3D-принтеры, также известные как принтеры для трехмерной печати, — это инновационные устройства, которые используются для создания объемных моделей. Эти специализированные машины открывают безграничные возможности и сегодня широко используются в различных сферах современной жизни. До недавнего времени 3D-принтеры использовались в основном крупными предприятиями, но теперь они стали доступны и для домашнего использования, и для небольших предприятий.
История появления
Зарождение подобного оборудования можно отнести к середине 1980-х годов, однако из-за ограниченного развития компьютерных технологий активное внедрение 3D-печати было приостановлено. Значительный прогресс был достигнут в 2005 году, когда 3D-принтеры начали набирать обороты наряду с совершенствованием компьютерных возможностей. В это время был публично представлен первый 3D-принтер, способный печатать в цвете. С тех пор технология претерпела множество изменений, а разработка современного программного обеспечения позволила лучше контролировать процесс печати. В результате пользователи теперь имеют доступ к универсальному устройству, способному создавать чехлы для телефонов и даже новые 3D-принтеры.
Оригинальный 3D-принтер
Как он функционирует
Основной принцип работы 3D-принтера в теории прост и понятен. В программе 3D-моделирования генерируется объект или его часть (для больших моделей они делятся на несколько компонентов). Далее файл передается на обработку через специализированное программное обеспечение (для генерации G-кода), после чего технология приходит в движение. G-код делит цифровую модель на множество горизонтальных траекторий, определяя траекторию движения печатной каретки. Жидкий материал слой за слоем наносится на основу, создавая осязаемый объект.
Схема, иллюстрирующая работу 3D-принтера
- Наиболее часто используемая технология 3D-печати и кулинарных приложений известна как Fused Deposition Modeling или FDM-печать. Она подразумевает нагрев материала и его экструзию на платформу через сопло, расположенное в печатающей головке. Объект создается на платформе слой за слоем, а его размер ограничивается размерами платформы.
- Технология Polyjet, которая в настоящее время принадлежит компании Stratasys, была впервые разработана в 2000 году. Эта технология позволяет создавать трехмерные объекты путем полимеризации фотополимера под воздействием ультрафиолетового излучения. Фотополимер, который является дорогим и хрупким видом пластика, делает эти принтеры непрактичными для повседневного использования. Однако они широко используются в медицине и промышленности для точного моделирования деталей и создания прототипов.
Можно получить знания о работе современных 3D-принтеров, использующих "пластиковую печать" с помощью специализированных видеороликов, таких как представленный здесь. Кроме того, эти видеоролики часто демонстрируют универсальность принтера в работе с различными материалами для создания различных объектов.
Управление процессом печати
Как правило, перед началом процесса печати пользователю необходимо настроить несколько параметров.
- Оборудование подключается к компьютеру с помощью USB-кабеля.
- Движение сопла калибруется относительно платформы.
- Нагрев платформы и сопла-распылителя настраивается и контролируется.
- Контролируется соотношение температур.
- Управление процессом печати (экструдер) осуществляется путем регулировки скорости подачи материала и замены пластиковых шпулек.
Управление процессом печати осуществляется с помощью компьютера. Чтобы превратить идею в физический объект, пользователю необходимо специализированное программное обеспечение для 3D-моделирования и управления машиной.
В настоящее время еще невозможно разработать принтер, который мог бы выполнять все задачи несколькими нажатиями клавиш. Поэтому важно ознакомиться с различными специализированными программами и получить базовое представление о 3D-моделировании.
Перед началом процесса печати оператор должен откалибровать принтер, настроив его на настольную платформу. Встроенное программное обеспечение принтера поставляется с набором настроек по умолчанию, но пользователь может произвести более точную настройку в зависимости от типа используемого материала. Например, при создании объемных элементов из ABS или PLA устанавливаются разные температуры плавления. В течение всего процесса печати оператор следит за ходом работы с помощью сопутствующего программного обеспечения. Весь процесс создания модели может занимать от нескольких часов до целого дня, при этом точность исполнения является решающим фактором. Точные объекты с замысловатыми деталями требуют больше времени для производства по сравнению с более простыми конструкциями.
Где можно использовать 3D-принтеры
Использование 3D-принтеров имеет широкий спектр: от хобби до бизнеса. Владельцы бизнеса и студенты архитектурных факультетов первыми осознали огромные возможности "пластиковой печати".
- Разработка и изготовление трехмерных моделей различных конструкций.
- Производство пластиковых компонентов для техники: защитных кожухов, шестеренок, рукояток. Еще одно направление — производство деталей для импортных автомобилей, что вполне логично, учитывая их цену.
Автомобильные диски на продажу
Копия скульптуры Микеланджело
Кроме того, объемное моделирование находит применение в ювелирном деле, а также в различных областях дизайна и инженерии.
В те времена основным материалом для печати был пластик, но сегодня существует широкий выбор вариантов. Производители разработали различные основы, которые могут даже имитировать внешний вид натурального дерева. И не только полимеры могут быть использованы в качестве материалов для печати — нейлон также является приемлемым выбором. Дизайнеры быстро подхватили эту идею и начали создавать целые коллекции одежды с использованием этой новой техники печати.
Коллекционеры, которые любят азартные игры, будут в восторге от возможностей "пластиковой печати" предлагает. Теперь можно воссоздать любой объект, будь то модель самолета, известный персонаж или произведение искусства. Редкие предметы коллекционирования могут быть весьма ценными, как и высококачественный принтер для вашего дома. В данном случае выбор очевиден.
Брать или не брать: преимущества и недостатки оборудования
Использование объемной печати предоставляет пользователям широкий спектр возможностей. Главное преимущество этой техники — возможность воспроизвести любой трехмерный объект, за редким исключением. По сути, все, что можно сконструировать из пластика, может быть "напечатано" будь то дорогой бампер для импортного автомобиля или дизайн предстоящего торгового центра на архитектурной выставке. Определяющим фактором в этом процессе, в конечном счете, будут размеры оборудования, а точнее, размер его рабочей поверхности.
Трудоемкость подготовки и управления является препятствием для полного раскрытия потенциала "пластиковой печати" поскольку оно требует специальных знаний. Создание даже базовой геометрической фигуры или собственного портрета в 3D-MAX может оказаться сложной задачей для неопытного пользователя. Освоение техники требует затрат времени и сил.
Размер 3D-принтера — еще один недостаток. Хотя в продаже есть и компактные модели, их возможности печати ограничены, хотя они подходят для поэтапного изготовления инсталляций или архитектурных проектов.
Приобретать 3D-принтер в качестве игрушки нецелесообразно, так как средняя стоимость моделей доступного ценового диапазона превышает 30 000 рублей. Однако покупка 3D-принтера будет выгодным вложением средств, если он служит конкретной цели, например, получению прибыли, развитию навыков, получению образования, развитию творческих способностей или помощи в работе.
В ближайшем будущем мы можем ожидать захватывающих достижений в этой области. В настоящее время уже возможно изготовить настоящее жилое помещение из обычных строительных смесей с помощью процесса печати. Разумеется, столь сложная техника пока недоступна для бытовых целей, но само использование инновационных материалов для печати открывает путь к планомерному расширению возможностей объемной печати в жилых помещениях.
