3д принтер дегеніміз не

Обновлено: 16.01.2025

В последнее время, эту магическую фразу: "Напечатали на 3D принтере", можно услышать все чаще и чаще. На этом загадочном устройстве в последнее время печатают все что угодно, от игрушек до автомобилей и жилых домов. По крайней мере эксперименты по созданию, а вернее печатанию на принтере домов, уже проводятся в ряде стран.

Вот слышит простой обыватель такую новость и думает, мол что это за неземные технологии? Где ж такое видано, чтобы дома печатать?

В самом деле, в сознании простого пользователя, принтер - это такое устройство, которое стоит возле компьютера, и печатает на бумаге различные фотографии, документы, и прочие плоские изображения. Напечатать на таком дом, или автомобиль, действительно нельзя.

Но у 3D принтера, с обычным офисным, если и есть что общее, то разве что только название.

3D печать, хоть и получила распространение в наше время, изобретена была не так уж и недавно. Технологии 3D печати, были разработаны и запатентованы в конце 80х годов, а массовое практическое использование, начали получать уже в 90-е. По крайней мере, в 1993 году, компания Solidscape впервые начала производить такие устройства серийно. Конечно тогда они были менее совершенны, чем современные. Да и современные то, честно говоря, совершенными назвать еще нельзя. Технология эта на сегодняшний день еще активно развивается.

Но что же представляет из себя такая печать?

Ничего сверхъестественного и неземного тут нет. На первый взгляд, технология довольно проста. На компьютере создается трехмерная модель какой-либо вещи, после чего, основываясь на этой модели, принтер печатает её, но не в виде рисунка на бумаге, как обычный принтер, а в виде трехмерной вещи, которую потом можно взять, потрогать и даже использовать. Например, бытовой 3D принтер, использует для этого жидкий пластик. Принтер расплавляет пластиковые нити, похожие на гитарные струны, а печатающая головка наносит этот пластик слой за слоем на рабочую поверхность, пока не "отольет" таким образом готовую вещь. Вот и вся печать. Главное здесь - точная и хитрая компьютерная программа, управляющая печатающей головкой и ее движениями.

Разные модели принтеров используют для печати разные материалы. Это может быть не только пластик, но и металлоглина, различные смолы, и даже бетон

Но какого бы назначения не был принтер, и какие бы материалы не использовал, принцип его работы остается один: слой за слоем наносить материал, пока не получится готовый объект.

Сейчас их пытаются использовать не только в мелкосерийном производстве, для которого подобные технологии действительно стали буквально прорывом, но также в строительстве, и даже медицине. Вообще, сферы в которых можно применять 3D печать, постоянно расширяются. Сегодня, за относительно небольшие деньги, можно даже приобрести такой принтер для дома. Остается только научиться делать 3D модели для печати.

3d принтер дегеніміз не? Бұл - суретті үшөлшемді етіп шығаратын құрылғы. Ол сандық үшөлшемді модельді пайдалана отыра қабаттап шығарады. Суретті жасап шығаруға пластиктің бірнеше түрі негіз болады, алайда бүгінде өндірушілер бейненің әлдеқайда шынайы болуына жаңа компоненттер қосып жатыр. Сырт келбеті жағынан 3d принтер металл бағыттаушылар қондырылған қарапайым принтерге ұқсас, ал басып шығаруды экструдер немесе лазер жасайды. Оны күрделі суреттер мен пішіндерді, бөлшектер мен фрагменттерді, жалпы қарапайым принтермен шығаруға мүмкін емес заттарды басып шығаруға қолданады.

3D принтер деген не және ол қалай жұмыс істейді? Заманауи сандық технологиялардың дамығаны сонша, бұрындары мұндай мүмкіндіктер жайлы бұрынғылар фантастикалық оқиғалар ғана жазатын. Мұндай заттарды күнделікті қарапайым құбылыс деп санағанымызбен, бұлар ұзақ, қажырлызерттеулер мен тәжірибелердің жемісі. Бұл озық технологияны түсіндірудің қарапайым мысалы: сізге әжеңізден ерекше қобдиша мұрагерлікке қалды, бірақ оны абайсызда сындырып алдыңыз делік. Тура мұндай қобдишаны сатып алу мүмкін емес, бірақ сүйікті затыңызбен қоштасқыңыз да келмейді. Алайда, соған ұқсас қаңқа сатып алып және үйіңізде 3d принтер болса, кішкене күш салып сүйікті бұйымыңызды қайта қалпына келтіре аласыз. Бұған үшөлшемді басып шығару арқылы қол жеткізуге болады. Үшөлшемді басып шығару технологиясы күнделікті өмірімізге қарқынды еніп, ажырамас бөлігіне айналып келеді. Кейбір адамдар үшін бұл қосымша табыс көзі немесе шығармашылық идеяларын іске асыруға тамаша мүмкіндік болып отыр.

Басып шығарудың қандай технологиясы қолданылады? Үшөлшемді басып шығару жайлы алғашқы идеялар сонау 80-ші жылдары пайда болған. Дәл сол уақыттары арнайы фотополимерл пластиктің көмегімен нысаналар құрастыратын стереолитограф жасалып шығарылған. Технология фотополимерлердің қасиеті негізінде жасалған – лазердің әсерінен ол қатып қалып, пластиктің қатты пішініне айналады. Дәл осы қасиеттер болашақ приинтерге негіз болды: лазер сәуле арқылы суреттің әрбір пикселін сұйық заттектен жасап салады, ол қатқан кезде нысананың қатты бөлшегіне айналады.

3d принтер ұсынатын мүмкіндіктер Озық технология арқылы, бүгінде үшөлшемді суреті бар қарапайым футболкалар жасап қана қоймай, ғимараттардың күрделі үшөлшемді проекциялық модельдерін 100 микронға дейінгі нақтылықпен құрастыруға болады. Бұл әсіресе ғылыми институттарға өзекті, өйткені түптұлғасын жасап қана қоймай, жасалып жатқан зерттеулерде оны ұстап көруге де болады. Бұл жаңалыққа зергерлер де қуанды – жаңа заман принтерінің арқасында ең күрделі деген заттарға құйма пішіндерін жасау оңай болатын болды. Ал археологтарға табылған элементтің қисынды жобасын салып қана қоймай, оның нақты түрін құрастыруға мүмкіндік туды. Ғалымдарға арман болған «азық-түлік принтері» көп ұзамай шындыққа айналуы мүмкін. Ол ақуыздар мен көмірсулардан нағыз азық-түлікті жасай алады деп күтілуде. Сонымен қатар, озық технология адам мүшелерін жасауға көмектесуі мүмкін. Бұл әсіресе донор тапшылығына ұшыраған адамдарға өзекті. Қазірдің өзінде омыртқааралық дисктер мен бағаналық жасушаларды басып шығару тәжірибеге еніп жатыр. Сол себепті, бұрынғылар фантастика деп ойлаған, ал біз қазірде кейбір кинолардан көріп жүрген таңғаларлық заттар көп ұзамай шындыққа айналып, өмірімізді әлдеқайда жеңілдетуі мүмкін.

Тағы бір қолданылатын технология «лазерлік біріктіру» деп аталады. Қолданылатын материал – тез балқитын пластиктің ұнтағы. Лазердің әсерінен пластик балқып, иілгіш болады, ал кейін бір қоспаға бірігеді. Пластик лазердің температурасынан тұтанып немесе қышқылданып кетпес үшін жұмыс жасалып жатқан камераға азот жібереді (оқшау газ). 3d принтердің жұмысы былай іске асады: қызметші элемент – экструдер-бас принтерді іске қосатын пластик жіпті балқытады. Кейін балқытылған элемент шүмек арқылы беріледі, ал кейін бөлме температурасында тез қатады. Жұмыс істеу үшін басқа өндірістік технологиялар сияқты арнайы жағдайды қажет етпейді. Оған қоса нысаналарды жасауға кететін шығын да аса көп емес – 1 кг пластик үшін бар-жоғы 50-60 доллар. Сонымен қатар нысана ұзақ уақытқа сақталады, бұл принтерді үй жағдайында пайдаланудың құндылығын арттырады.

