозии — фигурки, узлы механизмов, брелоки. Наряду с нержавеющей сталью используются алюминий, латунь, медь, бронза. Прототипы нуждаются в постобработке.
  • Древесина. Дорогой и эстетичный материал, состоящий из полимерной основы с добавлением древесных волокон (стружки, тирса) кедра, сосны, березы. Также встречаются экзотические экземпляры с частицами вишни, кокоса, пробки, бамбука. Изделия пахнут деревом, после полировки практически не отличаются от столярных. Это актуально, когда внешний вид важнее точности и цены.
  • Смолы. Дорогой расходник для гладких и прочных моделей с высокой детализацией. Используется в многоструйных принтерах (MJP) и стереолитографических лазерных принтерах. Смолы бывают твердые, эластичные, непрозрачные, прозрачные, цветные, термостойкие. Под воздействием солнечных лучей фотополимерная смола теряет прозрачность. Они отличаются гладкой поверхностью и простотой постобработки.
  • Нейлон. Аналог АБС-пластика с повышенной температурой плавления до 320 ° С, гигроскопичностью и токсичностью. Он долго остывает и требует штифтового экструдера. Используется для печати движущихся частей.

Работа по металлу

Если вы выбираете 3D-принтер по металлу, важно знать, как это оборудование работает, прежде чем покупать его. Для этого можно посмотреть небольшой обучающий ролик на YouTube или тематическом ресурсе.

В процессе печати клей (связующее) распыляется через головку принтера в области, отмеченные компьютером. Затем при помощи дерева на поверхность наносится металлический порошок. Он затвердевает при контакте с клеем. Поэтому его наносят послойно: в качестве альтернативы порошковый клей. Так изготавливается металлическое изделие на 3D-принтере, видео-работу для более детального изучения этого процесса можно найти на специализированном сайте.

Многие модели металлических 3D-принтеров впечатляют размерами и весят более тонны. Стоимость такого оборудования также довольно высока. Эти принтеры широко используются для создания сложных объектов. Производство, в том числе выплавка, и переработка таких продуктов осуществляется в несколько этапов, а это означает, что это связано как со значительными трудозатратами, так и с дополнительными финансовыми затратами.

Области применения 3D печати

Есть много областей, где внедряются новые технологии, наиболее популярными из которых являются:

  • Лекарственное. Производство протезов по индивидуальному заказу началось очень давно. Такие искусственные части тела практически не отличаются от натуральных.
  • Лекарства. За материал берется биологически активная добавка. Таким образом, запрошенный товар восстанавливается на точную сумму.
  • Машиностроение и технологии. Сложные в производстве запасные части и узлы стало проще изготавливать с помощью печати, а не в нескольких мастерских.
  • Предметы одежды и обуви. Раньше было налажено производство крепежа и декоративных деталей, но с появлением тончайшего полимера стали выпускать целые модели.
  • Арт-объекты.
  • Биопечать — новое направление в медицине. Работа проводится с использованием тканей, похожих на живые.

3D-печать, что это такое

Управление процессом объемной печати

Процесс получения готового изделия на устройстве 3D-печати — это физическая материализация его модели на компьютере, созданная с помощью специального программного обеспечения. Управление процессом трехмерной печати разделено на несколько этапов.

Создание цифровой модели и введение данных в печатное устройство

Для цифровой обработки объекта требуется специальное программное обеспечение («3D Studio Max», «AutoCAD» и др.). Если у вас нет навыков работы с программами, лучше всего обратиться к специалисту. Процесс создания модели медленный и может занять несколько дней.

Вы можете использовать специальный 3D-сканер, но качество виртуальной модели снизится.

Если объект в производстве — вещь типовая, можно поискать информацию в Интернете, на специализированных сайтах. Цифровая модель сохраняется в формате STL.

Затем с помощью специализированной программы нарезки создается G-код — система команд, которая управляет перемещением печатных элементов устройства. Интерфейс программы прост и удобен в использовании.

Подготовка к работе

Этап зависит от типа печатающего устройства. Например, перед запуском системы FDM на рабочий стол устройства наклеивается специальная пленка и загружается катушка с пластиковой нитью. Тип и цвет пластика подбираются исходя из характеристик готового изделия. Проверяют резьбу на предмет загрязнения и механических повреждений — это сказывается на качестве получаемого изделия.

Этап печатания

Производится самостоятельно. Необходимо следить за тем, чтобы слои наносились на объект равномерно, не происходило затвердевания полимерной нити или ее чрезмерной пластичности. При необходимости вносятся изменения в настройки устройства.

Дополнительная обработка объекта

При необходимости проводится дальнейшая обработка: черновая обработка и полировка готового изделия. Если при печати объекта сложной формы были сделаны опорные конструкции (что необходимо для предотвращения разрушения моделируемого объекта), то необходимо их удалить и отполировать стыки.

Где можно применить 3D-принтер

Потенциал аддитивных технологий уже позволил использовать их в различных сферах жизни человека.

Промышленность

Использование систем 3D-печати в производственных процессах стало обычным явлением. Реализация макетов и прототипов готовой продукции, позволяющая оценить их реальные характеристики. Производство сложных форм, используемых для изготовления нестандартных деталей. Производство запасных частей к агрегатам и механизмам для быстрого ремонта. Мелкосерийное производство уникальной продукции (например, деталей ракетных двигателей) и т.д.

Медицина

Получение сложных форм — копий недостающих частей человеческого скелета (недостающие кости черепа, раздробленные кости и т.д.). По этим формам производятся элементы, которые вживляются в человеческий организм. Проведение опытов по печати человеческих органов (почка, щитовидная железа), которые были трансплантированы в человеческий организм и пересажены. Изготовление протезов конечностей.

Архитектура и строительство

Реализация трехмерных моделей зданий для презентации архитектурных проектов.

Появление технологии прототипирования жилых домов. С его помощью можно за несколько часов напечатать дом, строительство которого обычными методами занимает несколько дней.

Образование

Получите учебные пособия, которые помогут вам выйти на новый уровень образования. Изготовление предметов сложной формы, которые представляют собой, например, графическое решение алгебраических уравнений. Развивать у студентов пространственное мышление.

Космос

Предложен проект, в котором системы 3D-печати будут использоваться в космосе: с их помощью планируется построить лунную базу, а в качестве рабочего вещества планируется использовать лунный грунт.

Малый бизнес

Работа на 3D-принтерах позволяет создавать уникальные дизайнерские объекты, изготавливать миниатюры с участием печатных кукол, имеющих вертикальное сходство с покупателями, изготавливать аксессуары для одежды по индивидуальным заказам…. Продолжать можно до бесконечности. Дополнительные технологии позволяют творческому предпринимателю уверенно найти свою нишу в мире бизнеса.

Можно ли применять напечатанные изделия

Это зависит от качества материала, принтера и конечного продукта. Домашние принтеры часто неточно передают форму и цвет предмета. Пластиковые изделия требуют дополнительной обработки: иногда на них отпечатки с заусенцами и дефектами и почти всегда с полосатой поверхностью.

Производится после и до обработки. Источник: 3D-Today

Существует несколько методов обработки поверхности, не все из них подходят для домашнего использования:

  • механическая обработка — ручное шлифование, снятие заусенцев;
  • химические — окунание в ацетон, пескоструйная обработка, нанесение кистью специального раствора.

Критика и проблемы

❌ Медленно и без гарантии: печать выполняется довольно медленно и недостаточно точно. Большая проблема в принтерах-любителях — это брак. Например, деталь может оторваться от подложки только во время печати, и все черт возьми. Или двигатели не будут откалиброваны, и сопло начнет размазывать нужные участки.

❌ Низкая эффективность: для печати детали размером 10 × 10 см требуется принтер размером не менее 50 × 50 см, который будет стоить несколько сотен долларов.

❌ Не самые прочные материалы: 3D-печать по-прежнему ограничивается пластиком и смолами. Существуют отдельные технологии печати на основе металлического порошка, но если вам нужна стальная деталь, вам понадобится не 3D-принтер, а обычный токарь и станок. Но не все детали можно сделать на машине.

❌ Не всегда понятно почему. В промышленности для создания прототипов используются 3D-принтеры, но в массовом производстве эти технологии не используются. Для домашнего использования тоже непонятно: мелочи из пластика печатают на 3D-принтерах для любительских проектов .. и все. Очень мало случаев, когда нормальный человек захочет распечатать что-нибудь полезное для дома.

Оцените статью
Adblock
detector