Применение 3д печати коротко обо всем.
Создание физического 3D-объекта по цифровому прототипу с помощью практически портативного устройства, 3 D - принтера, открывает много интересных возможностей в творчестве, искусстве, науке, бизнесе, других сферах деятельности человека и даже просто в быту.
На текущем этапе развития аддитивных технологий (технологий послойного синтеза) в области быстрого прототипирования и производства 3D-объектов возможность их использования в домашних условиях или в условиях небольшого производства уже более чем доступна. Приемлемые цены на сами устройства, на их обслуживание и на расходные материалы привлекают предприимчивых и просто увлеченных людей, заинтересованных в развитии малого бизнеса или домашнего творчества.
В обзоре под понятием «домашние принтеры» рассматриваются устройства низших ценовых категорий, т.е. самые дешевые 3D-принтеры для дома или небольшой мастерской, небольшого офиса, и только из тех, которые можно запросто купить в российских интернет-магазинах. В каталоге 3dprint.tkat.ru собраны и сгруппированы предложения российских интернет магазинов, продающих 3D принтеры.
В таких устройствах чаще всего используется метод моделирования объектов путем послойного наплавления рабочего материала (в основном нити из пластика, в некоторых моделях - металла, воска, пластилина, глины, керамики), подаваемого экструзионной головкой на платформу. Эта технология обозначается аббревиатурой FDM, от английского fused deposition modeling. Самые распространенные для FDM виды используемого пластика – ABS (АБС – Акрилонитрилбутадиенстирол, ударопрочный и эластичный, долговечный, но подвержен разрушению под воздействием ультрафиолета) и PLA (ПЛА – Полилактид, самый экологичный и биологически совместимый термопластичный полиэфир, изготавливаемый из отходов сахарной свеклы или кукурузы, однако достаточно быстро разлагаемый)
1. Обзор возможностей домашних 3D-принтеров
1.1..Быстрое прототипирование. Сегодня даже самый дешевый и простой настольный 3Д-принтер, купленный со скидкой как некондиционный (после приведения в кондицию, конечно), может напечатать трехмерную модель из пластика с точностью в 100 микрон. Человек при этом участвует только как оператор ЭВМ, а напечатанный предмет будет точной копией компьютерной 3Д модели. В этом огромный потенциал возможностей для творчества и искусства. В целях моделирования, прототипирования и в практических целях можно печатать модели изобретений, техники, зданий, мебели, аксессуаров, различные бытовые устройства и приспособления, которых не купишь в магазине. Можно печатать подарки родным и близким: сувениры, бижутерию, конструкторы, игрушки и т.д.
1.2..Самовоспроизведение (репликация). Так называемый проект RepRap. Проект подразумевает создание такого принтера, который сможет полностью воспроизвести себя, то есть все свои детали. Сейчас уже есть принтеры RepRap, способные к самовоспроизведению на 50 процентов и чуть более пятидесяти.
1.3..Печать оружия на 3 D-принтере. В принципе можно напечатать и боевой пистолет, и нож, и кастет, и алебарду - такие прецеденты уже есть. Но подробное описание этих возможностей опустим за ненадобностью, так как за изготовление, переделку и ремонт оружия предусмотрена уголовная ответственность со сроками лишения свободы до 8-ми лет. Печатайте модели, но не боевое оружие.
2. Краткий обзор нескольких бюджетных моделей
2.1.. . Производитель предлагает две модели, MBot Wood Double Head (в деревянном корпусе) и MBot Cube II (в стальном корпусе с напылением). Эти принтеры имеют две или одну экструзионные головки, в зависимости от модификации. Две головки дают возможность печатать одновременно двумя цветами, что, безусловно, относится к плюсам устройства. Минусом эксперты называют отсутствие гарантии и затрудненную обратную связь с производителем, китайской компанией Magicfirm. В общем обе модели оценивают в среднем на 7-8 баллов из 10. Домашний 3D-принтер Mbot Cube работает ABS и PLA материалами. Диаметр используемого волокна – 1,75 мм. Скорость печати – приблизительно 40 мм/с. С такой скоростью объект средних размеров типа корпуса мобильного телефона напечатается за время чуть больше одного часа. Максимально возможный объем печатаемого объекта 8 и почти 12 литров (200 х 200 х 200 мм - для MBot Wood Double Head и 260 х 230 х 200 мм – для MBot Cube II). Для управления устройством имеется жидкокристаллический не сенсорный дисплей. Оба устройства поставляются с блоками питания, USB-кабелями, SD-картой, программным обеспечением для OSX/Windows/Linux, пробной порцией расходного материала. Wi-Fi подключение и подключение флэш накопителей не поддерживаются.
2.2.. 3D принтер PP3DP UP! Plus 2 . Один из пионеров домашних 3D-принтеров, поддерживающихся платформой Windows 8.1. Тем, у кого на компьютере установлена эта операционная система, нет необходимости в специальном программном обеспечении и драйверах. В комплекте с Win 8.1 все это уже есть для работы с Up! Plus 2. От предыдущей модификации, UP! Plus, эта модель внешне отличается незначительно, оставлен открытый дизайн (кстати, для печати ABS пластиками это не совсем хорошо, так как для них требуется постоянная равномерная температура, зато хорошо для печати PLA пластиками). Зато существенно усовершенствован двигатель и система проводки, полностью автоматизирована калибровка платформы, что немаловажно, особенно для начинающих. Обе модели, несмотря на то, что имеют по одному экструдеру, могут печатать разными цветами. Для этого в новом софте, от версии 2 и выше, предусмотрена возможность остановки печати, замены цвета пластика и возобновление печати уже новым цветом. Подключение к управляющему компьютеру только посредством USB. Имея небольшой вес и габариты, годовую гарантию, этот принтер прекрасно подходит для домашнего использования. Объем печати 140 х 140 х 135 мм, это 2,7 литра, значительно меньше, чем у MBot. Для печати используются ABS и PLA филаменты, причем катушка ABS пластика есть в комплекте с принтером (это логично, он же дешевле, чем PLA). В среднем этот принтер оценивается на 6,5 баллов из 10.
2.3.. и MyRiwell 3D принтер RL-200A . Китайские 3D принтеры в ярком, представляемом в разных цветах, закрытом корпусе. Закрытая конструкция - основной плюс при печати ABS пластиком. Но, с другой стороны, тяжелее печатать PLA пластиками, так как недостаточно циркуляции воздушных масс, даже если выполнять печать с открытой крышкой. Точность (разрешение) печати - 150 мкм, объем печати 225х145х150 мм (4,9 литра). Это хорошие параметры для такого класса устройств. Однако, реально эти параметры в силу особенностей конструкции используются не в полной мере, печатать с высоким качеством на этом принтере проблематично. Использовать его целесообразно только в домашних условиях, для промышленного качества 3D-прототипирования он не дотягивает. В среднем можно оценить этот принтер на 6 баллов из 10.
2.4.. 3D принтер WANHAO Duplicator 4 и . Второй отличается от первого только наличием сверху основного корпуса корпуса термокамеры, поддерживающей оптимальный температурный режим в зоне печати для предотвращения деламинации, деформации и расслоения 3D модели. Обе модификации – это китайский вариант американского MakerBot Replicator 2. Китайцы добились почти таких же характеристик как и у американского прототипа, но в два раза меньшей ценой завоевали внимание покупателей. Как и американцы, китайцы используют в своем дупликаторе сопла достаточно крупного диаметра, 0,4 мм, это многовато для высококачественной 3D печати. Американцы компенсировали этот недостаток гибким программным обеспечением, а китайцы – низкой ценой принтера. Обе модификации Duplicator выпускаются в трех видах корпуса каждый, вернее в корпусах из разного материала – пластика, дерева и металла. И в каждом из корпусов размещают начинку с одним или двумя экструдерами. Понятно, что при двух экструдерах доступна цветная, точнее даже разноцветная печать. Цветная доступна и при одном экструдере, при использовании разноцветных пластиков. Кроме того, в отличие от Replicator 2, Duplicator 4 и 4Х используют метод подогрева рабочей платформы, это улучшает показатели качества печати как PLA, так и особенно ABS филаментами. Кстати, использованием во многих дешевых 3D-принтерах этой функции и, соответственно, возможностью печати ABS пластиком, производители также привлекают покупателей. По 10-ти бальной шкале 4 и 4Х оценивают на 6 и 7 баллов соответственно.
2.5..3D-ручки
– это приборы, позволяющие буквально рисовать в воздухе расплавленным пластиком, который застывает при контакте с воздухом. Кроме того, с помощью 3D-ручки можно поправлять изъяны, которые возможны при использовании 3D-принтера.
Одной из самых популярных моделей является американская 3D-ручка 3Doodler . Ее вес всего 150 грамм, а размер – 4,5 на 17,5 см. Толщина расходной пластиковой нити 3 мм. Присутствуют кнопки контроля скорости печати, подачи пластика, а также клавиша для остановки печати. При работе с устройством температура кончика ручки достигает 270 градусов, что заставляет стержень плавиться. Материал моментально застывает при контакте с воздухом, что позволяет создавать фигуры любой формы.
Довольно сильный конкурент 3Doodler - это 3D-ручка 3DYAYA китайского происхождения. Она имеет более тонкий расходный стержень – при печати используется пластиковая нить толщиной 1,75 мм. Такая ручка также, как и 3Doodler , имеет кнопки подачи пластика, немедленной остановки печати и управления скоростью. 3D-ручка 3DYAYA имеет запатентованную систему охлаждения.
3D-ручка RainSun 3D pen имеет практически одинаковые габариты с 3Doodler и 3DYAYA, но корпус более безопасен, так как кнопка контроля подачи пластика находится значительно выше сопла-экструдера, что исключает возможность ожога. Охлаждение выполняется при помощи вентилятора, скорость вращения которого зависит от интенсивности нагрева. Минус этой ручки - невозможность выбора температуры нагрева пластика, поэтому в ней можно использовать только ABS-пластик.
3D-ручка Lix – самая компактная из существующих моделей, ее диаметр составляет всего 1,40 см, а длина – 16 см. Толщина расходного стержня составляет 1,75 мм. Одним из преимуществ этой ручки является питание через USB, что позволяет заряжать ее от компьютера или ноутбука. Ручка такого размера очень удобна, но обладает одним очевидным минусом – после печати 15-20 сантиметровой линии придется вставлять новый расходный стержень.
Относительно новая модель - 3D-ручка от компании MyRiwell. Эта ручка имеет ряд преимуществ по сравнению со своими предшественниками. Сменное сопло позволяет изменять толщину линии от 0,4 до 0,7 мм, а блок питания с предохранителем защитит ручку от поломок, связанных с перепадами напряжения. Кроме того, ручка MyRiwell перестает нагреваться, если не используется в течение 7 минут. Также имеется функция регулировки температуры нагрева пластика.
К сожалению, в сети пока недостаточно отзывов реальных пользователей персональных 3D-принтеров, позволяющих в полной мере объективно оценить их возможности. На нынешнем этапе приходится принимать решение о покупке исходя из заявленных производителями свойств и характеристик, опубликованных результатов немногочисленных практических экспериментов, проводимых инициативными экспертами. По мере сбора информации этот обзор будет дополняться и корректироваться, чтобы у заинтересованных потребителей было больше информации для принятия решения. Одно бесспорно - 3D технологии стремительно развиваются и внедряются в наш быт, упрощая его и добавляя в него разнообразия.
Появление на рынке 3D-принтеров ознаменовало новую эпоху. Если раньше продукция, разработанная на базе высоких технологий, в бытовом хозяйстве позволяла решать привычные задачи, то в случае с трехмерной печатью предлагается новый способ применения устройств. Разумеется, новым он является только для рядового пользователя, так как в промышленности и на производственных предприятиях схожие технологии используются давно. Но в любом случае печать на 3D-принтере значительно расширяет возможности потребителя, к освоению которых, как показывает практика, готовы далеко не все. Во многом это связано со сложностью технологической реализации аппаратов, а также с нюансами их эксплуатации.
Но самые интересные вопросы касаются пользы от таких принтеров. Какие изделия позволяет создавать данное устройство? Для каких целей его продукцию можно использовать? И как работает 3D-принтер? Это важные вопросы, так как трехмерная печать все же является недешевым удовольствием. Поэтому приобретать соответствующее оборудование ради любопытства, мягко говоря, нецелесообразно. По крайней мере, стоит детальнее вникнуть в рабочие процессы печати и выяснить, какую пользу от них можно ожидать.
Что такое 3D-принтер?
Это устройство для трехмерной печати, посредством которого можно генерировать объемные предметы, дублирующие заранее подготовленную виртуальную модель объекта. По сравнению с традиционными принтерами, которые выводят электронный текст на бумагу, 3D-устройства обеспечивают вывод трехмерной информации, то есть создают объекты с реальными физическими параметрами. Собственно, для понимания того, как работает 3D-принтер, следует рассмотреть этапы изготовления твердых предметов с его помощью.
Принцип работы в общих чертах
Начинается работа с создания виртуального шаблона на компьютере с помощью специальной программы. Далее происходит обработка программным способом модели с целью ее разделения на слои. После этого в работу вступает техническая часть принтера, послойно формируя массу из композитного порошка для дальнейшего изготовления предмета. По мере заполнения специальной камеры материалом ось принтера распределяет массу по рабочей поверхности. После формирования каждого слоя головка устройства накладывает клеевую основу. Повторяется этот процесс до момента, пока не будет выполнен объект, разработанный в программе для печати. Важно учитывать, что изготовление на 3D-принтере может выполняться по разным технологиям. Соответственно, меняется и и свойства используемого материала, а также подходы к программной реализации задачи.
Технология быстрого прототипирования
Несмотря на различия в нюансах процесса изготовления, практически все устройства для трехмерной печати работают на принципе быстрого прототипирования. В соответствии с данной концепцией, производство осуществляется путем быстрого формирования опытных моделей для предварительной демонстрации возможностей будущего продукта. Задумывалась технология еще в 1980-х годах с целью создания образцов и заготовок. Сегодня этот метод известен как понимание которого и даст ответ на вопрос о том, как работает 3D-принтер и что отличает его функцию от традиционных подходов к изготовлению предметов. Так, если в процессе фрезерования, точения и происходит удаление материала, а ковка, прессовка и штамповка изменяют форму заготовки, то аддитивное производство предполагает увеличение массы материала посредством наращивания слоями. Иными словами, 3D принтер изменяет фазовое состояние веществ в определенных границах пространства. На сегодняшний день трехмерная печать развивается в нескольких направлениях, среди которых можно выделить стереолитографические технологии (STL), методы нанесения термопластов (FDM) и лазерное спекание (SLS).
Метод послойного наплавления термопласта
Это, пожалуй, наиболее популярная техника трехмерного изготовления. Распространенности FDM-аппаратов способствует сразу несколько факторов. В первую очередь в работе устройств используются относительно недорогие пластики. Также имеет значение простая техника эксплуатации, что особенно важно в работе с таким оборудованием. Как правило, технологии 3D-принтеров этого типа предусматривают работу с термопластиками, одним из которых является полилактид. Среди преимуществ этого материала отмечается экологичность, так как получают данный пластик из сахарного тростника и кукурузы.
Главным же элементом в самом принтере стоит назвать экструдер, который выполняет задачу печатной головки. Впрочем, в этой части не все так однозначно, поскольку элемент представляет собой комплекс отдельных компонентов. Если рассматривать термин «экструдер» в привычном понимании, то к нему будет относиться только часть головки в виде подающего механизма. Так или иначе, печатающая основа подает пластик для 3D-принтера путем нанесения расплавленной нити. Движение механической части обеспечивается электромотором. В итоге механизм направляет нить в нагреваемую трубу сопла, которая и формирует конечный объект.
Стереолитографические установки
Технология лазерной стереолитографии сегодня широко применяется в протезировании зубов. Это второй по популярности тип принтеров для 3D-печати. Отличительной чертой стереолитографических устройств является получение непревзойденно высокого качества объектов. Достигаются такие результаты благодаря разрешению аппаратов, которое может исчисляться единичными микронами. Поэтому вполне логично, что работа 3D-принтера на основе лазерной стереолитографии высоко ценится не только стоматологами, но и ювелирами. Программная часть устройства во многом напоминает FDM-аналоги, но есть и целый ряд особенностей технологии. Несмотря на тот факт, что принцип печати называют лазерной стереолитографией, все чаще функция такого оборудования базируется на светодиодных ультрафиолетовых проекторах.
Проекторные модели надежнее лазерных и по цене обходятся дешевле. Для них не нужны деликатные зеркала, обеспечивающие отклонение лучей, что упрощает конструкцию. В то же время печать на 3D-принтере с проекторами отличается высокой производительностью. Данное преимущество достигается благодаря тому, что происходит не последовательное, а полное засвечивание контура слоя.
Лазерное спекание
Еще одна разновидность применения лазерного метода. В этом случае применяется легкоплавный пластик. Мощный лазер прорисовывает по пластиковой основе сечение объекта, что приводит к плавлению и спеканию материала. Так происходит с каждым слоем до получения завершенной модели, которую подготовила программа для 3D-принтера в качестве заготовки. Остатки пластикового порошка стряхиваются с полученного предмета в конце рабочего процесса. Существенным недостатком таких аппаратов является создание объектов с пористой поверхностью. С другой стороны, это никак не влияет на прочность изделий. Более того, именно вышедшие из таких принтеров модели являются самыми долговечными. Сама же установка имеет сложную конструкцию и, как следствие, высокую стоимость. При этом и процесс изготовления отнимает много времени по сравнению с 3D-принтерами других типов. Как отмечают пользователи, скорость формирования модели составляет несколько сантиметров в час.
Расходные материалы
Основным материалом для создания моделей путем трехмерной печати является термопластик. Кроме уже упомянутых разновидностей, стоит отметить пластик для 3D-принтера в форматах ABS и PLA. Также используется нейлон, поликарбонат, полиэтилен и другие виды, также используемые в промышленности. При этом некоторые установки допускают и смешивание материалов, а также использование вспомогательных веществ, улучшающих качественные характеристики будущего изделия. Например, для этой цели используют который, в сущности, является той же разновидностью пластика PVA. Растворив его в воде, пользователь может создавать сложные геометрические фигуры.
Наиболее же экзотическим материалом для использования в подобных задачах является металл. Чтобы получить такое изделие, также применяют 3D-модели для печати на 3D-принтере, а отличия технологии сводятся к функции С ее помощью наносится связующая клейкая масса в места, куда указывает компьютерная программа. Далее на всю рабочую область головка наносит тонкий пласт металлической пудры. То есть металл не плавится, как в случае с пластиками, а накладывается и склеивается послойно в виде мельчайших частичек.
Управление работой принтера
Для начала стоит отметить операции, которые контролируются пользователем через компьютер. Это регулировка температуры сопла и рабочей площадки, темпы подачи материала и работы электромотора, который обеспечивает позиционирование печатающей головки. Все эти действия находятся под управлением электронных контроллеров. Как правило, современные модели таких устройств базируются на системе Arduino с открытой архитектурой. Что касается программного языка, то в принтерах используется так называемый G-код, построенный на командах управления оборудованием для печати. На этой стадии можно перейти к рассмотрению программ-слайсеров, которые обеспечивают перевод 3D-модели для печати на 3D-принтере в понятный контроллерам код. Сразу надо сказать, что такое программное обеспечение не имеет прямого отношения к разработке графических моделей.
Программное обеспечение
В перечень основных задач слайсеров входит установка параметров, в соответствии с которыми будет осуществляться печать. Выбор конкретной программы определяется типом принтера. Например, устройства RepRap подразумевают использование слайсеров, выполненных с открытым кодом. Среди таких можно выделить Replicator G и Skeinforge. Однако немало и производителей, которые рекомендуют использовать только фирменное ПО от конкретных компаний. Это, в частности, относится к аппаратам Cube от фирмы 3D Systems. Что же касается моделирования изделий, то этим занимается специальная программа для 3D-принтера, предназначенная для трехмерного проектирования. Обычно для этих целей используют CAD-редакторы, которые, впрочем, требуют определенного опыта работы с дизайном 3D.
Какие изделия можно получить?
Спектр возможностей трехмерных принтеров активно расширяется, что позволяет создавать продукцию для самых разных сегментов рынка. Если говорить о строительстве и архитектуре, то здесь очень ценятся возможности изготовление макетов, для которых, собственно, и разрабатывалась концепция аддитивного производства. В машиностроительной промышленности также широко используется 3D-принтер. Изделия в данном случае могут быть представлены и потребительской продукцией, и отдельными элементами для концептов. Как уже говорилось, высокая точность изготовления деталей была высоко оценена работниками медицины. Помимо протезирования, 3D-принтер используется в изготовлении макетов и образцов органов.
Для людей, которые не видели самого процесса работы 3D принтера, сама возможность объёмной печати представляется чем-то фантастическим, наподобие телепортации.
На самом же деле эта технология носит скорее эволюционный характер. По сути отличий от работы обычного принтера не так уж и много.
Вместо тонера, который распыляется на бумагу, используются другие материалы, например быстроотвердевающие смолы, что позволяет создать практически любой объект.
Ограничений по форме и сложности объекта действительно не существует, это может быть детская игрушка, элементы для протеза руки, одежда, даже действующее огнестрельное оружие можно просто напечатать.
3D-принтеры: технологии будущего уже сегодня
Типы 3D принтеров
На данном этапе развития 3D печать только начинает использоваться повсеместно, хотя сам принцип работы был сформулирован ещё в 1986 году. С тех пор кардинально ничего не изменилось – в основу положен всё тот же принцип послойного создания модели. Единственное что изменялось это используемый материал и способ его твердения. В некоторых моделях принтеров использовались металлический порошок и пластиковая пудра, а для их отвердения применялся лазер.
Широкое применение эти материалы нашли при ремонте изношенных деталей, например лопастей турбин. Кроме этого существуют принтеры, которые используют светочувствительный материал (фотополимер). В некоторой степени они работают как обычные 2D принтеры – наносят на поверхность слой жидкого материала, затем он твердеет при облучении (обычно ультрафиолетом). Свою нишу нашли устройства, в которых за один проход печатающей головки наносится несколько разных материалов.
Но всё же самым распространённым типом остаются принтеры, работающие с термопластиком. Принцип работы напоминает обычный клеевый пистолет, управляемый компьютером. Его отверждение происходит при снижении температуры. Возможна работа с разноцветными термопластиками.
3D-принтеры. Мозговой штурм.
Сфера применения 3D принтеров
С массовым распространением 3D печати появилось множество, зачастую просто фантастических изделий. Среди самых невероятных вариантов использования этой технологии следует отметить следующие:
- Исследователи университета Принстона смогли соединить живую и неживую материю при печати человеческого уха. Откровенно говоря, в результате эксперимента получился не полноценный орган, а скорее протез из биомассы, своего рода антенна для улавливания радиоволн. В материале в большом количестве содержатся стволовые клетки. В США также скоро начнутся клинические испытания по лечению межпозвонковых дисков с помощью напечатанных протезов. Появились первопроходцы и в протезировании конечностей, причем для достижения результата достаточно оказалось просто скачать готовые модели для 3D принтера, а затем собрать протез;
- Возможность «печатать» еду. На данный момент успешно подобран состав и напечатаны хрящи и кости, теперь очередь за печатью мяса и других продуктов питания;
- Огнестрельное оружие. Создан рабочий образец пистолета, он выдерживает не более одного выстрела. С использованием более прочного материала была напечатана винтовка, которая выдержала 15 выстрелов без разрушения, то есть характеристики такого оружия практически не уступают своим металлическим «собратьям»;
- Печать зданий. На 2014 год запланирован эксперимент по использованию 3D принтера в строительстве коттеджа. Возможно, это совершит переворот в строительной отрасли. Но в строительной отрасли уже получены первые результаты. Брайан Петерс, основатель «Лаборатории дизайна» в Амстердаме сумел подобрать такой состав керамической смеси для принтера, при котором на изготовление одного кирпича уходит не более 20 минут. Сейчас он работает над изготовлением установки для полноценной печати ;
- Астрономами НАСА напечатанной лунной базы. Идея состоит в том, чтобы все элементы конструкции получить прямо на месте строительства из лунного грунта;
- В машиностроении также взяли на вооружение перспективную технологию. Например, в авиастроении, при проектировании реактивных двигателей некоторые элементы могут быть напечатаны (по этой технологии уже изготавливаются инжекторы авиадвигателей);
- В производстве электроники проектирование и объёмная печать элементов с оптимальной формой и характеристиками уже становится реальностью. Незаменимой 3D печать стала при производстве микросхем малого размера и сложной формы. В качестве эксперимента исследователи Гарварда и университета штата Иллинойс напечатали настолько малого размера, что их можно использовать для питания роботов размером не больше комара.
Перспективы 3D печати
Ряд преимуществ, в том числе и возможности создания объекта целиком, практически безотходному производству, возможности создания сложный внутренних структур определяет будущее этой технологии. Нет сомнений, что в ближайшие годы технология объёмной печати приобретёт широкое распространение.
3D печать уверенно развивается на глобальном уровне и предлагает возможности, с которыми традиционное производство конкурировать просто не в состоянии. На данном этапе развития основное направление использования 3D принтеров – быстрое и точное прототипирование. Единственным сдерживающим фактором является отсутствие составов, близких по свойствам металлу, цементобетону, ткани, но это лишь вопрос времени.
3D Мир, в котором нет незаменимых вещей?
Возможно, в ближайшем будущем это станет реальностью. Фундаментальным изменениям может подвергнуться и экономическая система. Ведь больше не будет нужды покупать готовые товары, достаточно заплатить за сырьё и файлы , остальное сделает 3D принтер. К тому же при таком сценарии развития событий изделие получится уникальным, идеально подходящим владельцу.
Будущее покажет , что именно из перечисленного станет реальностью, но одно можно утверждать с уверенностью – 3D печать способна кардинально изменить мир.
Вообще, 3D-принтер - вещь весьма интересная и достаточно дорогостоящая. Последнее время этот прибор собрал массу поклонников, и в этом нет ничего удивительно: 3D-принтер позволяет «печатать» как небольшие сувениры, так и большие, огромные объекты, применение которым находят в промышленности. Ввиду этого появилось разнообразие самых неожиданных идей, как можно начать бизнес с 3D-принтером. В некоторой степени технология создания предметов в 3D-принтере напоминает принцип работы обычных принтеров:
Создается картинка с помощью сканирования либо компьютерной программы;
Картинка выводится на принтер;
Происходит печать.
В чем главное отличие 3D-принтера
Главное отличие 3D-принтера в том, что он создает трехмерную картинку при помощи сканирования предмета. Картинка поступает либо в компьютер, либо сразу на принтер. По команде оператора запускается процесс 3D-печати, и теперь создается объемный предмет. Может возникнуть вопрос о том, что за материал используется при создании. Обычно это пластик либо прочий расходный материал, которым заправляется принтер.
Именно эта уникальная способность принтера создавать новые предметы породила новые идеи, которые сделали возможным бизнес с 3D-принтером. Непременно рассмотрим их подробнее. Чуть позже.
Расходный материал
Креативный бизнес, 3D-принтер. С чего начать? Начать следует с комплектующих.
Материал, который берется за основу, определяется будущим объектом.
АВС-пластик. Этот материал очень эластичен, обладает высокой степенью прочности. Сам пластик доступен в порошковом виде либо в виде нитей. Во время печати проникает в экструдер принтера, где он расплавляется и далее направляется в отсек, готовый к печати 3D-деталей. Его основной недостаток - может быстро разрушаться под влиянием солнечных лучей.
Поликапрлактон - материал, обладающий невысокой температурой плавления. Способен быстро затвердевать.
Полиэтилен низкого давления - весьма универсальный и в то же время недорогой материал.
Предприниматели + 3D-принтер = бизнес XIX века
Угадайте, какой материал используется для печати в таких принтерах? Самые обычные продукты питания. Всё чаще говорят о случаях, когда с помощью 3D-принтера создаются... человеческие органы! В качестве «краски» берут стволовые клетки человека или животного.
Дорогостоящее программное обеспечение является основой в работе 3D-принтера. Именно оно позволяет управлять процессом создания трехмерного изображения предмета. Чтобы выполнять контроль распечатки у простых моделей 3D-принтера, можно воспользоваться программой Google CketchUp. Программа эта бесплатная.
Предприниматели быстро сумели осознать весь потенциал этой технологии. Одной из первых возможностей воплотить бизнес с 3D-принтером стало производство игрушек. Как это стало возможным? Сегодня это не является секретом: делалось сканированное изображение, которое бралось за основу для «распечатки» маленьких копий домашних животных. Подобный бизнес с помощью 3D-принтера открывает просто космос для творчества и неограниченных доходов.
Любопытное применение 3D-печати было найдено в туристической отрасли: туристам предложили их собственные (!) 3D-изображения, выполненные на фоне различных мировых достопримечательностей. Вполне себе реальный бизнес с 3D-принтером!
Наиболее смелые предприниматели внедрили 3D-печать в производство небольших бытовых и сантехнических предметов. Известны случаи 3D-печати в области стоматологии. А зачем им это понадобилось? Очень просто - создание зубных протезов, которые практически идеально внедряются в ротовую полость пациента.
Мальчику вырастили кисть
В СМИ некоторое время назад был широко освещен случай, когда мальчику-школьнику была создана кисть, чтобы он мог работать обеими руками. Примечательно, что цена подобного протеза по классическим технологиям составляла десятки тысяч американских долларов!
Эти и многие другие примеры приоткрыли огромный потенциал в применении 3D-принтера, особенно в предпринимательской деятельности.
Принцип работы
Имеется разнообразие среди самых 3D-принтеров, хотя сам принцип работы остается общим: происходит послойное направление материала, и как результат - готовая копия отсканированного объекта. Вообще, на 3D-принтере можно воссоздать практически любой предмет. Чисто теоретически. Совершенно очевидны бескрайние возможности для ведения бизнеса в этой супер-перспективной сфере.
Какие параметры следует учесть, выбирая домашний 3D-принтер? И действительно, покупая смартфон или ноутбук, мы зачастую знаем, на что обратить внимание при выборе. А вот при покупке 3D-принтера подобные критерии выбора мало кому известны. Эта часть статьи поможет вам стать компетентным в этом вопросе.
Критерий выбора №1: цена
Во Всемирной сети можно найти объявления с ценой около 300 долларов США. На территории СНГ ситуация несколько иная - здесь нужно быть готовым «раскошелиться» на сумму, равную, к примеру, стоимости 2-3 навороченных смартфонов. Как заявил представитель российской научно-производственной группы, себестоимость 3D-принтера в нашей стране составляет не меньше 45 тысяч рублей. По его словам, при более низкой стоимости принтера можно ожидать появление проблем, ведь цена снижена явно в ущерб работе каких-то компонентов принтера.
Эксперт предупреждает, что пока в России единицы зарубежных компаний имеют свои представительства. Ввиду этого не следует ожидать сервисное обслуживание или техническую поддержку. Есть и приятные исключения, например, компания 3dphome, которая является официальным представителем бренда UP. Самый бюджетный вариант, который они готовы предложить, стоит 40 тыс. рублей.
Кроме того, следует учитывать и стоимость расходных материалов. Катушки с пластиковой нитью обойдутся в 2000 рублей за картридж весом один килограмм.
Критерий выбора №2: вид пластика
Для печати предметов быта применяют АБС-пластик. Этот материал имеет В качестве альтернативы применяют ПЛА-пластик, основу которого могут составлять или кукуруза. Стоит отметить, что именно из ПЛА-пластика изготавливаются пластмассовые стаканчики, из которых мы пьем воду в жаркий день. Кроме того, этот материал весьма экологичен. Т. е. игрушка, сделанная из него, не будет представлять угрозу для малыша: он может спать с ней в обнимку и даже облизывать, если захочет.
Надо добавить, что АБС-пластик тоже не представляет угрозы здоровью человека. Более того, он долговечнее ПЛА-пластика. Конечно, выбирая 3D-принтер, желательно выбрать модель, которая поддерживает обе технологии пластика.
Критерий выбора №3: многоцветность
Недорогие домашние модели не способны создавать предмет, который переливается разноцветными красками. И проблема заключается как раз в том, что нельзя подкрасить пластик в процессе печати. Максимум, что можно сделать, - это комбинировать цвета. Как достигается комбинирование? Если оснастить устройство несколькими Это очень напоминает «советскую» шариковую цветную ручку, где имелось несколько стержней со своим цветом.
Вообще, многоцветные 3D-принтеры устроены очень сложно. Скорость их работы ощутимо медленная, печать дорогая. Поэтому пока лучше выбирать принтеры, печатающие одним цветом. Раскрасить же можно потом, с помощью цветного баллончика.
Критерий выбора №4: разрешение печати
Разрешение печати остается важнейшим параметром. Характеризуется этот критерий минимально возможной толщиной слоя пластика, который задействуется при формировании предмета. Как уже отмечалось, принтер создает предмет по принципу наслоения. Слои получаются очень тонкие и поэтому остаются незаметны для глаза. Ввиду этого полученные предметы выглядят очень убедительно!
Использования создают слои, толщина которых составляет 50 микрон (у наиболее дешевых моделей - 250 микрон), хотя было замечено, что для создания предмета в хорошем разрешении достаточно и 100 микрон. Очень важна величина диаметра печатающего сопла: меньше - значит печать будет точнее.
Разумеется, всё это имеет особое значение, когда вам нужны изящные предметы, где детализация выполнена очень тонко. Печатаете игрушку с глазками, носиком и маленьким ртом? Здесь требуется хорошее разрешение. А вот если нужно что-то вроде миски для собачки и другого предмета посуды, то здесь хватит и толстых слоев. Кроме того, тогда вы сэкономите еще и время, ведь время печати будет меньше. Да и материала понадобится тоже меньше.
Критерий выбора №5: поверхность печати
Здесь важен размер: если хотите «напечатать» небольшой предмет, то достаточно будет поверхности длиной 12 см. Для более «масштабных» предметов, разумеется, требуется принтер с большей площадью. Хотя не следует забывать, что даже из маленьких отдельных деталей можно в итоге собрать большую вещь - было бы желание и хороший клей для пластика.
Бизнес-идеи с 3D-принтером: 2 любопытные ниши
Как было отмечено ранее, наиболее проворные предприниматели уже вовсю эксплуатируют возможности диковинного устройства. Посмотрим две ниши, где удалось запустить бизнес с 3D-принтером.
Ниша №1. Услуга по созданию точной трехмерной мини-копии клиента. Вот так кукла!
В этом примере рассмотрен бизнес с 3D-принтером и сканером. Клиент сканируется специальным сканером, и полученная модель попадает в 3D-принтер. Можно сделать что-то вроде пластмассового человечка-бойца, с той разницей, что уж очень сильно он будет напоминать отсканированного клиента. Время подобной печати занимает несколько минут. Разумеется, клиент в приятном шоке. В Японии, кстати, уже имеются подобные 3D-фотобуки, где делают таких бойцов-клиентов. Перед печатью модель можно отредактировать - с помощью, например, "Фотошопа" можно одеть его в любую историческую одежду!
Ниша №2. Бизнесмены в США печатают популярных супергероев компьютерных игр через 3D-принтер. Бизнес любопытный. Полученная моделька продается долларов за 100 при себестоимости 50 долларов. Профит! Как вариант, можно «печатать» героев известных фильмов.
Вконтакте
Одноклассники
3D печать всё прочнее входит в нашу жизнь, превращаясь из узконаправленной и дорогой услуги в незаменимого помощника для профессионалов различных сфер деятельности. Доступность 3D печати позволяет проводить смелые эксперименты в архитектуре, строительстве, мелкосерийном производстве, медицине, образовании, ювелирном деле, полиграфии, изготовлении рекламной и сувенирной продукции. В настоящей статье мы раскроем основные сферы применения 3D печати в наши дни.
Архитектура
3D печать находит широкое применение в изготовлении архитектурных макетов зданий, сооружений, целых микрорайонов, коттеджных посёлков со всей инфраструктурой: дорогами, деревьями, уличным освещением.
На рисунке показаны макеты зданий, созданные с использованием трёхмерной печати.
Применение 3D печати в архитектуре
Для печати трёхмерных архитектурных макетов используют дешёвый гипсовый композит, который обеспечивает низкую себестоимость готовых моделей.
На сегодняшний день для 3D печати доступно 390 тысяч оттенков палитры CMYK , что позволяет воплотить в жизнь любую цветовую фантазию архитектора.
Для трёхмерной печати архитектурных моделей и прототипов чаще всего используются цветные 3D ZPrinter модели 250, 450, 650, 850 и чёрно-белые 3D ZPrinter модели 150 и 350.
Строительство
Инженеры из университета Южной Калифорнии создали систему 3D печати для работы с крупногабаритными объектами. Система работает по принципу строительного крана, который возводит стены из слоёв бетона. Такой 3D принтер может возвести двухэтажный дом всего лишь за 20 часов. Рабочим останется только установить окна, двери и провести внутреннюю отделку помещения.
3D принтер строит дом
Голландские архитекторы предложили напечатать при помощи строительного 3D принтера уникальный дом в форме ленты Мёбиуса. «Печать» дома запланирована на 2014 год. Дом планируется напечатать из смеси песка и связующих материалов.
Здание в форме ленты Мёбиуса, напечатанное 3D принтером
Вполне возможно, что через несколько десятков лет вырастут целые посёлки с великолепными комфортными домами, построенными по технологии 3D печати.
Мелкосерийное производство
Профессиональные 3D принтеры постепенно отвоёвывают свои позиции в сфере мелкосерийного производства. Чаще всего данную технологию печати используют для изготовления эксклюзивных изделий, например предметов искусства, фигурок персонажей для участников ролевых интернет-игр, прототипов и концептуальных моделей будущих потребительских товаров или их конструктивных деталей. Такие модели используются как в экспериментальных целях, так и для презентаций новых товаров.
Мелкосерийные модели, напечатанные 3D принтером
Для мелкосерийной 3D печати чаще всего используют системы Dimension, модели Elite и SST 1200ES, а также системы Fortus, модели 400mc и 900 mc.
Функциональное тестирование
Использование 3D принтеров для функционального тестирования – это один из современных методов инновационных разработок. В большинстве случаев требуется протестировать новый механизм в сборе, но изготовить отдельные компоненты в одном экземпляре слишком долго, дорого и весьма проблематично. На помощь приходят 3D принтеры с различной степенью детализации моделей.
Функциональное 3D тестирование
Для функционального 3D тестирования рекомендуется использовать принтеры Objet 24 и 30, устройства Eden 250, 260V, 350, 500V, а также Objet 260 Connex, Connex 350 и 500. Для изготовления функциональных 3D моделей из пластика разработаны машины Dimension uPrint, uPrint+, Elite, SST 1200ES, а также Fortus 400mc и 900mc.
Медицина
Использование 3D принтеров в медицине позволяет спасти человеческие жизни. Такие принтеры могут воссоздать точную копию человеческого скелета для отработки приёмов, гарантирующих проведение успешной операции. Всё чаще 3D принтеры используют в протезировании и стоматологии, так как трёхмерная печать позволяет получить протезы и коронки значительно быстрее классической технологии производства.
Прототипы зубных коронок, напечатанные на 3D принтере
Медицинские трёхмерные модели могут быть изготовлены из целого ряда материалов, включая живые органические клетки. Выбор того или иного материала для медицинского прототипирования зависит от целей и задач, стоящих перед медиками, и проблем, связанных со здоровьем пациента.
Совсем недавно сила и мощь 3D печати была продемонстрирована на примере обыкновенного орла, который по вине браконьеров лишился клюва. 3D печать позволила изготовить точную копию орлиного клюва.
Орлиный клюв, напечатанный 3D принтером
На рисунке ниже показана малышка Emma Lavalle (Эмма Лаваль), страдающая от редкого врождённого заболевания, при котором атрофируются мышцы рук, и ребёнок не может взять в руки даже лёгкую игрушку. Медики разработали и напечатали на 3D принтере специальный пластиковый экзоскелет, который помогает девочке жить полноценной жизнью.
Экзоскелет, напечатанный на 3D принтере для девочки с отрафированными мышцами рук
По мере роста девочки, специалисты печатают новые запасные части для экзоскелета, так что он всегда ей в пору.
Не останавливаясь на достигнутом, медики научились печатать «заплатки» для повреждённой человеческой кожи. В качестве материалов для печати используется специальный гель из клеток донора. По словам учёных, для печати кожи может быть использован даже самый обычный офисный принтер, немного модернизированный под поставленную задачу.
«Заплатка» для человеческой кожи, напечатанная 3D биопринтером
В 2011 году учёные сумели воспроизвести живую человеческую почку. Для этого 3D принтеру потребовалось всего лишь 3 часа.
3D принтер печатает живую почку
Для печати пластиковых медицинских прототипов, совместимых с биологическими организмами, используются 3D принтеры Eden 250, 260V, 350, 350V, 500; Fortus 400mc, 900mc; Objet 260 Connex, Connex 350 и 500.
Образование
Использование технологии 3D печати в образовании позволяет получить наглядные пособия, которые отлично подходят для классных комнат любых образовательных учреждений, начиная от детских садов и заканчивая вузами.
Современные 3D принтеры отлично подходят для классных комнат, поскольку имеют повышенную надёжность, не выделяют во время печати вредных для здоровья продуктов, не предъявляют особых требований к утилизации, не содержат режущих и бритвенных материалов, не имеют лазеров.
Наглядные пособия, напечатанные 3D принтером для учреждений среднего профессионального образования
Предполагается, что оснащение образовательных учреждений конструкторских или дизайнерских специальностей 3D принтерами поспособствует повышению эффективности образовательного процесса и быстрому усвоению знаний учащимися и студентами.
Производство одежды
Принтеры с технологией 3D печати постепенно осваивают сферу производства одежды, и в первую очередь – производство моделей для высокой моды.
Не так давно голландский модельер Айрис Ван Херпен представила коллекцию «Напряжение», все модели которой были созданы при помощи 3D печати. Коллекция была представлена на Неделе высокой моды в Париже.
Комплекты одежды, напечатанные с использованием 3D принтера
Технология 3D печати позволяет использовать для изготовления одного предмета одежды несколько различных материалов. Такой подход позволяет решить проблемы, связанные с прочностью и эластичностью изготавливаемых вещей.
Комплекты одежды, напечатанные 3D принтером
Одежду, напечатанную 3D принтером, пока можно увидеть только на показах мод. Но не остаётся сомнений, что внедрение подобных изделий в массовое производство является лишь вопросом времени. Возможно, в ближайшем будущем мы сможем не выходя из дома напечатать себе новую рубашку, вечернее платье или даже шубу необходимого цвета и размера.
Изготовление обуви
Первая пара обуви, напечатанная на 3D принтере, появилась в 2011 году благодаря стараниям шведских студентов. Сегодня трёхмерная обувь, напечатанная на принтерах, красуется на ведущих подиумах всего мира. Существенным преимуществом такой обуви является точный учёт индивидуальных особенностей её владельца, включая размер и форму стопы.
Женская обувь, напечатанная на 3D принтере
Внешний вид 3D обуви существенно отличается от традиционной, поэтому она будет пользоваться спросом среди креативных молодых людей, которые хотят подчеркнуть свою индивидуальность.
3D принтеры научились печатать не только женскую, но и мужскую обувь. Студент Лондонского колледжа моды Росс Бербер в своей дебютной коллекции представил пять пар обуви, напечатанных на принтере.
Мужская обувь, напечатанная на 3D принтере
Для изготовления 3D обуви используют полиуретан, резину и пластик. Стоимость такой обуви пока слишком высока, чтобы наладить её массовое производство.
Ювелирные изделия
Как известно, при изготовлении ювелирных изделий самой трудоёмкой процедурой является создание восковых прототипов, которое требует колоссальных затрат времени. С появлением 3D принтеров у ювелиров появилась возможность быстро выращивать восковые модели украшений, предварительно разработанные в специальной программе.
Прототипы ювелирных украшений, напечатанные 3D принтером
Для создания прототипов ювелирных украшений с использованием 3D принтера используется специальный материал, по своему составу похожий на ювелирный воск.
Для печати прототипов ювелирных украшений можно использовать следующие 3D принтеры: Soldscape T76, Eden 260V и 500V, Objet260 Connex и др.
Дизайн упаковки
Трёхмерные принтеры позволяют изготавливать пробные макеты упаковки, флаконов и бутылок оригинальной формы. Прототипы могут быть цветными, с включением всех элементов дизайна, в т.ч. этикеток, штрих-кодов, фирменных знаков. Готовые модели упаковки могут быть продемонстрированы заказчику перед запуском в массовое производство. Преимущество 3D прототипов налицо: заказчик может подержать упаковку в руках, оценить её фактуру, текстуру, цветовое оформление и некоторые другие характеристики.
Прототипы бутылок, напечатанные 3D принтером
Для изготовления пластиковых упаковок в настоящее время используют следующие 3D принтеры: Dimension uPrint, uPrint+, Elite, SST 1200ES; Fortus 400mc и 900mc. Для изготовления полупрозрачной и детализированной упаковки используются принтеры: Objet 24 и 30; Eden 250, 260V, 350, 500V; Objet 260 Connex, Connex 350 и 500. Для печати цветной упаковки лучше всего подойдут принтеры ZPrinter 250, 450, 650 и 850.
Печать игрушек и сувениров
Использование 3D принтеров для создания уникальных игрушек и сувениров уже ни у кого не вызывает удивления. Теперь легко получить готовый полноцветный прототип перед запуском изделия в массовое производство. Анализ прототипа позволяет изучить текстуру будущего изделия, его форму, размер и цвет.
Чаще всего сувенирные изделия печатают из гипсовых материалов, дополнительно обработанных для увеличения прочности готового изделия. 3D принтеры печатают сувениры с различной цветностью, вплоть до полноцветной текстуры в 390000 оттенков.
 |
 |  |
 |
 |
 |
Игрушки и сувениры, напечатанные 3D принтерами
Для изготовления цветных игрушек и сувениров больше всего подходят принтеры ZPrinter 250, 450, 650 и 850.
Геоинформационные системы
Применяя 3D принтеры можно создавать объёмные цветные карты, точно отображающие ландшафт местности или указывающие уровни залегания различных пород.
Возможно, в ближайшем будущем 3D принтер станет таким же неотъемлемым атрибутом нашего быта, как холодильник, микроволновая печь или телевизор, и мы будем с удивлением вспоминать те времена, когда люди не умели печатать одежду, посуду, обувь и прочие полезные предметы в домашних условиях, а покупали всё это в магазине.
Вконтакте