Трехмерная печать стала незаменимой во многих сферах жизнедеятельности человека, существенно упростив работу инженеров, стоматологов, архитекторов и многих других специалистов. На сегодняшний день магия 3D-печати доступна каждому, кого пленит моделирование и создание чего-то нового. В данной статье мы расскажем о принципах работы и устройстве 3D принтера, осуществляющим печать методом послойного наплавления.

Исторический экскурс

Прародителем трехмерного моделирования принято считать компанию Charles Hull. Еще в конце 80-х разработчики продемонстрировали печать на 3D принтере, представив первый в мире печатающий пластиком агрегат. Сегодня прототипирование развивается такими темпами, что можно напечатать на 3D принтере практически из любого материала (бумаги, ткани, металла, продуктов и даже живых клеток) самые разнообразные модели.

Кто такой?

Печатающий пластиком станок состоит из корпуса, направляющих для головки экструдера, самого экструдера, рабочей поверхности, шаговых двигателей и электроники. Для проектирования моделей используется специальное программное обеспечение для 3D принтера. Пальму первенства среди всевозможных печатных материалов держат фотополимерная смола и термопластик.

В бытовом использовании большим спросом пользуется FDM и SLA-технология. В первом случае печать осуществляется планомерным наслоением пластика, а во втором — фотополимерная смола застывает под воздействием лучей лазера.

FDM-технология (Fused Deposition Modeling)

Самой популярной, как среди любителей, так и профессионалов, считается технология послойного наплавления (FDM). Как правило, печать осуществляется при помощи ABS и PLA пластиков, качество которых позволяет получить прочные и термически устойчивые изделия.

Чтобы понять, как работает 3D принтер, не понадобиться много времени. Перед запуском печатной машины, в 3D редакторе, например 3DsMax или SolidWorks, разрабатывается цифровая 3D-модель, а затем в слайсере (специальный тип ПО для подготовки созданной модели перед отправкой на печать) генерируется G-code, задающий команды электронике. Далее в экструдер заводится нить печатного материала, именуемого филамент, которая после расплавления нагревательным элементом выдавливается через сопло (их может быть несколько) на рабочий стол — платформу.

Заданная электроникой работа экструдера может мануально корректироваться по скорости и температуре нагрева. Скорость работы принтера влияет на качество готового изделия: чем ниже скорость, тем равномернее поверхность изделия. Температура экструдера и рабочей поверхности устанавливается в зависимости от выбранного материала, например, для PLA пластика не требуется высокая температура нагрева, а ABS ведет себя податливее на более высоких температурах.

После того, как выставлены все параметры и прогрета рабочая пластина, экструдер начинают прорисовывать слои объекта, двигаясь по заданному маршруту. В процессе печати в одних принтерах на толщину слоя постепенно поднимается головка экструдера, в других — опускается рабочая поверхность. Для изготовления сложных моделей или конструкций с повисшими в воздухе элементами, необходимо печатать опоры и подложку. Как правило, для этого прибегают к специальному материалу — HIPS, который можно растворить водой или легко отделить от конструкции.

Основные характеристики 3D принтера

Домашний печатающий станок послужит не только в развлекательных целях, но и станет хорошим помощником в хозяйственных делах. Чтобы печать на 3д принтере всегда радовала глаз, выбирая устройство, необходимо учитывать ряд основных характеристик. Первое, на что стоит обратить внимание — корпус принтера. Существуют модели с открытой и закрытой камерой. Закрытая камера позволит уберечь деталь от перепадов температуры и предотвратит искривление детали при продолжительной печати.

Разрешение печати

Под понятием разрешение печати подразумевается минимальная высота одного слоя. Чем она меньше, тем ровнее будет поверхность изделия, однако печать тонким слоем займет намного больше времени. Стандартное значение диаметра сопла — 0.4 мм или 400 мкм.

