3D-принтер: большой потенциал объемной печати
3D-принтер: большой потенциал объемной печати
Принтеры для трехмерной печати или 3D-принтеры – это устройства для изготовления объемных моделей. Аппараты узкой специализации обладают безграничными возможностями и сегодня используются в каждой сфере жизни современного человека. Несколько лет назад 3D-принтеры стали доступны и для домашнего использования, попутно охватив часть малого бизнеса.
История появления
История создания подобной техники зародилась еще в середине 80-х годов прошлого столетия, но слабое развитие компьютерных технологий «заморозило» активное внедрение трехмерной печати в быт и производство.
Ощутимый старт 3Д-принтеры получили только в 2005 году, наряду с совершенствованием компьютерных возможностей. Тогда публике был представлен первый трехмерный принтер, который печатал в цвете. Впоследствии техника претерпела немало изменений, было разработано современное программное обеспечение для управления процессом печати. В результате пользователям стал доступен функциональный агрегат, способный «печатать» чехлы для телефонов или новые 3D-принтеры.
Первый 3D принтер
Как это работает
Общий принцип работы трехмерного принтера в теории прост и понятен. В программе для 3D-моделирования создается объект или его часть (крупные модели делят на несколько элементов). Затем файл отправляется для обработки специализированной программой (для формирования G-кода), после чего в дело вступает техника. G-код делит цифровую модель на сотни горизонтальных дорожек, задавая траекторию печатающей каретке. На основание слой за слоем наносится расплавленный материал, создавая вполне осязаемый объект.
Схематическое изображение 3D-принтера
Всего существует семь основных технологий, используемых для трехмерной печати, но большая их часть нашла применение только в промышленных целях. Для любительской «пластиковой печати» и малого бизнеса разработаны относительно компактные и недорогие аппараты.
- Технология FusedDepositionModeling (иначе FDM-принтеры) получила самое массовое распространение для трехмерного моделирования и кулинарии. Материал разогревается и подается на платформу через сопло печатающей головки. Объект «вырастает» на плоскости, а его размеры ограничены параметрами платформы.
- Технология Polyjet разработана в 2000 году и сегодня принадлежит компании Stratasys. Создание трехмерных объектов производится посредством полимеризации фотополимера под действием УФ излучения. Фотополимер – дорогой и хрупкий пластик, потому в быту такие принтеры практически не используют, но благодаря точной детализации моделирования аппараты применяют в медицине и промышленности (для создания прототипов).
Все о том, как работают современные принтеры для трехмерной «пластиковой печати» можно узнать из тематического видео, например, этого. Также в них часто демонстрируют, как аппарат работает с различными материалами для изготовления объекта.
Управление процессом печати
Как правило, пользователю нужно произвести ряд настроек непосредственно перед началом печати.
- Подключение оборудования к ПК осуществляется через USB-кабель.
- Калибровка перемещения сопла относительно платформы.
- Настройка и управление нагревом платформы и сопла-дозатора.
- Мониторинг соотношения температур.
- Управление процессом печати (экструдером) – настройка скорости подачи материала, замена бобин пластика.
Контроль над печатью осуществляется через ПК. Для создания объекта от идеи до результата пользователю необходимы специальные программы для трехмерного моделирования и управления аппаратом.
Современные технологии пока не позволяют создать принтер, где все операции проводятся путем нажатия пары клавиш, потому необходимо освоить немало специфических программ и основы моделирования.
Перед запуском печати оператор калибрует принтер, настраивая его относительно стола-платформы. Базовая прошивка принтера представляет собой ряд настроек по умолчанию, а пользователь производит более точные настройки, в зависимости от используемого материала. Так, для создания объемных элементов на основе ABS или PLA задается разная температура плавления. В процессе печати, оператор через ПО следит за работой. Весь процесс создания модели может занимать от нескольких часов до суток, здесь ключевым фактором является точность исполнения: точные объекты с детальной прорисовкой производятся дольше, чем более грубые.
Где можно применить 3D-принтер
Область применения 3D-принтеров довольно широка: от любительских поделок до бизнеса. Предприниматели наряду со студентами архитектурных отделений первыми заметили огромный потенциал «пластиковой печати».
- Проектирование и создание трехмерных моделей различных сооружений.
- Изготовление пластиковых элементов для техники: крышки, шестерни, рукоятки. Отдельным направлением стало изготовление деталей автомобилей иностранного производства, что совершенно естественно, если оценить их стоимость.
Диски для автомобилей
Копия скульптуры Микеланджело
Также объемное моделирование используют в ювелирной промышленности и всех сферах дизайна и проектирования.
Если ранее печать осуществлялась пластиком, то сегодня разнообразие материалов впечатляет. Производители изготавливают различные основания, например, имитирующие натуральное дерево. Кроме того, в качестве материала для печати можно выбрать не только полимеры, но и нейлон. Эту идею очень быстро подхватили дизайнеры и создали целые коллекции одежды.
Азартные коллекционеры сполна оценят потенциал «пластиковой печати», ведь теперь есть возможность воссоздать любой объект: модели самолетов, знаменитых персонажей, предметов искусства. Редкие коллекционные экземпляры могут стоить довольно дорого, как очень хороший принтер для дома, и здесь выбор очевиден.
Брать или не брать: достоинства и недостатки оборудования
Использование объемной печати предоставляет пользователям обширные возможности. Ключевое преимущество техники – воспроизведение любого трехмерного объекта, и исключений здесь практически нет. Все, что может быть изготовлено из пластика, можно «напечатать», будь то дорогой в оригинале бампер от иномарки или проект будущего торгового центра на выставке архитекторов. Решающим фактором станет размер оборудования, а выражаясь точнее – размер его рабочего стола.
Потенциал «пластиковой печати» усложнен трудоемким процессом подготовки и управления, требующим узкоспециализированных знаний. Неопытный пользователь не всегда сможет спроектировать в 3D-MAX даже простую геометрическую фигуру, не говоря о собственном портрете. Чтобы пользоваться техникой, ее необходимо освоить, а этой займет некоторое время.
