ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Возможности современных 3d принтеров растут с каждым днем. В 1970-х годах на первых трёхмерных принтерах печатали небольшие пластиковые фрагменты и фигурки, а лет 10 назад высшим пилотажем уже считалось создание уменьшенных копий реальных людей.
 

Сегодня трехмерная печать вышла за рамки интерьерных забав. Профессиональные устройства 3d-печати способны на основе трехмерной графической модели создать что угодно – от ювелирного украшения до человеческого органа. Что уж говорить о многочисленных деталях и запчастях для технических устройств, стройматериалах и предметах повседневного бытового использования.

Материалы для 3д печати

Существует множество различных технологий для 3d-печати, выделим несколько базовых технологий печати трехмерных фигур. Они различаются материалами печати, а также непосредственным процессом нанесения слоев.

Среди материалов для печати чаще выбирают пластик. Плавкий, гибкий, устойчивый перед внешними факторами, пластик способен принимать любые формы. Он не токсичен, долговечен, поддается окрашиванию и прекрасно сохраняет пигмент.

Второй по популярности материал – керамический порошок. Производство керамических изделий на трехмерном принтере позволяет максимально сократить время создания изделия, по сравнению с привычным производством.

Конечные керамические изделия из принтера ничем не отличаются от стандартных заводских, их можно глазировать и обжигать, но при этом не нужно растягивать процесс создания продукта на дни и недели. В рамках одного дня керамический предмет будет готов к использованию.

Еще одним материалом является металл, но в силу дороговизны такие 3d-принтеры могут себе позволить только крупные корпорации, их стоимость исчисляется сотнями тысяч долларов.

Печать металлом вызывает наибольший интерес, а также и жаркие споры. С одной стороны, печать металлических изделий открывает головокружительные возможности, а также снижение временных и энергетических расходов, имеющих место в традиционной металлообработке. А с другой стороны данная технология открывает возможности печати настоящего боевого оружия в домашних условиях, последствия такой технологии могут стать более чем печальными. 

В силу дороговизны принтеров по металлу и их пока не массовостью, сегодня разработаны переходные материалы для печати, например, таким материалом является металлоглина.
 

Технологии 3d печати

 

Как уже было отмечено существует несколько различных технологий создания трехмерных издели:

— Моделирование методом послойного наплавления (FDM или FFF);

— Производство произвольных форм электронно-лучевой плавкой (EBF3);

— Прямое лазерное спекание металлов (DMLS);

— Электронно-лучевая правка (EBM);

— Выборочная лазерная плавка (SLM);

— Выборочное тепловое спекание (SHS);

— Выборочное лазерное спекание (SLS);

— Струйная трехмерная печать (3DP);

— Изготовление объектов методом ламинирования (LOM);

— Стереолитография (SLA);

— Цифровая светодиодная проекция (DLP).

Разберем некоторые из них. 

Выборочное лазерное спекание (SLS) – заключается в использовании лазерного луча для нагрева порошковой субстанции. Мелкодисперсный порошок напыляется на смоделированный каркас будущей модели послойно, в то время как лазерный луч прогревает каждый слой. Под воздействием высоких температур порошок запекается и превращается в плотный материал. Метод позволяет использовать любой материал в форме порошка (керамика, пластик, металл), и подходит для создания больших объектов, например, архитектурных макетов.

Стереолитография (SLA) или нагревание фотополимера до отвердения. Производится послойно, причем каждый новый слой требует индивидуального нагрева. Из-за этого стереолитография является довольно долгим процессом, нередко требуется дополнительный нагрев изготовленной фигуры после выхода из трехмерного принтера. Низкая скорость такой печати компенсируется высоким разрешением и точностью мелких деталей.

Цифровая светодиодная проекция (DLP) – работает по аналогии с техникой стереолитографии, но при этом нагревание происходит не лазером, а световым потоком. Функционирует на основе полимерных смол.

Электронно-лучевая правка (EBM) – плавление при помощи электронно-лучевого воздействия. Технология в большей степени применима к созданию моделей из металла. Отличительной особенностью таких принтеров – наличие вакуумной камеры. Техника позволяет создавать как крупные, так и мелкие металлические изделия (ювелирные украшения).

 

Сферы применения 3д принтеров

 

Создатели трехмерных принтеров уверены, что постепенно у человека отпадет необходимость в серийном производстве. Все, что будет нужно для печати корпуса мобильного телефона, керамической посуды, предмета мебели или запчасти для автомобиля – это 3д принтер подходящей мощности, исходный материал и графическая модель желаемого предмета.

Принтер может работать даже на космической станции, что дает специалистам на орбитальных станциях множество шансов для освоения межпланетного пространства. Если поменять металл или пластик на смесь биогеля с живыми клетками человека, то можно напечатать новый орган. Стоить сменить базу на желатиновую массу – и получится продукт питания. Возможности печати поистине безграничны.
 

Как создают трехмерные модели?

 

Дизайнеры создают модели в трехмерном виде, используют специальные графические программы. Точный расчет и возможность наглядного просмотра модели позволяет увидеть результат еще до начала печати. 

Для 3д принтера требуются графические файлы с расширением stl, которые представляют собой облако точек, или полигональные модели. Подробнее о создании stl моделей для 3d печати можно ознакомиться в нашей статье Модели для 3d-принтера.

Графическую модель можно не делать самому, а скачать или купить готовую. Многие web-площадки предлагают сегодня готовые трехмерные модели как бесплатно, так и для продажи. Кроме того, 3d модель с индивидуальным дизайном можно заказать в проектных компаниях, где есть высококвалифицированные специалисты, профессионально владеющие CAD-системой и технологией 3d-печати, обладающими богатым опытом и навыками поверхностного моделирования и другими возможностями CAD-систем. 

Также технологии позволяют при помощи 3д сканера собрать данные с интересующего объекта, и размножить его посредством печати.

Программы 3d-моделирования есть как платные, так и бесплатные. Функционал позволяет не просто создать модель, но также просчитать все физические данные, от веса до толщины материала. Поэтому важно, чтобы человек, желающий создать пригодную для использования модель на трехмерном принтере, имел соответствующее образование. При неправильном выборе физических параметров модель может оказаться полностью непригодной для жизни.

Трехмерная модель может быть окрашена после печати или во время процесса. Для этого существуют специальные цветные принтеры, которые формируют изделие сразу с использованием пигментов.
 

Резюме

 

3d-печать все больше становится полезным и просто необходимым процессом, данная технология уже давно перешла из индустрии игрушек и сувениров во все более серьезные отрасли. В авиакосмической сфере с помощью 3d-печати производят не только прототипы деталей, а также и сами детали самолетов и космических кораблей. В медицинской сфере 3d-печать позволила создавать имплантаты, протезы, межпозвоночные диски и т.д., учитывая индивидуальные особенности человека. Такие же изменения происходят и в автомобильной, машиностроительной и всех других отраслях.

Технологии 3d-печати стремительно развиваются, надежность, получаемых деталей, продолжает расти. И это на фоне того, что 3D-печать позволяет выполнять детали, которые невозможно обработать другими методами. С технологией 3d-печати становится возможным создавать детали сложных конструкций, максимально отвечающих всем требованиям. 3d-печать позволяет выходить за рамки существующих технологий и создавать более совершенные изделия. Будущие изменения серьезно впечатляют уже сегодня.