Область печати

Один из самых важных показателей, так как возможный размер изделия напрямую зависит от области печати. Измеряют эту зону по ширине, высоте и длине, представляя условный параллелепипед. «Золотой стандарт» в FDM-печати — размеры печатаемой области равен 200х200х180 мм.

Скорость печати

Скорость печати отвечает за точность. Скорость построения модели будет намного качественнее на небольших скоростях, но такой режим работы предполагает большую нагрузку на все элементы 3D принтера.

Рабочая поверхность

Для печати ABS пластиком необходимо выбирать только модели с подогреваемым столом, так как он обеспечивает максимальную адгезию модели, позволяя избежать искривления. PLA пластик не нуждается в подогреве платформы и хорошо показывает себя в моделях с не подогреваемым столом.

Производитель

На отечественном рынке можно встретить принтеры европейского и американского происхождения, но, несмотря на качественную сборку и функциональность, их стоимость зачастую завышена. Сервисное обслуживание заморских устройств хлопотно, так как найти детали весьма проблематично. Неплохие варианты предлагают мастера из Поднебесной, но качество и долговечность китайских устройств часто оставляет желать лучшего. Для бытовых целей неплохим вариантом станут принтеры отечественного производства. Эти машины способны удовлетворить потребности как новичка, так и опытного пользователя, а расходные материалы и детали всегда в наличии по доступной цене.

Выбирая 3D принтер, необходимо четко понимать для каких целей он вам нужен. Если потребности ограничиваются развлечением или обучением детей, то небольшого принтера со скромной областью печати и одним экструдером вполне достаточно. Если покупка 3D машины вызвана бизнес планом или есть необходимость в больших объемах печати, то стоит рассматривать устройства с большой областью печати, двумя (тремя) экструдерами и мощным блоком питания (чем мощнее блок питания, тем быстрее нагревается рабочая поверхность и экструдер).

Аддитивные технологии долго шли в массы: институты и исследовательские центры вплотную занимались ими ещё с 80-х годов, и вот настал момент, когда вы можете прикоснуться к хайтеку и освоить 3D-печать прямо у себя дома. Для этого даже не придётся грабить банк: цены на 3D-принтеры сравнялись со средними смартфонами. Разбираемся, как это работает и какие возможности открываются для мейкеров и DIY-энтузиастов!

Зачем нужен 3D-принтер

Принтер весьма пригодится инженерам-самодельщикам. Вам больше не придётся искать универсальный корпус для проекта, а потом сверлить в нём дополнительные отверстия. 30 минут проектирования, несколько часов на печать — и у вас уже готов корпус, который идеально подходит именно под ваше устройство. Сборка из 5 шилдов никуда не влезает? Забудьте о таких проблемах.

Принтер точно поможет в ремонте штуковин по дому. У каждого в жизни случалась ситуация, когда вещь приходилось выбросить, хотя в ней сломалась всего одна пластиковая деталь. С помощью 3D-печати вы сможете легко заменить в приборах редкие пластиковые детали, которые трудно найти отдельно.

Пока вы не научились моделировать пластиковые детали самостоятельно, их можно попросту качать в интернете. Существует множество сайтов с миллионами готовых бесплатных моделей, которыми свободно обмениваются пользователи. Мы посвятили поиску моделей отдельную статью.

Какие бывают 3D-принтеры

Существует несколько основных видов 3D-принтеров, которые кардинально отличаются между собой по принципу работы.

Технология FDM (Fused Deposition Modeling)

Наиболее распространённый тип — FDM-принтеры с послойным наплавлением пластика. Они работают за счёт подвижной печатной головки с нагревательным элементом. В неё подаётся пластик в виде прутка, который плавится и в жидком виде выдавливается на печатный стол. При этом пластик обдувается вентилятором и мгновенно застывает, а головка начинает выдавливать новый слой поверх застывшего.