Второй недостаток 3D-принтера – его габариты. В продаже доступны и компактные модели, но их предельные размеры печати слишком скромны, хотя вполне подойдут для поэтапного изготовления инсталляций или архитектурных проектов.
Конечно, в качестве игрушки приобретать 3D-принтер нерационально, средняя стоимость моделей дешевого сегмента превышает 30 000 рублей. Покупка будет выгодна, если оборудование будет выполнять определенную задачу: приносить прибыль, развивать навыки, получать образование, заниматься творчеством, помогать в работе.
В ближайшем будущем можно ожидать новых разработок в этой области. Сегодня уже можно напечатать настоящий жилой дом из обычной строительной смеси. Естественно, такое оборудование недоступно для бытового использования, но сам факт применения новых материалов для печати обещает методичное расширение возможностей объемной печати в домашних условиях.
3D принтеры с огромным полем печати
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Со временем, все сталкиваются с необходимостью производства крупных деталей с помощью аддитивных технологий. А бытовые 3D принтеры, в своей основной массе, имеют относительно небольшой стол для печати (квадрат со стороной 180. 220 мм или круг радиусом 140. 150 мм). Маловато. А что делать, если хочется большего?
Существуют различные интересные решения для увеличения размеров печати, в том числе и огромные дорогостоящие промпринтеры, но есть и бюджетные варианты для печати дома.
Предлагаю посмотреть подборку 3D принтеров с большим рабочим полем. В подборке представлены модели с полем печати 300х300 до 400х400 мм. Высота моделей также, до 400 мм. Все принтеры относительно недорогие, разброс цен в статье от $289 до $599 за брендовые модели, что весьма неплохо для использования принтера дома, в офисе или для небольшого бизнеса.
Это интересный 3Д принтер классической компоновки с нагреваемым столом. Возможна печать популярными материалами: PLA, ABS, PVA, PP, wood и так далее. Комфорт печати обеспечивает большой серсонрый дисплей 2.8′ с поддержкой карт памяти и USB накопителей.
Engraving Area: 300 x 300 x 400mm
Frame material: Aluminum Alloy
Nozzle quantity: Single
Nozzle diameter: 0.4mm
Nozzle temperature: Room temperature to 250 degree
Layer thickness: 0.1-0.4mm
Memory card offline print: SD card
Print speed: 20 — 150mm / s
Supporting material: ABS, PLA, PP, PVA, Wood Filled
Material diameter: 1.75mm
Language: Chinese, English
File format: G-code, STL
XY-axis positioning accuracy: 0.012mm
Z-axis positioning accuracy: 0.004mm
Host computer software: Cura,Repetier-Host
Packing Type: unassembled packing
System support: Windows / Linux / MAC
Connector Type: SD card, USB
Прикрепляю небольшой видеообзор принтера — прошлый раз спрашивали дополнительную информацию по моделям.
Данная модель чуть дороже, имеет несколько большую область печати (320 x 320 x 420mm).
Из важных «фишек» отмечу поддержку Wi-Fi соединения и работу через приложение EasyPrint 3D с ПК, планшета и смартфона. Для увеличения адгезии на столе сразу установлено специальное стекло, аналогичное Ultrabase (стекло из карбида кремния со специальным матовым покрытием). В качестве автокалибровки предусмотрен сенсор 3D touch. Отмечу наличие датчика филамента. Если катушка с нитью закончилась, принтер просто встанет на паузу. После «перезаправки» печать продолжится.
Frame material: Aluminum
Nozzle diameter: 0.4mm
Product forming size: 320 x 320 x 420mm
Memory card offline print: TF card
Print speed: 80 — 110mm/s
File format: G-code,OBJ,STL
XY-axis positioning accuracy: 0.011mm
Z-axis positioning accuracy: 0.0025mm
System support: Windows, MAC, Linux
Connector Type: SD card,USB
Отмечу также, что данный 3Д принтер также требует частичной сборки.
Перечень фунций принтера представлен пиктограммами ниже.
Наверное, самый популярный большой принтер от Creality3D.
Это Creality3D CR — 10S Pro 300 x 300 x 400 3D Printer — принтер с областью печати 300 x 300 x 400 мм.
Model: CR — 10S Pro
Frame material: Aluminum
Product forming size: 300 x 300 x 400mm
Molding Technology: FDM
Printing Speed: ≤180mm/s, ordinary printing speed 30 — 60mm/s
Print Accuracy: ±0.1mm
Printing Height: 0.1 — 0.4mm
Nozzle Number: 1
Nozzle Temperature: ≤260°C
Hot Bed Temperature: ≤110°C
Working Mode: print online or offline with a TF card
File Format: STL, OBI, AMF
Power Supply Parameters: 100 — 240V 5.9A 50 / 60Hz input, DC 24V 21A output
Printing Power: 480W
Printing Material: PLA, ABS, PVA, PP, wood filled, etc.
Consumable Diameter: 1.75mm
Компоновка достаточно удобная — блок питания и управления встроен в «подошву» принтера, и не занимает отдельного места на столе. Также имеется датчик филамента, пауза и восстановление печати, сенсорный дисплей.
Machine material: aluminum alloy profile + sheet metal
Nozzle diameter: 0.4mm
Printing accuracy: + / — 0.1 — 0.2mm
Layer thickness: 0.1 — 0.4mm
Printing method: SD card
Display: 2.8-inch color touch screen
Machine speed: 10 — 300mm/s
Printing speed: 20-200mm/s
Extrusion head temperature ( highest ): 260Deg.C
Hot bed maximum temperature ( highest ): 100Deg.C
XY axis positioning accuracy: 0.012mm
Z axis positioning accuracy: 0.004mm
Printing materials: ABS, PLA, TPU
Consumable diameter: 1.75mm
Operating language: Chinese English Korean German Spanish Russian French Italian Portuguese
Software format: STL, OBJ, JPG
Print file format: Gcode
Operating system: Windows, MAC
Ну и в завершение, возрождение легенды.
Brand Name: Anet
Nozzle quantity: Single
Nozzle diameter: 0.4mm
Nozzle temperature: Room temperature to 250 degree
Product forming size: 300 x 300 x 350mm
Layer thickness: 0.1-0.4mm
Memory card offline print: TF card
Print speed: 10 — 120mm/s
Supporting material: ABS, HIPS, PA, Wood, PETG, PLA
Material diameter: 1.75mm
File format: G-code,JPG,OBJ,STL
Model supporting function: Yes
XY-axis positioning accuracy: 0.012mm
Z-axis positioning accuracy: 0.004mm
Working Power: 220V / 110V / 360W
Host computer software: Cura
Packing Type: unassembled packing
System support: Windows, Mac OS
Voltage Range: 100-240V
Connector Type: TF card, USB
В любом, случае, представленные принтеры помогут в случае, если требуется печатать много во всех смыслах. Встроенная пауза печати выручит при замене катушки, при пропадании питания (принтер продолжит печатать с места остановки), а также при послойной цветной печати. Предварительно собранные принтеры позволяют выполнять печать «с холодного старта», просто требуется потратить время на установку и фиксацию вертикальной части (портала), а также подключение электроники. Перед печатью рекомендуется выровнять стол. Модели, имеющие адгезионное покрытие предпочтительнее, так как отлипание краев особенно актуально при печати больших моделей. В этом плане выйгрышно смотрится Geeetech А30 со специальным закаленным стеклом.
Надеюсь, моя подборка была полезна!
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Еще больше интересных постов
Сопла с Титаника
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Обзор не нового, но очень интересного принтера. Artillery s >
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Всем доброго времени суток.
До начала самого поста хочу вам сказать. Я не великий профи, у меня это всего лишь третий принтер.
DIY — наше все. Обзор наборов для самостоятельной сборки.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Комментарии
бытовые 3D принтеры, в своей основной массе, имеют относительно небольшой стол для печати (круг радиусом 140. 150 мм). Маловато.
Круг радиуса 150 — это диаметр 300. Покажите мне бытовой принтер с кругом диаметра 280-300?
Дрыгостол из прластилина больше чем 250×250 мертворождённая конструкция.
А можно в меня ссылкой, пожалуйста, кинуть где это купить до $500?
Всё что смог нагуглить сам — диаметром до 240.
А так-то мой вопрос был адресован «якобы представителю» жырбэста, который не снизайдёт до общения с простыми смертными.
Однако, тенденция.
На дрыгостол надо вдвое меньше профиля, ремня и роликов, чем на куб.
Отсюда и безальтернативный выбор ‘бюджетных’ моделей — все по одной схеме, и выглядят все как китайцы — на одно лицо.
Небольшое ИМХО.
Все китайцы имеют косяки. С этим, думаю, спорить никто не будет? Большие или маленькие, но имеют. Скажете — и ‘фирма’ (нужную вставить) имеет? Да, это так, но всё же точно меньше, чем Китай.
А теперь вспомним о таком понятии как резонансное рысканье. Знакомо?
Тем, кто не в теме поясню: небольшие неточности на старте имеют свойство накапливаться в пути. Если вы запускаете например шар по кеглям то чем длиннее дорожка — тем точнее должен быть бросок иначе не попадёте. Обратное тоже верно: при короткой дорожке требования к точности ниже.
Это справедливо и для принтеров: чем меньше поле печати тем ниже требования к качеству самого принтера. Нет, если вам нужна точность в миллиметр, а то и 2-3 то да, такие вещи для вас. А если нет? Перекос, которого вы и не увидите в детали в сантиметр в детали в 30, а то и 40 сантиметров способен убить всю конструкцию.
Тем более что все эти модели имеют слабо закреплённый портал (привет вибрации) и довольно крупный, а значит тяжёлый стол, который двигается не по медленной Z, а по быстрому Х. Это может убить точность даже у небольших моделей. Или по крайней мере растянуть печать на несколько дней.
Не подумайте что я говорю ‘статья плохая’ или например ‘покупайте (нужное вставить)’. Наоборот, статья как раз отличная, но надо понимать что формула ‘качественно, быстро, дёшево: выбери любые два’ справедлива всегда. Тут — или очень много допиливать или не жаловаться на ‘качество’.
С уважением ко всем,
Манул.
Когда захотел принтер с большой областью, то однозначно ушел от дрыгостола. Собрал дбота и вполне им доволен. Дрыгостол на таком объеме — та еще жесть.
Огромный — это 1000мм×1000мм. А квадрат тридцатка это уже обыденность, сороковка тоже не вызывает особого восхищения.
Зачем дома 3D-принтер: варианты использования, цена печати
Как это работает?
Начнем с краткого экскурса в технологию трёхмерной печати и возможности 3D-принтеров. Сейчас все модели на рынке можно условно поделить на две категории: это FDM- и SLA-устройства.
К первым относятся практически все распространенные принтеры — метод FDM (Fused deposition modeling) подразумевает выращивание объекта по слоям из пластиковой заготовки, которая имеет форму прутка. Технология быстро осваивается и развивается, на нее есть спрос. Рынок уже буквально заполонили самые разные FDM-принтеры на любой бюджет, в том числе «сделай-сам» модели, которые собираются пользователем вручную. В общем, 3D-принтеры уже более чем доступны для неспециалистов.
Не так давно стали появляться и SLA-принтеры, которые работают по технологии лазерного спекания, но пока они очень дорогие и на потребительском рынке не пользуются таким большим спросом, как FDM-устройства, поэтому речь дальше пойдет именно о последних.
В качестве заготовок FDM-принтеры используют нити, в основном, из пластика PLA и ABS. Первый более экологичен, второй — более устойчив к нагрузкам. Пластик подается через экструдер на рабочую платформу, там застывает, платформа опускается на высоту этого слоя — и это процесс повторяется снова и снова, пока объект не будет создан полностью.
Проще говоря, чтобы создавать какие-то предметы в домашних условиях, потребуется купить и настроить 3D-принтер, запастись заготовками, после чего найти или сконструировать трехмерную модель объекта, который планируете создать. Если хотите конструировать самостоятельно, многие производители комплектуют свои модели бесплатным ПО. Также существует масса программ для создания 3D-моделей. Если же у вас нет желания этим заниматься — в Сеть выкладывают множество готовых моделей.
Зачем нужен 3D-принтер?
Основное достоинство 3D-печати заключается в том, что благодаря ей практически любой человек может создать в домашних условиях нужную ему вещь. Но серьезный бизнес на основе штампования предметов на 3D-принтере построить сложно, потому что такая печать не заменит серийное производство, как минимум, из-за невысокой скорости изготовления модели. Так что 3D-принтер — это, в основном, инструмент для DIY-задач и поделок: с его появлением у вас дома появляется мастерская, где можно изготавливать самые разные предметы, от настенных крючков до светильников.
Рассмотрим сферы, где 3D-принтер может пригодиться.
Изготовление пластиковых деталей. Особенно актуально это для бытовой техники и детских игрушек — иногда ломаются всевозможные защелки, кнопки, шестерёнки, ручки и т.д., и не всегда эти детали можно легко заменить. На 3D-принтере можно без проблем напечатать такую же деталь или даже лучше. Причем «вырастить» реально и подвижные детали, и состоящие из нескольких частей.
Хобби. Энтузиасты печатают на 3D-принтере и приспособления для рыбалки, и детали для моделирования самолетов, машин, кораблей, и фигурки из мира анимэ и компьютерных игр. С распространением принтеров, способных создавать объекты в нескольких цветах, коллекционеры стали активнее осваивать 3D-печать.
Игрушки. Это непочатый край для тех, у кого есть дети. 3D-принтер выручит в любых ситуациях — сломалась любимая игрушка, нужна дополнительная посуда в детскую кухню, наборы для сюжетных игр, требуются новые аксессуары к детской железной дороге. А к Новому году, например, можно создавать вместе с детьми елочные игрушки и тематические украшения для дома.
Предметы быта. Это одна из самых популярных областей применения 3D-печати — пользователи изготавливают ручки, крепежи, полочки, крючки, приспособления для полива. Если зайти на любой ресурс, где люди делятся друг с другом моделями, можно почерпнуть очень много идей, которые раньше даже не приходили вам в голову. Например, умельцы изготавливают ручки для комодов с местом для подписей, где что лежит, держатели для телефона в душе и даже подставки для рожков с мороженым.
Запчасти для транспортных средств. Актуально для владельцев автомобилей, мотоциклов, велосипедов и другого транспорта. Часто для создания спроса производители выпускают уникальные запчасти для своей техники, которые поставляются под заказ. Ничего не мешает печатать на 3D-принтере вышедшие из строя шестеренки в механизмах автомобиля, например, в приводе стеклоподъемника, всевозможные кронштейны, колпачки для дисков, штуцеры, элементы салазок люка, узлы креплений дворников и т.д. Это позволит сэкономить не только бюджет, но и время.
В последнее время 3D-принтеры стали использовать для кастомайзинга автомобилей и мотокастомайзинга: люди печатают для них декоративные элементы, не несущие большую нагрузку.
Образование. Отечественные производители 3D-принтеров периодически организуют программы по внедрению этой технологии в школы и даже обучают учителей работе с трехмерной печатью. Вполне возможно, что через несколько лет в каждой школе уже будут классы с 3D-принтерами, на которых будут создаваться образовательные проекты, демо-материалы и модели чего угодно.
Пока же можно создавать дома модели вместе с ребёнком-школьником, заодно обучая его пространственному мышлению. И, конечно, с помощью трехмерного принтера печатать проекты, прототипы и наглядные модели могут сами преподаватели, а также студенты.
Профессиональное использование трехмерного принтера в домашних условиях — удел архитекторов, дизайнеров и представителей других креативных профессий. Архитекторы создают модели зданий и прочих объектов, художники — объекты инсталляций, модельеры — аксессуары и элементы одежды, фотографы — вспомогательные приспособления и редкие запчасти. Конечно, медицинские протезы или подобные сложные объекты на бытовом принтере «выращивать» никто не будет — здесь уже нужен высокоточный профессиональный агрегат.
Аксессуары для гаджетов. Это то, что чуть ли не первым делом печатает новоявленный владелец 3D-принтера — чехлы и подставки для смартфонов и планшетов, холдеры для пультов, кнопки, крепления и многое другое. Во-первых, это просто, во-вторых, полезно, ну а в-третьих, готовых проектов в Сети очень много.
Сувениры. Различную сувенирную и бизнес-продукцию выгодно печатать на 3D-принтере частным предпринимателям. Это фирменные эмблемы, брелоки, корпуса для флэшек и т.д. Кроме того, трехмерная печать позволяет с легкостью создавать несложную бижутерию и даже оправы для очков.
Это основные идеи домашнего использования 3D-принтера, которые уже обкатаны пользователями. Разберемся, что нужно учесть перед тем, как завести дома такого «питомца».
Сколько это стоит?
Разброс цен на сами принтеры очень велик — от 10 000 рублей до бесконечности. Сюда надо добавить цену расходников, поэтому перед покупкой принтера важно определиться с целями печати, нужен он вам просто для развлечения или же вы преследуете более серьезные задачи. Также советуем заранее обдумать объем загрузки девайса и функции, которые вам понадобятся (например, поддержка многоцветной печати сразу же делает принтер значительно дороже).
3D-принтер начального уровня Anet A8 поддерживает даже печать из дерева и нейлона, а стоит от 10 000 рублей
Помните, что Kit-наборы для самостоятельной сборки принтера могут грешить нестабильным качеством печати, а иногда к этому добавляется неустойчивая рама. Бывает целесообразно не заказывать принтер у китайских продавцов, а переплатить и поддержать отечественного производителя, который предоставляет адекватную техподдержку, постоянные обновления ПО и гарантийное обслуживание.
Отечественный 3D-принтер PrintBox3D 270 PRO с сервисным обслуживанием в РФ. Средняя цена — 155 000 рублей
Выбор, как уже было сказано, среди принтеров огромный, а средняя цена агрегата для домашнего использования — около 100-150 тыс. рублей. Часто производитель комплектует принтер стартовым набором с расходниками, что тоже немаловажно.
ПО для создания трехмерных моделей обычно идет в комплекте с принтером или скачивается бесплатно — во всяком случае, новичку точно не надо платить за покупку базовых программ. Так же бесплатно скачиваются и готовые проекты моделей.
Что касается расходных материалов, то нити пластика ABS, PLA, HIPS, нейлоновая нить и т.д. стоят от 1 рубля за грамм — цена зависит от производителя. Например, фирменные катушки от Makerbot стоят примерно 6-7 рублей за грамм, и одна катушка такого PLA-пластика массой 900 г обойдется в 6700 рублей.
Грубо говоря, 10-граммовая ручка для комода обойдется вам минимум в 10 рублей, чехол для смартфона — в 15-20 рублей и т.д. Умельцы вообще обходятся без покупки картриджей и делают их сами из пластиковых отходов при помощи специального оборудования, но в него тоже надо вложиться. Многое зависит, опять же, от целей печати — если создаете что-то с повышенной прочностью, то лучше серьезно подойти к выбору материала и потратить на него чуть больше.
Также помните, что при FDM-печати понадобится постобработка деталей. Придется обзавестись, как минимум, растворителями и наждачной бумагой, а при высоких требованиях к внешнему виду конечной модели потребуется виброинструмент.
3D-принтер: виды, характеристики, технологии и схемы печати
3D-принтер – внешнее устройство компьютера, которое является нечем иным, как станком с числовым программным управлением (ЧПУ) предназначенным для быстрого получения прототипов изделий, спроектированных на ПК, методом послойной печати.
Основные характеристики 3D-принтера
Назначение
3D-принтеры выпускаются под конкретные задачи: архитектура, дизайн, медицина, образование, производство, протезирование, прототипирование.
Технология печати
Производители 3D-принтеров используют различные технологии печати. Чтобы у вас не возникло проблем, при выборе конкретной модели, рассмотрим основные виды 3D-печати. Именно от технологии печати зависят такие важные параметры, как минимальная и максимальная толщина слоя и скорость построения изделия. А также цена, как самого 3D-устройства, так и расходных материалов.
В зависимости от принципа создания заготовок, выделяют следующие виды 3D-печати:
- SLA — лазерная стереолитография,
- SLS (EBM, SLM) — селективное лазерное спекание,
- FDM — метод последовательного наплавления,
- DLP — технология цифрового проецирования,
- MJM — многоструйная укладка полимера.
Лазерная стереолитография
Суть SLA-технологии заключается в использовании жидкого фотополимера и специального реагента, который позволяет исходному материалу застывать под воздействием ультрафиолетового лазера.
Фотополимер заливается в ванну и нагревается до рабочей температуры. Затем в смесь погружается подвижная платформа, которая постепенно перемещается вверх. В этот момент ультрафиолетовый лазер производит засветку платформы снизу по заданным координатам, в следствие чего затвердевший полимер вначале прилипает к платформе, а последующие слои к ранее застывшему полимеру. Платформа многократно поднимается и опускается с предварительным перемешиванием фотополимера. Процесс повторяется слоем за слоем, а изделие печатается снизу-вверх.
Большинство 3D-принтеров данного вида печатают тонкими слоями, у них небольшая погрешность.
Селективное лазерное спекание
Метод SLS основан на равномерном распределении специального порошка с последующим его плавлением под воздействием лазера, в соответствии с геометрией сечения каждого слоя изделия. По завершении печати, необходимо удалить порошок, снять изделие со вспомогательных подпорок и выполнить минимальные доработки по доведению детали до кондиции.
SLS 3D-принтеры также, как и SLA-модели, обладают высокой точностью печати и приемлемым качеством изделий.
Метод последовательного наплавления
Технология FDM наиболее распространена благодаря своей простоте. В печатающую головку (экструдер) 3D-принтера, подается полимер в виде нити, который подвергается плавлению при воздействии температуры, после чего он наносится на рабочую поверхность в заданную точку координат через специальное сопло. Готовые изделия необходимо подвергать постобработке, чтобы сгладить структуру слоёв.
3D-принтеры, использующие FDM-технологию, позволяют печатать изделия различных цветов.
Технология цифрового проецирования
DLP метод аналогичен лазерной стереолитографии. Отличие заключает в том, что засветка платформы осуществляется проекциями слоев 3D-модели, в следствие чего смола застывает в нужных областях.
Несмотря на продвинутый подход DLP-технологии, в сравнении с SLA-технологией, есть существенный минус — изделие должно остыть после печати, что может привести к возникновению деформаций.
Многоструйная укладка полимера
Принцип MJM-печати заключается в послойном нанесении расплавленного материала через несколько сопел одновременно. При печати модели необходимо использовать поддерживающие элементы (подпорки).
Технология MJM позволяет печатать высокоточные изделия.
Интерфейс подключения
3D-принтеры оснащаются одним или несколькими интерфейсами подключения:
- LAN – устройство соединяется с компьютером посредствам сетевого протокола и может входить в состав проводной локальной сети,
- USB – 3D-принтер подключается к компьютеру напрямую через usb-кабель,
- Wi-Fi – ЧПУ использует беспроводной протокол передачи данных по локальной сети,
- SD – устройство имеет картридер, что позволяет осуществлять печать изделий c SD-карт.
Программные требования
Обязательно учитывайте такие параметры 3D-принтеров, как:
- совместимость с операционными системами,
- возможность использования сторонних программ,
- поддерживаемые файловые форматы.
Конструктивные особенности 3D-принтеров
Принцип работы 3D-принтера основан на законах кинематики. Выделяют несколько схем 3D-печати, исходя из перемещений платформы и печатающей головки, которые могут двигаться относительно друг друга в различных плоскостях.
Существует четыре основные схемы печати:
- дельта,
- экструдер перемещается по осям Х и Y,
- экструдер меняет положение в пространстве по осям X и Z,
- экструдер движется по осям X, Y и Z.
I схема
Платформа находится в неподвижном состоянии, положение по осям x, y, z меняет только экструдер. Особенность модели — наличие высокого каркаса. Печатающая головка размещена на трёх стержнях, каждый из которых закреплен на подвижном блоке, размещённом на опоре, с возможностью вертикального перемещения.
Плюсы: высокая скорость печати, хорошая точность.
Дельта
II схема — экструдер движется по осям Х и Y
Печатающая головка находится над платформой и способна двигаться влево-вправо или вперед-назад, а платформа вверх-вниз.
Экструдер движется по осям Х и Y
III схема — экструдер перемещается по осям X и Z
Экструдер, как в предыдущем типе, способен передвигаться влево или вправо, а также менять своё положение в пространстве по высоте. Платформа, в свою очередь, способна двигаться вперед или назад не меняя высоты.
Экструдер перемещается по осям X и Z
IV схема – экструдер движется по осям X, Y и Z
Последняя схема предполагает использование неподвижной платформы. Как в случае со схемой «Дельта», экструдер способен перемещаться по трём осям [x, y, z], однако в данном случае нет сложного механизма фиксации печатающей головки.
Как выбрать 3D-принтер?
Рынок переполнен дешёвыми моделями 3D-принтеров потребительского уровня с ограниченным функционалом, которые, несомненно, подойдут для печати малогабаритных изделий. Данные 3D-принтеры имеют большую погрешность в точности и низкую скорость печати. Несмотря на это, открывается возможность ознакомиться с технологией 3D-печати и сделать простые детали.
3D-принтеры начального уровня
Установки данного плана годятся для моделирования, способны печатать методом FDM, в редких случаях поддерживают технологии SLA и SLS. В комплектации предоставляется одно сопло, используются недорогие полимерные материалы. У моделей низкая скорость печати, а также отсутствуют дополнительные функции.
- подходит для знакомства с оборудованием,
- простая установка,
- возможность быстрой настройки.
- открытая камера,
- поддерживает не все виды пластика.
Профессиональные 3D-принтеры
К особенностям профессиональных 3D-принтеров приписывают огромный функционал, плюс высокую скорость печати. Установки способны работать с широким спектром расходных материалов. При печати используются тонкие слои, поэтому изделия получаются гладкими.
- возможность печати больших объектов,
- в комплекте несколько экструдеров,
- поддержка пластика от различных производителей.
- дорогая стоимость,
- сложность проведения ремонта.
3D-печать и ее перспективы в России
3D-печать сразу понравилась гикам: демократизация серийного выпуска товаров и сувениров, контроль за итоговой формой и структурой продукта, возможность самому выбрать размер и цвет того, что создается. Редакция ЦП решила узнать, как эксперты оценивают перспективы 3D-печати в Рунете.
Обозреватель TechCrunch Наташа Ломас отмечает, что у 3D-печати большой потенциал для творческих людей: набросок на бумаге можно за пару десятков минут превратить в готовое изделие. Понравившийся сувенир или аксессуар можно клонировать. Фабрика по производству запасных деталей из пластмассы на столе: для свободы самовыражения и серийного производства небольших вещей достаточно программного обеспечения для 3D-дизайна (или 3D-сканера), а также специальных расходных материалов и собственно 3D-принтера.
Но у этой свободы есть и «темная сторона». Из-за того, что существующие технологии позволяют быстро производить 3D-«отпечатки» только из очень дешевых и простых расходных материалов, полученные в результате предметы, аксессуары или фигурки похожи на тот дешевый пластиковый «мусор», который кладут в упаковки в качестве подарка для детей, покупающих пачку чипсов или крекеров с «бонусом» внутри. Существующие устройства для объемной печати демонстрируют потенциал технологии, но не раскрывают ее до конца. Есть надежда, что это изменится по мере улучшения качества и самих принтеров, и расходных материалов для 3D-печати.
Пока же в краткосрочной перспективе TechCrunch прогнозирует настоящий «бум» 3D-печати, причем на смену пластику придут и другие материалы. NASA уже тестирует компоненты для ракетных двигателей, отпечатанные на специальном 3D-принтере. Правда, стоимость и параметры используемого оборудования явно будут не по карману массовому потребителю.
Для человечества и так использование пластика превратилось в большую проблему. Дно морей, океанов и большие участки суши засорены пластиковыми отходами. Пессимистический прогноз развития 3D-печати подразумевает, что фигурки, запчасти и брелоки из пластика, отпечатанные таким путем, в силу своей недолговечности будут пополнять эти залежи неперерабатываемого мусора. Возможность быстро воспроизводить мелочи, которыми пользуемся, — штука заманчивая. Вот только не станет ли человечество печатать всё подряд просто потому, что сможет это делать с новыми гаджетами, — этого утверждать не берется никто.
О том, как будет дальше развиваться спрос на 3D-печать и устройства для нее, редакция ЦП решила узнать у людей, занимающихся продажей и продвижением технологий объемной серийной печати в России:
Николай Белоусов,СЕО Madrobots
Российского рынка 3D-печати как такового нет. Перспективы есть в основном у B2B продаж: для компаний, занимающихся разработкой устройств, архитекториских бюро, медицинских учреждений. Бытовой рынок 3D-печати тоже как таковой не существует ни в одной стране.
Тамара Бабакова,сооснователь PrintReality.Ru
3D-печать в России растет и очень стремительно. Правда, конкрентные цифры привести сложно: во-первых, рынок пока очень молод и не до конца структурирован, во-вторых, не очень понятно, как его отслеживать. Да, существуют глобальные конторы вроде MakerBot, у которых можно узнать про число заказов из России, или местные стартапы типа Picasso, охотно показывающие свои продажи, но сколько принтеров менее известных брендов кто-то где-то за Уралом добыл себе через Kickstarter или Amazon — сказать, пожалуй, не возьмется никто.
Исходя из доступных сведенных данных, можно предположить, что число «потребительских» домашних принтеров в домах россиян уже перешагнуло порог в 5-6 тыс., но это —, только верхушка айсберга. Мы видим по посещаемости PrintReality.ru, активности пользователей в соцсетях и толпам на тематических выставках и презентациях, что интерес к теме за последний год растет как на дрожжах. И именно за счет потребительского сегмента: в промышленности 3D-принтерами пользуются давно и этой модной лихорадке даже немного удивляются. На одной из выставок мы встретили, к примеру, ребят из Томского кластера аддитивных технологий: пока столичные эстеты только пристреливаются к новой отрасли, они вовсю печатают и используют лопатки для тракторов, которых раньше месяцами ждали из Германии или Китая.
Но даже если говорить о потребительских принтерах, которые уже сейчас можно купить по цене от $90, то и они пока остаются скорее уделом гиков и предприимчивых инженеров. Признаюсь, лично я пока не встретила ни одного человека, купившего 3D-принтер просто ради развлечения, а не для какого-то связанного с ним бизнеса. Вероятнее всего, это обусловлено тем, что для перехода в сегмент потребительской электроники устройствам не хватает трех вещей:
- понятного маркетинга и рекламы;
- доступности и выбора рабочих материалов;
- сервисного обслуживания.
И третий пункт, на мой взгляд, решающий: люди может и готовы потратить деньги в пределах пары тысяч долларов на такую крутую игрушку для себя или образовательный инструмент для детей. Но что делать, если агрегат сломается? Куда бежать, кому звонить, как добиться гарантийного обслуживания от заокеанского производителя без реселлера в России? Перед большим бизнесом этот вопрос не стоит: приобретая промышленный принтер за десятки, а то и сотни тысяч долларов, они уверены, что в случае чего им пришлют специального человека, который все починит, и иногда даже имеют возможность бесплатно обучить своих сотрудников, перепрофилировав их для обслуживания машинки. Но начинающим «печатникам» такая роскошь недоступна.
Вот и получается, что покупают 3D-принтеры те, кто уверен в своей собственной способности их обслуживать. Что печатают такие персонажи? По моим наблюдениям, первейшее, что приходит на ум человеку, купившему полноценный 3D-принтер, работающий с пластиком (а именно этот материал самый ходовой и в России, и в мире) — это печать человеческих фигурок. Потренировавшись на себе и друзьях, люди начинают делать из этого бизнес: подобных контор сейчас в одной только Москве уже несколько десятков. Кроме того, непромышленные принтеры становятся подспорьем для промышленных дизайнеров, архитекторов и преподавателей (лучший способ изготавливать наглядные пособия или тестировать студенческие проекты). Но я не уверена, что это можно назвать потребительской печатью как таковой, ведь в конечном счете, речь идет именно о бизнес-применении устройств.
Для тех, кто сейчас задумывается над покупкой 3D-принтера, есть три возможных стратегии:
- купить самый дешевый (например, 3D-ручку Doodler или кондитерский принтер ChocoByte): $100, море радости, никаких проблем с поиском расходного материала. Но при этом — невысокое качество печати и невозможность как-то использовать готовые объекты в быту (разве что съесть);
- найти заинтересованных друзей и купить принтер покруче вскладчину. Почему это решение кажется мне удачным? Во-первых, самому загрузить машинку «заказами» вряд ли получится, и со временем это развлечение наверняка приестся. А вот если у вас есть, например, друзья, которые тоже интересуются темой, или же вменяемый родительский комитет в школе, готовый сделать такую инвестицию в досуг и профориентацию отдельно взятого класса — совсем другое дело;
- собрать портфолио 3D-моделей, которые вам хочется напечатать, и попробовать по штучке в разных принт-шопах города или у реселлеров, которые в нем представлены (по моему опыту, все очень охотно соглашаются на пробный принт; иногда — даже бесплатно). Так вы, во-первых, поймете, какой принтер лучше подходит для ваших идей, а во-вторых, сможете оценить собственный интерес к теме на деле (в том числе и выставить верхнюю планку возможных трат на такое удовольствие).
Если говорить о прогнозах, то уверена, что у потребительской 3D-печати нет иной перспективы, кроме роста: ведь устройства одновременно и дешевеют, и печатают лучше, и обзаводятся дружественными интерфейсами. Появляется все больше открытых баз готовых 3D-моделей (на одном только Thingiverse их уже складировали больше 50 тыс.) Думаю, вся эта динамично развивающаяся индустрия вот-вот прирастет внятным пользовательским сервисом (как это было в свое время с айфонами, когда самоучки не стали дожидаться авторизованных реселлеров и отлично покрыли весь рынок связанных с ними услуг), и тогда мы, конечно, заживем ого-го!
Обзор технологий 3D печати
3D печать – это выполнение ряда повторяющихся операций, связанных с созданием объёмных моделей путём нанесения на рабочий стол установки тонкого слоя расходных материалов, смещением рабочего стола вниз на высоту сформированного слоя и удалением с поверхности рабочего стола отработанных отходов. Циклы печати непрерывно следуют друг за другом: на предыдущий слой материалов наносится следующий слой, стол снова опускается и так повторяется до тех пор, пока на элеваторе (так называют рабочий стол, которым оснащён 3D принтер) не окажется готовая модель.
Существует несколько технологий 3D печати, которые отличаются друг от друга по типу прототипирующего материала и способам его нанесения. В настоящее время наибольшее распространение получили следующие технологии 3D печати: стереолитография, лазерное спекание порошковых материалов, технология струйного моделирования, послойная печать расплавленной полимерной нитью, технология склеивания порошков, ламинирование листовых материалов и УФ-облучение через фотомаску. Охарактеризуем перечисленные технологии подробнее.
Стереолитография
Стереолитография – она же Stereo Lithography Apparatus или сокращённо SLA благодаря низкой себестоимости готовых изделий получила наибольшее распространений среди технологий 3D печати.
Технология SLA состоит в следующем: сканирующая система направляет на фотополимер лазерный луч, под действием которого материал твердеет. В качестве фотополимера используется хрупкий и твёрдый полупрозрачный материал, который коробится под действием атмосферной влаги. Материал легко склеивается, обрабатывается и окрашивается. Рабочий стол находится в ёмкости с фотополимерной композицией. После прохождения лазерного луча и отверждения очередного слоя его рабочая поверхность смещается вниз на 0,025 мм – 0,3 мм.
Оборудование для SLA печати изготавливают компании F & S Stereolithographietechnik GmbH, 3DSystem, а также Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН.
Ниже показаны шахматные фигуры, созданные методом SLA печати.
Шахматные фигуры, созданные методом SLA печати
Лазерное спекание порошковых материалов
Лазерное спекание порошковых материалов – оно же Selective Laser Sintering или просто SLS является единственной технологией 3D печати, которая может быть использована для изготовления металлических формообразующих для металлического и пластмассового литья. Пластмассовые прототипы обладают хорошими механическими свойствами, благодаря которым они моту быть использованы для изготовления полнофункциональных изделий.
В SLS печати используются материалы, близкие по своим свойствам к конструкционным маркам: металл, керамика, порошковый пластик. Порошковые материалы наносятся на поверхность рабочего стола и запекаются лазерным лучом в твёрдый слой, соответствующий сечению 3D модели и определяющий её геометрию.
Оборудование для SLS-печати изготавливают следующие заводы: 3D Systems, F & S Stereolithographietechnik GmbH, The ExOne Company / Prometal, EOS GmbH.
На рисунке представлена скульптурная модель «Так держать», изготовленная методом SLS печати.
Скульптурная модель «Так держать», изготовленная методом SLS печати, автор Лука Ионеску
Послойная печать расплавленной полимерной нитью
Послойная печать расплавленной полимерной нитью – она же Fused Deposition Modeling или просто FDM применяется для получения единичных изделий, приближенных по своим функциональным возможностям к серийным изделиям, а также для изготовления выплавляемых форм для литья металлов.
Технология FDM печати заключается в следующем: выдавливающая головка с контролируемой температурой разогревает до полужидкого состояния нити из ABC пластика, воска или поликарбоната, и с высокой точностью подаёт полученный термопластичный моделирующий материал тонкими слоями на рабочую поверхность 3D принтера. Слои наносятся друг на друга, соединяются между собой и отвердевают, постепенно формируя готовое изделие.
Технология FDM печати
В настоящее время 3D принтеры с технологией FDM печати изготавливаются компанией Stratasys Inc.
На картинке изображена модель, напечатанная 3D принтером с технологией FDM печати.
Модель, напечатанная 3D принтером с технологией FDM печати
Технология струйного моделирования
Технология моделирования или Ink Jet Modelling имеет следующие запатентованные подвиды: 3D Systems (Multi-Jet Modeling или MJM), PolyJet (Objet Geometries или PolyJet) и Solidscape (Drop-On-Demand-Jet или DODJet).
Перечисленные технологии функционируют по одному принципу, но каждая из них имеет свои особенности. Для печати используются поддерживающие и моделирующие материалы. К числу поддерживающих материалов чаще всего относят воск, а к числу моделирующих – широкий спектр материалов, близких по своим свойствам к конструкционным термопластам. Печатающая головка 3D принтера наносит поддерживающий и моделирующий материалы на рабочую поверхность, после чего производится их фотополимеризация и механическое выравнивание.
Технология струйного моделирования позволяет получить окрашенные и прозрачные модели с различными механическими свойствами, это могут быть как мягкие, резиноподобные изделия, так и твёрдые, похожие на пластики.
Технология струйного моделирования
Принтеры для 3D печати с использованием технологии струйного моделирования изготавливают следующие компании: Solidscape Inc, Objet Geometries Ltd, 3D Systems.
Технология склеивания порошков
Технология склеивания порошков – она же Binding powder by adhesives позволяет не просто создавать объёмные модели, но и раскрашивать их.
Принтеры с технологией binding powder by adhesives используют два вида материалов: крахмально-целлюлозный порошок, из которого формируется модель, и жидкий клей на водной основе, проклеивающий слои порошка. Клей поступает из печатающей головки 3D принтера, связывая между собой частицы порошка и формируя контур модели. После завершения печати излишки порошка удаляются. Чтобы придать модели дополнительную прочность, её пустоты заливаются жидким воском.
Технология склеивания порошков
1-2 – ролик наносит тонкий слой порошка на рабочую поверхность; 3 – струйная печатающая головка печатает каплями связующей жидкости на слое пороша, локально укрепляя часть сплошного сечения; 4 – процесс 1-3 повторяется для каждого слоя до готовности модели, оставшийся порошок удаляется
В настоящее время 3D принтеры с технологией склеивания порошков изготавливаются компанией Z Corporation.
Ламинирование листовых материалов
Ламинирование листовых материалов – оно же Laminated Object Manufacturing или LOM предполагает изготовление 3D моделей из бумажных листов при помощи ламинирования. Контур очередного слоя будущей модели вырезается лазером, а ненужные обрезки режутся на небольшие квадратики, которые впоследствии удаляются из принтера. Структура готового изделия похожа на древесную, но боится влаги.
Технология ламинирования листовых материалов
До недавнего времени 3D принтеры для ламинирования листовых материалов производила компания Helisys Inc, но в настоящее время компания прекратила выпуск такого оборудования.
Объект, напечатанный на 3D принтере с технологией ламинирования листовых материалов, показан на фото ниже.
Модель, напечатанная 3D принтером с технологией LOM
Облучение ультрафиолетом через фотомаску
Облучение ультрафиолетом через фотомаску – оно же Solid Ground Curing или SGC предполагает создание готовых моделей из слоёв распыляемого на рабочую поверхность фоточувствительного пластика. После нанесения тонкого слоя пластика он через специальную фотомаску с изображением очередного сечения обрабатывается ультрафиолетовыми лучами. Неиспользованный материал удаляется при помощи вакуума, а оставшийся затвердевший материал повторно облучается жёстким ультрафиолетом. Полости готового изделия заполняются расплавленным воском, который служит для поддержки следующих слоёв. Перед нанесением последующего слоя фоточувствительного пластика предыдущий слой механически выравнивается.
Технология облучения ультрафиолетом через маску
До недавнего времени 3D принтеры с технологией облучения УФ-лампой через фотомаску выпускала компания Cubital Inc, но в настоящее время производство таких машин прекращено.
Точность создания прототипов различными 3D принтерами находится в диапазоне между 0,05 мм и 0,2 мм по каждой координате. Точность создания прототипов увеличивается при уменьшении толщины слоя, но при этом падает скорость печати и повышается её себестоимость. В свою очередь, себестоимость прототипа зависит от его объёма. В зависимости от выбранной технологии 3D печати цена 1 см3 модели составляет от 1$ США до 5$ США.