Нова технология за 3D печат. II. Тези, които синтероват или лепят нещо. Използване за домакинство и хоби

Историята на 3D печата датира от 80-те години на миналия век, но дълго време на него се гледаше като на нещо с ограничен обхват и невероятни цени. Сравнително наскоро той започна да набира популярност: разработват се нови технологии за 3D печат, които представляват интерес не само в тесни области, но и сред компании от голямо разнообразие от дейности. Те активно използват и инвестират в 3D печат, за да постигнат висока рентабилност и да намалят производствените разходи дори на най-сложните продукти.

Принцип на действие

За да дадем кратко обяснение на същността на 3D печата, това е метод за производство на триизмерни продукти на базата на техните цифрови модели чрез синтероване или залепване на хомогенен материал. Независимо коя технология се използва за това, процесът се състои в постепенно натрупване слой по слой на конкретен обект. От тази гледна точка 3D печатът е коренно различен от традиционната обработка на материали, която често включва подход „вземете празно място и премахнете всичко ненужно“, което е придружено от голямо количествоотпадъци. Процесът на 3D печат започва от нулата и желаният продукт постепенно "нараства" чрез добавяне на нови слоеве и почти няма отпадъци (или понякога има относително малки количества). Именно с формирането на слой по слой се свързва и друго име за 3d печат - адитивни технологии (от английската дума additive - добавяне)

Всички продукти се отпечатват на 3d принтер, който работи с определени консумативи под софтуерен контрол. Опростената технология за печат се състои от следните стъпки:

създава се 3d модел на желания обект по определени правила;
файл с триизмерен модел се зарежда в програма за изрязване, която го разделя на слоеве и изчислява заданието за печат под формата на специален код;
задайте необходимите настройки за печат;
процесът на печат се стартира директно или кодът се записва в картата с памет за отложен печат;
3d моделът се възпроизвежда: формата се прилага на слоеве консумативи се оформя готовият продукт.

В зависимост от използваните технологии и материали, получените продукти могат да се използват в машиностроенето, за създаване на шприцформи, както и за визуализиране и моделиране на различни обекти.

Разнообразие от технологии

Днес броят на съществуващите технологии, използвани в 3D печата, вече е надхвърлил първите десет, дори без да се вземат предвид такива методи, на които се дават различни имена поради законови ограничения. Сред тях могат да се разграничат 3 основни с някои вариации, които се различават по използваните материали, точността и принципите на работа, както и самите печатащи устройства. Всяко печатащо устройство е проектирано за конкретна технология.

Този метод за 3D печат ви позволява да създавате триизмерни проби от течен фотополимер, който под действието на лазерното лъчение се превръща в твърдо състояние. С помощта на SLA технологията се създава обект върху платформа, потопена във фотополимер, към която се насочва лазерен лъч. Той осигурява кристализацията на материала и по този начин се образува първият слой на бъдещия продукт. Платформата се измества всеки път с дебелината на слоя, празното пространство се запълва с течен полимер и процесът на печене се повтаря, докато се изгради желаният обект.

Основното предимство на стереолитографията е нейната висока точност. Различните модели принтери ви позволяват да постигнете дебелина на слоя от 6-10 микрона (за сравнение дебелината на човешката коса варира от 50-100 микрона). Поради това използването на SLA е най-търсено в медицината (например стоматология) и производството на бижута. От друга страна, индустриалните 3D принтери ви позволяват да създавате обекти с размери до няколко метра.

Една от вариациите и достойните алтернативи на SLA е сравнително младата технология за LED 3D печат DLP (Digital Light Processing). Тя включва обработката на същите течни фотополимери, но тяхната кристализация става под действието на LED светлинни проектори, които първо оформят контура на слоя, а след това го запълват. Освен това осигурява добра точност (до 15 µm) и голямо разнообразие от физикохимични и механични свойствафотополимерни смоли и техните цветове. В сравнение със SLA-технологиите, той има допълнително предимство - по-висока скорост на печат.

Тази технология за 3D печат е най-разпространената днес, тъй като не изисква скъпо оборудване и работата с консумативи (пластмасова нишка или прът) не е особено трудна. Съкращението FDM и името Fused Deposition Modeling са собственост на Stratasys. За да се заобиколят патентните ограничения, проектът RepRap предложи свое собствено име FFF или Fused Filament Fabrication (Filament Fusion Fabrication). На практика технологията за 3D печат FFF по същество означава същото нещо като FDM.

Принципът на действие в този случай е следният: главата на екструдера нагрява пластмасовите нишки до полутечно състояние и ги дозира върху работната платформа. Слоевете се нанасят един по един, сливат се заедно и се втвърдяват, като постепенно се изгражда продукт, който напълно съответства на цифровия прототип.

Технологията SLS (Selective Lazer Sintering) включва използването на прахообразни консумативи. Като последното се използват прахови форми от бронз, стомана, найлон, титан и др. Но някои прахове имат експлозивни свойства, така че изискват съхранение изключително в камери с азот. Този вариант на 3D технология, който се използва за отпечатване както на пластмаса, така и на метал, често се използва в индустриалната област за създаване на трайни елементи.

Благодарение на синтероването с лазерен лъч структурата на желания обект се изгражда на слоеве, чиято плътност ще зависи от максималната енергия на излъчвателя. Неговите контури се очертават постепенно в съответствие с цифровия модел. В този случай синтероването често се случва при високи температури, така че охлаждането на готовите части отнема много време (до цял ден).

Една от характеристиките на технологията SLS е минималната вероятност от счупване на частта по време на 3D печат, тъй като неизползваният прахообразен материал ще служи като опора за шарнирните му елементи.

Приложение на 3D печат

Обхватът на приложение на технологиите за 3D печат почти няма граници. Това се доказва от друго от имената на бързото прототипиране. И така, 3D печатът може да бъде незаменим за:

дребномащабно производство, когато производството на малки партиди, изключителни или персонализирани обекти (предмети на изкуството, игрови фигури, експериментални образци) изисква минимално време от разработването до създаването на готов продукт, тъй като работата на дизайнерите е значително опростена;
автомобилната и аерокосмическата индустрия, където 3D технологиите отварят възможности за метален печат на резервни части и предмети с всякаква сложна форма, които често са по-здрави и по-леки от традиционните продукти;
медицина, където вече се създават импланти на 3D принтери (например за протезиране в стоматологията) и лекарства, а учените работят върху разработването на технологии за 3D биопринтиране за създаване на органи, живи тъкани и кости;
строителство, където 3d технологиите се използват не само за създаване на архитектурни модели на къщи от цели микрорайони с необходимата инфраструктура, но и за отпечатване на пълноценни строителни материали и дори цели сгради;
модната индустрия и творчески хоракоито получават възможността да разкрият таланта си с помощта на 3d моделиране и да въплътят най-смелите идеи.

На този етап 3D печатането не е достатъчно развито, за да доведе до индустриалната революция. Но производството на сложни 3D части с висока точност е пазар, който е идеален за реализиране и по-нататъшно подобряване на тези уникални технологии на бъдещето. Напълно възможно е в близко бъдеще всеки да може да се сдобие с принтер за създаване на триизмерни мостри и тогава новите хоризонти в създаването на триизмерни мостри ще бъдат ограничени само от човешкото въображение.

