Все о 3d печати. как работает 3д принтер? какой 3d принтер выбрать?

Быстрое пропитывание

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

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

Развитие трехмерной печати в настоящее время идет в нескольких направлениях:

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

Второй метод наиболее широко применяем.

Способствую этому такие факторы:

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

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

Принципы работы 3D-принтера или как создать предмет за полчаса

Как можно быстро напечатать предмет и какой материал понадобится для этого? Многим известно, что область применения 3D принтеров не просто широка, а безгранична. Поэтому модели в 3D-формате могут быть напечатаны из любого материала.

Сегодня вам могут предложить печатать фигуры из:

  1. пластика;
  2. нейлона;
  3. дерева;
  4. металла;
  5. еды.

Каким образом осуществляется печать интересует многих. На самом деле все обстоит достаточно просто: расходный материал, загружающийся в принтер накладывается слой за слоем, моделируя нужный объект. Понятное дело, что вам понадобится исходный файл, который вы будете печатать.
Чаще всего для этих целей используются файлы формата STL, которые доступны всем желающим. Так, любой рисунок в 3D-формате может появиться у вас уже через полчаса.

Что можно создать с помощью 3D-принтеров?

3D принтер применение в бизнесе которого стало очень широко распространенным явлением, может приносить хороший доход. Эффективность всех направлений предпринимательской деятельности, связанные с производством, может быть повышена благодаря использованию таких новинок техники.
Что можно напечатать с помощью современных 3D-принтеров?

  1. Объемные детали, использующиеся в машиностроении, создании яхт, велосипедов и скутеров. С помощью быстрого прототипирования изготовляют любые монолитные детали.
  2. Прототипы предметов, которые невозможно напечатать по причине их большого размера. Очень удобной для архитекторов является возможность создавать модели зданий.
  3. Предметы, одноразовое производство которых обходится очень дорого. Например, компания хочет создать новую модель емкости для шампуня. Рассмотреть ее и подержать в руках можно уже через полчаса после создания графического файла и его распечатки.
  4. 3D принтер применение в промышленности которого стало возможным, может напечатать обувь, одежду, ювелирные украшения.

  5. Пластиковое или металлическое оружие. Последние разработки привели к тому, что каждый желающий может создать нужное ему оружие благодаря новым технологиям печати. Стоит заметить, что власти не упустили это из виду. Печать и распространение оружия на 3D-принтерах запретили.
  6. Еду. Лучшие кулинарные фантазии могут быть реализованы благодаря принтеру, печатающему едой.

Необычные сферы применения 3D-принтеров

Многих порадовало не только появление 3D-принтеров, но и 3D-сканеров. Они считывают данные о реальных объектах и создают цифровые файлы, с помощью которых осуществляется печать. Благодаря этому, каждый человек может заказать или напечатать 3D-фигурку, в точности повторяющую черты любого человека, животного или птицы.
Применение 3D принтера в стоматологии является очень удобным механизмом создания имплантатов и протезов. Их индивидуальное изготовление занимало очень много времени и не всегда модель имела соответствие, обеспечиваемое чудо-принтером. Причем стоят такие протезы в несколько раз дешевле.

Новый 3D принтер применение в медицине которого практикуется во всех развитых странах, позволяет вывести лечение некоторых болезней на качественно новый уровень.
К примеру, мальчику из Америки понадобился протез руки. Доктора предложили воспользоваться высококачественным изделием, выполненным под заказ. Стоимость его превышала несколько тысяч долларов. Но смелые родители не отчаялись. Отказавшись от предложения, они напечатали 3D-модель руки на принтере.
Пройдет несколько лет и ученые создадут технологии, спасающие человеческие жизни. Напечатанная щитовидная железа, кость или даже череп, смогут решить проблемы имплантации навсегда. Как видим, приложенные усилия исследователей стоили того. А пока мы читали эту статью продвинутые модельеры напечатали кроссовки и платья, созданные по собственным рисункам.

Недостатки 3D-принтеров

Минусы есть у всего, и 3D-принтеры — не исключение. Поэтому на сегодняшний день у технологии существует определенное количество недостатков.

И первый из них — это, наверное, размеры печати. Вы видите на фотографиях «шкафчики» этих принтеров — и вот именно ими всё и ограничивается. Принтер может напечатать только то, что поместится на платформе. А что-то больше этого — разве что по частям, а затем части придется тем или иным образом склеить. И даже несмотря на то, что уже сейчас существует прототип 3D-принтера, размеры рабочей платформы которого практически не ограничены ничем, о массовом внедрении такой технологии говорить пока рано.

Второй недостаток касается самой технологии. Послойная структура сама по себе означает, что между этими слоями всегда будет некий рубеж, переход: поверхность останется матовой и шероховатой. Конечно, последующая обработка может «сгладить углы» во всех смыслах, но эта «доработка напильником» явно не говорит в пользу технологии. К тому же, слоистая структура означает меньшую плотность и, соответственно, меньшую прочность объекта, по сравнению с цельными деталями.

Третий недостаток — достаточно высокая цена 3D-принтеров на сегодняшний день. Они стоят от 20 тысяч рублей, а хорошая модель стоит в среднем 100 тысяч, и пока подешевение не ожидается.

Виды 3Д-принтеров для строительства дома

Как мы уже замечали выше, тип 3D-принтера напрямую зависит от типа и модификации здания. Которое он возводит. От этого зависит и размер самого принтера, объем бетономешалки, а также сопла, который подает строительную смесь.

Вариации конструкций строительных 3D-принтеров

Впервые дома по данной технологии стали массово возводить в Шанхае. Одна из первых 3D-машин, поразившей своими размахами и размером стал принтер WinSun. Длина рабочей зоны составляла 150 метров, а ширина 10. Такой принтер способен за несколько дней напечатать здание высотой 6 метров.

Дом, напечатанный чудо-принтером

Интересно, что в качестве технологической изюминки китайские инженеры использовали специальное стекловолокно, которое, с одной стороны, удешевляло строительные работы, а с другой – делало бетонную смесь менее теплопроводной. Тестовые образцы позволили компании сэкономить половину бюджета на возведение дома по новой технологии.

Европейские же инженеры, к примеру, голландские предпочитают печатать не собственно дома, а строительные материалы, с помощью которых эти дома можно возводить, считая (в чем-то справедливо), что более качественно работа будет сделана всё-таки человеческими руками и головой.

Материалы для 3D-печати

Процесс подбора печатающих материалов для 3D-печати начался уже с момента создания принтера. Сегодня промышленность предлагает довольно большой выбор расходников. Перед тем как сделать 3Д-принтер, нужно уметь выбрать правильный тип материалов для печати:

  1. Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) — популярный материал для первых трехмерных моделей. Он очень прочный, немного гибкий и может легко быть экструдирован, что делает его идеальным для этого типа печати. Недостатком ABS является то, что он требует более высокой температуры, чем, например, материал PLA. Для печати материалов ABS обычно используется температура 210-250 C.
  2. Полимагнитная кислота (PLA) является еще одним распространенным материалом среди энтузиастов 3D-печати. Это биоразлагаемый термопласт, который получают из возобновляемых ресурсов. В результате PLA-материалы более экологичны среди других пластмасс. Еще одной особенностью PLA является его биосовместимость с человеческим телом, что нужно учитывать, перед тем, как сделать 3Д-принтер для использования в домашних условиях. Структура PLA сложнее, чем у АБС, и материал плавится при 180-220 С, что значительно ниже, чем у АБС.
  3. ПВА-волокна (поливиниловый спирт) легко печатаются и используются для поддержки объекта во время процесса печати для моделей с выступами, которые обычным образом не могут быть напечатаны. Этот тип нити является отличным материалом для 3D-принтера с двойным экструдером. Он основан на поливиниловом спирте, поэтому обладает хорошими свойствами, основными из которых являются нетоксичность и способность к биологическому разложению после растворения в воде. Именно этот материал создает перспективу бизнеса на 3Д-принтере.

Пользователю необязательно печатать в 3D с пластиком. Теоретически можно печатать объекты с использованием любого расплавленного материала, который затвердевает достаточно быстро. В июле 2011 года исследователи из Университета Эксетера в Англии представили прототип пищевого принтера, который может печатать 3D-объекты с использованием расплавленного шоколада.

Параметры печати

О скорости пока речь и не идёт. Понятно, что создание одного объекта займет далеко не один час работы принтера, поэтому выбор 3D-принтера сегодня состоит в выборе между параметрами и решении, насколько тот или иной параметр важен.

И самый главный из них — разрешение печати. Здесь под этим понятием подразумевается минимально допустимая высота слоя материала, с помощью которого может печатать данный 3D-принтер. Разрешение печати принято обозначать в микрометрах (мкм, микрон, тысячной доле миллиметра). Понятно, что чем тоньше слои, тем меньше заметен переход между ними: в итоге поверхность объекта более гладкая, а детали — более выразительные. Обратная сторона высокого разрешения — увеличенное время печати, большая нагрузка на печатающие механизмы и быстрый износ. Разрешение печати зависит от технологии работы принтера, точности печатных механизмов, выбранного материала и настроек приложения.

На сегодняшний день самый точный 3D принтер может печатать с высотой слоя в 50 мкм. 

Вторая важная характеристика — рабочий объём (он же — «область печати» или «зона печати»). От него зависит размер напечатанного объекта. Фактически он обозначает зону досягаемости (охвата) печатающей головки принтера в трех плоскостях.

Третий пункт — какими типами пластиковых нитей может печатать принтер. Самыми распространенными на сегодняшний день являются ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) и PLA (полилактид). Некоторые принтеры могут печатать обоими типами, некоторые — только одним из них. Но кроме этих двух типов есть и другие (ещё парочка самых распространенных — HIPS — ударопрочный полистирол и PVA — поливинилацетат), и все они обладают рядом физико-химических характеристик: растворимость в воде, гибкость, структура и запах, прочность и даже свечение в темноте. Возможность печати тем или иным пластиком обуславливается наличием/отсутствием подогрева платформы (который в идеале должен присутствовать), рабочим диапазоном температур экструдера (нагревательный элемент, который плавит пластик) и конструкцией камеры для печати. В идеале лучше всего выбирать принтер с максимальным количеством поддерживаемых нитей, чтоб не ограничивать себя — как сейчас, так и в будущем.

А последний пункт, как ни странно, — страна-производитель. Сейчас на российском рынке можно найти модели из США и Европы, китайские и российские. Американские и европейские модели зачастую завозят в Россию небольшими партиями, а сами компании-производители не имеют официальных представителей в России. Качество китайских моделей на порядки отстаёт от всех прочих, понятное дело, и тут выигрыш идёт больше уже в цене.

Формат файлов для печати

Печать на обычном принтере возможна, если он понимает формат документа. Эта способность аналогична и для 3Д-моделей, поэтому, изготавливая 3D-принтер своими руками, предварительно выбирают формат печати будущих моделей. STL-файл является одним из самых популярных форматов файлов для 3D-принтеров. Он поддерживается большим разнообразием устройств, и многие файлы можно найти в репозиториях трехмерных моделей, выполненных на базе этого формата.

STL означает STereoLithography или Standard Tessellation Language. Первоначально он был одним из основных форматов в программном обеспечении САПР, созданных системами 3D. В настоящее время этот формат можно найти во многих пакетах программного обеспечения для трехмерной печати, его просто и легко выводить, и это одна из причин, почему он стал популярным.

OBJ (Object Files) — это еще один популярный формат файлов принтеров у пользователей, которые делают 3D-принтер своими руками. Первоначально он использовался в пакете анимации Advanced Visualizer, разработанном Wavefront Technologies. OBJ-файл представляет собой трехмерную геометрию и содержит несколько различных атрибутов:

  • вершинные нормали;
  • геометрические вершины;
  • многоугольные грани;
  • координаты текстуры.

Файлы объектов печати могут быть либо в ASCII (.obj), либо в двоичном формате (.mod).

Монтаж оси Z

Берут опорный блок сборной плиты. Отмечают блок с обеих сторон в центре, на 2 см от самого длинного края. Выполняют отверстие сверлом. Закрепляют гайками все винты в монтажных отверстиях. Крепления должны быть жесткими. Помещают соединители вала на два оставшихся шаговых двигателя и используют шестигранный ключ, чтобы затянуть их надлежащим образом.

Помещают винты на другом конце муфты и снова затягивают их. Используют Zip-галстуки для закрепления шаговых двигателей на дне корпуса. Помещают опору монтажной пластины на резьбовые винты и отпускают винты, чтобы опустить плиту. Сдвигают верхние пластины над резьбовыми соединениями, чтобы убедиться, что все на месте.

Сколько это стоит?

Разброс цен на сами принтеры очень велик — от 10 000 рублей до бесконечности

Сюда надо добавить цену расходников, поэтому перед покупкой принтера важно определиться с целями печати, нужен он вам просто для развлечения или же вы преследуете более серьезные задачи. Также советуем заранее обдумать объем загрузки девайса и функции, которые вам понадобятся (например, поддержка многоцветной печати сразу же делает принтер значительно дороже)

3D-принтер начального уровня Anet A8 поддерживает даже печать из дерева и нейлона, а стоит от 10 000 рублей

Помните, что Kit-наборы для самостоятельной сборки принтера могут грешить нестабильным качеством печати, а иногда к этому добавляется неустойчивая рама. Бывает целесообразно не заказывать принтер у китайских продавцов, а переплатить и поддержать отечественного производителя, который предоставляет адекватную техподдержку, постоянные обновления ПО и гарантийное обслуживание.

Отечественный 3D-принтер PrintBox3D 270 PRO с сервисным обслуживанием в РФ. Средняя цена — 155 000 рублей

Выбор, как уже было сказано, среди принтеров огромный, а средняя цена агрегата для домашнего использования — около 100-150 тыс. рублей

Часто производитель комплектует принтер стартовым набором с расходниками, что тоже немаловажно

ПО для создания трехмерных моделей обычно идет в комплекте с принтером или скачивается бесплатно — во всяком случае, новичку точно не надо платить за покупку базовых программ. Так же бесплатно скачиваются и готовые проекты моделей.

Что касается расходных материалов, то нити пластика ABS, PLA, HIPS, нейлоновая нить и т.д. стоят от 1 рубля за грамм — цена зависит от производителя. Например, фирменные катушки от Makerbot стоят примерно 6-7 рублей за грамм, и одна катушка такого PLA-пластика массой 900 г обойдется в 6700 рублей.

Грубо говоря, 10-граммовая ручка для комода обойдется вам минимум в 10 рублей, чехол для смартфона — в 15-20 рублей и т.д. Умельцы вообще обходятся без покупки картриджей и делают их сами из пластиковых отходов при помощи специального оборудования, но в него тоже надо вложиться. Многое зависит, опять же, от целей печати — если создаете что-то с повышенной прочностью, то лучше серьезно подойти к выбору материала и потратить на него чуть больше.

Также помните, что при FDM-печати понадобится постобработка деталей. Придется обзавестись, как минимум, растворителями и наждачной бумагой, а при высоких требованиях к внешнему виду конечной модели потребуется виброинструмент.

Технология быстрого прототипирования

Несмотря на различия в нюансах процесса изготовления, практически все устройства для трехмерной печати работают на принципе быстрого прототипирования. В соответствии с данной концепцией, производство осуществляется путем быстрого формирования опытных моделей для предварительной демонстрации возможностей будущего продукта. Задумывалась технология еще в 1980-х годах с целью создания образцов и заготовок. Сегодня этот метод известен как аддитивное производство, понимание которого и даст ответ на вопрос о том, как работает 3D-принтер и что отличает его функцию от традиционных подходов к изготовлению предметов. Так, если в процессе фрезерования, точения и электроэрозионной обработки происходит удаление материала, а ковка, прессовка и штамповка изменяют форму заготовки, то аддитивное производство предполагает увеличение массы материала посредством наращивания слоями. Иными словами, 3D принтер изменяет фазовое состояние веществ в определенных границах пространства. На сегодняшний день трехмерная печать развивается в нескольких направлениях, среди которых можно выделить стереолитографические технологии (STL), методы нанесения термопластов (FDM) и лазерное спекание (SLS).

Где можно применить 3D-принтер

Потенциал аддитивных технологий уже сейчас сделал возможным их применение в различных сферах человеческой жизни.

Промышленность

Использование систем 3д печатания в производственных процессах стало обыденностью. Изготовление моделей и прототипов готовых продуктов, позволяющих оценить их реальные характеристики. Производство сложных формовочных форм, используемых для изготовления нестандартных деталей. Изготовление запасных частей агрегатов и механизмов для быстрого ремонта. Мелкосерийное производство уникальных изделий (например, частей ракетных двигателей) и т.д.

Медицина

Получение сложных форм – копий недостающих частей человеческого скелета (отсутствующие кости черепа, раздробленные кости и т.д.). По данным формам производятся элементы, которые имплантируются в тело человека. Проведение эксперименты по печатанию органов человека (почки, щитовидной железы), которые пересаживались в организм человека и приживались. Изготовление протезов конечностей.

Архитектура и строительство

Изготовление трехмерных макетов строений для презентаций архитектурных проектов.
Появление технологии прототипирования жилых строений. С ее помощью можно за несколько часов напечатать дом, строительство которого обычными методами занимает несколько дней

Образование

Получение учебных пособий, помогающих достичь нового уровня в образовании. Изготовление объектов сложных форм, являющихся, например, графическим решением алгебраических уравнений. Развивает пространственное мышление учащихся.

Космос

Предложен проект, в котором 3Д-печатные системы будут применены в космосе: с их помощью предполагается построить лунную базу, причем в качестве рабочего вещества планируется применить лунный грунт.

Малый бизнес

Работа на 3Д принтерах позволяет создавать уникальные предметы дизайна, изготавливать миниатюры с участием напечатанных кукол, имеющих портретное сходство с заказчиками, производить аксессуары для одежды по индивидуальным заказам…. Продолжать можно бесконечно. Аддитивные технологии позволяют предпринимателю, обладающему творческим подходом к делу, уверенно найти свою нишу в бизнесе.

Ведущие производители принтеров для 3D-печати домов

В России пока немногие компании решились освоить такую технологию строительства. Ещё меньше занимаются серийным производством такого оборудования. Всё-таки, пока это штучный товар. Однако, всё же можно назвать одну из них, которая уже прочно заняла лидирующие позиции в этой области. Это фирма СпецАвиа. Её персоналом был разработан и опробован прототип строительного 3D-печатного аппарата и осуществлена пробная печать.

Кроме того, на рынке можно встретить образцы словенской компании BetAbram. Она занялась серийным производством строительных принтеров. Сейчас в линейке компании несколько вариантов конструкций или моделей принтеров.  Их стоимость варьируется от 12 000 евро за станок до 20000 евро. Вероятно, что затраты себя оправдают.

Принтер BetAbram P1 может напечатать дом площадью в 144 квадратных метра, при относительно невысокой конструкции – около трех метров

Внешне принтер похож на обычную платформу, двигающуюся по рельсам. Они регулируются по высоте.

А как же насчет внутренних стен? Интересно, что и тут строительный 3D-принтер тоже может выручить. Просто сырье для возведения внутренних перегородок отличается.

Такие стены никак не похожи на цементные, хотя напечатаны в той же технологии

Специальный полимер на основе клея и соли, высыхая, создает ажурную конструкцию, которая про прочности не уступает цементной, однако, она значительно легче. Материал не боится влаги, его можно использовать для возведения перегородок.

Материал под названием Saltygloo (с англ. «солевой клей») был разработан компанией EmergingObjects

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см3/час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя – 50 мкм, размеры рабочей платформы – 185*160*150 мм. Устройство печатает ABS и PLA пластиками, оснащено подогреваемой платформой. Цена около 1700$, разработано для использования в сфере образования и дизайна.

Wanhao Duplicator i3 v2

Бюджетный вариант для тех, кто хочет освоить технологию и побаловаться. Стоит около 500$, печатает разными видами пластика с точностью до 100 мкм, область печати 200*200*180 мм. Качество сборки отличное.

PICASO 3D Designer

Печатает по FDM-технологии, как и все бытовые 3D-принтеры на сегодняшний день, использует для печати ABS и PLA пластики, в т.ч. нейлон. Точность печати – 50 мкм, рабочая платформа размерами 200*200*210 мм, максимальная скорость – 30 см3/час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоимость 1700$.

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120С. Скорость печати – 40 см3/час. Цена 1150$.

Отличительные особенности 3D-принтера

Трехмерным принтером называют специальное устройство, способное на основании виртуальной модели печатать объемные объекты. Если для печати в обычном принтере используют тонер, то во втором случае пользуются различными видами пластика, нейлоном, металлической пудрой, стеклянным порошком, строительными смесями и другими материалами. Основа данной технологии – послойное выращивание твердых моделей. Этот способ идеально подходит для создания предметов различной сложности: от обычных детских игрушек до всевозможных элементов, используемых, например, в протезировании.

Принцип работы данной техники:

  • создание компьютерной модели будущего объекта;
  • деление полученного шаблона на множество поперечных слоев с помощью специального ПО;
  • постепенное наращивание по направлению от основания вверх жидкого, порошкообразного, другого материала с последующим соединением (сплавлением) его в объект нужной формы.

Существует несколько технологий такой печати, отличающихся техникой работы, свойствами используемого исходного материала, используемым ПО:

  1. Экструзионная печать Суть этого метода заключается в воздействии экструдера на расходный материал. Он нагревает сырье до определенной температуры, затем выдавливая его через сопло, формирует изделие или его фрагменты. В роли расходников выступают различные виды полимеров.
  2. Порошковая. Данная технология включает:
    • струйнуйную печать, основанную на нанесении связующих материалов на тонкие слои порошка, с последующей пропиткой полимерами или воском;
    • выборочное или прямое спекание тонких слоев порошка с помощью лазера;
    • электронно-лучевое, лазерное сплавление – вместо спекания в местах соприкосновения с лазером происходит плавление порошка.
  3. Ламинирование Этот способ позволит значительно удешевить стоимость полученных изделий, так как использует в качестве сырья бумагу, листы из тонкого металла и пластика.
  4. Фотополимеризация Данная технология основана на использовании жидких фотополимерных смол, затвердевающих под влиянием ультрафиолетового света.

Как пользоваться 3D принтером

Создание трехмерных моделей не представляет сложности даже для начинающих пользователей, поскольку процесс выполняется автоматически и состоит из непрерывных циклов, которые повторяются один за другим до тех пор, пока на рабочей поверхности не появится готовое изделие. Однако печать объекта – это лишь одно из звеньев сложной цепи, составляющих полный цикл производства 3D-модели. На самом деле, все начинается с ее разработки.

Подготовка

Каждый трехмерный объект принтер печатает строго по 3D-чертежу. Его можно создать самостоятельно на компьютере с помощью специальных программ, именуемых CAD-редакторами или САПР (Системами автоматизированного проектирования). Наиболее популярными на сегодняшний день считаются:

  • AutoCAD;
  • Blender;
  • FreeCad;
  • OpenSCAD;
  • GoogleSketchUp.

Рисовать модели самому совсем необязательно. В качестве альтернативы можно заняться поиском готовых вариантов, благо на различных интернет-ресурсах можно найти и скачать схемы всевозможных чехлов, крючков и даже квадроциклов. Если способности к проектированию отсутствуют, а необходимую модель отыскать не удалось, есть возможность заказать ее у профессионалов.

Создание объекта

Начинать разработку рекомендуется с несложных моделей. Для этих целей лучше всего подойдут простейшие геометрические фигуры, например, пирамида. Процесс будет выглядеть следующим образом.

  • Разработать объемный чертеж (модель) и сохранить в формате STL.
  • Обработать его с помощью программы-слайсера, то есть нарезать на слои, в соответствии с которыми будет выкладываться пластик.
  • Подготовленный 3D-чертеж сохранить в файл под названием G-code, загрузить его в принтер и запустить печать.
  • В результате устройство получает необходимую инструкцию, в которой помимо нарезанной на слои модели обозначен контур движения печатающей головки, указана скорость печати и толщина каждого слоя.
  • Подготовленную модель можно загрузить на принтер с компьютера через Wi-Fi, с помощью SD-карты или посредством USB-носителя.

Большинство принтеров, предназначенных для домашнего применения, отличаются понятным интерфейсом, и не вызывают сложностей с запуском процесса. Поскольку цикл изготовления изделия полностью автоматизирован, пользователю останется только включить устройство и наблюдать за процессом печати.

Устранение ошибок

Пробная печать первых изделий на 3D-принтере – процесс волнительный и увлекательный, поскольку новая вещь создается прямо на глазах и буквально «из ничего». Однако даже опытный пользователь не застрахован от появления разного рода ошибок.

Окончательная обработка

Изделия, распечатанные на FDM-принтере, всегда имеют фактурную, неровную и слегка шероховатую поверхность, что обусловлено послойной технологией их производства. Созданные на фотополимерном оборудовании предметы получаются более гладкими, но и они далеки от идеала. Следовательно, все без исключения модели нуждаются в постобработке.

  • Механический. Он предполагает ошкуривание наждачной бумагой или шлифовальной губкой. Из-за трудоемкости процесса подходит для предметов, не имеющих мелких деталей. Добиться глянцевой поверхности вряд ли удастся, но убрать слоистость поможет. А если изделие загрунтовать и покрыть лаком, оно приобретет аккуратный вид.
  • Химический. Допускает применение таких растворителей, как дихлорэтан и ацетон. Первый подходит для обработки PLA, второй – для ABS.Из-за высокой токсичности веществ необходимо соблюдать меры безопасности: работу выполнять в перчатках и маске на открытом воздухе либо в хорошо проветриваемом помещении. Для выравнивания поверхности химическим способом следует пользоваться кистью с натуральным ворсом, набирать минимум вещества и наносить его быстрыми движениями.
  • Смешанный. При таком методе растворитель необходимо наносить чистой белой тканью из натуральных волокон и полировать поверхность круговыми движениями до появления желаемой гладкости.

Существует еще один вариант постобработки – воздействие на изделие парами растворителя. Однако подобный метод считается высокотоксичным, и к применению в домашних условиях запрещен.

Дизайн упаковки

Трёхмерные принтеры позволяют изготавливать пробные макеты упаковки, флаконов и бутылок оригинальной формы. Прототипы могут быть цветными, с включением всех элементов дизайна, в т.ч. этикеток, штрих-кодов, фирменных знаков. Готовые модели упаковки могут быть продемонстрированы заказчику перед запуском в массовое производство. Преимущество 3D прототипов налицо: заказчик может подержать упаковку в руках, оценить её фактуру, текстуру, цветовое оформление и некоторые другие характеристики.

Прототипы бутылок, напечатанные 3D принтером

Для изготовления пластиковых упаковок в настоящее время используют следующие 3D принтеры: Dimension uPrint, uPrint+, Elite, SST 1200ES; Fortus 400mc и 900mc. Для изготовления полупрозрачной и детализированной упаковки используются принтеры: Objet 24 и 30; Eden 250, 260V, 350, 500V; Objet 260 Connex, Connex 350 и 500. Для печати цветной упаковки лучше всего подойдут принтеры ZPrinter 250, 450, 650 и 850.

Конструктивные особенности 3D-принтеров

Принцип работы 3D-принтера основан на законах кинематики. Выделяют несколько схем 3D-печати, исходя из перемещений платформы и печатающей головки, которые могут двигаться относительно друг друга в различных плоскостях.

Существует четыре основные схемы печати:

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

I схема

Платформа находится в неподвижном состоянии, положение по осям x, y, z меняет только экструдер. Особенность модели — наличие высокого каркаса. Печатающая головка размещена на трёх стержнях, каждый из которых закреплен на подвижном блоке, размещённом на опоре, с возможностью вертикального перемещения.

Плюсы: высокая скорость печати, хорошая точность.

ЗагрузкаДельта

II схема — экструдер движется по осям Х и Y

Печатающая головка находится над платформой и способна двигаться влево-вправо или вперед-назад, а платформа вверх-вниз.

ЗагрузкаЭкструдер движется по осям Х и Y

III схема — экструдер перемещается по осям X и Z

Экструдер, как в предыдущем типе, способен передвигаться влево или вправо, а также менять своё положение в пространстве по высоте. Платформа, в свою очередь, способна двигаться вперед или назад не меняя высоты.

ЗагрузкаЭкструдер перемещается по осям X и Z

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

Последняя схема предполагает использование неподвижной платформы. Как в случае со схемой «Дельта», экструдер способен перемещаться по трём осям , однако в данном случае нет сложного механизма фиксации печатающей головки.

Какие изделия можно получить?

Спектр возможностей трехмерных принтеров активно расширяется, что позволяет создавать продукцию для самых разных сегментов рынка. Если говорить о строительстве и архитектуре, то здесь очень ценятся возможности изготовление макетов, для которых, собственно, и разрабатывалась концепция аддитивного производства. В машиностроительной промышленности также широко используется 3D-принтер. Изделия в данном случае могут быть представлены и потребительской продукцией, и отдельными элементами для концептов. Как уже говорилось, высокая точность изготовления деталей была высоко оценена работниками медицины. Помимо протезирования, 3D-принтер используется в изготовлении макетов и образцов органов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий