что такое 3d принтер и как он работает видео

3d-принтер на видео

Технологии, которые еще совсем недавно были на уровне фантастики, сейчас врываются в нашу повседневную жизнь. И одним из таких удивительных ультрасовременных изобретений является 3d принтер. В этом выпуске канал YouFact покажет на видео, как работает 3d-принтер и какие невероятные вещи он умеет печатать. Зд принтер — устройство, которое из компьютерного изображения делает трехмерный объект, воплощая его в реальность. Все это происходит благодаря применению послойной технологии создания или, иначе говоря, — выращивания объекта. Материалом, который применяется для создания объекта, является пластик. Однако в последние годы стали использовать и новые материалы, например, металл, глину и полимеры. Первые 3d принтеры появились еще в 80-х годах. Но только в последние годы они стали массовыми.

Сам 3d принтер по виду похож на обычный принтер, к которому добавлены металлические направляющие. Сама же печать осуществляется при помощи лазера или экструдера.

Есть несколько технологий создания объектов, краткий обзор которых показан на видео. Первая заключается в работе лазерного луча, который прорисовывает каждый пиксель объекта. Этот пиксель создается из пластичного вещества, который после застывания становится твердым элементом объекта. При применении второй технологии происходит так называемое лазерное спекание. Под действием лазера пластиковый порошок растворяется и затем сплавляется в единую достаточно твердую массу. Во время третьей технологии, которая называется струйная, раздаточная головка выдавливает на платформу основу, состоящую из разогретого пластика. Капли быстро остывают и слипаются друг с другом, образуя слои будущего объекта.

Купить 3д принтер можно в этом китайском магазине.

Что можно напечатать на 3d принтере

Помимо обычных безделушек, такие как точная копия Эйфелевой башни или чехлов для айфона, 3d принтер может создавать серьезные вещи. Например, можно напечатать миниатюрную рабочую версию дрели. Причем она будет полнофункциональная. Да, создание такого инструмента потребовало немало времени, однако получилось же! ЗД принтер может напечатать полноценную акустическую гитару очень любопытного дизайна. И она также будет полностью рабочая, а не просто макет. Также можно напечатать текстильную машину, объемные модели человеческих органов для медицинских институтов и обувь на любой вкус и цвет. Мало того, с помощью 3d принтера можно напечатать автомобиль! Причем на это уйдет всего пара дней. Да, и этот автомобиль будет еще и ездить.

Существуют также совсем уникальные технологии. Так, недавно был создан 3d принтер, который умеет печатать еду. Цена его конечно не маленькая, около двух тысяч долларов, и этот принтер способен напечатать готовую пиццу, печенье и фигурки из шоколада. Понятно, что эта технология еще не до конца доработана, но потенциал уже виден невооруженным глазом.

Самая же фантастическая технология, которая уже успешно тестируется, это печать полноценных органов и тканей. Помните видео кадры из фильма «Пятый Элемент»? Создание 5 элемента в специальной машине на основе нескольких ДНК тогда выглядело как чистая фантастика. Однако в ближайшее десятилетие это может стать самой настоящей реальностью. Уже существуют экспериментальные биопринтеры, в которых 3d печать структуры будущего объекта осуществляется каплями, содержащими живые клетки. Впоследствии деление, рост и модификация клеток дают возможность окончательно сформировать объект.

Еще в 2013 году китайские исследователи начали печатать почки, печень и уши из живой ткани. В том же году бельгийские исследователи успешно напечатали новую челюсть для 83-летней пациентки. В начале 2016 года российским исследователям удалось успешно напечатать щитовидную железу и имплантировать ее лабораторной мыши. Железа полноценно функционирует в теле грызуна. В ближайшее время российскими учеными также планируется напечатать почку и печень. Многие ученые склоняются к выводу, что через 10-15 лет можно будет полноценно и масштабно печатать на 3d принтере человеческие органы. В общем, у 3d-принтера большое будущее. И скоро мы с вами его застанем, и не только на видео.

Далее на видео представлен обзор одной из моделей 3д принтеров

А вот самый дешевый принтер из Китая на видео

Источник

Третья промышленная революция. О 3D-принтерах подробно и с видео

Прошедшая в начале января выставка CES повергла нас в шок. Основой шоу, которое в начале каждого года проводится в Лас-Вегасе, служили несколько десятков стендов компаний, выпускающих 3D-принтеры. Много времени было уделено корпоративному сегменту. Однако большинство игроков на 3D-рынке представили и «обычные» пользовательские модели, о которых мы обязательно расскажем далее.

Неужели эра 3D-печати настала?

Что такое 3D-печать?

Что же такое 3D-печать? В металлургии и машиностроении, как известно, деталь получают путем вычитания материала. То есть рабочий берет заготовку, устанавливает ее на станок и при помощи режущего инструмента (резцов, фрез, долбяков, шлифовальных кругов и так далее) удаляет лишнее. Основой 3D-печати служит аддитивность, то есть сложение материала и создание определенной конструкции. Шаг за шагом, согласно трехмерному чертежу, 3D-принтер наносит слой пластика. То есть процесс происходит «с нуля». К 3D-печати относят и порошковое спекание полимерных элементов, а также металлических пудр.

Пример фигурки, напечатанной на 3D-принтере

Понятие «3D-печать» может завести неподготовленного пользователя в тупик, так как многие сразу же начинают проводить параллели с обычной бумажной печатью. Да, 3D-принтер создает предмет. Но для этого сначала необходимо разработать в одной из САПР-программ трехмерный чертеж. Затем его необходимо оптимизировать в приложении, с которым работает конкретный принтер. Следом нужно откалибровать само устройство. И только потом начать печатать. То есть процесс создания полноценного предмета состоит из нескольких нетривиальных этапов, просто нажать на кнопочку «печать» не получится.

А раз так, то очевидно, что 3D-принтер дома вряд ли пригодится какой-нибудь домохозяйке. Да и дети, очевидно, вряд ли будут развлекаться с такой дорогой «игрушкой». Круг людей, которым может пригодиться 3D-принтер, достаточно узок. В первую очередь, это инженеры, архитекторы, дизайнеры и ювелиры. Очень часто случается так, что проектируемую вещь необходимо подержать в руках. В быту 3D-принтер может пригодиться в качестве ремонтного станка. Например, когда потребуется сделать какую-нибудь деталь, которую просто так не купишь в магазине: отломавшуюся ручку мебельного гарнитура или еще что-то. Вопрос заключается в том, будете ли вы с этим «заморачиваться»?

3D-печать — это модный тренд! Появление общедоступных 3D-принтеров называют третьей промышленной революцией! И не зря. Последнюю сотню лет промышленность держится на эффекте масштаба. Правило машиностроения незыблемо: чем больше вещей сделать в партии, тем дешевле будет стоить один экземпляр. Однако конечную стоимость продукта определяют не только производство, но и логистика с транспортировкой. С повсеместным применением 3D-принтеров от этой длинной цепочки можно будет отказаться. Будет достаточно раздобыть чертеж (например, купить его) и напечатать у себя дома или в каком-нибудь центре 3D-печати. Можно наладить и небольшое штучное производство.

Эволюция 3D-печати. Начало эпохи DIY

Принято считать, что эпоха «домашней» 3D-печати началась в 2010 году, когда была выпущена модификация 3D-принтера Prusa Mendel, разработанная чешским инженером Иосифом Прусса. Однако сама технология берет свое начало еще в 80-х годах прошлого века. Это так называемая стереолитография SLA (Stereo Lithography), разработанная Чарльзом Халлом в 1984 году и запатентованная двумя годами позже. В 1986 году был собран и первый 3D-принтер, а также основана компания 3D Systems.

Примечательно, что понятия «3D-печать» среди энтузиастов и технологов не существовало вплоть до 1995 года. А пока в том же 1986 году была разработана технология селективного лазерного спекания полимеров — SLS (Selective Laser Sintering).

Два года спустя Скоттом Крампом была изобретена технология послойного наплавления FDM (Fused Deposition Modeling). Именно она является самой распространенной, потому что имеет относительно небольшую стоимость как материалов, так и амортизации оборудования. На сегодняшний день именно FDM-принтеры наиболее часто применяются в домашних условиях. Считается, что первое подобное устройство было выпущено в 1991 году.

На протяжении десятилетия в индустрии 3D-печати происходило относительное спокойствие. В 2000 году была разработана технология PolyJet.

В 2005 году было создано сообщество энтузиастов RepRap. В основе проекта лежат две идеи:

«RepRap — изобретение, которое сметет глобальный капитализм, начнет вторую промышленную революцию и спасет окружающую среду…» — было написано на первой полосе The Guardian. Не будем вникать в подробности, почему именно речь идет о второй промышленной революции. Здесь все зависит от того, от какого фундамента отталкиваться при синтезировании тех или иных определений.

За восемь лет было разработано четыре поколения 3D-принтеров RepRap. Однако даже сейчас задача воспроизводить одно RepRap-устройство другим не выполнена. Одно дело — печатать пластиковые детали; другое — создавать микроэлектронику и металлические элементы конструкции экструдера.

В 2010 году ученым удалось напечатать искусственный 3D-сосуд. Сейчас же идет разработка по созданию полноценных человеческих органов. В качестве «материала» используются стволовые клетки.

В то же время инженеры сумели разработать простенькие пищевые 3D-принтеры, которые могут печатать, например, конфеты или пиццу.

Уже известно, что, начиная с этого года, крупнейшие IT-компании начнут свою полномасштабную экспансию на рынке 3D-печати. Так, в Epson заявили о намерении производить в больших масштабах промышленные 3D-принтеры. А вот HP желает возглавить отрасль FDM-печати.

Основные технологии 3D-печати

На сегодняшний день существует множество технологий объемной печати, но все они так или иначе делятся на несколько методов.

В 3D-принтинге (для лучшего понимания) чертеж принято называть моделью, а полученный предмет — макетом.

Методы печати

Интересно, что методы 3D-печати чем-то напоминают методы обычной (читай — 2D) печати на бумаге.

В зависимости от метода 3D-печати устройство может быть как монохромным, так и цветным. FDM-принтеры, работающие по принципу экструзии, печатают макеты только одним цветом. Хотя есть модели с несколькими печатающими головками, в каждую из которых можно загрузить нить разного цвета.

3D-принтеры, работающие с порошками, могут печатать в цвете. На данный момент друг с другом конкурируют два промышленных типа устройств: ZPrinter (модели 650 и 850), позволяющие за счет пяти печатающих головок создавать 390000-цветный макет из материала на основе гипса, и Mcor Iris, поддерживающий один миллион цветов, у которого в качестве рабочего вещества используется бумага. С одной стороны, это хороший показатель. С другой стороны, современный TFT-экран может передавать до 16 млн цветов.

Пример напечатанного на 3D-принтере цветного логотипа сайта

Принтеры, работающие по SLS- и SLA-технологии, могут печатать только белым или полупрозрачным. Хотя никто не запрещает потом самостоятельно покрасить макеты.

Пример моделей, напечатанных на цветном 3D-принтере

Еще примеры цветной 3D-печати

Сейчас существуют технологии, позволяющие печатать многоцветным пластиком. И компания 3D Systems, и Stratasys уже представили готовые решения. Однако назвать их надежными и безотказными пока рано, что и показала прошедшая в Лондоне выставка 3D Printshow.

Обычных пользователей больше всего интересует экструзивный метод. Поэтому предлагаем поговорить о нем более подробно. Начнем с материалов, которые используются в FDM-принтерах.

Используемые материалы

На сегодняшний день широко используются два типа материалов.

Подача АБС-пластика в печатающую головку принтера

Периодически можно встретить и третий материал — ПВС (поливиниловый спирт). Это растворимый в воде полимер. На данный момент используется не так часто, к тому же стоит дороже и АБС, и ПЛА.

Технология FDM

Итак, вот мы и добрались до технологии FDM — технологии, на базе которой работают все «домашние» 3D-принтеры. Основа работы — это подача материала в виде тонкого прутика в печатающую головку (экструдер). Под действием высоких температур вещество начинает плавиться и распыляться через сопло диаметром всего несколько микрометров. За счет электродвигателей будущий предмет «размазывается» по станине. Сначала делается опора, чтобы макет не сдвинулся. Затем создаются слои, слои, слои.

Принцип работы FDM-принтера

Китайская народная мудрость гласит, что человек может бесконечно на три вещи: как горит огонь, как течет вода и как работает другой человек. Мы бы добавили сюда еще и процесс 3D-печати.

Пример модели, напечатанной на FDM-принтере

Надо понимать, что у любой технологии существуют свои ограничения. Первое — это размеры. Каждый принтер имеет определенную область, в которой он может работать. Однако стоит учесть, что макет можно печатать по частям и потом соединить его при помощи бесшовного склеивания.

Второе ограничение — это конструкция макета. К сожалению, 3D-принтерам (в том числе и промышленным) не все подвластно. Если говорить о FDM-печати, то на таком принтере, например, нельзя напечатать макет, в который будет помещен еще один макет. Такие предметы «принтятся» только при помощи порошкового спекания.

Про цвет мы уже писали. FDM-принтеры могут печатать только в одном цвете или нескольких, если устройство оснащено дополнительным экструдером. К счастью, катушки с АБС-пластиком продаются, как говорится, на любой вкус. Повторимся, макет можно всегда покрасить.

Третье ограничение — это опыт проектировщика. Как ни крути, но необходимо работать с САПР. Одно дело — печатать простенькие 3D-модельки. И совсем другое — создавать по-настоящему сложные предметы. К тому же каждый 3D-принтер необходимо настраивать и калибровать. На настройку сверхдорогого промышленного оборудования может уйти до полугода.

Интересный факт №1

Источник

Как работает 3D принтер: объяснение на простых примерах

3D-печать распространена повсеместно. Она позволяет создать что угодно — от прототипов всевозможных изделий, до функциональных частей реактивных двигателей самолетов и космических аппаратов, от канцелярских принадлежностей и автозапчастей, до шоколадок и сувениров.

Но, как именно работают 3D-принтеры, как они создают трехмерные объекты любой возможной формы — знают еще не все. Если вы хоть раз задавались этими вопросами, то перед вами — самое простое объяснение 3D-печати.

Общие принципы 3D-печати

Принцип 3D-печати по любой существующей технологии — создание объемных объектов из совокупности плоских слоев.

Цифровая модель изделия разделяется на слои специальной программой — слайсером, а принтер печатает эти слои, один на другом, составляя из них трехмерный объект. Так, из множества слоев, получается объемная деталь.

Общий принцип один, но технологии различаются; самая распространенная и доступная среди них — FDM.

FDM

Моделирование методом послойного наплавления (FDM), также известное как производство способом наплавления нитей (FFF) — самый популярный и массовый тип 3D-печати.

Единственное отличие в том, что 3D-принтеры используют не стержни термоклея, а пластиковый филамент намотанный на катушки.

Самые распространенные материалы для FDM (FFF) — пластики ABS и PLA.

Пластиковая нить, она же филамент, выпускается в такой форме для того, чтобы она могла легко плавиться при заданной температуре, но очень быстро застывать — после охлаждения всего на пару градусов. Именно это и позволяет печатать 3D изделия со сложной геометрией с высокой точностью.

Проще говоря, 3D-печать отличается от традиционной 2D-печати только тем, что повторяется снова и снова, создавая слой за слоем, один на поверхности другого. В конце концов, тысячи слоев образуют 3D-объект.

FDM-принтер на примере MakerBot Replicator 2

Стереолитография

Стереолитография использует свет для “выращивания” объектов в емкости с фотополимерной смолой. Как и в прочих технологиях 3D-печати, изделие образуется слой за слоем, здесь — при отверждении жидкого фотополимера светом.

От FDM стереолитография отличается более монолитными принтами, даже с одинаковой заданной толщиной слоя.

На фото: принты FDM и SLA, слой обеих моделей — 0,1 мм.

Дело в разнице в технологиях — фотополимерная засветка дает более аккуратные слои, чем расплавленный филамент выдавливаемый из сопла FDM-принтера.

SLA и DLP — две разновидности стереолитографии. SLA — лазерная стереолитография, DLP — цифровая проекция. Различие между ними в том, что в SLA источником света служит лазер, а в DLP — проектор.

Независимо от технических особенностей, принцип работы устройств SLA и DLP схож. Для запуска печати необходимо опустить специальную платформу построения в емкость с жидкой фотополимерной смолой.

Платформа останавливается на высоте одного слоя от дна емкости.
Происходит засветка источником света принтера.
Жидкий полимер, под воздействием света, становится твердым и прилипает к платформе построения. После этого платформа поднимается на высоту еще одного слоя и процесс повторяется.

SLA-принтер на примере Formlabs Form 2

SLA дает более гладкие поверхности, по сравнению не только с FDM, но и с DLP, о которой рассказываем далее.

Так получается потому, что DLP проецирует слои картинкой из пикселей, а луч лазера в SLA движется непрерывно, что дает ровный, не пикселизованный слой.

DLP в тех же целях использует проектор, а LED DLP — ЖК-дисплей с ультрафиолетовой подсветкой. В этих конструкциях свет проецируется на смолу по всей площади слоя одновременно, что дает преимущество в скорости, когда необходима печать крупных объектов с заполнением в 100% — полная засветка слоя происходит быстрее, чем в SLA.

Но при печати мелких или пустотелых объектов SLA быстрее, так как интенсивность засветки лазерным лучом, а значит и скорость полимеризации, выше.

DLP-принтер на примере SprintRay MoonRay S

SLS

Главное преимущество технологии перед FDM и SLA — SLS-печать не требует создания поддерживающих структур, ведь материалом поддержки служит окружающий модель материал — это позволяет печатать изделия любой формы, с любым количеством внутренних полостей, и заполнять ими весь рабочий объем принтера. SLS-принтеры работают с широким спектром материалов, а их принты прочнее, чем большинство напечатанных FDM или стереолитографией.

Благодаря прочностным характеристикам, напечатанные на SLS-принтерах детали могут использоваться в практических целях, а не только как прототипы и декоративные элементы.

Для создания объекта аппарат направляет лазер на слой мелкофракционного порошка, сплавляя частицы друг с другом для формирования слоя изделия. Затем, устройство рассыпает следующую порцию порошка на поверхность готового слоя и разравнивает его, а лазер расплавляет, создавая следующий слой изделия. Процедура повторяется до тех пор, пока печать не будет завершена.

Тем не менее, некоторые компании в настоящее время работают над тем, чтобы сделать данную технологию более доступной, поэтому есть шанс, что приобрести SLS-принтер в ближайшем будущем смогут позволить себе даже любители. Один из примеров — польская компания Sinterit.

SLS-принтер на примере Sinterit Lisa Pro

Извлеченная из SLS-принтера модель не требует удаления поддержек и может использоваться без постобработки, ее надо лишь очистить от лишнего порошка.

Polyjet

Главное преимущество технологии Polyjet в ее мультиматериальности — многие Polyjet-принтеры способны печатать объект большим количеством различных материалов одновременно, что позволяет создавать изделия состоящие из участков с разными механическими и оптическими свойствами, то есть — разной твердости и цвета. Это фирменная технология компании Stratasys.

Пример: принтер Stratasys и напечатанные на нем кроссовки.

Polyjet 3D-принтеры распыляют крошечные капельки фотополимерной смолы на поверхность и полимеризуют их ультрафиолетовым излучением.

Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет создан объект. В отличие от FDM-принтеров, Polyjet-устройства могут наносить материал из многочисленных сопел одновременно.

Polyjet-принтер на примере Stratasys J750

Заключение

Прочитав эту статью, вы ознакомились с принципами и примерами работы 3D-принтеров функционирующих по самым распространенным технологиям.

Существуют и другие технологии, в основном — связанные с 3D-печатью металлами, но они используются только в промышленности. О них мы поговорим отдельно.

Чтобы выбрать 3D-печатное оборудование и материалы для любых задач обращайтесь в Top 3D Shop — проконсультируем, подберем максимально подходящую технику и расходники, оформим заказ, доставим, установим и научим.

Источник

Первое знакомство с 3D-принтером: подробная инструкция для новичка

Что такое 3D-принтер и как он работает?

3D-устройство состоит из самого принтера и компьютера, который управляет всеми процессами. Принцип работы подобной конструкции состоит в создании 3D-моделей путем наложения слоев жидкого материала. Существует большое количество моделей принтеров — от больших промышленных до компактных, но у всех них один принцип работы и составные детали:

Принцип работы 3D-принтера: особенности

Работа с целью построения трехмерной модели начинается с построения эскиза, который создается в специальной программе. После чего ПО самостоятельно формирует план движения печатной головки и последовательность печати. 3D-модель воспроизводится путем сильного нагрева пластика и его равномерного распределения.

3D-принтер применяют во многих сферах. Перечислим некоторые из них:

Это незначительный список отраслей, где активно применяется 3D-печать. Сегодня принтер может себе позволить практически каждый предприниматель и просто увлекающийся человек.

По особенности конструкции выделяют следующие принтеры:

Как пользоваться 3D-принтером: советы новичкам, с чего начать

Овладеть техникой трехмерной печати — дело несложное, если следовать рекомендациям и советам. Специально для тех, кто планирует постичь азы 3D-моделирования, был подготовлен актуальный список вопросов и подробных ответов на них.

Установка принтера

Для начала вам потребуется аккуратно распаковать коробку и удалить все ограничители. Следующий этап — установление принтера на поверхности при помощи строительного уровня. Это позволит разместить устройство максимально ровно, что обеспечит более качественную печать.

На заметку. В комплект некоторых моделей 3D-принтеров входит уровень для установки.

Далее вам потребуется подключить принтер к компьютеру и установить необходимые драйверы. Диск с программным обеспечением идет в комплекте с 3D-устройством.

Подготовка к работе

Для начала работы необходимо сделать калибровку рабочей поверхности — без этого печать качественных изделий невозможна. Подобный процесс осуществляется автоматически или вручную. В приложенной инструкции есть подробная информация о том, как выполнить калибровку в ручном режиме.

Проверка проходимости экструдера

Следующий важный шаг — настройка экструдера. В первую очередь, вам потребуется проверить его сопло. Если принтером уже пользовались, следует очистить сопло от застывших частиц, которые будут мешать проходимости материала.

Заправка 3D-принтера

После того как экструдер освобожден от застывших элементов, наступает следующий этап — заправка принтера. Нить заправляется в экструдер напрямую с катушки. Но есть один нюанс — для этого необходимо сначала его прогреть. Для заправки нити придется приложить небольшие усилия с целью ослабить прижимной механизм.

Работа с моделями

Создавать модели можно в разных программах, предназначенных для трехмерного моделирования. Процесс изготовления трехмерных деталей — творческий, требующий тщательной подготовки. Чем качественнее и детальнее прорисовать модель, тем лучше на выходе будет 3D-макет.

Начало печати

После создания модели в программе и подготовке принтера к работе необходимо отправить файл на печать и ждать получившийся результат. Скорость печати зависит от модели принтера и его технических характеристик, а также от используемого материала.

Обработка готового изделия

3D-изделия, полученные в результате печати на принтере, обычно не радуют пользователя идеальным внешним видом: детали имеют неровную поверхность. Но это характерно для моделей 3D-принтеров на FDM, SLA- и DLP-устройства отличает более высокое качество печати. Владельцам принтеров FDM отчаиваться не стоит — простая обработка изделий придаст изделиям привлекательный внешний вид и сделает поверхность гладкой.

Несколько действенных способов для последующей обработки напечатанных 3D-деталей:

Какие могут быть ошибки и как их избежать?

Технологию 3D-печати под силу освоить даже новичку, но, несмотря на это, изготовление первых изделий вызывает у пользователя волнение. Простая эксплуатация, подробные инструкции и рекомендации в интернете позволят каждому человеку разобраться практически с любой моделью принтера. Но есть несколько полезных лайфхаков, знание которых поможет избежать типичных ошибок новичков:

Следование вышеперечисленным советам позволит вам настроить 3D-принтер, подготовить к его работе и, самое главное, — напечатать первые трехмерные изделия. Выбирайте модель в соответствии с бюджетом и возможностями, а освоить основы 3D-моделирования и получить первые детали будет несложно, если следовать инструкции и рекомендациям.

Источник