Чарлз Хъл - бащата на съвременния 3D печат
3D печатили "добавително производство" - процесът на създаване на триизмерни обекти от една част с почти всякаква геометрична форма въз основа на цифров модел. 3D принтирането се основава на концепцията за изграждане на обект в последователни слоеве, които показват контурите на модела. Всъщност 3D принтирането е пълна противоположност на традиционните методи за механично производство и обработка, като фрезоване или рязане, където външният вид на продукта се формира чрез премахване на излишния материал (т.нар. „субтрактивно производство“).
3D принтерите са компютърно управлявани машини, които изграждат части по адитивен начин. Въпреки че технологията за 3D печат се появи през 80-те години на миналия век, 3D принтерите бяха широко използвани в търговската мрежа едва в началото на 2010-те. Първият способен 3D принтер е създаден от Чарлз Хъл, един от основателите на корпорацията. В началото на 21 век се наблюдава значително увеличение на продажбите, което доведе до рязък спад в цената на устройствата. Според консултантската фирма Wohlers Associates глобалният пазар на 3D принтери и свързаните с тях услуги е достигнал 2,2 милиарда долара през 2012 г., което е с 29% повече от 2011 г.
Технологиите за 3D печат се използват за създаване на прототипи и разпределено производство в архитектурата, строителството, промишления дизайн, автомобилостроенето, аерокосмическата, военно-индустриалната, инженерната и медицинската индустрии, биоинженерството (за създаване на изкуствени тъкани), модата и обувките, бижутата, образованието, географските информационни системи, Хранително-вкусовата промишлености много други области. Според проучване, домашните 3D принтери с отворен код ще ви позволят да си върнете капиталовите разходи за собствената си покупка чрез икономията на домакинското производство на артикули.

Терминология

Адитивното производство включва изграждане на обекти чрез добавяне необходимия материал, а не премахване на излишъка, какъвто е случаят с методите за изваждане
Терминът "добавително производство" се отнася до технологии за създаване на обекти чрез нанасяне на последователни слоеве материал. Моделите, направени по адитивния метод, могат да се използват на всеки етап от производството – както за производство на прототипи (т.нар. бързо прототипиране), така и като сами готови продукти (т.нар. бързо производство).
В производството, особено в машинната обработка, терминът "изваждане" предполага по-традиционни методи и е ретроним, измислен в последните годинида разграничим традиционни начинии нови адитивни методи. Въпреки че традиционното производство е използвало по същество "добавителни" методи от векове (като занитване, заваряване и завинтване), при тях липсва компонент на 3D информационна технология. Механичната обработка, от друга страна, (производството на части с точна форма), като правило, се основава на субтрактивни методи - пилене, фрезоване, пробиване и шлайфане.
Терминът "стереолитография" е дефиниран от Чарлз Хъл в патент от 1984 г. като "система за генериране на триизмерни обекти чрез наслояване".

Основни принципи

3D отпечатани модели

3D моделите се създават чрез ръчен компютърен графичен дизайн или чрез . Ръчното моделиране или подготовката на геометрични данни за създаване на 3D компютърна графика е нещо като скулптура. 3D сканирането е автоматично събиране и анализ на данни от реален обект, а именно форма, цвят и други характеристики, с последващо преобразуване в цифров триизмерен модел.
Както ръчното, така и автоматичното създаване на 3D отпечатани модели може да бъде предизвикателство за обикновения потребител. В тази връзка 3D отпечатаните пазари станаха широко разпространени през последните години. Някои от по-популярните примери включват Shapeways, Thingiverse и Threeding.
3D печат

Следните цифрови модели се използват като чертежи за 3D отпечатани обекти
По време на печата принтерът чете 3D отпечатан файл (обикновено във формат STL), съдържащ данни за 3D модел и нанася последователни слоеве течност, прах, хартия или листов материал, изграждайки 3D модела от серия от напречни сечения. Тези слоеве, съответстващи на виртуални напречни сечения в CAD модела, са свързани или слети заедно, за да създадат обект с дадена форма. Основното предимство на този метод е възможността за създаване на геометрични форми с почти неограничена сложност.
"Разделителната способност" на принтера се отнася до дебелината на нанесените слоеве (ос Z) и точността на позициониране на печатащата глава в хоризонталната равнина (по осите X и Y). Разделителната способност се измерва в DPI (точки на инч) или микрометри (остарелият термин е "микрон"). Типичната дебелина на слоя е 100 µm (250 DPI), въпреки че някои устройства изглежда могат да отпечатват слоеве с дебелина до 16 µm (1600 DPI). Разделителната способност по осите X и Y е подобна на конвенционалната 2D лазерни принтери. Типичният размер на частиците е около 50-100 µm (510 до 250 DPI) в диаметър.

Един от методите за получаване на цифров модел е триизмерното сканиране. Илюстрацията показва 3D скенера MakerBot Digitizer.
Изграждане на модел с помощта на съвременни технологииотнема от няколко часа до няколко дни в зависимост от използвания метод и размера и сложността на модела. Индустриалните системи за добавки обикновено могат да намалят времето до няколко часа, но всичко зависи от вида на инсталацията и размера и броя на моделите, произвеждани едновременно.
Традиционните производствени методи като леене под налягане могат да бъдат по-евтини за широкомащабно производство на полимерни продукти, но адитивното производство има предимства за дребномащабното производство, позволявайки по-високи производствени нива и гъвкавост на дизайна, заедно с повишена рентабилност на произведена единица. В допълнение, настолните 3D принтери позволяват на дизайнерите и разработчиците да създават концептуални модели и прототипи, без да напускат офиса.
Лечение

Схема на работа на FDM 3D принтери
Въпреки че разделителната способност на принтерите е достатъчна за повечето проекти, отпечатването на обекти с леко огромен размер и след това обработването им с помощта на високопрецизни инструменти ви позволява да създавате модели с повишена точност.
Примери за устройства с подобен комбиниран метод на производство и обработка са. Някои методи за адитивно производство позволяват използването на множество материали, както и различни цветове в рамките на един производствен цикъл. Много от 3D принтерите използват "подпори" или "подпори" по време на печат. Подпорите са необходими за изграждане на фрагменти на модела, които не са в контакт с основните слоеве или работната платформа. Самите подпори не са част от дадения модел и след приключване на отпечатването те или се отчупват (в случай на използване на същия материал като за отпечатване на самия модел), или се разтварят (обикновено във вода или ацетон - в зависимост от материал, използван за създаване на опорите). ).

Печатни технологии

От края на 70-те години се появиха няколко метода за 3D печат. Първите принтери бяха големи, скъпи и много ограничени.

Завършен модел на череп с опори, които все още не са премахнати

В момента се предлага широка гама от добавки за производство. Основните разлики са в метода на наслояване и използваните консумативи. Някои методи разчитат на топене или омекотяване на материали за създаване на слоеве: те включват селективно лазерно синтероване (SLS), селективно лазерно топене (SLM), директно метално лазерно синтероване (DMLS), печат с нанасяне на стопилка (FDM или FFF). Друга тенденция е производството на твърди модели чрез полимеризация на течни материали, известна като стереолитография (SLA).
В случай на ламиниране на листови материали (LOM), тънки слоеве материал се нарязват по необходимия контур и след това се съединяват в едно цяло. Като LOM материали могат да се използват хартия, полимери и метали. Всеки от тези методи има своите предимства и недостатъци, поради което някои компании предлагат избор от консумативи за изграждане на модел - полимер или прах. Принтерите LOM често използват обикновена офис хартия за изграждане на издръжливи прототипи. Ключови точкипри избора на подходящо устройство са скоростта на печат, цената на 3D принтер, цената на отпечатаните прототипи, както и цената и гамата от съвместими консумативи.

Принтерите, които произвеждат пълноценни метални модели, са доста скъпи, но е възможно да се използват по-евтини устройства за производство на форми с последващо отливане на метални части.
Основните методи за адитивно производство са представени в таблицата:


Метод	технология	Използвани материали
екструдиране	Моделиране на стопено отлагане (FDM или FFF)	Термопласти (като полилактид (PLA), акрилонитрил бутадиен стирен (ABS) и др.)
Тел	Производство в свободна форма от Electron Beam Fusion (EBFȝ)
Прах	Директно метално лазерно синтероване (DMLS)	Практически всяка метална сплав
		титаниеви сплави
		Титанови сплави, кобалто-хромови сплави, неръждаема стомана, алуминий
	Селективно термично синтероване (SHS)	Прахови термопласти
	Селективно лазерно синтероване (SLS)	Термопласти, метални прахове, керамични прахове
Jet	мастиленоструен 3D печат (3DP)	Гипс, пластмаси, метални прахове, пясъчни смеси
ламиниране	Производство на обекти по метод на ламиниране (LOM)	Хартия, метално фолио, пластмасово фолио
Полимеризация	Стереолитография (SLA)	Фотополимери
Полимеризация	Цифрова LED проекция (DLP)	Фотополимери

екструзионен печат

Fused Deposition Modeling (FDM/FFF) е разработен от С. Скот Тръмп в края на 1980-те и комерсиализиран през 1990-те от компания, на която Тръмп е един от основателите. Поради изтичането на патента има голяма общност от разработчици на 3D принтери с отворен код, както и търговски организацииизползвайки тази технология. В резултат на това цената на устройствата е намаляла с два порядъка след изобретяването на технологията.

3D принтерите варират от прости принтери "направи си сам" до пластмасови...
Процесът на фузионен печат включва създаването на слоеве чрез екструдиране на бързо втвърдяващ се материал под формата на микрокапки или тънки струи. Обикновено консумативният материал (като термопластичен) идва под формата на макари, от които материалът се подава в печатаща глава, наречена "екструдер". Екструдерът загрява материала до неговата температура на топене, последвано от екструдиране на стопената маса през дюза. Самият екструдер се задвижва от стъпкови двигатели или серводвигатели, за да позиционира печатащата глава в три равнини. Движението на екструдера се контролира от производствен софтуер (CAM), свързан с микроконтролер.
Използват се всички видове полимери, включително акрилонитрил бутадиен стирен (ABS), поликарбонат (), полилактид (PLA), полиетилен високо налягане(HDPE), смеси от поликарбонат/ABS, полифенилен сулфон (PPSU) и др. Обикновено полимерът се доставя под формата на чист пластмасов пълнител. Има няколко проекта в общността на ентусиастите за 3D печат, които се насочват към материали за 3D печат. Проектите са базирани на производство на консумативи с помощта на шредери и топилни машини.

Технологията FDM/FFF има определени ограничения по отношение на сложността на генерираните геометрични форми. Например, създаването на окачени конструкции (като сталактити) е невъзможно само по себе си, поради липсата на необходимата опора. Това ограничение се компенсира чрез създаване на временни поддържащи структури, които се премахват след приключване на печата.
прахов печат

Един от методите за адитивно производство е. Слоевете на модела се изтеглят (синтероват) в тънък слой прахообразен материал, след което работната платформа се спуска и се нанася нов слой прах. Процесът се повтаря, докато се получи пълен модел. Неизползваният материал остава в работната камера и служи за поддържане на надвисналите слоеве, без да се налага създаването на специални опори.

Най-често срещаните методи се основават на лазерно синтероване: селективно лазерно синтероване (SLS) за работа с метали и полимери (например полиамид (PA), подсилен полиамид със стъклени влакна (PA-GF), стъклени влакна (GF), полиетеретеркетон (PEEK) ) , полистирол (PS), алумид, полиамид, подсилен с въглеродни влакна (Carbonmide), еластомери) и директно метално лазерно синтероване (DMLS).

... до скъпи промишлени предприятия, които работят с метали
Селективното лазерно синтероване (SLS) е разработено и патентовано от Карл Декард и Джоузеф Бийман от Тексаския университет в Остин в средата на 1080-те под егидата на Агенцията за напреднали изследователски проекти на отбраната (DARPA). Подобен метод е патентован от R. F. Householder през 1979 г., но не е комерсиализиран.

Селективното лазерно топене (SLM) е различно по това, че не синтерира, а всъщност топи праха в точките на контакт с мощен лазерен лъч, което ви позволява да създавате материали с висока плътност, които са подобни по отношение на механичните характеристики на произведените продукти по традиционни методи.

Топенето на електронен лъч (EBM) е подобен метод за адитивно производство на метални части (като титанови сплави), но използвайки електронни лъчи вместо лазери. EBM се основава на топене на метални прахове слой по слой във вакуумна камера. За разлика от синтероването при температури под праговете на топене, моделите, направени чрез топене с електронен лъч, се характеризират със здравина със съответната висока якост.

И накрая, има мастиленоструен 3D печат. В този случай свързващо вещество се нанася върху тънки слоеве прах (гипс или пластмаса) в съответствие с контурите на последователни слоеве на цифровия модел. Процесът се повтаря до получаване на готовия модел. Технологията предоставя широк спектър от приложения, включително създаване на цветни модели, окачени конструкции, използване на еластомери. Дизайнът на моделите може да бъде подсилен чрез последващо импрегниране с восък или полимери.

ламиниране

FDM 3D принтерите са най-популярните сред любители и ентусиасти
Някои принтери използват хартия като материал за изграждане на модели, като по този начин намаляват разходите за печат. Такива устройства преживяха пика на популярност през 90-те години на миналия век. Технологията се състои в изрязване на слоевете на модела от хартия с помощта на лазер с въглероден диоксид с едновременно ламиниране на контурите за оформяне на готовия продукт.

През 2005 г. компанията разработи вариант на технологията, който използва обикновена офис хартия, острие от волфрамов карбид вместо лазер и селективно нанасяне на лепило.

Има и опции за устройства, които ламинират тънки метални и пластмасови листове.

фотополимеризация

3D принтирането ви позволява да създавате функционални монолитни части от сложни геометрични форми, като тази дюза за реактивен двигател
Стереолитографската технология е патентована от Чарлз Хъл през 1986 г. Фотополимеризацията се използва предимно в стереолитографията (SLA) за създаване на твърди обекти от течни материали. Този метод се различава значително от предишните опити, от скулптурните портрети на Франсоа Вилем (1830-1905) до фотополимеризацията по метода на Мацубара (1974).

Методът за цифрово прожектиране (DLP) използва течни фотополимерни смоли, които се втвърдяват чрез излагане на ултравиолетова светлина, излъчвана от цифрови проектори в покрита работна камера. След като материалът се втвърди, работната платформа се потапя на дълбочина, равна на дебелината на един слой, и течният полимер отново се облъчва. Процедурата се повтаря до завършване на изграждането на модела. Пример за система за бързо прототипиране с помощта на цифрови LED проектори е .

Мастиленоструйните принтери (напр. Objet PolyJet) пръскат тънки слоеве (16-30 µm) фотополимер върху платформата за изграждане, докато се получи пълен модел. Всеки слой се облъчва с ултравиолетов лъч до втвърдяване. Резултатът е модел, готов за незабавна употреба. Гелообразният поддържащ материал, използван за поддържане на компонентите на геометрично сложни модели, се отстранява, след като моделът е ръчно изработен и измит. Технологията позволява използването на еластомери.

Чрез многофотонна полимеризация може да се постигне изключително прецизно детайлизиране на моделите. Този метод се свежда до изчертаване на контурите на триизмерен обект с фокусиран лазерен лъч. Поради нелинейното фотовъзбуждане, материалът се втвърдява само в точките на фокусиране на лазерния лъч. Този метод улеснява постигането на разделителни способности над 100 µm, както и изграждането сложни структурис движещи се и взаимодействащи части.

Друг популярен метод е полимеризация с помощта на LED проектори или "прожекционна стереолитография".

Проекционна стереолитография

Този метод предполага разделянето на цифров триизмерен модел на хоризонтални слоеве с преобразуването на всеки слой в двуизмерна проекция, подобно на фотомаски. 2D изображенията се проектират върху последователни слоеве фотополимерна смола, които се втвърдяват според прожектираните контури.

В някои системи прожекторите са разположени отдолу, като помагат за изравняване на повърхността на фотополимерния материал, когато моделът се движи вертикално (в този случай платформата за изграждане с нанесените слоеве се движи нагоре, вместо да потъва в материала) и намалява производствен цикъл до минути вместо часове.

Технологията ви позволява да създавате модели със слоеве от няколко материала с различни скорости на втвърдяване.

Някои търговски модели, като Objet Connex, нанасят смола с помощта на малки дюзи.

3D принтери

Индустриални предприятия

Индустриалното внедряване на адитивното производство протича с бързи темпове. Например, американско-израелското съвместно предприятие Stratasys доставя машини за адитивно производство, вариращи от $2000 до $500,000, докато General Electric използва машини от висок клас за производство
Битова техника

Технологията LOM издига папие-машето до високо качество ново ниво Разработването на 3D принтери за домашна употреба се преследва от нарастващ брой компании и ентусиасти. По-голямата част от работата се извършва от аматьори за собствени и обществени нужди, с помощта на академичната общност и хакери.

Най-старият и най-дълго действащ проект в категорията на настолни 3D принтери е RepRap. Проектът RepRap има за цел да създаде безплатни 3D принтери с отворен код (FOSH), предоставени под GNU General Public License. Устройствата RepRap са способни да отпечатват специално проектирани пластмасови компоненти, които могат да се използват за изграждане на клонинги на оригиналното устройство. Индивидуалните устройства RepRap успешно се прилагат при производството на печатни платки и метални части.

Поради отворения достъп до чертежи на принтери RepRap, много от проектите поемат технически решенияаналози, създавайки по този начин подобие на екосистема, състояща се предимно от свободно модифицирани устройства. Широката наличност на дизайни с отворен код само насърчава вариациите. От друга страна има значителна вариация в нивото на качество и сложност както на самите проекти, така и на устройствата, произведени на тяхна основа. Бързото развитие на 3D принтерите с отворен код води до нарастване на популярността и появата на публични и търговски портали (като Thingiverse или Cubify), предлагащи разнообразие от 3D дизайни за печат. Освен това напредъкът в технологиите помага устойчиво развитиеместни икономики чрез използване на местно достъпни материали за производството на принтери.

Стереолитографските 3D принтери често се използват в зъбното протезиране

Цената на 3D принтерите намалява със значителни темпове от около 2010 г., като устройствата, които струваха 20 000 долара по това време, сега струват 1 000 долара или по-малко. Много компании и индивидуални разработчици вече предлагат бюджетни комплекти RepRap под $500. Отворен проект доведе до разработването на принтери с общо предназначение, способен да отпечата всичко, което може да се изстиска през дюзата - от шоколад до силиконова шпакловка и химикали.
Принтерите, базирани на този дизайн, се предлагат като комплекти от 2012 г. за около $2000. Някои 3D принтери, включително и , са проектирани от самото начало за максимална достъпност – например устройството е проектирано на цена от около $100.
Професионалните принтери, разработени с публично финансиране на Kickstarter, често се представят добре: устройствата са безшумни и без изпарения на цена от $1499. „Химикалката за 3D печат“ събра 2,3 милиона долара. в дарения на Kickstarter, с продажна цена от $99 за самото устройство. Вярно е, че е трудно да се нарече 3D Doodler пълноценен 3D принтер.

3D Systems Cube е популярен домакински 3D принтер

Тъй като цените падат, 3D принтерите стават все по-привлекателни за домашно производство. Освен това домашното използване на технологиите за 3D печат може да намали отпечатъка на индустрията върху околната среда чрез намаляване на обема на консумативите и разходите за енергия и гориво при транспортиране на материали и стоки.

Паралелно със създаването на домашни 3D-принтирани устройства, се развиват и устройства за преработка на битови отпадъци в печатни материали, т.нар. . Например, търговският модел Filastrucer е проектиран да рециклира пластмасови отпадъци (бутилки от шампоан, контейнери за мляко) в евтини консумативи за принтери RepRap. Такива методи за изхвърляне на домакинствата са не само практични, но и имат положително въздействие върху екологичната ситуация.

Разработването и персонализирането на 3D принтерите RepRap доведе до появата на нова категорияполупрофесионални принтери за малкия бизнес. Производители като , и предлагат комплекти за под $ 1000. Точността на отпечатване на такива устройства е между индустриални и потребителски принтери. Напоследък набират популярност високопроизводителните принтери, използващи делта-образна координатна система или така наречените "". Някои компании предлагат софтуер за поддръжка на принтери, произведени от други компании.

Приложение

Използването на LED проектори помага за намаляване на цената на стереолитографските принтери. Илюстрацията показва DLP принтер Nova

3D печатането дава възможност да се изравнят разходите за производство на единична част и масовото производство, което представлява заплаха за мащабните икономики. Въздействието на 3D печата може да бъде подобно на въвеждането на производството. През 1450-те години никой не можеше да предвиди последствията от въвеждането на печатната преса; през 1750-те никой не приема сериозно появата на парен двигател, а транзисторите от 50-те години на миналия век изглеждаха като любопитна иновация. Но технологията продължава да се развива и вероятно ще окаже влияние върху всеки научен и индустриален бранш, с който влиза в контакт.

Най-ранното приложение на адитивното производство може да се счита за бързо прототипиране, насочено към намаляване на времето за разработка на нови части и устройства в сравнение с по-ранните методи на изваждане (твърде бавни и скъпи). Усъвършенстването на технологиите за адитивно производство води до разпространението им в различни области на науката и индустрията. Производството на части, които преди са били налични само чрез механична обработка, сега е възможно чрез адитивни методи и на по-добра цена.
Приложенията включват макетиране, създаване на прототипи, формоване, архитектура, образование, картографиране, здравеопазване, на дребнои т.н.
Промишлено приложение:
Бързо прототипиране:Индустриалните 3D принтери се използват за бързо прототипиране и изследвания от началото на 80-те години. По правило това са доста големи инсталации, използващи прахови метали, пясъчни смеси, пластмаси и хартия. Такива устройства често се използват от университети и търговски компании.

Напредъкът в бързото прототипиране доведе до създаването на материали, подходящи за производството на крайни продукти, което от своя страна допринесе за развитието на 3D производство на готови продукти като алтернатива на традиционните методи. Едно от предимствата на бързото производство е относително ниската цена за производство на малки партиди.

Бързо производство:бързото производство остава сравнително нов метод, чиито възможности все още не са напълно проучени. Въпреки това много експерти са склонни да смятат бързото производство за ново ниво на технологията. Някои от най-обещаващите области за бързо прототипиране за адаптиране към бързо производство са селективно лазерно синтероване (SLS) и директно метално синтероване (DMLS).
Масово персонализиране:някои компании предлагат услуги за персонализиране на обекти с помощта на опростен софтуер, последвано от създаване на уникални 3D модели по поръчка. Едно от най-популярните направления беше производството на калъфи мобилни телефони. По-специално, Nokia направи публично достъпен дизайна на своите калъфи за телефони за персонализиране на потребителя и 3D печат.
Масова продукция:Настоящата ниска скорост на печат на 3D принтерите ограничава използването им в масово производство. За да се борят с този недостатък, някои FDM устройства са оборудвани с множество екструдери, което ви позволява да печатате различни цветове, различни полимери и дори да създавате няколко модела едновременно. Като цяло, този подход увеличава производителността, без да се налага използването на множество принтери - един микроконтролер е достатъчен за работа с множество печатащи глави.

Устройствата с множество екструдери ви позволяват да създавате няколко идентични обекта само от един цифров модел, но в същото време позволяват използването на различни материалии цветя. Скоростта на печат се увеличава пропорционално на броя на печатащите глави. Освен това, известна икономия на енергия се постига чрез използването на обща работна камера, която често изисква отопление. Заедно тези две точки намаляват цената на процеса.

Много принтери са оборудвани с двойни печатащи глави, но тази конфигурация се използва само за отпечатване на единични модели в различни цветове и материали.

Използване за домакинство и хоби

Към днешна дата потребителският 3D печат привлича главно вниманието на ентусиасти и любители, докато практическа употребадоста ограничен. Въпреки това, 3D принтерите вече са били използвани за печат на работа механичен часовник, зъбни колела за дървообработващи машини, бижута и др. Уебсайтове, свързани с домашен 3D печат, често предлагат дизайни на куки, дръжки на вратите, масажни инструменти и др.

3D принтирането се използва и в аматьорската ветеринарна медицина и зоология – през 2013 г. 3D отпечатана протеза позволи на пате да се изправи, а раците отшелници харесват стилни 3D отпечатани черупки. 3D принтерите намират широко приложение за домашното производство на бижута - колиета, пръстени, чанти и др.

отворен проект [защитен с имейл]има за цел да разработи битови принтери с общо предназначение. Устройствата са тествани в изследователска среда, използвайки най-новите технологии за 3D печат за производство на химически съединения. Принтерът може да отпечата всеки материал, подходящ за екструдиране от спринцовка под формата на течност или паста. Разработката е насочена към възможността за домашно производство на лекарства и битова химия в отдалечени райони на пребиваване.

Студентският проект OpenReflex доведе до проектиране на аналог рефлексна камераподходящ за 3D печат.

Плат

3D печатането е във възход, като кутюрите използват принтери, за да експериментират с бански костюми, обувки и рокли. Търговските приложения включват бързо създаване на прототипи и 3D печат на професионални спортни обувки - Vapor Laser Talon за футболисти и New Balance за лекоатлети.

3D биопринтиране

Титаниеви медицински импланти, направени с EBM технология

3D принтирането в момента се проучва от биотехнологични компании и академични институции. Изследването е насочено към проучване на възможността за използване на мастилено-струен/капков 3D печат в тъканното инженерство за създаване на изкуствени органи. Технологията се основава на прилагането на слоеве от живи клетки върху гел субстрат или захарна матрица, с постепенно натрупване слой по слой за създаване на триизмерни структури, включително съдови системи. Първо производствена системаза 3D тъканен печат, базиран на технологията за биопринт на NovoGen, беше въведена през 2009 г. За описанието на тази изследователска област се използват редица термини: отпечатване на органи, биопринтиране, компютърно тъканно инженерство и др.

Един от пионерите на 3D печата, изследователска компания, провежда лабораторни изследвания и разработва производството на функционални 3D проби от човешки тъкани за използване в медицински и терапевтични изследвания. За биопринт компанията използва 3D принтер NovoGen MMX. Органово вярва, че биопринтирането ще ускори тестването на нови медицински препаратипреди клинични изпитвания, което ще спести време и пари, инвестирани в разработването на лекарства. В дългосрочен план Organovo се надява да адаптира технологията за биопринтиране за присадки и хирургични приложения.

3D печат на импланти и медицински изделия

3D принтирането се използва за създаване на импланти и устройства, използвани в медицината. Успешните операции включват примери като имплантиране, както и. Повечето широко приложение 3D печат се очаква в слуховите апарати и стоматологията. През март 2014 г. хирурзите от Суонзи използваха 3D печат, за да реконструират лицето на мотоциклетист, който беше сериозно ранен при пътен инцидент.

Услуги за 3D печат

Някои компании предлагат онлайн услуги за 3D печат, достъпни за физически лица и промишлени компании. Клиентът е длъжен да качи 3D дизайн на сайта, след което моделът се отпечатва с помощта на индустриални инсталации. Готовият продукт се доставя на клиента или подлежи на вземане.

Проучване на нови приложения

3D принтирането ви позволява да създавате напълно функционални метални изделия, до оръжия.
Бъдещите приложения на 3D печата може да включват създаването на научно оборудване с отворен код за използване в открити лаборатории и други научни приложения - реконструкция на изкопаеми в палеонтологията, създаване на дубликати на безценни археологически артефакти, реконструкция на кости и части от тялото за криминалистично изследване, реконструкция на силно повредени доказателства, събрани от местопрестъплението. Технологията се обмисля и за приложение в строителството.

През 2005 г. академичните списания започнаха да публикуват материали за възможността за използване на технологиите за 3D печат в изкуството. През 2007 г. Wall Street Journal и списание Time включиха 3D дизайна в своя списък със 100-те най-значими постижения на годината. Музеят на Виктория и Албърт на Лондонския фестивал на дизайна през 2011 г. представи изложба на Мъри Мос, озаглавена „Индустриална революция 2.0: как материалният свят се материализира отново“, посветена на технологиите за 3D печат.

През 2012 г. пилотен проект на Университета в Глазгоу показа, че 3D принтирането може да се използва за производство на химически съединения, включително неизвестни досега. По време на проекта бяха отпечатани съдове за съхранение на химикали, в които се инжектира „химическо мастило” с помощта на адитивни инсталации, последвано от реакция. Жизнеспособността на технологията е доказана чрез производството на нови съединения, но конкретно практическо приложение не е преследвано по време на експеримента. Cornell Creative Machines потвърди осъществимостта на създаването с хидроколоиден 3D печат. Професор Лерой Кронин от университета в Глазгоу предложи използването на "химическо мастило" за отпечатване на лекарства.

Използването на технологии за 3D сканиране дава възможност да се създават реплики на реални обекти без използване на методи на отливане, които са скъпи, трудни за изпълнение и могат да имат разрушителен ефект при ценни и крехки обекти от културно наследство.

Допълнителен пример за разработване на технологии за 3D печат е използването на адитивно производство в строителството. Това би могло да направи възможно ускоряване на темпа на строителство, като същевременно се намалят разходите. По-специално се разглежда възможността за използване на технологията за изграждане на космически колонии. Например, проектът Sinterhab има за цел да проучи възможността за адитивно производство на лунни бази, използвайки лунния реголит като основен строителен материал. Вместо да се използват свързващи материали, се разглежда възможността за микровълново синтероване на реголит в твърди градивни блокове.

Адитивното производство ви позволява да създавате вълноводи, ръкави и завои в терагерцови устройства. Високата геометрична сложност на такива продукти не може да бъде постигната чрез традиционните производствени методи. За създаване на структури с разделителна способност от 100 микрона беше използвана търговска професионална настройка. Отпечатаните структури бяха поцинковани със злато, за да се създаде терагерцов плазмоничен апарат.

Китай е отпуснал близо 500 милиона долара. за развитието на 10 национални института за развитие на технологиите за 3D печат. През 2013 г. китайски учени започнаха да отпечатват жив хрущял, черен дроб и бъбречна тъкан с помощта на специализирани 3D биопринтери. Изследователи от университета Hangzhou Dianqi дори са разработили свой собствен 3D биопринтер за тази предизвикателна задача, наречен Regenovo. Един от разработчиците на Regenovo, Xu Mingeng, каза, че принтерът отнема по-малко от час, за да произведе малка проба от чернодробна тъкан или четири до пет инча проба от ушен хрущял. Сю прогнозира появата на първите пълноценни отпечатани изкуствени органи през следващите 10-20 години. През същата година изследователи от белгийския университет в Хаселт успяха за 83-годишна жена. След имплантирането на импланта пациентът може да дъвче, да говори и да диша нормално.

В Бахрейн 3D печатането с материали, подобни на пясъчник, създаде уникални структури за подпомагане на растежа на коралите и възстановяване на повредените рифове. Тези конструкции имат по-естествена форма от използваните преди конструкции и нямат киселинността на бетона.

Интелектуална собственост

Част от чернодробна тъкан, отпечатана от Organovo, компания, която работи за подобряване на технологиите за 3D печат за производство на изкуствени органи
3D печатът съществува от десетилетия и много аспекти на технологията попадат под патенти, авторски права и защита. търговски марки. От правна гледна точка обаче не е съвсем ясно как законите за защита на интелектуалната собственост ще се прилагат на практика, ако 3D принтерите се използват широко.
дистрибуция и ще се използва в битово производство на стоки за лична употреба, нетърговска употреба или за продажба.

Някой от защитни меркиможе да повлияе неблагоприятно върху разпространението на дизайни, използвани в 3D печат или продажбата на печатни продукти. Използването на защитени технологии може да изисква разрешение на собственика, което от своя страна ще изисква плащане на авторски възнаграждения.

Патентите обхващат определени процеси, устройства и материали. Продължителността на патентите варира в различните страни.

Често авторското право се простира до изразяването на идеи под формата на материални обекти и продължава до живота на автора плюс 70 години. По този начин, ако някой създаде статуя и получи авторски права, ще бъде незаконно разпространението на дизайни за отпечатване на идентична или подобна статуя.

Въздействието на 3D печата

Адитивното производство изисква производствени компаниигъвкавост и непрекъснато подобряване на наличните технологии за поддържане на конкурентоспособност. Защитниците на адитивното производство прогнозират, че противопоставянето между 3D печат и глобализацията ще ескалира като домашно производствоще измести търговията със стоки между потребителите и големи производители. В действителност интегрирането на адитивните технологии в търговското производство служи като допълнение към традиционните субтрактивни методи, а не пълна подмянапоследното.

космически изследвания

През 2010 г. започна работа по прилагането на 3D печат в условия на безтегловност и ниска гравитация. Основната цел е да се създават ръчни инструменти и по-сложни устройства „при нужда“, вместо да се използва ценен товарен обем и гориво за доставяне на готови продукти в орбита.

Дори НАСА се интересува от 3D печат
В същото време НАСА провежда съвместни тестове с Made in Space, за да оцени потенциала на 3D печата за намаляване на разходите и подобряване на ефективността на изследването на космоса. Части за ракети NASA AM през юли 2013 г.: Два горивни инжектора, работещи наравно с конвенционално произведените части по време на оперативни тестове, подлагайки частите на температури около 3300°C и високи ниваналягане. Прави впечатление, че НАСА се подготвя: агенцията ще демонстрира възможността за създаване на резервни части директно в орбита, вместо скъп транспорт от земята.

социална промяна

Темата за социалните и културни промени в резултат на въвеждането на търговски достъпни адитивни технологии се обсъжда от писатели и социолози от 50-те години на миналия век. Едно от най-интересните предположения беше възможното размиване на границите между ежедневието и работните места в резултат на масовото въвеждане на 3D принтери в дома. Той също така посочва лекотата на прехвърляне на цифрови дизайни, което в комбинация с местно производство ще помогне за намаляване на нуждата от глобални транспортиране. И накрая, защитата на авторските права може да се промени, за да отрази лекотата на адитивното производство на много продукти.

Огнестрелни оръжия

През 2012 г. американската компания Defense Distributed публикува планове за "дизайн на функционално пластмасово оръжие, което може да бъде изтеглено и играено от всеки, който има достъп до 3D принтер". Defense Distributed разработи 3D отпечатана версия на приемника за пушката AR-15, способна да издържи повече от 650 изстрела, и пълнител за 30 патрона за пушката M-16. AR-15 има два приемника (долен и горен), но законната регистрация е обвързана с долния приемник, който е подпечатан със сериен номер. Малко след като Defense Distributed създаде първите работни чертежи за производството на пластмасови оръжия през май 2013 г., Държавният департамент на САЩ поиска инструкциите да бъдат премахнати от сайта на компанията.

Разпространението на чертежите от Defense Distributed предизвика дискусия за възможното въздействие на 3D печата и устройствата за цифрова обработка върху ефективността на контрола на оръжието. Въпреки това, борбата срещу разпространението на модели на цифрови оръжия неизбежно ще се сблъска със същите проблеми като опитите за предотвратяване на търговията с пиратско съдържание.

Писателите на научна фантастика пишат за възможността да се създадат машини, които буквално „растят“ у дома още през 19 век. Какво да кажа, преди двадесет години тази технология изглеждаше нещо невероятно. Но днес то вече влезе в нашия живот. Никой няма да се изненада да види строителна площадка, на която човек и машина работят по двойки: системен оператор и кран с дюза за подаване на строителна смес. Темата на тази статия от HouseСhief.ru е използването на 3D принтер в строителството. Няма да говорим за фантазия, а за реален опит в тази посока и да дадем примери за готови обекти, както и да говорим за възможността за придобиване на такова устройство.

Прочетете в статията

Какво е 3D принтер и за какво се използва?

Съвременните строителни технологии са много търсен продукт, специалистите в тази област се посрещат с отворени обятия, примамвайки далеч от конкурентите. Надпреварата е почти космическа – който първи внесе иновация на пазара, ще получи супер полза. Не е изненадващо, че трудолюбивите китайци не само изобретиха, но и започнаха да произвеждат строителни принтери почти в големи количества. Те показаха на света как само една единица построи цяло село за 30 дни. Други държави не изостават от тях, родни производители също се включват в този бизнес и засега са на тяхна страна. очевидна полза- Конструкцията на принтера е доста цялостна.

И така, какво е 3D принтер и как работи? основната задачаМеханизмът се състои в последователно подаване слой по слой на строителната смес към обекта. софтуеруправлява серво задвижването, принуждавайки го да остави място за отвори за прозорци и врати, полагане на комуникации. Строителният материал е обикновен пясъчен бетон, както и смеси на основата на гипс, фибростъкло и геополимери.

Работата на устройството изисква предварителна подготовкапроектиране на обект и сграда.

И накрая, несъмненото предимство е значително намаляване на времето за строителство. Работата върху 3D принтер може да се извършва денонощно, не изисква специално осветление или почивни дни.

Преди да бъдете озадачени от покупката на строителна машина, обърнете внимание на нейните недостатъци:

невъзможно е да се използва вибриран бетон за строителство, смеси с висока скороствтвърдяване и втвърдяване;
докато не бъде разработена ясна методика за укрепване на конструкциите;
няма начин за отстраняване на въздух чрез вибрационна обработка, могат да се образуват кухини с въздух, което намалява здравината на конструкцията;
Можете да работите с 3D принтер само при положителна температура в сухо време.

Съвременни технологии и производители на принтери за 3D печат на къщи

Технологията Contour Crafting е изобретена от иранския B. Khoshnevis. В момента този учен продължава своето развитие под патронажа на ВМС на САЩ и НАСА. Повечето от работата му все още е класифицирана, но основният принцип е известен - той се състои в нанасяне на сместа с помощта на екструдер. Ученият работи върху задачата за пълно автоматизиране на процеса, включително инсталирането на фитинги.

Италианецът Енрико Дини отиде в своите разработки по различен начин: той предлага да се използва не един екструдер, а набор от стотици дюзи, който е прикрепен към подвижен манипулатор. Работата на машината напомня струен принтер, той напръсква смес от пясък и метални оксиди с магнезиев хлорид. Технологията беше наречена D-Shape.

Родният дизайнер Андрей Руденко заведе своето поколение, строителния принтер StroyBot, в САЩ. След няколко неуспешни опита да привлече вниманието към работата си, той най-накрая намери страхотен начин да рекламира продукта си – построи част от хотел за филипински предприемач. Като работна смес той използва геополимерен бетон.

Екатеринбургската компания Specavia има реален опит в производството и продажбите в тази област. Днес този местен производител предлага 7 опции за строителни принтери с различни размери и цели.

Конкурент на Спецавиа е иркутският концерн Apis Cor. Той изостави идеята за използване на портална структура и се фокусира върху телескопичните манипулатори, които се движат свободно върху грамофон. Уредът е много мобилен и може да се транспортира в обикновен камион. Вече се използва активно за изграждане на къщи на 3D принтер в Русия.

Най-известният производител строителни машини- Китайска компания WinSun. Хошневис обвини китайците в кражба на технологията му. Въпреки това WinSun, за разлика от иранския учен, вече е донесъл тази технология до масите. Те подписаха договори за строителство на жилища в разкъсаните от война райони на Ирак.

Информативно видео: какво може да се направи на 3D принтер

Строителна машина може да създава твърди обекти като къщи или да произвежда панели и други строителни материали. Добър пример за това как работи 3D принтер в това видео:

Примери за 3D печатни къщи в снимки

За да си представите по-добре процеса и резултата, ви каним да видите как изглеждат къщите, отпечатани на 3D принтер, в малка фотогалерия:

1 от 10

Откъде мога да закупя строителен 3D принтер и колко струва

Строителният 3D печат без съмнение е бъдещето. Но докато тези технологии се усъвършенстват и ще отнеме още 10 години, преди подобни машини да се появят във всички строителни организацииили да станат достъпни за частни разработчици. Строителен 3D принтер може да бъде закупен в същия Екатеринбург от Спецавия. Строителен 3D принтер, който отпечатва къща, има цена от 4,6 милиона рубли. Съгласете се, за изграждането на една частна къща е малко скъпо. Но за малко строителна компания- много разумна цена.

Има мит, че Дмитрий Иванович Менделеев го е видял периодичната таблицахимични елементи в съня.
Чък Хъл, човекът, изобретил 3D принтирането, също видя бъдещото си дете на сън. Разбира се, такъв принтер не е източник на вечна младост, но лекарите вече са измислили универсална употреба на принтера в услуга на обществото. 3D принтерите помагат на лекарите да отпечатват кости, зъби, тумори, а понякога и цели органи.

Изминаха повече от 30 години от изобретяването на тази технология. С всяко поколение принтери принципите на полимерното втвърдяване се променят и качеството на печат се променя. Първият обект, отпечатан от самия Чък Хъл, беше най-простата чаша, чието създаване отне няколко месеца. Сега е модерно да отпечатвате красиви и оригинални неща само за няколко часа.

Като сглобява първия си 3D принтер и основава 3D Systems, Чък Хъл не само създава нов обект, и се превърна в създател на изцяло нова технологична индустрия - "адитивни технологии". Същността на адитивността се крие във факта, че обектът не се създава от монолитно парче чрез отрязване на излишните фрагменти, а се създава от нулата чрез добавяне на парчета пресен изходен материал.

Тъй като опциите за използване на такива принтери страхотно количество, тогава външно те може изобщо да не приличат на своите „офисни“ колеги. С помощта на 3D печат сега се отпечатва абсолютно всичко: от къщи до торти.

Настоящият показател за обема на световния пазар за тази група стоки е 3 милиарда долара, според прогнозите до 2020 г. тази цифра ще трябва да нарасне четири (!) пъти.

Въпреки че тази технология все още не е на върха на популярността си, глобалният производител на самолетни двигатели Rolls-Royce печата лопатки на турбини за двигатели с пълна сила, доверявайки се на най-новите технологии в живота на хората и на името си.

Какво привлича инженери и дизайнери от цял свят към една нова технология? На първо място, висока производителност и простота. Достатъчно е да имате 3D модел и вече можете да очаквате да получите готово копие на изходния продукт. На второ място, ниската цена на продукта е особено привлекателна за производителите: няма нужда да харчите допълнителни пари за заплащане на човекочасове, изразходвани за производството, няма нужда напълно да преработвате чертежите и да произвеждате нова част, ако има нужда от нещо за да бъде финализиран в прототипа, не е необходимо да се произвеждат сложни форми на няколко стъпки, като се харчи за това огромно количество изходен материал.

Откъде да вземем пари за начало собствен бизнес? Това е проблемът, с който се сблъскват 95% от новите предприемачи! В статията разкрихме най-подходящите начини за получаване начален капиталза предприемач. Също така ви препоръчваме внимателно да проучите резултатите от нашия експеримент за приходи от обмен:

В допълнение, 3D печата е прекрасно и логично продължение на напълно компютъризирано съвременно производство. Абсолютно всичко: от идеята до реализацията се създава с помощта на компютър. Изработка на скица, създаване на технически модел, обработка и прожектиране на готовия модел в компютърна среда, създаване на специален файл за принтера... Интервенция човешки факторминимизирани на всички етапи на производство.
Между другото, Чък Хъл също излезе с един от файловите формати, които могат да се използват за интерпретиране на команди за 3D принтер.

В допълнение, новата технология позволява не само създаване на модел от нулата, но и преобразуване на съществуващ обект в електронна среда: тук ролята на 3D принтер е заменена от 3D скенер.

Тази функция ви позволява бързо да коригирате свойствата на артикула към нуждите на конкретен човек: персонализиране и персонализиране при работа с клиент на най-високо ниво!

Разбира се, новата технология има своите недостатъци, но те са доста незначителни. Основните критики са насочени към ниската скорост на печат и високото зърнест на повърхността. Но не забравяйте, че през последните 30 години вече има пробив в скоростта на такива принтери и в бъдеще тези цифри само ще се подобряват. Вече са разработени различни опции за принтери, които могат да печатат с няколко глави едновременно, създавайки многоцветни модели или принтери, които използват технология за непрекъснат печат - фотополимерът се втвърдява толкова бързо, че няма нужда от работа слой по слой. главата.

Можете също да мислите за качеството на обработката на повърхността дълго време - далеч не всички индустрии изискват перфектна повърхност, за повечето компании е много по-важно бързо да получите нова част, да я тествате, усъвършенствате и бързо да получите истинска проба . И адитивните технологии се справят забележително с тези задачи.

Чък Хъл припомня, че 30 години от обемисти и лежерни машини до преносими устройства ще преминат толкова бързо. Така че той е уверен, че адитивните технологии ще могат да се развиват в бъдеще.

Ако сега основният материал за печат е широк обхватполимери, то в близко бъдеще това място може да бъде заето от сплави и композитни керамични материали.

В Habré вече имаше статии за технологиите за печат, използвани от 3D принтерите, но в тази статия се опитах да подходя към проблема систематично, така че читателят да има ясна представа какви принципи са заложени в технологията за 3D печат, какви материали се използват и в края В резултат на това каква технология е по-добре да се използва за получаване на определен резултат, независимо дали е титаниева част, или главен модел за последваща репликация.
Статия, базирана на Fabricated: The New World of 3D printing

I. Тези, които изстискват или наливат или пръскат нещо

1) FDM (моделиране на стопено отлагане)принтери, които екструдират някакъв материал слой по слой през дозираща дюза, няма да описвам подробно, всички знаем за тях. Всички принтери, подобни на makerbot + принтери Stratasys + различни кулинарни принтери (използващи глазура, сирене, тесто) + медицински, които печатат с „живо мастило“ (когато всеки набор от живи клетки се поставя в специален медицински гел, който се използва допълнително в биомедицината )

2) Polyjet технология, е изобретен от израелската компания Objet през 2000 г. Stratasys ги купи през 2012 г. Същността на технологията: фотополимерът се изстрелва в малки дози от тънки дюзи, както в мастиленоструен печат, и незабавно полимеризира върху повърхността на произведеното устройство под въздействието на UV лъчение. Важна характеристика, която отличава PolyJet от стереолитографията, е възможността за печат с различни материали.
Предимства на технологията: а) дебелина на слоя до 16 микрона (кръвни клетки 10 микрона) б) печата бързо, тъй като течността може да се нанесе много бързо. Недостатъци на технологията: а) печата само с помощта на фотополимер - високоспециализирана, скъпа пластмаса, обикновено чувствителна към UV и доста крехка.
Приложение: промишлено прототипиране и медицина

3) ОБЕКТИВ (ЛАЗЕРНО ИНЖЕНЕРИРАНА МРЕЖА ОФОРМЯВАНЕ)
Материалът в прахообразна форма се издухва от дюзата и се удря от фокусиран лазерен лъч. Част от праха лети покрай, а частта, която попада във фокуса на лазера, моментално се синтерува и слой по слой образува триизмерна част. Тази технология се използва за печат на стоманени и титаниеви предмети.
Тъй като преди появата на тази технология можеха да се отпечатват само пластмасови предмети, никой не приемаше 3D печата особено сериозно и тази технология отвори вратата за 3D печат към „голямата“ индустрия. Прахове различни материалимогат да бъдат смесени и така получени сплави, в движение.
Приложение: например титанови лопатки за турбини с вътрешни канали за охлаждане. Производител на оборудване: Optomec

4) LOM (производство на ламинирани предмети)
Тънките ламинирани листове материал се изрязват с нож или лазер и след това се синтероват или залепват в триизмерен обект. Тези. полага се тънък лист материал, който се изрязва по контура на обекта, като по този начин се получава един слой, върху него се полага следващият лист и т.н. След това всички листове се пресоват или синтероват.
По този начин 3D моделите се отпечатват от хартия, пластмаса или алуминий. Алуминиевите модели се отпечатват с помощта на тънко алуминиево фолио, което се изрязва по контура слой по слой и след това се синтерува с помощта на ултразвукова вибрация.

II. Тези, които синтероват или лепят нещо

1) SL (стереолитография)Стереолитография.
Има малка вана с течен полимер. Лазерният лъч преминава върху повърхността и в този момент полимерът полимеризира под въздействието на UV. След като един слой е готов, платформата с частта се спуска, течният полимер запълва празнотата, след това се изпича следващият слой и така нататък. Понякога се случва обратното: платформата с частта се издига, лазерът съответно е разположен отдолу ...
След отпечатване по този метод се налага последваща обработка на обекта – отстраняване на излишния материал и опора, понякога повърхността се полира. В зависимост от необходимите свойства на крайния обект моделът се изпича в т.нар. ултравиолетови фурни.
Фотополимерът често е токсичен, така че когато работите с него, трябва да използвате защитно оборудване и респиратори. Поддръжката и поддръжката на такъв принтер у дома е трудна и скъпа.
Предимства: бързо и точно, с точност до 10 микрона. За синтероване на фотополимера е достатъчен лазер от Blu-ray плейър, благодарение на който на пазара се появяват евтини, но точни принтери, използващи тази технология (например Form1).

2) LS (лазерно синтероване)
Лазерно синтероване. Подобно на SL, но вместо течен фотополимер се използва прах, който се синтерува от лазер.
Предимства: а) по-малко вероятно е частта да се счупи по време на процеса на печат, тъй като самият прах действа като надеждна опора б) материалите под формата на прах са доста лесни за намиране в продажба, включително: бронз, стомана, найлон, титан
Недостатъци: а) повърхността е пореста б) някои прахове са експлозивни, поради което трябва да се съхраняват в камери, пълни с азот в) синтероването се извършва при високи температури, така че готовите части се охлаждат дълго време, в зависимост от размера и дебелината от слоевете някои обекти могат да се охладят до един ден.

3) 3DP (триизмерен печат)
Измислена през 1980 г. в Масачузетския технологичен институт от Пол Уилямс, технологията е продадена на няколко търговски организации, една от които е zCorp, сега поета от 3D Systems.
Върху материала в прахообразна форма се нанася лепило, което свързва гранулите, след това върху залепения слой се нанася свеж слой прах и т.н. Изходът, като правило, е материал от пясъчник (подобен по свойства на гипса)
Предимства: а) тъй като се използва лепило, към него може да се добави боя и по този начин могат да се отпечатват цветни предмети б) технологията е сравнително евтина и енергийно ефективна в) може да се използва у дома или офиса в) може да се отпечата с помощта на стъкло прах, костен прах, рециклиран каучук, бронз и дори дървени стърготини. Използвайки подобна технология, можете да отпечатате ядливи предмети като захар или шоколад на прах. Прахът се залепва заедно със специално лепило за храни, към лепилото могат да се добавят оцветители и овкусители. Като пример, новите 3D принтери от 3D системи, които бяха демонстрирани на CES 2014 - ChefJet и ChefJet Pro
Недостатъци: а) на изхода се получава доста грапава повърхност, с ниска разделителна способност от ~ 100 микрона б) материалът трябва да бъде постобработен (изпечен), за да му се придадат необходимите свойства.

Надявам се материалът да ви бъде полезен.
Допълнения се приемат.

У дома » Как да печелите » Нова технология за 3D печат. II. Тези, които синтероват или лепят нещо. Използване за домакинство и хоби