Технология SLA (Stereolithography Apparatus)

SLA-принтеры работают на основе стереолитографии: вместо пластика здесь используется специальная фотополимерная смола, которая застывает под воздействием ультрафиолетовых лучей. Для печати смола наполняется в ванночку, снизу которой расположен дисплей с ультрафиолетовыми пикселями. На него в течение нескольких секунд выводится рисунок нижнего слоя модели. При этом смола над дисплеем застывает в виде отображаемого рисунка и затем прилипает на специальный подвижный стол сверху. После этого стол с первым слоем приподнимается, и в смоле происходит полимеризация следующего слоя.

Технология SLS (Selective Laser Sintering)

SLS-принтеры используют технологию выборочного лазерного спекания, для которой применяется специальный пластиковый порошок. В процессе печати насыпается тонкий слой порошка, и принтер обрабатывает его лазером, чтобы слой затвердел в соответствии с моделью. Далее насыпается следующий слой порошка и сплавляется с предыдущим — и так по кругу. В конце остаётся лишь очистить готовую деталь от остатков порошка, которые затем можно использовать повторно.

Сравнение технологий

Каждый тип 3D-принтеров имеет свои преимущества и недостатки.

SLS-принтеры обладают большими размерами и требуют дорогого сырья. Они часто используются на высокотехнологичных производствах для штучных деталей.
SLA-принтеры распространены гораздо шире. Ультрафиолетовый дисплей повышает точность, однако работать с токсичной фотополимерной смолой дома затруднительно.
FDM-принтеры пользуются наибольшей популярностью у хоббистов. Пластиковый пруток стоит гораздо дешевле специального порошка или фотополимерной смолы. Однако, для печати сложной геометрии на таком принтере придётся позаботиться о вспомогательных поддержках. Да и скорость печати в среднем ниже, чем на других технологиях. Зато FDM-принтеры самые простые и безопасные в обслуживании.

Как подготовить печать

Процесс от зарождения идеи до выхода готовой пластиковой детали несложный — школьник справится. Мы разобрали всё по полочкам в руководстве по 3D-печати на примере принтера Flying Bear Ghost 5, а здесь покажем общий принцип.

Исходная модель

Слайсинг

Программа для нарезки моделей (слайсер) потребует от вас самую малость — ввести модель вашего принтера и задать настройки печати: толщину слоя, процент внутреннего заполнения детали, вспомогательные опоры и тому подобное. На основе этих данных слайсер автоматически подготовит специальный код для принтера — G-Code, в котором описано, как нужно двигать печатающей головкой, до какой температуры её нагревать и с какой скоростью выдавливать пластик, чтобы слой за слоем получить желаемую модель. Затем остаётся загрузить этот код в 3D-принтер и запастись терпением до конца печати.

Весь процесс подготовки модели наглядно иллюстрируется программой и снабжается интуитивными подсказками для начинающих пользователей. В общем, не так страшен слайсинг, как его малюют!

Обработка

После того, как модель готова, её можно дополнительно обработать шкуркой или химическим раствором. Это сгладит неровности между слоями, и деталь будет выглядеть прямо как заводская. В интернете немало лайфхаков, которые помогут минимизировать изъяны модели и придать ей улучшенный вид.

Расходники для печати

Свойства напечатанной вещи во многом зависят от сырья. Как мы уже говорили, 3D-принтеры FDM используют в качестве расходника пластиковые нити, и у вас есть огромный простор для экспериментов с разными видами пластика.

ABS-пластик обладает более высокой прочностью по сравнению с остальными типами. Однако для качественной печати из пластика ABS вашему принтеру понадобится повышенная температура экструзии порядка 250 °C и подогреваемый до 120 °C стол, поэтому не всякая модель замахивается на его поддержку.
HIPS-пластик близок по температурным свойствам к ABS, но обладает низкой спекаемостью с ним и легко удаляется органическим растворителем. Благодаря этому пластик HIPS часто применяют для печати составных моделей и опор под модели из ABS.
Пластик Wood производится с добавлением древесной пыли. Готовые модели из него неплохо имитируют древесину не только своим видом, но и запахом.

Катушки пластика встречаются в продаже на каждом шагу — вам не составит труда выбрать подходящие расходники и комбинировать различные свойства и цвета деталей при печати.

В заключение

Читайте также: