brinmax

Как работает 3D принтер: принцип работы, устройство

Технологии трехмерной печати уже никого не удивляют. Многие пользуются 3Д принтерами в личных целях, и практически не одно предприятие не обходится без промышленного принтера для трехмерной печати. И хоть это уже и не новость, а сама технология была разработана уже достаточно давно, мало кто знает, как работает 3D принтер. Если вас интересует этот вопрос, то данная статья будет вам весьма полезна.

Для начала, чтобы понять принцип работы принтера для трехмерной печати следует понять, что это вообще такое и принцип печати.

0.1. Работа 3D принтера

1. Что такое 3D принтер

3D принтер – это устройство для создания физических объектов путем последовательного накладывания слоев. Другими словами 3Д принтер способен распечатать любой физический предмет, который смоделирован на ПК.

На сегодняшний день существуют различные модели 3D принтеров, которые способны работать с разными расходными материалами. Это означает, что при помощи трехмерной печати можно изготавливать любые детали для механизмов, которые смогут выдерживать высокие нагрузки, и не уступают деталям, сделанным традиционным способом.

Независимо от модели все современные 3D принтеры имеют одинаковый принцип работы.

2. Принцип работы 3D принтера

Теперь вы знаете определение 3Д принтера, и можно переходить к вопросу, как он работает. Вы уже знаете, что принтер для трехмерной печати способен выводить трехмерную информацию, то есть создавать физические объекты по информации, поступающей с персонального компьютера. Принцип действия 3D принтера заключается в последовательном наложении тончайших слоев расходного материала (пластика, или металлической пудры и так далее).

Слой за слоем создается физический объект. При этом стоит отметить, что такая технология изготовления моделей отличается высокой скоростью. Кроме этого принтер абсолютно лишен так называемого «человеческого фактора». То есть машина не совершает ошибок, благодаря чему изделия получаются абсолютно точными и идентичными оригиналу.

Из-за того, что существуют разные типы устройств для трехмерной печати невозможно однозначно ответить на вопрос, как работает 3Д принтер. К примеру, устройство, печатающее пластиком, имеет один принцип, а принтер, работающий с металлической пудрой совершенно другой. Конечно, все они работают по принципу послойного создания модели, однако в случае с пластиком принтер должен плавить расходный материал до жидкого состояния, а в случае с металлической пудрой печатающая головка распыляет связующее вещество.

2.1. Как работает 3D принтер по пластику

Принцип работы такого принтера заключается в том, что печатающая головка (так называемый экструдер) сильно нагревается и плавит пластик, который подается в виде литой трубки. Далее расплавленный материал подается с нижней части печатающей головки и помещается в нужных местах.

Для правильно работы принтера необходим специальный файл, который содержит всю информацию о создаваемой модели. В зависимости от модели принтер может быть подключен к ПК или работать автономно.

2.1.1. Работа 3D принтера по металлу

Как и любой другой 3Д принтер, устройства, печатающие металлом, также управляются при помощи компьютера. Кроме этого используется такой же принцип послойного создания модели. Однако в отличие от принтера, печатающего пластиком, 3D принтер по металлу не плавит расходный материал.

Принцип работы заключается в следующем. Печатающая головка наносит специальное связующее вещество (клей) в местах, указанных компьютером. После этого вал наносит тончайший слой металлической пудры на всю рабочую площадь. В местах, где нанесен «клей» металлическая пудра склеивается и затвердевает. Далее печатающая головка снова наносит «клей», после чего вал насыпает еще один тончайший слой металлического порошка и так далее.

3. Как работает 3D принтер: Видео

По окончанию работы принтера получается необходимый физический объект. Лишняя пудра просто сдувается с модели. Однако изделие все еще не готово. На данной стадии деталь очень пористая и хрупкая. Для придания ей жесткости и прочности изделие помещается в специальный контейнер, который засыпается бронзовой пудрой, и все это помещается в специальную печь, для сплавления молекул металла между собой и насыщения изделия бронзой.

Конечно, весь этот процесс занимает достаточно много времени, однако все равно изготовление детали происходит существенно быстрее, чем традиционным способом. Кроме этого такое производство существенно дешевле. Такой же принцип работы имеют и принтеры, печатающие стеклом.

4. Устройство 3D принтера

По своему устройству 3D принтер схож с обычным принтером для печати 2Д изображений. Отличие заключается только в том, что 3Д принтер печатает в трех плоскостях. То есть помимо ширины и высоты появляется еще и глубина. Не зависимо от модели, все 3D принтеры имеют практически одинаковое строение. Они состоят из одинаковых элементов. Итак, устройство 3Д принтера включает в себя:

• Экструдер, который разогревает и выдавливает полужидкий пластик;
• Рабочая поверхность – платформа, на которой выполняется печать;
• Линейный мотор, который приводит в движение подвижные органы;
• Фиксаторы – датчики, ограничивающие движения подвижных органов, к примеру, когда они подходят к краю рабочей поверхности;
• Рама;
• Картезианский робот – машина, которая способна двигаться в трех направлениях по осям координат X, Y и Z.

Все это управляется при помощи компьютера, который задает величины движений каждого из компонентов. Теперь вы знаете, как устроен 3D принтер, что позволяет лучше узнать современную технику и понять принцип ее работы. Конечно, этот пример описывает простейшую конструкцию 3D принтера. Сегодня существуют более сложные устройства, которые имеют дополнительные возможности и более сложные схемы. Однако устройства новых моделей компании изготовители, по определенным причинам, держат в строгом секрете.

Как работает 3D-принтер? Просто о сложном

Трехмерная печать становится все популярнее. Как работает 3D-принтер, какие материалы используются при печати моделей, а также некоторые практические советы рассмотрим в нашей статье.

Как работает 3D-принтер?

Классический 3D-принтер с технологией FDM

Начнем с технологии печати. В наши дни 3D-принтеров очень много, а соответственно, и способов создания моделей с их помощью — тоже не перечесть. Но в принципе, все принтеры в основе имеют одну из трех различных технологий.

Во-первых, существует так называемая стереолитография (SL или SLA). Внутри принтера помещается ванна, в которой находится жидкий фотополимер. Фотополимеры — это пластмассы или смолы, которые затвердевают при воздействии света. Принтеры обычно работают с акриловой, эпоксидной или виниловой смолой. По поверхности смолы движется лазерный луч, и там, где он ее касается, смола отвердевает. В фотополимерном бассейне есть платформа, которая после каждого затвердевания опускается немного вниз (глубже в ванну). Таким образом, объект печатается по рядам, как текст в обычном принтере. После полного отвердения модели она отличается высокой прочностью и химической стойкостью. Преимуществом этого метода является точность передачи: даже мелкие микрометрические структуры принтер может напечатать очень чисто. К сожалению, стереолитографические принтеры в настоящее время очень дороги.

Вторая технология работы 3D-принтера — селективное лазерное спекание (SLS). Чтобы понять, как это работает, представьте себе вертикальную трубу, в которой находится движущаяся платформа. В начале печати платформа находится наверху. Пластик, формовочный песок с пластмассовым покрытием, металлический или керамический порошок распределяются по платформе тонким слоем при помощи валика. Затем по платформе начинает перемещаться лазерный луч, нагревая определенные точки в порошке, так что они соединяются и образуют первую плоскость объекта. После этого платформа движется немного вниз, и процесс начинается снова. Таким образом, объект снова строится по слоям.

Третий способ — классический. Он называется моделированием методом наплавления (FDM). В этом процессе каждый новый слой изделия формируется из жидкого пластика, который пропускается через экструдер (программируемое устройство, придающее ему определенную форму) и после этого немедленно отверждается лазером. Затем отвержденный слой смещается вниз, экструдер придает форму новому слою, и он наплавляется сверху на предыдущий, и так далее. Такие принтеры относительно недороги и могут быть собраны самостоятельно с применением некоторых ноу-хау. Здесь точность печати получается хуже по сравнению со стереолитографией, однако для любителей это самая подходящая процедура 3D-печати.

Как создаются модели для печати?

Сначала создается 3D-модель объекта при помощи программы CAD и сохраняется в специальном формате STL. Затем файл STL загружается в программу резки для принтера, например, Cura или Slic3r. Программа резки позволяет задавать физические свойства модели, такие как плотность заполнения или использование опорных конструкций.

Программа преобразует 3D-модель в G-код. Он содержит инструкции для экструдера, по которым тот должен придавать форму каждому слою модели. Код загружается в принтер, устройство запускается, и начинается печать.

Какие материалы используются в 3D-печати?

3D-печать осуществляется при помощи различных видов пластика. Он выпускается в форме нитей, намотанных на большие катушки. Нить заряжается в принтер, который втягивает и расплавляет ее для того, чтобы пластик стал жидким, и ему можно было придавать форму.

Чаще всего в принтерах используется полилактид (PLA). Это пластик, который получают из возобновляемых источников — например, из кукурузного крахмала. Он  водоотталкивающий, а также безопасный для изготовления емкостей для пищевых продуктов. Кроме того, он огнестойкий и устойчивый против УФ-излучения. Самое большое преимущество — у него при печати нет неприятного запаха.

Печать при помощи полилактида (PLA)

Очень часто используется сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS). Этот пластик является одной из наиболее широко используемых пластмасс в мире. Он особенно устойчив к маслам, жирам и высоким температурам. При печати он также не дает запаха. Модели из него получаются матовыми.

Еще один материал для 3D-печати — поливиниловый спирт (PVAL или PVOH). Особенностью этого пластика является его водорастворимость. Благодаря этому он удобен для печати несущих конструкций внутри модели, на которые затем наплавляется водостойкий пластик, тот же PLA. После завершения модели несущие конструкции внутри растворяются.

Для печати несущих конструкций в моделях из пластика ABS часто используется ударопрочный полистирол (HIPS). Этот пластик обладает высокой ударной вязкостью и твердостью.

К эксклюзивным методам относится печать соединениями PLA, то есть, при помощи смеси пластика PLA и частиц других веществ. Таким образом создаются модели, к примеру, из дерева или меди.

Редко, но все-таки используется поликарбонат (PC). У этого пластика очень высокая температура плавления — от 270 ° C до 300 ° C. Кроме того, этот пластик обладает высокой ударопрочностью и термостойкостью.

Для печати деталей механизмов, к примеру, зубчатых колес или винтов, которые должны выдерживать большое усилие и не ломаться, используется нейлон.

Также существует ряд пластиков с маркировкой «elastic» или «flex». Они могут быть изготовлены из разных веществ, но, как правило, в качестве основного ингредиента используются термопластичные эластомеры на основе уретана. Их объединяет одно — гибкость.

Посуда и контейнеры для пищевых продуктов печатаются с использованием безопасных нетоксичных пластика. Это либо уже упомянутый PLA, либо полипропилен (PP), который, в отличие от первого, является гибким. Существует также безопасное для пищевых продуктов сочетание PLA и ABS — PETG, которое более устойчиво к атмосферным воздействиям.

Читайте также:

Фото: chip.de, pixabay.com

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.

Стандартное FDM-устройство работает как термоклеевой пистолет управляемый роботом, что не удивляет, ведь разработка технологии FDM когда-то начиналась с опытов с термоклеем. Пластиковый пруток проталкивается через горячее сопло, где он плавится, а выходя из него укладывается слоями. Процесс повторяется снова и снова, пока не появится готовый 3D-объект.

 

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.

Есть у SLS-принтеров и минус — их стоимость. Они очень дороги, по сравнению с FDM и SLA/DLP. Это связано с ценой необходимых для такой печати высокоэнергетических лазеров. В принципе, стоимость даже самых дешевых SLS-принтеров совсем недавно начиналась от $200 000.

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.

Узнайте больше о возможностях усовершенствовать ваше производство интеграцией нового оборудования:

Работа 3d принтера: характеристики, картинки и описание.

Содержание:

1. Как работает 3D-принтер?
2. Что это такое?
3. Как это работает? Общие принципы
4. Как работает 3D-принтер. Видео
5. Какие материалы используются?
6. Какие предметы можно создать?

В результате появления на мировом рынке принтеров, поддерживающих технологию 3D-печати, появилась новая эпоха производства вещей. Трехмерное создание деталей лишь недавно распространилось в быту, поскольку производственные и промышленные предприятия давно пользуются ею. Предлагаем узнать, как работает 3d принтер по пластику, что являет собой это оборудование и какие расходные материалы применяются.

Что это за аппарат?

3D-принтер – это устройство, которое позволяет создавать объемные предметы, созданные по аналогии с виртуальными моделями объектов. По сравнению с обычным принтером, выводящим на бумагу текст, 3D-устройство выводит трехмерную информацию. Другими словами, воспроизводит объект, имеющий реальные физические параметры.

Как это работает? Общие принципы

Работа начинается с проектирования виртуального шаблона благодаря специальной компьютерной программе.

Далее модель обрабатывается программным методом, чтобы разделить ее на слои. Затем выполняются следующие этапы:

• Послойное формирование массы, сформированной с применением композитных порошков.
• Распределение массы по рабочей поверхности по мере заполнения камеры.
• Накладывание клеевой основы после создания каждого слоя.

После можно вытащить из рабочей камеры готовый объект. Важно понимать, что оборудование, используемое для печати, отличается по принципу работы. Сегодня применяются следующие технологии:

• быстрое прототипирование;
• послойное наплавление термопласта;
• лазерная стереолитография;
• лазерное спекание.

Как работает 3D-принтер. Видео

Какие материалы используются?

Выбор в пользу того или иного материала, с помощью которого можно печатать модели, зависит от специфики технологии. Самые популярные материалы – пластик типа FDM и PLA. Возможно применение поликарбоната, нейлона, полиэтилена и других разновидностей сырья, используемого в промышленности. В некоторых установках допускается смешивание материалов, применение дополнительных веществ, способствующих улучшению качественных характеристик готовой продукции. Качественная пластмасса не просто обеспечивает отличный результат – она гарантирует надежность эксплуатации изделия в целом. Самый экзотический вид материалов – металл. Здесь приходится использовать специальную металлическую пудру. В результате получается не наплавленное, а послойно склеенное изделие.

Какие предметы можно создать?

Домашний 3Д принтер способен без проблем воспроизвести пластиковые детали для использования в бытовой технике. Также технологию высоко оценили работники медицины. С помощью специально адаптированных устройств можно быстрее и дешевле получить один образец органа, чем при использовании альтернативных разновидностей устройств. Все зависит от сферы применения и типа пластика, используемого при изготовлении.

Хоть и 3D-печать до сих пор считается новой технологией, сегодня ее востребованность остается вне сомнений.

Как работают 3D принтеры по металлу. Обзор SLM и DMLS технологий. Аддитивное производство. 3D печать металлом.

3D печать металлами. Аддитивные технологии. 

SLM или DMLS: в чем разница?

Всем привет, Друзья! С Вами 3DTool!

Каталог 3D принтеров по металлу BLT 

Селективное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металла (DMLS) — это два процесса аддитивного производства, которые принадлежат к семейству 3D-печати, с использованием метода порошкового наслоения. Две этих технологии имеют много общего: обе используют лазер для выборочного плавления (или расплавления) частиц металлического порошка, связывая их вместе и создавая модель слой за слоем. Кроме того, материалы, используемые в обоих процессах, являются металлами в гранулированной форме. 

Различия между SLM и DMLS сводятся к основам процесса связывания частиц: SLM использует металлические порошки с одной температурой плавления и полностью плавит частицы, тогда как в DMLS порошок состоит из материалов с переменными точками плавления.  

В частности: 
SLM производит детали из одного металла, в то время как DMLS производит детали из металлических сплавов. 
И SLM, и DMLS технологии используются в промышленности для создания конечных инженерных продуктов. В этой статье мы будем использовать термин «металлическая 3D печать» для обобщения 2-х технологий. Так же опишем основные механизмы процесса изготовления, которые необходимы инженерам для понимания преимуществ и недостатков этих технологий. 
Существуют и другие технологические процессы для производства плотных металлических деталей, такие как электронно-лучевое плавление (EBM) и ультразвуковое аддитивное производство (UAM). Их доступность и распространение довольно ограничены, поэтому они не будут представлены в данной статье. 

Как происходит 3D печать металлом SLM  или DMLS.
Как работает 3D печать металлом? Основной процесс изготовления для SLM и DMLS очень похожи.  

1. Камера, в которой происходит печать, сначала заполняется инертным газом (например, аргоном), чтобы минимизировать окисление металлического порошка. Затем она нагревается до оптимальной рабочей температуры. 
2. Слой порошка распределяется по платформе,  мощный лазер делает проходы по заданной траектории в программе, сплавляя металлические частицы вместе и создавая следующий слой.  
3. Когда процесс спекания завершен, платформа перемещается вниз на 1 слой. Далее наносится еще один тонкий слой металлического порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока печать всей модели не будет завершена. 

Когда процесс печати завершен, металлический порошок уже имеет прочные связи в структуре. В отличие от процесса SLS, детали прикрепляются к платформе через опорные конструкции. Опора в 3D-печати металлом, создаётся из того же материала, что базовая деталь. Это условие необходимо для уменьшения деформаций, которые могут возникнуть из-за высоких температур обработки. 
Когда камера 3D принтера охлаждается до комнатной температуры, излишки порошка удаляются вручную, например щеткой. Затем детали как правило подвергаются термообработке, пока они еще прикреплены к платформе. Делается это для снятия любых остаточных напряжений. Далее с ними можно проводить дальнейшую обработку. Снятие детали с платформы происходит по средством спиливания. 

Схема работы 3D принтера по металлу.

В SLM и DMLS почти все параметры процесса устанавливаются производителем. Высота слоя, используемого в 3D-печати металлами, варьируется от 20 до 50 микрон и зависит от свойств металлического порошка (текучести, гранулометрического состава, формы и т. д.). 
Базовый размер области печати на металлических 3D принтерах составляет 200 x 150 x 150 мм, но бывают и более большие размеры рабочего поля. Точность печати составляет от 50 — 100 микрон. По состоянию на 2020 год, стоимость 3D принтеров по металлу начинается от  150 000 долларов США.  Например наша компания предлагает 3D принтеры по металлу от BLT. 
3D принтеры по металлу, могут использоваться для мелкосерийного производства, но возможности таких систем в 3D-печати, больше напоминают возможности серийного производства на машинах FDM или SLA. 
Металлический порошок в SLM и DMLS пригоден для вторичной переработки: обычно расходуется менее 5%. После каждого отпечатка неиспользованный порошок собирают и просеивают, а затем доливают свежим материалом до уровня, необходимого для следующего изготовления. 
Отходы в металлической печати, представляют из себя поддержки (опорные конструкции, без которых не удастся добиться успешного результата). При слишком большом обилии поддержек на изготавливаемых деталях, соответственно будет расти и стоимость всего производства. 
  

Адгезия между слоями.

3D печать металлом на 3D принтерах BLT

Металлические детали SLM и DMLS обладают практически изотропными механическими и термическими свойствами. Они твердые и имеют очень небольшую внутреннюю пористость (менее 0,2 % в состоянии после 3D печати и практически отсутствуют после обработки). 
Металлические печатные детали имеют более высокую прочность и твердость и часто являются более гибкими, чем детали, изготовленные традиционным способом. Тем не менее, такой металл быстрее становится «уставшим». 

Структура поддержки 3D модели и ориентация детали на рабочей платформе.
Опорные конструкции всегда требуются при печати металлом, из-за очень высокой температуры обработки. Они обычно строятся с использованием решетчатого узора. 

Поддержки в металлической 3D печати выполняют 3 функции: 

• Они делают основание для создания первого слоя детали. 
• Они закрепляют деталь на платформе и предотвращают её деформацию. 
• Они действуют как теплоотвод, отводя тепло от модели. 

Детали часто ориентированы под углом. Однако это увеличит и объем необходимых поддержек, время печати, и в конечном итоге общие затраты. 
Деформация также может быть сведена к минимуму с помощью  шаблонов лазерного спекания. Эта стратегия предотвращает накопление остаточных напряжений в любом конкретном направлении и добавляет характерную текстуру поверхности детали. 

Поскольку стоимость металлической печати очень большая, для прогнозирования поведения детали во время обработки часто используются программные симуляторы. Это алгоритмы оптимизации топологии в прочем используются не только для увеличения механических характеристик и создания облегченных частей, но и для того, чтобы свести к минимуму потребности в поддержках и вероятности искривления детали. 

 

Полые секции и легкие конструкции.

Пример печати на 3D принтере BLT

В отличие от процессов плавления с полимерным порошком, таких как SLS, большие полые секции обычно не используются в металлической печати, так как поддержки будет очень сложно удалить, если вообще возможно. 
Для внутренних каналов больше, чем Ø 8 мм, рекомендуется использовать алмазные или каплевидные поперечные сечения вместо круглых, так как они не требуют построения поддержек. Более подробные рекомендации по проектированию SLM и DMLS можно найти в других статьях посвященных данной тематике. 

В качестве альтернативы полым секциям, детали могут быть выполнены с оболочкой и сердечниками, которые в свою очередь обрабатываются с использованием различной мощности лазера и скорости его проходов, что приводит к различным свойствам материала. Использование оболочки и сердечников очень полезно при изготовлении деталей с большим сплошным сечением, поскольку это значительно сокращает время печати и уменьшает вероятность деформации.  

Использование решетчатой структуры является распространенной стратегией в 3D-печати металлом, для уменьшения веса детали. Алгоритмы оптимизации топологии также могут помочь в разработке органичных легких форм. 

Расходные материалы для 3D печати металлом.
Технологии SLM и DMLS могут производить детали из широкого спектра металлов и металлических сплавов, включая алюминий, нержавеющую сталь, титан, кобальт, хром и инконель. Эти материалы обеспечивают потребности большинства промышленных применений, от аэрокосмической отрасли до медицинской. Драгоценные металлы, такие как золото, платина, палладий и серебро, также могут быть обработаны, но их применение носит незначительный характер и в основном ограничивается изготовлением ювелирных изделий. 

Стоимость металлического порошка очень высока. Например, килограмм порошка из нержавеющей стали 316 стоит примерно 350-450 долларов. По этой причине минимизация объема детали и необходимость поддержек является ключом к поддержанию оптимальной стоимости производства. 
Основным преимуществом металлической 3D-печати является ее совместимость с высокопрочными материалами, такими как никелевые или кобальт-хромовые супер сплавы, которые очень трудно обрабатывать традиционными методами. За счет использования металлической 3D-печати для создания детали практически чистой формы — можно достичь значительной экономии средств и времени. В последствии такая деталь может быть подвергнута обработке до очень высокого качества поверхности.  

Постобработка металла.
Различные методы пост. обработки используются для улучшения механических свойств, точности и внешнего вида металлических печатных изделий. 
Обязательные этапы последующей обработки включают удаление рассыпного порошка и опорных конструкций, в то время как термическая обработка (термический отжиг) обычно используется для снятия остаточных напряжений и улучшения механических свойств детали. 

Обработка на станках ЧПУ может быть использована для критически важных элементов (таких как отверстия или резьбы). Пескоструйная обработка, металлизация, полировка и микрообработка могут улучшить качество поверхности и усталостную прочность металлической печатной детали. 

Преимущества и недостатки металлической 3D печати.
Плюсы: 

1. 3D печать с использованием металла, может быть использована для изготовления сложных деталей на заказ, с геометрией, которую традиционные методы производства не смогут обеспечить. 
2.  Металлические 3D печатные детали могут быть оптимизированы, чтобы увеличить их производительность при минимальном весе. 
3. Металлические 3D-печатные детали имеют отличные физические свойства, 3D принтеры по металлу могут печатать большим перечнем металлов и сплавов. Включают в себя трудно обрабатываемые материалы и металлические суперсплавы. 

Минусы: 

1. Затраты на изготовление, связанные с металлической 3D-печатью, высоки. Стоимость расходного материала от 500$ за 1 кг.  
2. Размер рабочей области в 3D принтерах по металлу ограничен. 

Выводы.
•  3D печать металлом наиболее подходит для сложных, штучных деталей, которые сложно или очень дорого изготовить традиционными методами, например на станке ЧПУ. 
•  Уменьшение потребностей в построении поддержек, значительно снизит стоимость печати при помощи металла. 
•  Металлические 3D-печатные детали имеют отличные механические свойства и могут быть изготовлены из широкого спектра инженерных материалов, включая суперсплавы. 

А на этом у нас Все! Надеемся, статья была для Вас полезна.

Каталог 3D принтеров по металлу BLT

Приобрести 3d-принтеры по металлу, а так же любые другие 3d-принтеры и ЧПУ станки, вы можете у нас, связавшись с нами:

• По электронной почте: [email protected]

• По телефону: 8(800)775-86-69

• Или на нашем сайте: http://3dtool.ru

Так же, не забывайте подписываться на наш YouTube канал:

Подписывайтесь на наши группы в соц.сетях:

INSTAGRAM

ВКонтакте

Facebook

Материалы 3D-печати (+ видео лекции)

Что такое композиционные материалы? Как значительно улучшить свойства ткани или металла? Как создают новые материалы? В проекте «Мир вещей. Из чего сделано будущее» совместно с Фондом инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО) рассказываем о последних открытиях и перспективных достижениях науки о материалах.

Исторически человечество использует два базовых подхода к созданию объектов. Первый — построение большого из маленького. Например, здание мы строим из кирпичиков. Второй подход — когда из чего-то большого мы удаляем лишнее, как скульптор отсекает все лишнее, и уже создаем конечный объект. Эти две группы технологий можно назвать аддитивной технологией, когда мы слой за слоем добавляем, чтобы создать конечный объект, и субтрактивной технологией, когда мы, наоборот, удаляем что-то, чтобы создать конечный объект.

Всем известная 3D-печать — это частный случай аддитивных технологий. В названии кроется смысл всей печати — это трехмерная печать, то есть по трем измерениям — длине, высоте и ширине — строится объект. Это как обычный принтер, который печатает, но не на бумаге, а из плоскости уже выращивает какой-то объем.

Концепция 3D-печати начала складываться еще в 1980-е годы, когда стали появляться фрезерные станки с ЧПУ, когда уже не человек стоит за станком и манипулирует поворотом фрезы, а сам станок понимает, в какие координаты ему нужно прийти. Настоящий бум 3D-печати возник только сейчас, в последние пятнадцать лет. Это можно связывать с тем, что 3D-принтеры стали более коммерчески доступными. К тому же стали активно развиваться компьютерные технологии, с помощью которых мы можем строить 3D-модели. 3D-модель — это набор координат, точек. Это называется G-код, представляющий собой набор координат и заданные скорости, с которыми печатающая головка принтера начинает вырисовывать деталь.

Существуют различные виды 3D-принтеров. Сейчас наиболее коммерчески доступные принтеры — те, что печатают за счет послойного наплавления материала. Это FDM-метод. Он заключается в том, что в печатающую часть принтера можно помещать, например, полимерную нить. Термопластичная нить начинает нагреваться, расплавляться, и из сопла принтера выходит тоненькая струйка, и объем этой струи уже задан самим принтером. Полимер начинает слой за слоем намазываться на поверхность. Вырастает деталь из термопластичного полимера.

Можно использовать не только полимерные материалы. Есть принтеры, которые печатают целыми металлическими проволоками, но смысл здесь похож: надо как-то расплавить материал, чтобы его можно было наносить слой за слоем на поверхность. Плюсы такой печати в том, что она достаточно дешевая и быстрая. Минус — точность, потому что все зависит от того, насколько мало растекается полимер при выдавливании из сопла 3D-принтера и насколько в принципе широкое сопло принтера. Есть некие технологические ограничения, после которых, если очень маленькое сопло, из него не будет выдавливаться полимер. Еще один плюс таких принтеров в том, что можно самому в лаборатории готовить индивидуально нить, подбирать нужные составы, делать композиционные материалы.

В последнее время активно развиваются электропроводящие материалы. Можно в полимеры вроде полилактида вводить электропроводящие наполнители, углеродные нанотрубки, графен и из них уже печатать различные носимые устройства. Например, браслеты для умных часов, умные датчики, датчиков сердцебиения.

Более промышленно успешный вариант 3D-принтеров — это принтеры, которые работают по методу лазерного сплавления порошка. Можно наносить слой порошка на подложку и с помощью лазера вырисовывать деталь: там, где лазер прошел, полимерные либо металлические частицы начинают сплавляться. Плюс способа заключается в том, что можно делать детали с большой точностью. Но минус и препятствие для внедрения изделий, напечатанных на таких 3D-принтерах, в том, что остается остаточная пористость. Когда частицы сплавляются, есть небольшие поры, и они существенно влияют на прочность. Но с этим уже научились бороться: надо подбирать специальную геометрию порошка, подбирать мощность лазера, учитывается много других параметров. Уже даже в авиационной отрасли есть отдельные концепты, когда эта технология применяется.

Еще один метод — это метод фотополимеризации. Можно наносить не порошок на поверхность подложки, а жидкий неполимеризованный материал, а потом его уже фотополимеризовать под действием, например, ультрафиолета. Это позволяет достичь высокой точности печати, но не все материалы можно использовать. Например, термопластичные материалы, которых очень много, нельзя печатать таким методом.

Один из последних и наиболее удачных видов 3D-принтеров — это принтеры, печатающие по двухфотонному методу. Смысл очень похож на фотопечать, только засвечивается не верхняя область жидкого материала, а пространство в объеме материала. Таким образом можно с высокой точностью печатать маленькие объекты. Сейчас демонстративно на таких принтерах печатали целые фигурки в ушке от иглы — например, печатали микроразмерную гоночную машину. Минус метода в том, что он достаточно медленный и печатает маленькие объемы.

Самый первый метод, о котором я говорил, — метод послойного наплавления, его можно масштабировать, в том числе для печати целых домов. Начиная с 2016 года различные компании изготавливали масштабные промышленные принтеры. С помощью бетона с использованием этих принтеров можно печатать целые дома за 24 часа. Стоимость такого дома будет достаточно низкой. Постепенно такие установки выходят на промышленное применение. Можно также комбинировать методы. Например, использовать методы 3D-печати с более классическими методами обработки материала. В последнее время развивается метод 3D-печати с наложенным магнитным полем. Если есть какие-то магнитные частицы в 3D-печатаемом материале, то можно за счет магнитного поля их заставлять ориентироваться и создавать анизотропные материалы по своим характеристикам.

Еще один важный метод заключается в совмещении аддитивных и субтрактивных технологий. Не все материалы можно печатать. Есть хороший, очень высокопрочный полимер, который называется «сверхвысокомолекулярный полиэтилен», но его нельзя применять для 3D-печати, потому что вязкость его расплава крайне высока, и изделия не сплавляются, если применять классические методы 3D-печати. Но можно, например, делать слепки, маски, негативы с каких-то изделий, которые мы хотим напечатать, либо сразу делать 3D-модель в виде негатива и этот негатив печатать из обычного материала. А потом этот негатив смешивать с порошком этого сверхвысокомолекулярного полиэтилена и применять уже классические методы горячего прессования. В конечном итоге остается позитив в виде финального изделия.

Для медицины 3D-печать — важнейшее направление, потому что она открывает возможности персонализированной медицины. Очень часто возникает ситуация, когда у человека отсутствуют конечности или костные ткани, и надо их восстановить, но восстановить стандартными методами остеосинтеза, когда вставляются титановые пластины либо штыри, невозможно. Зато можно восстанавливать кости с помощью специально сделанных для этого человека имплантатов. Нужно провести сканирование нужной области с помощью компьютерной томографии, создать 3D-модель и после печатать целые органы. Причем с помощью 3D-печати можно повторять мелкие рисунки и даже поры, трабекулы с большим разрешением.

Печатать кости можно различными материалами, в том числе и такими, которые могут химически повторять структуру костной ткани. Костная ткань состоит из коллагена и гидроксиапатита — это кальций-фосфатное соединение. Можно брать эти химические соединения, их различные вариации и вводить в биорезорбируемые материалы, таким образом печатать протезы, которые постепенно разлагаются в организме человека и восстанавливают костную ткань. Причем это можно делать сразу под конкретного человека.

Отдельное направление в медицине — создание клеточно-инженерных тканей и инженерных конструкций. С помощью 3D-принтера можно выращивать специальные каркасы — скаффолды, которые повторяют структуру будущего органа либо костной ткани. Можно брать мезенхимальные стромальные клетки у пациента из костного мозга и в пробирке заселять ими такой напечатанный каркас. Через 10–14 дней получается клеточно-инженерная конструкция, то есть каркас, оброщенный клетками пациента. Потом этот каркас с клетками пациента имплантируют пациенту. Это существенно ускоряет интеграцию материала с организмом человека, потому что в материале уже присутствуют клетки.

Следующий подход заключается в том, что скаффолд не in vitro обрастает клетками, а помещается человеку под кожу — например, можно печатать каркас уха и поместить под кожу. Под кожей он обращивается соединительной тканью, инжектируется кровеносными сосудами. Потом из кожи надо удалять это ухо и имплантировать человеку, получается конструкция с нарощенными тканями. Следующий важный момент в развитии печати для медицины — это 3D-биопринтинг. Можно печатать не искусственными материалами и даже не материалами, содержащими компоненты костной ткани, а печатать целыми клеточными культурами. То есть можно брать сфероиды, в которых содержатся клетки, их с помощью 3D-принтера выкладывать в виде будущего органа и в специальных условиях выдерживать. Клетки начинают делиться, потом дифференцироваться и выполнять определенную функцию будущего органа. Это крайне сложная область, потому что сложно заставить клетки функционировать так, как нужно. Тем не менее частная российская компания уже несколько лет назад напечатала маленькую щитовидную железу для мышей и показала, что эта щитовидная железа функционирует. Можно ожидать, что лет через пятнадцать можно будет печатать целые органы человека.

Последние пять лет развивается 4D-печать. Честно говоря, очень не люблю это название: напоминает 15D-кинотеатры. Смысл в том, что это обычная 3D-печать, но используются материалы с памятью формы. То есть с помощью 3D-печати можно изготовить изделие, и это изделие может изменить свою форму через какое-то время под воздействием, например, температуры. Таким образом печатаются оригами-структуры, которые вначале после 3D-печати выглядят как лист, но в определенный момент времени начинают складываться в конструкцию.

Таким образом печатались саморазворачивающиеся или самособирающиеся контейнеры. Пока это громоздкие макрообъекты. Но смысл в том, что можно печатать маленькие капсулы, которые в нужный момент времени могут разворачиваться и выпускать лекарственное вещество, если такие капсулы были помещены в организм человека. Потенциально этот подход хотели использовать для лечения некоторых онкологических заболеваний, чтобы помещать такие капсулы в кровоток либо непосредственно к опухоли и в нужный момент времени заставлять изменять свою геометрию.

Как 3D-принтеры применяются в дизайне и рекламе

Преимущества 3D-печати | Как это работает | Видео | Выбор дизайнерского 3D-принтера

3D-печать становится все более популярной и доступной не только крупному бизнесу, но и небольшим дизайнерским студиям или рекламным агентствам. С помощью 3D-оборудования отечественные дизайнеры повышают качество своей работы, при этом экономя значительные средства.

Преимущества использования 3D-принтеров в рекламе и дизайне

Во-первых, с помощью 3D-печати вы получаете возможность создавать изделия любой геометрии, ваша фантазия ничем не ограничена. Любой каприз заказчика теперь можно визуализировать за несколько часов. При этом, благодаря современным 3D-принтерам, вы можете создавать яркие полноцветные изделия, передающие любые цветовые решения.

Стадия производства и продвижения товара играет важнейшую роль в создании имиджа бренда и маркетинговой стратегии. Именно поэтому товар не сразу выводится на рынок — производится визуальный анализ пробной модели, анализ эргономики, исследование фокус-группы. За время разработки и тестирования модель может несколько раз видоизмениться, поэтому экономичнее и практичнее будет создать макет товара на 3D-принтере.

Материалами для прототипа могут служить гипс, фотополимеры или ABS-пластик — в зависимости от свойств изделия. С помощью 3D-печати можно передать не только форму будущего объекта, но и выгодно показать его лучшие стороны и скрыть недостатки. Цветная печать, высокая детализация и качество поверхностей позволяют быстро получить нужный результат.

Как это работает

В процессе работы над новым проектом трудно выявить различные ошибки и недостатки, используя только экран компьютера или обычные чертежи. Имея реальную физическую модель будущего изделия, разработчик может выявить и устранить конструкторские ошибки, скорректировать дизайн. Это не позволит выйти в серию не доработанному продукту.

Допустим, вы получили заказ на разработку нового дизайна пульта для телевизора. Имея в своем распоряжении 3D-принтер, вы сможете ускорить цикл разработки дизайна в несколько раз:

• создаем 3D-модель в компьютерной программе;
• изготавливаем ее с помощью 3D-принтера;
• проводим тестирование внутри компании;
• презентуем проект заказчику;
• вносим изменения в компьютерную модель;
• печатаем на 3D-принтере исправленный вариант и утверждаем у заказчика;
• отдаем в производство абсолютно точную, выверенную и согласованную модель.

Такой подход позволяет исключить ошибки на этапе разработки дизайна, а также гораздо быстрее получать согласование от заказчиков. Физические прототипы всегда находят гораздо больший отклик, они проще и эффективнее для восприятия

Возможности применения 3D-печати в дизайне

3D-принтеры позволяют изготавливать макеты упаковок, флаконов и бутылок оригинальной формы, дизайнерские изделия, мебель, прототипы электроприборов и многое другое. При этом готовые изделия могут включать все элементы дизайна, в том числе этикетки, штрих-коды, фирменные знаки. Преимущество 3D-прототипов очевидны: заказчик может подержать проект в руках, оценить ее фактуру, текстуру, цветовое оформление и другие характеристики.

3D-принтеры обеспечивают:

• Высокую скорость создания дизайн-макета любой сложности
• Отличную детализацию прототипов, что еще на стадии проектирования позволит выявить все недостатки модели
• Высокое качество и низкую стоимость образцов

Возможности использования 3D-принтера в рекламе и дизайне ограничиваются лишь фантазией разработчика. Например, с помощью этого оборудования известная голливудская студия создавала лица героев для стоп-моушен мультипликации.

Как 3D-принтер ProJet 660Pro меняет лицо стоп-моушн мультипликации

Видео: как используют 3D-принтеры в дизайне и рекламе

3D-принтеры, используемые в дизайне и рекламе

Нужна помощь в выборе 3D-принтера для свежих дизайнерских и рекламных решений? Позвоните по телефону +7 (495) 646-15-33, и специалисты компании Globatek.3D ответят на все ваши вопросы.

 

Что такое 3D-печать? Как работает 3D-принтер? Изучите 3D-печать

3D-печать или аддитивное производство — это процесс создания трехмерных твердых объектов из цифрового файла.

Создание объекта 3D-печати осуществляется с помощью аддитивных процессов. В аддитивном процессе объект создается путем наложения последовательных слоев материала до тех пор, пока объект не будет создан. Каждый из этих слоев можно рассматривать как тонко срезанное поперечное сечение объекта.

3D-печать — это противоположность субтрактивного производства, при котором вырезают / выдалбливают кусок металла или пластика, например, на фрезерном станке.

3D-печать позволяет создавать сложные формы с использованием меньшего количества материала, чем традиционные методы производства.

Присоединяйтесь к нашему списку рассылки

Наша информационная рассылка бесплатна, и вы можете отказаться от подписки в любое время.

Как работает 3D-печать?

Все начинается с 3D-модели. Вы можете создать его с нуля или загрузить из 3D-библиотеки.

Программное обеспечение 3D

Доступно множество различных программных инструментов. От промышленного уровня до открытого исходного кода.Мы создали обзор на нашей странице программного обеспечения для 3D.

Мы часто рекомендуем новичкам начать с Tinkercad. Tinkercad бесплатен и работает в вашем браузере, вам не нужно устанавливать его на свой компьютер. Tinkercad предлагает уроки для начинающих и имеет встроенную функцию для экспорта вашей модели в виде файла для печати, например .STL или .OBJ.

Теперь, когда у вас есть файл для печати, следующий шаг — подготовить его для вашего 3D-принтера. Это называется нарезкой.

Нарезка: от файла для печати до 3D-принтера

Нарезка в основном означает разбиение 3D-модели на сотни или тысячи слоев и выполняется с помощью программного обеспечения для нарезки.

Когда ваш файл нарезан, он готов для вашего 3D-принтера. Загрузку файла на принтер можно выполнить через USB, SD или Wi-Fi. Теперь ваш нарезанный файл готов к 3D-печати слой за слоем .

Промышленность 3D-печати

Внедрение 3D-печати достигло критической массы, поскольку те, кому еще предстоит интегрировать аддитивное производство в свою цепочку поставок, теперь составляют часть постоянно сокращающегося меньшинства. Если на ранних этапах 3D-печать подходила только для создания прототипов и разового производства, то сейчас она быстро превращается в производственную технологию.

Большая часть текущего спроса на 3D-печать носит промышленный характер. Acumen Research and Consulting прогнозирует, что к 2026 году мировой рынок 3D-печати достигнет 41 миллиарда долларов.

По мере развития технологии 3D-печати суждено преобразовать практически все основные отрасли и изменить наш образ жизни, работы и развлечений в будущем.

Примеры 3D-печати

3D-печать включает в себя множество форм технологий и материалов, поскольку 3D-печать используется практически во всех отраслях, о которых вы только можете подумать.Важно рассматривать его как кластер различных отраслей с множеством различных приложений.

Несколько примеров:

• — товары народного потребления (очки, обувь, дизайн, мебель)
• — продукция промышленного назначения (инструменты для изготовления, прототипы, функциональные конечные детали)
• — Стоматологические изделия
• — протезирование
• — архитектурные макеты и макеты
• — реконструкция окаменелостей
• — копирование древних артефактов
• — реконструкция улик в судебной патологии
• — реквизит для фильмов

Быстрое прототипирование и быстрое производство

Компании использовали 3D-принтеры в процессе проектирования для создания прототипов с конца семидесятых годов.Использование 3D-принтеров для этих целей называется быстрое прототипирование .

Зачем использовать 3D-принтеры для быстрого прототипирования?
Короче: быстро и относительно дешево. От идеи до 3D-модели и до прототипа в руках — вопрос дней, а не недель. Итерации проще и дешевле производить, и вам не нужны дорогие формы или инструменты.

Помимо быстрого прототипирования, 3D-печать также используется для быстрого производства . Быстрое производство — это новый метод производства, при котором предприятия используют 3D-принтеры для мелкосерийного производства по индивидуальному заказу.

Связанная история

3D-печать как производственная технология

Автомобильная промышленность

Производители автомобилей уже давно используют 3D-печать. Автомобильные компании печатают запасные части, инструменты, приспособления и приспособления, а также детали для конечного использования. 3D-печать позволила производить продукцию по требованию, что привело к снижению уровня запасов и сокращению циклов проектирования и производства.

Автомобильные энтузиасты во всем мире используют детали, напечатанные на 3D-принтере, для восстановления старых автомобилей.Один из таких примеров — когда австралийские инженеры напечатали детали, чтобы вернуть к жизни Delage Type-C. При этом им приходилось печатать детали, которые не производились десятилетиями.

Связанная история

Как 3D-печать меняет автомобилестроение

Авиация

Авиационная промышленность использует 3D-печать по-разному. Следующий пример знаменует собой важную веху в производстве 3D-печати: GE Aviation напечатала на 3D-принтере 30 000 кобальто-хромовых топливных форсунок для своих авиационных двигателей LEAP.Они достигли этого рубежа в октябре 2018 года, и, учитывая, что они производят 600 принтеров в неделю на сорока 3D-принтерах, это, вероятно, намного выше, чем сейчас.

Около двадцати отдельных деталей, которые ранее приходилось сваривать, были объединены в один компонент, напечатанный на 3D-принтере, который весит на 25% меньше и в пять раз прочнее. Двигатель LEAP является самым продаваемым двигателем в аэрокосмической промышленности из-за его высокого уровня эффективности, и GE экономит 3 миллиона долларов на самолет за счет 3D-печати топливных форсунок, поэтому эта единственная 3D-печатная деталь приносит сотни миллионов долларов финансовой выгоды.

Топливные форсунки

GE также попали в Boeing 787 Dreamliner, но это не единственная деталь, напечатанная на 3D-принтере в 787. Конструктивные элементы длиной 33 сантиметра, которые крепят кормовой кухонный гарнитур к планеру, напечатаны на 3D-принтере компанией под названием Norsk Titanium. Компания Norsk решила специализироваться на титане, потому что он имеет очень высокое отношение прочности к весу и является довольно дорогим, а это означает, что сокращение отходов, обеспечиваемое 3D-печатью, имеет более значительные финансовые последствия, чем по сравнению с более дешевыми металлами, где затраты на отходы материалов равны легче впитывается.Вместо того, чтобы спекать металлический порошок с помощью лазера, как в большинстве металлических 3D-принтеров, Norsk Merke 4 использует плазменную дугу для плавления металлической проволоки в процессе, называемом Rapid Plasma Deposition (форма направленного энергетического осаждения), который может наносить до 10 кг титана. в час. Для изготовления 2-килограммовой титановой детали обычно требуется 30-килограммовый блок титана, что дает 28 кг отходов, но для 3D-печати той же детали требуется всего 6 кг титановой проволоки.

Связанная история

GE получает сертификат летной годности USAF для Metal AM Critical Part

Строительство

Можно ли распечатать здание? — Да, это так.3D-печатные дома уже доступны в продаже. Некоторые компании печатают сборные детали, а другие делают это на месте.

Связанная история

Здание для получения композитного фасада произвольной формы на 3D-принтере

Большинство статей о печати на бетоне, которые мы рассматриваем на этом веб-сайте, сосредоточены на крупномасштабных системах печати на бетоне с довольно большими соплами для большой скорости потока. Он отлично подходит для быстрой и повторяемой укладки бетонных слоев. Но для действительно сложной бетонной работы, в которой в полной мере используются возможности 3D-печати, требуется что-то более проворное и более тонкое.

Связанная история

Производство добавок к бетону усложняется

Потребительские товары

Когда мы впервые начали вести блог о 3D-печати в 2011 году, 3D-печать не была готова к использованию в качестве метода производства для больших объемов. В настоящее время существует множество примеров потребительских товаров с 3D-печатью для конечного использования.

Обувь

Линия 4D Adidas имеет полностью напечатанную на 3D-принтере межподошву и печатается в больших объемах.Тогда мы написали статью, в которой объясняли, как Adidas изначально выпускал для публики всего 5000 пар обуви и намеревался продать к 2018 году 100000 пар обуви, наполненной AM.

С их последними версиями обуви кажется, что они превзошли эту цель или находятся на пути к ее достижению. Обувь доступна по всему миру в местных магазинах Adidas, а также в различных сторонних онлайн-магазинах.

Связанная история

Кроссовки с 3D-принтом в 2021 году

Очки

Прогнозируется, что рынок очков, напечатанных на 3D-принтере, достигнет 3 долларов.4 миллиарда к 2028 году. Быстро увеличивающийся раздел — это рамы для конечного использования. 3D-печать является особенно подходящим методом производства оправ для очков, потому что измерения человека легко обрабатываются в конечном продукте.

Связанная история

Fitz Frames 3D-печать детских очков с помощью приложения

Но знаете ли вы, что линзы можно также печатать на 3D-принтере? Традиционные стеклянные линзы не кажутся тонкими и легкими; они вырезаны из гораздо более крупного куска материала, называемого заготовкой, около 80% которого идет в отходы.Если учесть, сколько людей носит очки и как часто им нужно приобретать новую пару, 80% этих цифр — пустая трата времени. Вдобавок к этому лаборатории должны хранить огромные запасы заготовок для удовлетворения индивидуальных потребностей своих клиентов. Наконец, однако, технология 3D-печати достаточно продвинулась, чтобы предоставлять высококачественные индивидуальные офтальмологические линзы, избавляясь от прошлых затрат на отходы и инвентарь. В 3D-принтере Luxexcel VisionEngine используется акрилатный мономер, отверждаемый ультрафиолетом, для печати двух пар линз в час, которые не требуют какой-либо полировки или постобработки.Фокусные области также могут быть полностью настроены, так что определенная область линзы может обеспечивать лучшую четкость на расстоянии, а другая область линзы обеспечивает лучшее видение вблизи.

Связанная история

Линзы для 3D-печати для умных очков

Ювелирные изделия

Есть два способа изготовления украшений на 3D-принтере. Вы можете использовать прямой или косвенный производственный процесс. Прямое относится к созданию объекта прямо из 3D-модели, в то время как непрямое производство означает, что объект (шаблон), который напечатан на 3D-принтере, в конечном итоге используется для создания формы для литья по выплавляемым моделям.

Здравоохранение

В наши дни нередко можно увидеть заголовки об имплантатах, напечатанных на 3D-принтере. Часто эти случаи носят экспериментальный характер, и может показаться, что 3D-печать по-прежнему является второстепенной технологией в медицине и здравоохранении, но это уже не так. За последнее десятилетие GE Additive напечатала на 3D-принтере более 100000 замен тазобедренного сустава.

Чашка Delta-TT, разработанная доктором Гвидо Граппиоло и LimaCorporate, изготовлена ​​из трабекулярного титана, который характеризуется регулярной трехмерной гексагональной структурой ячеек, имитирующей морфологию губчатой ​​кости.Трабекулярная структура увеличивает биосовместимость титана, стимулируя рост кости в имплант. Некоторые из первых имплантатов Delta-TT все еще работают более десяти лет спустя.

Еще один компонент здравоохранения, напечатанный на 3D-принтере, который делает все возможное, чтобы быть незамеченным, — это слуховой аппарат. Почти каждый слуховой аппарат за последние 17 лет был напечатан на 3D-принтере благодаря сотрудничеству между Materialise и Phonak. Компания Phonak разработала Rapid Shell Modeling (RSM) в 2001 году. До RSM для создания одного слухового аппарата требовалось девять трудоемких шагов, включая лепку вручную и изготовление форм, и результаты часто не подходили.В RSM технический специалист использует силикон для снятия слепка ушного канала, этот слепок сканируется в 3D, и после некоторых незначительных изменений модель печатается в 3D на 3D-принтере из смолы. Электроника добавляется и отправляется пользователю. С помощью этого процесса каждый год печатаются на 3D-принтере сотни тысяч слуховых аппаратов.

Стоматологическая

В стоматологической промышленности мы видим, что формы для прозрачных элайнеров, возможно, являются самыми трехмерными печатными объектами в мире. В настоящее время пресс-формы печатаются на 3D-принтере с использованием процессов 3D-печати на основе смолы и порошка, а также методом струйной печати.Коронки и зубные протезы уже напрямую напечатаны на 3D-принтере вместе с хирургическими шаблонами.

Связанная история

3 способа 3D-печати революционизируют цифровую стоматологию

Биопечать

В начале двухтысячного периода технология 3D-печати изучалась биотехнологическими фирмами и академическими кругами для возможного использования в тканевой инженерии, где органы и части тела строятся с использованием струйных технологий. Слои живых клеток наносятся на гелевую среду и медленно наращиваются, образуя трехмерные структуры.Мы называем эту область исследований термином: биопечать.

Связанная история

Сотрудничество в отрасли открывает путь к созданию легких, напечатанных на 3D-принтере

Еда

Аддитивное производство давно вторглось в пищевую промышленность. Такие рестораны, как Food Ink и Melisse, используют это как уникальный торговый аргумент для привлечения клиентов со всего мира.

Образование

Педагоги и студенты уже давно используют 3D-принтеры в классе.3D-печать позволяет студентам быстро и доступно воплощать свои идеи в жизнь.

Несмотря на то, что дипломы, связанные с аддитивным производством, довольно новы, университеты уже давно используют 3D-принтеры в других дисциплинах. Есть много образовательных курсов, которые можно пройти, чтобы заняться 3D-печатью. Университеты предлагают курсы по вопросам, связанным с 3D-печатью, таким как САПР и 3D-дизайн, которые на определенном этапе могут быть применены к 3D-печати.

Что касается прототипов, многие университетские программы обращаются к принтерам.Есть специализации в аддитивном производстве, которые можно получить, получив степень в области архитектуры или промышленного дизайна. Печатные прототипы также очень распространены в искусстве, анимации и модных исследованиях.

Связанная история

3D-печать в образовании

Типы технологий и процессов 3D-печати

Американское общество испытаний и материалов (ASTM) разработало набор стандартов, которые классифицируют процессы аддитивного производства по 7 категориям.Это:

1. НДС Фотополимеризация
   1. Стереолитография (SLA)
   2. Цифровая обработка света (DLP)
   3. Непрерывное производство раздела жидкостей (CLIP)
2. Струйная обработка материалов
3. Распыление связующего вещества
4. Экструзия материалов
   1. Моделирование наплавленного осаждения (FDM)
   2. Производство плавленых волокон (FFF)
5. Порошковая кровать Fusion
   1. Многоструйная сварка (MJF)
   2. Селективное лазерное спекание (SLS)
   3. Прямое лазерное спекание металла (DMLS)
6. Ламинирование листа
7. Направленное распределение энергии

НДС Фотополимеризация

3D-принтер, основанный на методе фотополимеризации в чане, имеет контейнер, заполненный фотополимерной смолой.Смола затвердевает под воздействием УФ-излучения.

Схема фотополимеризации чана. Источник изображения: lboro.ac.uk

Стереолитография (SLA)

SLA

был изобретен в 1986 году Чарльзом Халлом, который в то же время основал компанию 3D Systems. В стереолитографии используется емкость с жидкой отверждаемой фотополимерной смолой и ультрафиолетовый лазер для создания слоев объекта по одному. Для каждого слоя лазерный луч отслеживает поперечное сечение узора детали на поверхности жидкой смолы.Воздействие ультрафиолетового лазерного излучения отверждает и укрепляет рисунок, нанесенный на смолу, и сплавляет его с нижележащим слоем.

После того, как рисунок был нанесен, платформа подъемника SLA спускается на расстояние, равное толщине одного слоя, обычно от 0,05 мм до 0,15 мм (от 0,002 до 0,006 дюйма). Затем лезвие, наполненное смолой, проходит по поперечному сечению детали, повторно покрывая его свежим материалом. На этой новой поверхности жидкости прослеживается рисунок последующего слоя, соединяющий предыдущий слой.В зависимости от ориентации объекта и печати SLA часто требует использования вспомогательных структур.

Цифровая обработка света (DLP)

DLP или цифровая обработка света относится к методу печати, в котором используются свет и светочувствительные полимеры. Хотя он очень похож на SLA, ключевым отличием является источник света. DLP использует другие источники света, например дуговые лампы. DLP относительно быстр по сравнению с другими технологиями 3D-печати.

Непрерывное производство раздела жидкостей (CLIP)

Один из самых быстрых процессов с использованием фотополимеризации в ванне называется CLIP, сокращенно от Continuous Liquid Interface Production , разработанный Carbon.

Цифровой синтез света

В основе процесса CLIP лежит технология Digital Light Synthesis . В этой технологии свет от настраиваемого высокопроизводительного светодиодного светового механизма проецирует последовательность УФ-изображений, обнажающих поперечное сечение 3D-печатной детали, что приводит к частичному отверждению УФ-отверждаемой смолы точно контролируемым образом. Кислород проходит через проницаемое для кислорода окно, создавая тонкую жидкую поверхность раздела неотвержденной смолы между окном и печатной частью, известную как мертвая зона.Мертвая зона составляет всего десять микрон. Внутри мертвой зоны кислород не позволяет свету отверждать смолу, расположенную ближе всего к окну, тем самым обеспечивая непрерывный поток жидкости под печатной частью. Прямо над мертвой зоной направленный вверх ультрафиолетовый свет вызывает каскадное отверждение детали.

Простая печать с использованием одного только оборудования Carbon не позволяет использовать свойства конечного продукта в реальных приложениях. После того, как свет сформировал деталь, второй программируемый процесс отверждения позволяет достичь желаемых механических свойств путем запекания детали, напечатанной на 3D-принтере, в термальной ванне или духовке.Программируемое термическое отверждение устанавливает механические свойства, вызывая вторичную химическую реакцию, заставляющую материал укрепляться, достигая желаемых конечных свойств.

Компоненты, напечатанные с использованием технологии Carbon, соответствуют деталям, изготовленным методом литья под давлением. Цифровой синтез света обеспечивает стабильные и предсказуемые механические свойства, создавая действительно изотропные детали.

Струйная обработка материалов

В этом процессе материал наносится каплями через сопло малого диаметра, аналогично тому, как работает обычный струйный бумажный принтер, но он наносится слой за слоем на платформу для сборки, а затем затвердевает под воздействием УФ-излучения.

Схема струйной печати материалов. Источник изображения: custompartnet.com

Binder Jetting

При нанесении связующего используются два материала: порошковый основной материал и жидкое связующее. В камере формирования порошок распределяется равными слоями, а связующее наносится через форсунки, которые «склеивают» частицы порошка в требуемой форме. После завершения печати оставшийся порошок счищается, и его можно повторно использовать для печати следующего объекта. Эта технология была впервые разработана в Массачусетском технологическом институте в 1993 году.

Схема Binder Jetting

Экструзия материалов

Моделирование наплавления (FDM)

Схема FDM (Изображение предоставлено Википедией, сделанное пользователем Zureks)

FDM работает с использованием пластиковой нити, которая разматывается с катушки и подается на экструзионное сопло, которое может включать и выключать поток. Сопло нагревается для плавления материала и может перемещаться как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении с помощью механизма с числовым программным управлением. Изделие изготавливается путем экструзии расплавленного материала с образованием слоев, поскольку материал затвердевает сразу после экструзии из сопла.

FDM был изобретен Скоттом Крампом в конце 80-х. После патентования этой технологии в 1988 году он основал компанию Stratasys. Термин Fused Deposition Modeling и его аббревиатура FDM являются товарными знаками Stratasys Inc.

.

Производство плавленых волокон (FFF)

Точно эквивалентный термин, Fused Filament Fabrication (FFF), был придуман участниками проекта RepRap, чтобы дать фразу, использование которой не ограничивалось бы законом.

Порошковая кровать Fusion

Селективное лазерное спекание (SLS)

SLS использует лазер высокой мощности для сплавления мелких частиц порошка в массу, которая имеет желаемую трехмерную форму.Лазер избирательно плавит порошок, сначала сканируя поперечные сечения (или слои) на поверхности порошкового слоя. После сканирования каждого поперечного сечения слой порошка опускается на один слой. Затем поверх наносится новый слой материала и процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет готов.

Схема SLS (Изображение предоставлено Википедией от пользователя Materialgeeza)

Multi Jet Fusion (MJF)

Технология

Multi Jet Fusion была разработана Hewlett Packard и работает с подметающим рычагом, который наносит слой порошка, а затем с другим рычагом, оснащенным струйными форсунками, который выборочно наносит связующее на материал.Кроме того, струйные принтеры наносят детализирующий агент вокруг связующего, чтобы обеспечить точные размеры и гладкость поверхностей. Наконец, слой подвергается выбросу тепловой энергии, которая вызывает реакцию агентов.

Прямое лазерное спекание металла (DMLS)

DMLS в основном такой же, как SLS, но вместо него используется металлический порошок. Весь неиспользованный порошок остается как есть и становится опорной структурой для объекта. Неиспользованный порошок можно повторно использовать для следующего отпечатка.

Из-за повышенной мощности лазера DMLS превратился в процесс лазерного плавления.Подробнее об этой и других технологиях обработки металлов читайте на нашей странице обзора технологий обработки металлов.

Связанная история

3D-печать на металле: обзор наиболее распространенных типов

Ламинирование листа

При ламинировании листов используется материал в листах, который связывается вместе под действием внешней силы. Листы могут быть металлическими, бумажными или полимерными. Металлические листы свариваются друг с другом послойно ультразвуковой сваркой, а затем на станке с ЧПУ фрезеровались до нужной формы. Можно также использовать листы бумаги, но они склеиваются клеевым клеем и вырезаются по форме точными лезвиями.

Упрощенная схема ультразвукового процесса обработки листового металла (Изображение предоставлено Википедией от пользователя Mmrjf3)

Направленное нанесение энергии

Этот процесс в основном используется в металлургической промышленности и в приложениях быстрого производства. Устройство для 3D-печати обычно прикрепляется к многоосной роботизированной руке и состоит из сопла, которое наносит металлический порошок или проволоку на поверхность, и источника энергии (лазер, электронный луч или плазменная дуга), который плавит его, образуя твердый объект.

Направленное осаждение энергии с помощью металлического порошка и лазерного плавления (Изображение предоставлено: проект Merlin)

Материалы

В аддитивном производстве можно использовать несколько материалов: пластмассы, металлы, бетон, керамику, бумагу и некоторые пищевые продукты (например,грамм. шоколад). Материалы часто производятся из проволочного сырья, известного как нить, порошок или жидкая смола. Узнайте больше о наших избранных материалах на нашей странице материалов.

Услуги

Хотите внедрить 3D-печать в свой производственный процесс? Получите расценки на изготовление нестандартной детали или закажите образцы на нашей странице службы 3D-печати.

3D-печать для чайников: как они работают? | The Independent

Кажется, что все, от Белого дома до Amazon.com, в наши дни говорят о 3D-печати, но что именно? Вот краткое руководство по поводу того, о чем идет речь…

Что такое 3D-принтер?

3D-принтеры — это новое поколение машин, которые могут изготавливать повседневные вещи.Они замечательны тем, что могут изготавливать разные виды предметов из разных материалов на одной машине.

3D-принтер может изготавливать практически все, от керамических чашек до пластиковых игрушек, металлических деталей машин, керамических ваз, модных шоколадных тортов или даже (скоро в скором времени) частей человеческого тела.

Они заменяют традиционные фабричные производственные линии одной машиной, точно так же, как домашние струйные принтеры заменяют бутылки с чернилами, печатный станок, горячий металл и сушилку.

Почему это называется печатью?

Если вы внимательно посмотрите (в микроскоп) на страницу текста на домашнем принтере, вы увидите, что буквы не просто пачкают бумагу, они на самом деле слегка лежат на поверхности страницы. .

Теоретически, если вы напечатаете одну и ту же страницу несколько тысяч раз, в конечном итоге чернила наложат друг на друга достаточно слоев, чтобы создать твердую трехмерную модель каждой буквы. Идея создания физической формы из крошечных слоев — вот как работали первые 3D-принтеры.

Как работают 3D-принтеры?

Вы начинаете с проектирования 3D-объекта на обычном домашнем ПК, подключаете его к 3D-принтеру, нажимаете «печать», а затем садитесь и смотрите. Процесс немного похож на приготовление буханки нарезанного хлеба, но в обратном порядке. Представьте, что вы выпекаете каждый отдельный ломтик хлеба, а затем склеиваете их вместе в целую буханку (в отличие от того, чтобы сделать целую буханку, а затем нарезать ее, как это делает пекарь). Это в основном то, что делает 3D-принтер.

В процессе 3D-печати весь объект превращается в тысячи крошечных кусочков, а затем создается снизу вверх, фрагмент за фрагментом.Эти крошечные слои слипаются, образуя твердый объект. Каждый слой может быть очень сложным, то есть 3D-принтеры могут создавать движущиеся части, такие как шарниры и колеса, как части одного и того же объекта. Вы можете напечатать весь велосипед — руль, седло, раму, колеса, тормоза, педали и цепь — в собранном виде, без использования каких-либо инструментов. Вопрос просто в том, чтобы оставить пробелы в нужных местах.

Какие возможности?

Случалось ли вам когда-нибудь что-то ломать и обнаруживать, что оно больше не продается и вы не можете его заменить? 3D-печать означает, что вы можете просто напечатать новую.Этот мир, в котором можно сделать практически все, что угодно, очень отличается от того, в котором мы живем сегодня. Это мир, в котором не нужны грузовики для доставки товаров или склады для их хранения, где ничего не бывает на складе и где меньше отходов, упаковки и загрязнения.

Это также мир, в котором предметы повседневного обихода изготавливаются по индивидуальному заказу и в соответствии с вашими требованиями. Это означает, что мебель создана для вашего дома, обувь — по ноге, дверные ручки — по руке, блюда, приготовленные по вашему вкусу одним нажатием кнопки.Даже лекарства, кости, органы и кожа, предназначенные для лечения ваших травм.

Вы можете получить некоторые из этих вещей сейчас, если вы богаты, но 3D-печать обеспечивает доступное производство на заказ для масс. Если это звучит как чистая фантазия, попробуйте поискать в Google «персонализированные 3D-печатные продукты» и убедитесь в этом сами. В конце концов, идея делать покупки в супермаркете на iPad напоминала что-то из «Звездного пути» 20 лет назад.

Какие ограничения?

Хотя покупка 3D-принтера намного дешевле, чем создание фабрики, стоимость каждой единицы, которую вы производите, выше, поэтому экономичность 3D-печати пока не идет вразрез с традиционным массовым производством.Он также не может сравниться с гладкой поверхностью промышленных машин, а также предлагать разнообразие материалов или широкий диапазон размеров, доступных в промышленных процессах. Но, как и многие бытовые технологии, цены снизятся, а возможности 3D-принтера со временем улучшатся.

Это следующая большая вещь?

Да, если вы дизайнер или инженер, но для большинства людей нет.

Как и все новые технологии, шумиха в отрасли на несколько лет опережает потребительскую реальность.Это развивающаяся технология, которая означает, что, как и домашние компьютеры или мобильные телефоны, большинство людей скептически относятся к тому, что они нужны, пока они не появятся у всех… и тогда мы все удивимся, как мы вообще обходились без них.

@Killdozer

Stereolithography (SLA) Руководство по 3D-печати

Инженеры, дизайнеры, производители и многие другие люди выбирают 3D-печать SLA из-за ее прекрасных характеристик, гладкой поверхности, высочайшей точности и точности деталей, а также механических характеристик, таких как изотропия, водонепроницаемость и т. Д. и универсальность материала.

Поскольку 3D-печать создает детали по одному слою за раз, готовые отпечатки могут иметь различную прочность в зависимости от ориентации детали относительно процесса печати, с разными свойствами по осям X, Y и Z.

Процессы 3D-печати на основе экструзии, такие как моделирование методом наплавления (FDM), известны своей анизотропностью из-за межслойных различий, возникающих в процессе печати. Эта анизотропия ограничивает полезность FDM для определенных приложений или требует дополнительных настроек на стороне геометрии детали для ее компенсации.

Прочтите наше подробное руководство о 3D-принтерах FDM и SLA, чтобы узнать, как они сравниваются с точки зрения качества печати, материалов, приложений, рабочего процесса, скорости, затрат и т. Д.

Напротив, 3D-принтеры из смолы SLA создают детали с высокой изотропностью. Достижение изотропии детали основано на ряде факторов, которые можно строго контролировать, интегрируя химический состав материала с процессом печати. Во время печати компоненты смолы образуют ковалентные связи, но слой за слоем деталь остается в полуреагировавшем «зеленом состоянии».”

В сыром состоянии смола сохраняет полимеризуемые группы, которые могут образовывать связи между слоями, придавая детали изотропию и водонепроницаемость после окончательного отверждения. На молекулярном уровне нет разницы между плоскостями X, Y или Z. В результате получаются детали с предсказуемыми механическими характеристиками, которые имеют решающее значение для таких приложений, как приспособления и приспособления, детали конечного использования и функциональное прототипирование.

Детали, напечатанные SLA, обладают высокой изотропностью по сравнению с деталями, изготовленными с помощью моделирования методом наплавления (FDM).

Поскольку они изотропны, детали, напечатанные SLA, такие как это приспособление от Pankl Racing Systems, могут выдерживать различные направленные силы, которым они подвергаются во время производственных операций с высокими напряжениями.

Объекты, напечатанные SLA, являются непрерывными, независимо от того, создают ли они геометрические формы с твердыми элементами или внутренние каналы. Эта водонепроницаемость важна для инженерных и производственных приложений, где поток воздуха или жидкости должен контролироваться и прогнозироваться. Инженеры и дизайнеры используют водонепроницаемость принтеров SLA для решения проблем с потоками воздуха и жидкости в автомобилях, биомедицинских исследованиях и для проверки конструкции деталей для потребительских товаров, таких как кухонная техника.

OXO полагается на водонепроницаемость печати SLA для создания надежных функциональных прототипов продуктов с потоком воздуха или жидкости, таких как эта кофеварка.

От стоматологической до производственной отрасли зависит от 3D-печати SLA для многократного создания точных и точных компонентов. Чтобы процесс печати производил точные и точные детали, необходимо строго контролировать несколько факторов.

По сравнению с точностью обработки, 3D-печать SLA находится где-то между стандартной и точной обработкой.SLA имеет высочайшую устойчивость к коммерчески доступным технологиям 3D-печати. Узнайте больше о толерантности, точности и прецизионности в 3D-печати.

Комбинация нагретого резервуара для смолы и закрытой рабочей среды обеспечивает практически идентичные условия для каждой печати. Более высокая точность также является функцией более низкой температуры печати по сравнению с технологиями на основе термопластов, которые плавят сырье. Поскольку в стереолитографии вместо тепла используется свет, процесс печати происходит при температуре, близкой к комнатной, и напечатанные детали не страдают от артефактов теплового расширения и сжатия.

Пример из стоматологической промышленности, сравнивающий отсканированный компонент с исходной геометрией САПР, демонстрирующий способность выдерживать жесткие допуски на печатной детали SLA.

Стереолитография с низким усилием (LFS) 3D-печать размещает оптику внутри блока обработки света (LPU), который перемещается в направлении X. Один гальванометр позиционирует лазерный луч в направлении Y, а затем направляет его через складное зеркало и параболическое зеркало, чтобы доставить луч, который всегда перпендикулярен плоскости построения, поэтому он всегда движется по прямой линии для обеспечения еще большей точности и точность и обеспечивает единообразие, поскольку оборудование масштабируется до более крупных размеров, как, например, SLA-принтер Formlabs большого формата Form 3L.LPU также использует пространственный фильтр для создания четкого, чистого лазерного пятна для большей точности.

Характеристики отдельных материалов также важны для обеспечения надежного и повторяемого процесса печати.

Formlabs Rigid Resin имеет высокий модуль упругости или модуль упругости до последующего отверждения, что означает, что можно печатать очень тонкие детали с высокой точностью и с меньшей вероятностью выхода из строя.

SLA-принтеры считаются золотым стандартом для гладкой поверхности, их внешний вид сопоставим с традиционными методами производства, такими как механическая обработка, литье под давлением и экструзия.

Такое качество поверхности идеально подходит для применений, требующих безупречной отделки, а также помогает сократить время последующей обработки, поскольку детали легко шлифовать, полировать и красить. Например, ведущие компании, такие как Gillette, используют 3D-печать SLA для создания конечных потребительских товаров, таких как 3D-печатные ручки для бритв на своей платформе Razor Maker.

Ведущие компании, такие как Gillette, используют 3D-печать SLA для создания конечных потребительских товаров, таких как 3D-печатные ручки для бритв на своей платформе Razor Maker.

Высота слоя по оси Z обычно используется для определения разрешения 3D-принтера. На 3D-принтерах Formlabs на полимерных смолах это значение можно отрегулировать в пределах от 25 до 300 микрон, с выбором между скоростью и качеством.

Для сравнения, принтеры FDM и SLS обычно печатают слои по оси Z от 100 до 300 микрон. Однако деталь, напечатанная на 100 микронах на принтере FDM или SLS, выглядит иначе, чем деталь, напечатанная на 100 микронах на SLA-принтере. Отпечатки SLA имеют более гладкую поверхность сразу после принтера, потому что внешние стенки по периметру прямые, а вновь напечатанный слой взаимодействует с предыдущим слоем, сглаживая эффект лестницы.Отпечатки FDM обычно имеют четко видимые слои, тогда как SLS имеет зернистую поверхность из спеченного порошка.

Наименьшие возможные детали также намного мельче в SLA, учитывая размер лазерного пятна 85 микрон на Form 3, по сравнению с 350 микронами на промышленных SLS-принтерах и соплами 250–800 микрон на машинах FDM.

В то время как детали, напечатанные на 3D-принтере FDM, как правило, имеют видимые линии слоев и могут показывать неточности вокруг сложных элементов, детали, напечатанные на машинах SLA, имеют острые края, гладкую поверхность и минимальные видимые линии слоев.Смолы

SLA обладают преимуществом широкого диапазона конфигураций рецептур: материалы могут быть мягкими или твердыми, сильно заполненными вторичными материалами, такими как стекло и керамика, или наделенными механическими свойствами, такими как высокая температура отклонения тепла или ударопрочность. Материал варьируется от отраслевого, такого как зубные протезы, до материалов, которые точно соответствуют готовым материалам для прототипирования, составлены таким образом, чтобы выдерживать обширные испытания и работать в стрессовых условиях.

Используя Ceramic Resin, вы можете печатать на 3D-принтере детали с отделкой под камень и обжигать их, чтобы создать полностью керамическое изделие.

В некоторых случаях именно эта комбинация универсальности и функциональности приводит к тому, что компании изначально используют 3D-печать из смолы собственными силами. После обнаружения одного приложения, решаемого с помощью определенного функционального материала, обычно незадолго до того, как раскрываются новые возможности, принтер становится инструментом для использования разнообразных возможностей различных материалов.

Например, сотни инженеров из группы проектирования и прототипирования Центра перспективных производственных исследований (AMRC) Университета Шеффилда полагаются на открытый доступ к парку из 12 3D-принтеров SLA и различным инженерным материалам для поддержки самых разнообразных исследовательских проектов. с такими промышленными партнерами, как Boeing, Rolls-Royce, BAE Systems и Airbus.Команда использовала высокотемпературную смолу для 3D-печати шайб, кронштейнов и системы крепления датчиков, которая должна выдерживать повышенные нагрузки, и использовала прочную смолу для создания сложных настраиваемых упругих компонентов для робота захвата и установки, который автоматизирует производство композитов.

Инженеры AMRC используют парк из 12 3D-принтеров SLA и различные инженерные материалы для печати нестандартных деталей для различных исследовательских проектов, таких как кронштейны для робота-манипулятора (вверху) и крепления для датчиков в высоком температурная среда (внизу).

Как загрунтовать и покрасить детали, напечатанные на 3D-принтере (с видео)

Primer

Primer — это особый тип краски, которая прочно прилегает к детали и обеспечивает однородную поверхность для приклеивания краски. У разных праймеров разные применения. Распыляемая грунтовка — лучший способ покрасить отпечатанные детали, потому что она быстро покрывает поверхность ровным слоем. Доступны грунтовки, наносимые кистью, но с ними сложно работать, и они лучше подходят для тонкой подкраски. Для достижения наилучших результатов выберите совместимый с пластиком грунтовку и краску той же марки.Нам нравятся Krylon и Montana (хотя обе формулы толстые), но ничто не сравнится с модельной краской Tamiya — она ​​наносится очень тонко и равномерно, сохраняя тонкие детали поверхности.

Rotary Tool

Потому что иногда нужно быстро шлифовать. Благодаря сменным битам вращающиеся инструменты предлагают множество возможностей для шлифования и полировки деталей. Барабанные шлифовальные коронки быстро шлифуют опоры, а стальная проволока очищает поверхность от следов. Вращающиеся инструменты грубые, поэтому для получения гладкой поверхности вам все равно понадобится наждачная бумага.Есть много отличных брендов: Dremel и Craftsman популярны в штатах, Proxxon — в Европе. Чтобы не обжечься, уменьшите число оборотов до минимума (обычно 500–1000) и используйте легкое прикосновение.

Ручные напильники

Не такие неуклюжие и случайные, как пальмовая шлифовальная машинка. Более элегантный инструмент… для более цивилизованной эпохи.

Один из самых простых, но эффективных инструментов — ручной напильник для удаления опор и шлифовки поверхностей. Используя прочную рукоятку, вы можете удалять следы с большей степенью контроля, чем с помощью вращающегося инструмента.Держите под рукой металлическую щетку и часто чистите зубья пилки (иначе пластмасса и смола склеят ткань). Как и ротационный инструмент, ручной напильник оставляет шероховатую поверхность, поэтому лучше всего подходит для удаления более крупных следов опоры.

Наждачная бумага

Самый непривлекательный инструмент в магазине, наждачная бумага появилась на свет в последнее десятилетие с выпуском гибких шлифовальных листов. Доступные в магазинах товаров для дома, гибкие шлифовальные листы служат в 15 раз дольше бумажных.Они не скручиваются, не прокалываются и не мнутся… их можно использовать влажными, что уменьшает количество пыли и предотвращает скопление на шлифовальном зубе. Поскольку они изгибаются, они могут легко добраться до небольших внутренних пространств и закругленных поверхностей.

Удаление пыли

Даже после влажного шлифования остается некоторое количество пыли. Удалите налет водой и мягкой щеткой для чистки (подойдет старая зубная щетка). Для серьезной очистки недорогой ультразвуковой аппарат может быстро удалить мелкие частицы, застрявшие в углах и трещинах на поверхности.Если вы работаете в зоне с жесткой водой, используйте деионизированную или дистиллированную воду, чтобы предотвратить образование пятен между покраской.

Ткань для липкости

Ткань для липкости — это мягкая, слегка липкая хлопчатобумажная ткань, предназначенная для удаления остатков пыли и обеспечения чистой поверхности для покраски. Дайте модели высохнуть перед использованием липкой ткани — восковая поверхность плохо сочетается с водой.

Малярный блок, дюбели и сверло

Этот простой трюк избавит вас от горя в окрасочной камере (мы были взволнованы, когда увидели эту технику в обучающем видео Адама Сэвиджа по изготовлению моделей).Установив свой 3D-отпечаток на дюбель (часто вы можете использовать уже существующее отверстие в детали), вы можете быстро маневрировать во время распыления, позволяя вам добраться до всех сторон, в укромные уголки и трещины детали, не оставляя отпечатков пальцев. Если вы хотите добавить ровный слой ко всем сторонам вашей модели, это очень важно. Рекомендуем заказывать дюбели разных размеров. Чтобы свести к минимуму размер отверстия в детали, начните с небольшого размера и постепенно увеличивайте его до тех пор, пока модель не будет прочно сидеть на месте. Просверлите соответствующее отверстие в дереве или МДФ и вставьте деталь с дюбелем — теперь вы можете держать руки модели свободными во время распыления.

Оборудование для обеспечения безопасности

Распыление означает работу с взвешенными в воздухе твердыми частицами и растворителями, которые представляют опасность для здоровья. Не забудьте использовать респиратор, одобренный NIOSH, и работать в хорошо вентилируемом рабочем месте. Во время рисования надевайте нитриловые перчатки, чтобы не распылять краску на руки, а также защитить модель от отпечатков пальцев.

Как точно работает 3D-печать?

3D-печать — это универсальный метод производства и быстрого прототипирования.За последние несколько десятилетий он стал популярным во многих отраслях по всему миру.

3D-печать является частью семейства производственных технологий, называемых аддитивным производством. Это описывает создание объекта путем добавления материала к объекту слой за слоем. На протяжении всей своей истории аддитивное производство носило различные названия, включая стереолитографию, трехмерное наслоение и трехмерную печать, но трехмерная печать является самой известной.

Так как же работают 3D-принтеры?

СВЯЗАННЫЙ: НАЧНИТЕ СОБСТВЕННЫЙ БИЗНЕС ПО 3D-ПЕЧАТИ: 11 ИНТЕРЕСНЫХ КЕЙСОВ КОМПАНИЙ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ 3D-ПЕЧАТЬ

Как работает 3D-принтер?

Процесс 3D-печати начинается с создания графической модели печатаемого объекта.Обычно они разрабатываются с использованием пакетов программного обеспечения автоматизированного проектирования (САПР), и это может быть наиболее трудоемкая часть процесса. Для этого используются программы TinkerCAD, Fusion360 и Sketchup.

Для сложных продуктов эти модели часто тщательно тестируются в имитационном моделировании на предмет потенциальных дефектов в конечном продукте. Конечно, если объект для печати носит чисто декоративный характер, это менее важно.

Одним из основных преимуществ 3D-печати является то, что она позволяет быстро создавать прототипы практически всего.Единственное реальное ограничение — это ваше воображение.

На самом деле, есть объекты, которые слишком сложны для создания в более традиционных процессах производства или прототипирования, таких как фрезерование или формование с ЧПУ. Это также намного дешевле, чем многие другие традиционные методы производства.

После проектирования следующим этапом является цифровая нарезка модели для ее печати. Это жизненно важный шаг, поскольку 3D-принтер не может концептуализировать 3D-модель так же, как вы или я. Процесс нарезки разбивает модель на множество слоев.Затем дизайн каждого слоя отправляется в печатающую головку для печати или укладки по порядку.

Процесс нарезки обычно завершается с помощью специальной программы для резки, такой как CraftWare или Astroprint. Это программное обеспечение для срезов также будет обрабатывать «заливку» модели, создавая решетчатую структуру внутри твердотельной модели для дополнительной устойчивости, если это необходимо.

Это также область, в которой 3D-принтеры преуспевают. Они могут печатать очень прочные материалы с очень низкой плотностью за счет стратегического добавления воздушных карманов внутри конечного продукта.

Программное обеспечение слайсера также добавит столбцы поддержки, где это необходимо. Это необходимо, потому что пластик не может быть уложен в воздухе, а колонны помогают принтеру заполнять промежутки. Затем эти столбцы при необходимости удаляются.

После того, как программа слайсера отработала свое волшебство, данные отправляются на принтер для заключительного этапа.

Отсюда берет на себя сам 3D-принтер. Он начнет распечатывать модель в соответствии с конкретными инструкциями программы слайсера, используя разные методы, в зависимости от типа используемого принтера.Например, прямая 3D-печать использует технологию, аналогичную струйной технологии, в которой сопла перемещаются вперед и назад, вверх и вниз, распределяя густой воск или пластмассовые полимеры, которые затвердевают, образуя каждое новое поперечное сечение 3D-объекта. В многоструйном моделировании используются десятки работающих одновременно струй для более быстрого моделирования.

При 3D-печати связующим сопла для струйной печати наносят тонкий сухой порошок и жидкий клей или связующее, которые вместе образуют каждый напечатанный слой. Принтеры для переплета делают два прохода для формирования каждого слоя.Первый проход наносит тонкий слой порошка, а второй проход использует сопла для нанесения связующего.

При фотополимеризации капли жидкого пластика подвергаются воздействию лазерного луча ультрафиолетового света, который превращает жидкость в твердое тело.

Спекание — это еще одна технология 3D-печати, которая включает плавление и сплавление частиц вместе для печати каждого последующего слоя. Связанное с этим селективное лазерное спекание основано на использовании лазера для плавления огнестойкого пластикового порошка, который затем затвердевает, образуя печатный слой.Спекание также можно использовать для изготовления металлических предметов.

Процесс 3D может занять часы или даже дни, в зависимости от размера и сложности проекта.

«В отрасли есть несколько более быстрых технологий, которые производят фурор, например, Carbon M1, в котором используются лазеры, выстреливаемые в слой жидкости и вытягивающие из него отпечатки, что значительно ускоряет процесс. Но таких принтеров много. в раз сложнее, намного дороже и пока работаю только с пластиком ». — Howtogeek.com.

Независимо от того, какой тип 3D-принтера используется, общий процесс печати обычно одинаков.

• Шаг 1: Создайте 3D-модель с помощью программного обеспечения САПР.
• Шаг 2: Чертеж САПР преобразуется в стандартный формат языка тесселяции (STL). Большинство 3D-принтеров используют файлы STL в дополнение к другим типам файлов, таким как ZPR и ObjDF.
• Шаг 3: Файл STL передается на компьютер, который управляет 3D-принтером.Там пользователь указывает размер и ориентацию для печати.
• Шаг 4: Сам 3D-принтер настроен. У каждой машины свои требования к настройке, такие как заправка полимеров, связующих и других расходных материалов, которые будет использовать принтер.
• Шаг 5: Запустите машину и дождитесь завершения сборки. В течение этого времени машину следует регулярно проверять, чтобы убедиться в отсутствии ошибок.
• Шаг 6: Напечатанный объект удален из машины.
• Шаг 7: Последний шаг — пост-обработка. Многие 3D-принтеры требуют некоторой последующей обработки, такой как удаление остатков порошка щеткой или мытье печатного объекта для удаления водорастворимых подложек. Новый объект также может нуждаться в лечении.

Что может сделать 3D-принтер?

Как мы уже видели, 3D-принтеры невероятно универсальны. Теоретически они могут создать практически все, о чем вы можете подумать.

Но они ограничены видами материалов, которые они могут использовать для «чернил», и их размером.Для очень больших объектов, например дома, вам нужно будет распечатать отдельные части или использовать очень большой 3D-принтер .

3D-принтеры могут печатать в пластике, бетоне, металле и даже в клетках животных. Но большинство принтеров предназначены для использования только одного типа материала.

Некоторые интересные примеры объектов, напечатанных на 3D-принтере, включают, но не ограничиваются: —

• Протезы и другие части тела
• Дома и другие здания
• Продукты питания
• Медицина
• Огнестрельное оружие
• Жидкие структуры
• Стекло продукты
• Акриловые предметы
• Реквизит для фильмов
• Музыкальные инструменты
• Одежда
• Медицинские модели и устройства

3D-печать, несомненно, находит применение во многих отраслях промышленности.

Какие существуют типы программного обеспечения для 3D-печати?

Различные программы САПР будут использовать различные форматы файлов, но некоторые из наиболее распространенных:

• STL — стандартный язык тесселяции, или STL — это формат 3D-рендеринга, который обычно может обрабатывать только один цвет. Обычно это формат файла, который используют большинство настольных 3D-принтеров.
• VRML — язык моделирования виртуальной реальности, файл VRML — это новый формат файла.Они обычно используются для принтеров с более чем одним экструдером и позволяют создавать многоцветные модели.
• AMF — формат файла аддитивного производства, это открытый стандарт на основе .xml для 3D-печати. Он также может поддерживать несколько цветов.
• GCode — GCode — это еще один формат файла, который может содержать подробные инструкции для 3D-принтера, которым он должен следовать при укладке каждого среза.
• Другие форматы — Другие производители 3D-принтеров также имеют свои собственные форматы файлов.

Каковы преимущества 3D-печати?

Как мы уже упоминали выше, 3D-печать может иметь различные преимущества по сравнению с более традиционными производственными процессами, такими как литье под давлением или фрезерование с ЧПУ.

3D-печать — это аддитивный процесс, а не вычитающий, как фрезерование с ЧПУ. 3D-печать строит вещи слой за слоем, в то время как позже постепенно удаляет материал из твердого блока, чтобы создать продукт. Это означает, что в некоторых случаях 3D-печать может быть более ресурсоэффективной, чем ЧПУ.

Другой пример традиционных производственных процессов, литье под давлением, отлично подходит для изготовления большого количества предметов в больших объемах. Хотя его можно использовать для создания прототипов, литье под давлением лучше всего подходит для крупномасштабного массового производства утвержденного дизайна продукта. Однако 3D-печать лучше подходит для мелкосерийного, ограниченного производства или создания прототипов.

В зависимости от использования, 3D-печать имеет ряд других преимуществ по сравнению с другими производственными процессами. К ним относятся, но не ограничиваются:

• Более быстрое производство — Хотя временами 3D-печать медленна, она может быть быстрее, чем некоторые традиционные процессы, такие как литье под давлением и субтрактивное производство.
• Легкодоступный — 3D-печать существует уже несколько десятилетий и резко выросла примерно с 2010 года. Сейчас доступно большое количество разнообразных принтеров и пакетов программного обеспечения (многие из которых имеют открытый исходный код), что упрощает доступ практически для всех. научитесь это делать.

Источник: Pixabay

• Продукция более высокого качества — 3D-печать обеспечивает неизменно высокое качество продукции. До тех пор, пока модель точна и соответствует своему назначению, и используется один и тот же тип принтера, конечный продукт, как правило, всегда будет одинакового качества.
• Отлично подходит для проектирования и тестирования продукции — 3D-печать — один из лучших инструментов для проектирования и тестирования продукции. Он предлагает возможности для проектирования и тестирования моделей, позволяющих с легкостью дорабатывать их.
• Рентабельность — 3D-печать, как мы видели, может быть рентабельным средством производства. После создания модели процесс обычно автоматизируется, а отходы сырья имеют тенденцию к ограничению.
• Дизайн изделий почти бесконечен — Возможности 3D-печати практически безграничны.Пока он может быть разработан в САПР, а принтер достаточно большой, чтобы его напечатать, нет предела.
• 3D-принтеры могут печатать с использованием различных материалов. — Некоторые 3D-принтеры действительно могут смешивать или переключаться между материалами. В традиционной печати это может быть сложно и дорого.

Чрезвычайно подробная демонстрация того, как работает 3D-печать

Возможно, у вас дома нет 3D-принтера, но это не значит, что он не может изменить вашу повседневную жизнь.Автомобильные компании используют их для запчастей, дома, напечатанные на 3D-принтере, выходят из стадии экспериментов. Но это не магия репликатора Star Trek . 3D-печать основана на реальных научных данных, и «Инженер» дает четкий, пошаговый урок того, как работает хотя бы одна версия этой науки.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Для 3D-печати, независимо от ее разнообразия, требуется материал, из которого можно печатать.В данном случае это жидкая смола. Когда эта смола подвергается воздействию синего света, она затвердевает. При 3D-печати часто делается так, чтобы на смолу попадал свет в нужный момент и с правильным рисунком. Поднос (на видео выше, оранжевый) защищает смолу от случайного попадания света.

Процесс упрочнения через свет называется отверждением и выполняется с помощью проектора DLP, сокращенно от Digital Light Processing. Светодиоды излучают синий свет в узком диапазоне длин волн, а затем микрозеркало создает световой узор, соответствующий определенному слою.

Такие термины, как «микрозеркало», могут сделать 3D-печать особенно научной. Первоначально разработанные Texas Instruments, микрозеркала имеют размер три четверти дюйма на четверть дюйма. Но в этом пространстве они могут уместить миллионы крошечных зеркал. В конечном итоге процесс происходит к тому времени, когда смоле необходимо затвердеть, хотя разные 3D-принтеры имеют разную скорость.

И, конечно, этот метод отверждения смолы — лишь один конкретный пример того, как работает аддитивное производство. Экструдеры-принтеры используют вертикальные слои пластика для создания своих продуктов, а 3D-принтеры, торгующие металлом, часто используют лазеры для сваривания самого необходимого порошка.Однако какой бы ни была конкретная технология, 3D-печать — это увлекательный процесс, который со временем станет только совершенствоваться. Может быть, скоро мы получим настоящий репликатор.

Источник: Инженер

Дэвид Гроссман Дэвид Гроссман — штатный автор PopularMechanics.com.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Что такое 3D-печать и как работает 3D-печать? | MecSoft

Трехмерная печать или аддитивное производство — это процесс использования добавок, таких как пластик, для создания физического объекта на основе 3D-модели. Практически все, что создано с помощью программного обеспечения для моделирования, может быть создано на 3D-принтере, включая игрушки, инструменты, украшения и даже оружие.Некоторые считают эту технологию революционной из-за ее потенциала для создания совершенно новых типов продуктов и устранения дорогостоящих и неэффективных производственных процессов.

Как все начиналось

Хотя в последнее время 3D-принтерам уделяется много внимания, эта технология далеко не нова. В 1983 году Чарльз Халл создал процесс, называемый стереолитографией (SLA), который позволил формировать твердые объекты на основе 3D-моделей с помощью САПР (автоматизированного проектирования). Халлу принадлежат различные патенты, которые до сих пор используются в современной 3D-печати.Эта технология изначально использовалась для создания прототипов в рамках производственного процесса. Лишь в последние годы 3D-печать стала достаточно доступной, чтобы охватить широкую аудиторию, что привело к появлению новых инноваций и повлекло за собой широкое освещение в СМИ.

Как работают 3D-принтеры?

Процесс печати 3D-объекта начинается с создания цифрового дизайна в программе 3D-моделирования (например, CAD) или сканирования существующего объекта с помощью 3D-сканера.Сканер делает копию объекта, а затем помещает ее в программу 3D-моделирования. Затем проект преобразуется в цифровой файл, который разбивает модель на сотни или тысячи слоев. 3D-принтер может считывать каждый слой дизайна и печатать по одному, плавно смешивая их во время печати. В результате получается гладкий трехмерный объект, идентичный исходной цифровой модели.

Вот шаги, предпринятые при создании 3D-объекта:

Step One — Создание 3D-модели с помощью САПР или аналогичного программного обеспечения для 3D-дизайна.

Шаг второй — Преобразуйте чертеж в формат файла STL («стандартный язык тесселяции»), который разработан для использования в 3D-принтерах.

Шаг третий — Передайте файл STL на компьютер, который управляет 3D-принтером. Оттуда вы можете указать размер и ориентацию для печати.

Шаг четвертый — Подготовьтесь к новому заданию на печать в соответствии с требованиями используемого вами 3D-принтера. Это может включать добавление любой добавки, которую вы используете для изготовления своего объекта.

Шаг пятый — Начните процесс сборки. Поскольку каждый слой обычно имеет толщину около 0,1 мм, это может занять от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от размера объекта.

Шаг шестой — Удалите предмет из принтера и избегайте любого контакта с токсинами или горячими поверхностями.

Шаг седьмой — Выполните любую необходимую постобработку, которая может включать смахивание остатков или мытье объекта. Этот шаг будет зависеть от используемого 3D-принтера.Имейте в виду, что новый объект может еще не затвердеть, поэтому обращайтесь с ним осторожно.

Шаг восьмой — Используйте свой новый печатный объект!

Какие проблемы?

Прочитав описанные выше шаги, можно подумать, что 3D-печать — это так же просто, как нажать кнопку печати на своем компьютере. Множество статей в прессе, кажется, обещают именно это. Но, к сожалению, сегодня это не так. Некоторые из областей, в которых 3D-печать отличается от печати на бумаге:

• Создать полезный 3D-контент непросто.В то время как любой может создать документ для печати, для проектирования 3D-данных требуется использование сложного программного обеспечения для проектирования или оборудования для сканирования / оцифровки. Способность использовать эти продукты требует обучения и инвестиций и недоступна для среднего потребителя.
• Не все 3D создаются одинаково. Тот факт, что можно визуализировать 3D-изображение на экране компьютера, не означает, что его можно напечатать в 3D. 3D-принтеры требуют, чтобы 3D-данные соответствовали определенным геометрическим ограничениям, а также имели определенный формат.Это означает, что существует потребность в программных системах «промежуточного уровня», которые принимают входные 3D-данные и преобразуют их в 3D-данные, которые можно распечатать на 3D-принтере. Опять же, использование этих систем требует обучения и затрат времени и ресурсов.

Типы принтеров и приложений

Промышленная 3D-печать

3D-печать уходит корнями в промышленное применение и продолжает использоваться в этом направлении. Производители используют технологию 3D-печати для создания прототипов в процессе проектирования, который известен как быстрое прототипирование.3D-печать также используется для одноразового или мелкосерийного изготовления на заказ.

3D-принтер, BJET1000 через kurzweilai.net

Приложения для промышленной 3D-печати

Одежда и одежда впервые появились в сфере 3D-печати в 2010 году, когда голландский дизайнер Айрис Ван Херпен представила коллекцию Crystallization. С тех пор эта тенденция с каждым годом становится все более популярной. Такие бренды, как Nike и Adidas, используют 3D-печать для создания прототипов новой обуви с ранее невозможной скоростью.Новый метод прототипирования сократил время, необходимое Adidas для оценки прототипов, с четырех-шести недель до одного-двух дней.

Кристаллизация, напечатанная на 3D-принтере дизайнером Ван Херпеном, любезно предоставлено Dezeen.com

Запасные части для автомобилей были созданы с использованием 3D-печати в течение последних нескольких лет. И, как и в большинстве обрабатывающих производств, прототипы автомобилей и их частей создаются с использованием технологии 3D-печати. Самая последняя инновация принадлежит компании Local Motors, которая всего за шесть дней создала автомобиль целиком с помощью 3D-принтера.Они планируют начать продажи автомобиля под названием Strati где-то в начале 2015 года. Однако Strati необходимо будет пройти испытания на безопасность, прежде чем он будет готов для потребителей.

Автомобиль, напечатанный на 3D-принтере Local Motors

Строительство нового дома может занять месяцы или даже годы. Китайская компания Winsun смогла построить 10 домов за один день с помощью 3D-печати, каждый из которых, как сообщается, стоит 5000 долларов. Архитекторы по всему миру спешат построить 3D-дома, что окажет серьезное влияние на доступность жилья и его индивидуальную настройку.

Дом, напечатанный на 3D-принтере китайской компанией Winsun, любезно предоставлен GizMag.com

Огнестрельное оружие может быть самым спорным объектом, который может создать 3D-принтер. Только за последние два года произошло невероятно быстрое развитие технологий, используемых для производства оружия с помощью 3D-принтеров. В настоящее время печать собственного оружия не является нарушением закона. Однако владение пластиком противоречит Закону об огнестрельном оружии, не обнаруживаемом для обнаружения, который запрещает ношение оружия, не обнаруживаемого металлоискателем.

Спорный пистолет, напечатанный на 3D-принтере, любезно предоставлен 3Dprint.com

Медицинские имплантаты и части тела для печати меняют профессию врачей. Согласно исследованиям, вставные зубы, тазобедренные суставы и искусственные колени будут стимулировать рост рынка 3D-печати в течение следующего десятилетия. Использование 3D-принтеров для создания органов для трансплантации, вероятно, произойдет через десятилетия, но в течение пяти лет можно будет печатать ткани для лабораторных испытаний.

Имплант челюсти, напечатанный на 3D-принтере, любезно предоставлен 3dprinter.нетто

Музыкальные инструменты, полностью изготовленные с помощью 3D-печати, производятся уже несколько лет. Коммерчески доступные гитары, прототипы инструментов, ударная установка и даже саксофон были созданы компаниями, занимающимися 3D-печатью. Согласно ODD Guitars, на печать корпуса гитары уходит примерно 11 часов, и примерно столько же времени уходит на его покраску.

Гитара, напечатанная на 3D-принтере от производителя ODD Guitars

3D-печать дома

Поскольку цены на 3D-принтеры в последние годы снизились, все больше людей начинают использовать 3D-печать как хобби, которым они пользуются дома.В начале этого года на Kickstarter был запущен 3D-принтер Micro, разработанный для дома. В течение нескольких коротких месяцев продукт удовлетворил требования к финансированию. Домашним мастерам, пекарям и художникам может быть полезно иметь дома 3D-принтер. От форм для печенья до инструментов для замены — варианты безграничны. В будущем с помощью персональных 3D-принтеров можно будет быстро производить продукты питания, косметику, одежду и детские игрушки.

Что ждет 3D-печать в будущем?

Будущее 3D-печати как для личного, так и для промышленного использования очень радужно.Технологии совершенствуются, становятся быстрее и делают 3D-печать все дешевле. Кроме того, исследователи разрабатывают способы использования 3D-принтеров для других предметов, таких как автомобили, детали самолетов и протезы. Возможно, самое захватывающее в технологии 3D-печати — это ее способность создавать совершенно новые продукты с совершенно новыми свойствами, а не просто копировать существующие.

Однако, как и с любой новой технологией, есть и проблемы. Хотя возможность для каждого потребителя напечатать свои собственные продукты на 3D-принтере кажется идеальным вариантом, существуют огромные экологические проблемы в отношении использования энергии и образования отходов, если это начнет происходить в больших масштабах.Переработка материалов, используемых в 3D-печати, в которой сегодня преобладают пластмассы, также является проблемой, которую необходимо решить.