Что может 3d принтер: ТОП-25 идей, что можно напечатать на 3D-принтере для продажи – способы применения трехмерной печати

3д-принтеры в строительстве: перспективы применения

На первый взгляд, конструкции 3д-печати кажутся какой-то скорлупой здания, законченного наполовину. Но при близком рассмотрении вы не обнаружите и кирпичика. Слои материала как бы наращиваются один поверх другого — так и создается сложная конструкция. Это футуристический мир 3D-печати, где роботизированные руки автоматически наслаивают и сжимают слои бетона, или пластика, или любого другого материала в фундамент и выстраивают конструкцию.

Подобный метод строительства сегодня достаточно нишевый — в мире напечатано всего несколько прототипов 3д-домов и офисов. Тем не менее, эта технология представляет собой потрясающее и потенциально сильное решение для перемен в строительстве.

Что же такое 3D-печать в строительстве, в чем потенциал, и будем ли мы работать над 3D-печатными проектами в ближайшем будущем?

1. Что такое 3d-печать в строительстве?
2. 3д-принтеры в строительстве: как это делается?
3. 5 примеров инноваций
4. Как проекты с 3d печатью могут помочь строительным компаниям?
5. Распространение 3D-печати
6. 3д-печать в гражданском строительстве
7. Технология Wiki House — проект открытым кодом для 3D-печати: что стоит за концептом
8. Обратная сторона медали
9. Как можно интегрировать 3D-печать в строительство
10. О PlanRadar

 

3D-печать в строительстве — что за технология?

3D-печать для строительства применяет как 3D-принтер, у которого есть роботизированный «кран-рука», который строит конструкции прямо на строительной площадке, так и создание определенных элементов принтерами на заводе, которые уже собираются в конструкцию на объекте.

Концепция 3D-печати не нова: впервые она появилась в 80-х. Но только за последние десятилетие эту технологию достаточно усовершенствовали (и снизили стоимость существенно) и она стала настоящим мейнстримом.

3D-принтеры не сильно отличаются от обычных струйных офисных принтеров. Программное обеспечение сообщает принтеру о размерах конечного продукта. И потом принтер начинает выводить материал на платформу согласно плану. В 3D-принтерах часто используют жидкие металлы, пластик, цемент и вариации разных материалов, которые когда остывают и высыхают, формируя конструкцию.

В 3D-принтере для строительства программы CAD или BIM сообщают устройству, что надо печатать, и машина начинает наслаивать материал слоями, согласно плану конструкции.

3D-принтеры в строительстве: как они работают?

Концепция 3D-печати — принтер выдавливает послойно определенную жидкую смесь, уровень за уровнем, создавая конструкцию, основываясь на трехмерной модели. Подготовленный микс из бетона, наполнителя, пластификатора и других компонентов загружается в бункер устройства и подается на печатающую головку.   Смесь наносится на поверхность площадки или на предыдущие отпечатанные слои. Таков принцип работы большинства 3D-принтеров. Среди них существует три вида устройств для 3D-печати:

Роботизированный принтер

Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021

5 инновационных примеров 3D-печати

На сегодняшний день в строительной сфере реализовано всего несколько проектов в 3D-печати. Вот пять наиболее впечатляющих и многообещающих проектов:

Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

1. Офисное здание муниципалитета Дубая, ОАЭ

В декабре 2019 фирма  Apis Cor, занимающаяся роботами для 3D печати объявила о завершении самого крупного в мире  частного здания, напечатанного при помощи 3D-печати. Офисный блок, построенный в ОАЭ, представляет собой 9,5 метровой сооружение  в высоту и площадью в 640 m2.

3D-принтер Apis Cor перемещался по стройплощадке под открытым небом при помощи крана и возводил разные части конструкции.

2. Офис будущего, ОАЭ 

Офис будущего, ОАЭ

Еще одно впечатляющее здание в ОАЭ, созданное 3D-печатью — Офис будущего — уникальная, довольно большая, конструкция, в котором в настоящее время размещается временная штаб-квартира организации Дубайский фонд будущего.

Для этого здания элементы создавались не на стройплощадке, и их напечатали за 17 дней, а само здание было собрано за 48 часов.

3.Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Дома, созданные 3D-принтером компании ВинСун, Китай

Китайская компания 3D-печати WinSun также применила заводские 3D- принтеры для строительства жилых домов. Компания создала несколько проектов домов, в том числе и небольшое многоэтажное здание. Все детали конструкции можно быстро и дешево напечатать и потом быстро их собрать уже на стройплощадке.

Компания подсчитала, что постройка-печать их пятиэтажного здания может стоить всего $161,000.

4. 3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

3D-напечатанный номер в Льюис Гранд Хотел, Филиппины

Планируя поездку на Филиппины, подумайте о том, чтобы остановиться в отеле Lewis Grand Hotel в Анхелес-Сити, Пампанга, где посетителей встретят первым в мире гостиничным люксом, напечатанным на 3D-принтере. Номер в отеле был разработан Льюисом Якичем, владельцем отеля и инженером по материаловедению, в сотрудничестве со специалистом по 3D-печати Энтони Руденко. Они создали массивный 3D-принтер, который выводит песок и бетон на основе вулканического пепла. Комната была напечатана за 100 часов.

5. Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Двухэтажный особняк в Бекуме, Германия

Первый 3D-напечатанный жилой дом площадью около 80 квадратных метров  — детище немецкой строительной компании PERI GmbH и архитектурно-дизайнерским бюро MENSE-KORTE ingenieure+architekten. Чтобы напечатать один квадратный метр двойной обшивки стены за 5 минут, использовали 3D-принтер BOD2. Здание представляет собой сооружение с трехслойными полыми стенами, заполненными изоляционной массой. Установка полых труб и соединений во время печати осуществлялась вручную.

3D-печать в строительстве кажется действительно впечатляющей, но каковы реальные выгоды такой технологии?

Как 3D-печатные проекты могут быть полезны строительным компаниям?

Сторонники 3D-печати домов и коммерческих офисов указывают на несколько преимуществ такого метода строительства:

• Безотходное строительство

В Великобритании почти треть отходов — это от строительной отрасли. По данным Transparency Market Research Group, строительная индустрия к 2025 году во всем мире будет производить 2,2 млрд тонн строительного мусора. И хотя большая часть отходов относится к сносу сооружений, сами строительные площадки продуцируют немало отходов.

И напротив, 3D-печать может сократить отходы практически до нуля. 3D-принтер использует четко определенное количество материала, которое требуется для печати конструкции — ни больше ни меньше. Это может стать большой экономией.

• Сниженное потребление энергии

3D-печать в строительстве стимулирует применение местных доступных материалов и натуральных компонентов. Такая практика может сократить энергозатраты на транспортировке, возведении и производстве, поскольку для большинства местных материалов требуется меньше энергопотребления для обработки или установки. Если традиционные материалы с токсичными химическими примесями заменить на натуральные, то можно снизить токсичность всего строительства.

Кроме того, местные материалы часто лучше подходят для локальных климатических условий и могут снизить нагрузку для отопления или охлаждения здания, что также снижает затраты на строительство.

• Экономия времени и денег

Как и в случае с ИИ в строительстве, 3D-принтер может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это означает, что строительные проекты имеют потенциал быть завершенными намного быстрее, и можно избежать ряда затрат на низкоквалифицированную рабочую силу. Более того, благодаря 3D-печати отпадает необходимость во временных конструкциях, таких как опалубка и леса, которые обычно используются в традиционном строительстве. Исследования бетонных конструкций, напечатанных на 3D-принтере, выявили значительное снижение требований к опалубке — это  снижает затраты на 35–60%.

• Может реализовывать необычные формы дизайна

Одна из самых привлекающих характеристик 3D-принтеров — их способность создавать сложный и необычный дизайн конструкций, в том числе и единственный, уникальный. Поскольку работа 3д-принтера заключается в наслаивании материала, то их можно запрограммировать на абсолютно любую необычную форму, которую будет намного труднее  создать традиционными техниками.

• Минимизация человеческих ошибок и повышение безопасности 

Опубликованная статистика травм на рабочем месте американским агентством BLS в 2020 году свидетельствует, что строительство- одно из травмоопасных сфер и высоким уровнем частоты заболеваний. Каждый день, около 5333 рабочих гибнет на стройплощадке. А с появлением 3D-печати количество производственных травм и смертельных случаев очевидно снизится, поскольку она делает строительство более программируемым и автоматизированным. Роботизированное строительство требует стандартизированной, точной и полной цифровой информации по зданию, что делает эту технологию более точной и эффективной, с минимальными доработками из-за человеческих ошибок или любых информационных несостыковок. Обычные проблемы с материалами и комплектующими, которые нужно где-то хранить, беречь от повреждения — нивелируются, также исчезают проблемы с монтажом и незавершенной работы из-за повреждений — 3D-элементы создаются по мере строительства, их не нужно перемещать и хранить.

• Освоение новых рынков

Применение 3D-принтера также позволяет строительным компаниям заходить на новые секторы рынков, ранее им недоступные. А для начинающих стартапов-компаний, наличие 3D-принтера будет конкурентным преимуществом. Более того, 3D-печать — это блестящий способ поднять или улучшить репутацию бренда строительной компании среди тех, кто считает, что производство бетона влияет на окружающую среду планеты.

Распространение структурной 3D-печати

3D-печать для усиления конструкции, маломасштабных компонентов и структурной стали может произвести настоящую революцию в сфере дизайна, строительства и освоения космоса. Кроме того, Европейское Космическое Агентство (ЕКА) считает, что используя металлы для 3D-печати для создания высококачественных сложных форм, можно существенно снизить их стоимость, и они станут весьма распространенными.

ЕКА вместе с Европейской Комиссией разработали проект по усовершенствованию печатания металлических компонентов, которые можно использовать в космосе. Всего объединилось 28 европейских партнеров для совместного проекта AMAZE (Additive Manufacturing Aiming Towards Zero — послойная 3D-печать для нулевых отходов от производства и эффективное производство высокотехнологичной металлической продукции).

Практически все можно спроектировать на компьютере, так что в планах AMAZE установить 3D-принтер на борт космического корабля, и  как только астронавту потребуется какая-либо деталь, инструмент — он сможет просто ее распечатать.

Структурная 3D-печать

3D-печать в гражданском строительстве

3D-печать в гражданском строительстве набирает популярность за последнее десятилетие, как и в аэрокосмической и биомедицинских отраслях. Эта революционная производственная техника основана на ее уникальной возможности создавать любую геометрическую форму без каких-либо формальных ограничений, сводя к минимуму отходы, но повышая производительность и результаты. Активное движение строительной отрасли навстречу автоматизации за последнее время достигло важных рубежей, включая создание первых конструкций при помощи роботизированных «рук» и технологии 3D-печати.

Применение метода 3D-печати в создании структурных элементов из полимерных материалов, бетона и металлов становится все распространеннее.

Эти техники в гражданском проектировании могут создавать свободные формы и инновационные архитектурные конструкции благодаря использованию программному обеспечению, интегрированному в СAD.

Однако несмотря на значительные исследования в аэрокосмической отрасли и биоинженерии по оценке и анализу этого механизма, по прежнему недостаточно понимания по его использованию, воздействия 3D-напечатанных материалов в гражданских сооружениях, как с точки зрения свойств материалов, так и структурной реакции.

Императорский колледж Лондона

Читайте также: Лучшие приложения для стройки в 2021

WIKI HOUSE —  3D печать в строительстве: что в основе концепта

Wiki House — это инновационный проект, созданный небольшой группой архитекторов в Лондоне в 2011 году. Он предлагает цифровую систему с открытым кодом для проектирования домов, что позволяет пользователям создавать, загружать и делиться разным дизайном и печатать свои собственные дома.

Комплект набора не требует каких-то специальных знаний и обучения и может быть создан за 1 день. Элементы в цифровом виде вырезаются из обычного листового материала, наподобие фанеры, применяя станок с ЧПУ. И это намного быстрее, менее затратно и не требует участия экспертов, как в обычном традиционном строительстве.

Стандартный дом с двумя спальнями может быть построен менее чем за £50,000, а к основному каркасу сооружения можно добавить дополнительные компоненты, такие как облицовка, изоляция, окна и прочее. Первым домом, который был построен на базе технологии Wiki House с открытым кодом, стал  двухэтажное здание. 3D-напечатанный дом был представлен на Лондонском фестивале дизайна в 2014 году.

Движение Wiki House возглавил Аластер Парвин, чья презентация на TED «Архитектура для людей, созданная людьми»  рассказала о перспективах 3D-печати в строительстве. Создатель этого проекта верит, что Wiki House может помочь в решении жилищного вопроса, особенно в чрезвычайных ситуациях, таких как землетрясения (есть уже доказательство, что 3D-напечатанные дома могут выдерживать толчки до 8 баллов).

В будущем это может стать реальной альтернативой недорогих домов, одновременно позволяя заказчику контролировать дизайн проекта.

3D-здание, построенное с использованием Wiki House

Станет ли 3D- печать экологическим будущим строительства?

3D-печать способна коренным образом изменить цепочку и структуру поставок, благодаря новому методу проектирования и производства. Согласно исследованию,  3D-печать может помочь строительной отрасли стать более экономичной, более эффективной и экологичной.

Ученые из Саксонского Университета Прикладных наук Иво Котман и Нейлс Фабер утверждают, что технология 3D печати «изменят правила игры». Они исследовали возможности 3D-печати бетона, и их выводы таковы:

• 3D-печать сокращает цепочку поставок и в целом сам процесс проектирования. 3D-печать прямо на стройплощадке исключает трудоемкие этапы процесса проектирования. Архитекторы, инженеры, подрядчики, клиенты и  руководители, которые обычно должны активно участвовать в проекте, в 3D-печати больше не нужны.
  Поскольку все задачи могут совмещаться в одной фигуре архитектора, который использует метод моделирования и воспроизводит точные целостные конструкции.
• Монтаж труб и проводка электричества становятся проще и более эффективнее. Системы отопления, изоляция, водопровод и электричество — все это требует трудоемкого монтажа на месте при традиционном строительстве. Однако при 3D-печати некоторые из этих функций могут быть включены в процесс 3D-печати. Печать полых стен требует меньше ресурсов, улучшает изоляцию и она дает возможность использовать напечатанные на 3D-принтере каналы для подачи горячей или холодной воды. Более того, нивелируется необходимость установки на стройплощадке, что напрямую влияет на сокращение отходов.
• Лучшая логистика. 3D-печать устраняет 3 проблемы, связанных с логистикой и доставкой. Во-первых, много материалов и элементов часто портятся при доставке, а если печатать все на площадке, то повреждения минимизируются

Во-вторых, чтобы выдерживать транспортировку, части должны быть с повышенными техническими характеристиками, что по умолчанию удорожает их, а значит, и весь проект. Избежать таких дополнительных затрат поможет 3D-печать прямо на строительной площадке.

• Создание индивидуальных проектов домов, доступных для широкого рынка. Обычно строительство дома с привлечением к проекту архитектора дорогое удовольствие для большинства потребителей. Но с 3D-печатью из бетона вы можете не беспокоится о выбранной форме, это не будет стоить дороже. Фактически, это значит, что в будущем больше людей смогут покупать дома по их собственному проекту в соответствии с их индивидуальными потребностями

Обратная сторона медали

Несмотря на определенно привлекательную инновационность 3D-печати, все же важно рассмотреть ее беспристрастно, убрав некоторую стимуляцию популяризации. Скептики отмечают несколько недостатков этой технологии.

• Стоимость исследований и разработок

Большинство строительных компаний работают с относительно невысокой рентабельностью. Чтобы повсеместно начать применять 3D-печать, потребуются немалые инвестиции.

• Будут ли потребители рассматривать это как маркетинговый ход?

3D-напечатанные дома, офисы, магазины и прочие сооружения инфраструктуры часто здорово впечатляют. Но действительно ли хотят большинство людей жить или работать в таких? Для большинства людей все же кирпичные дома гораздо привычнее и привлекательнее. Другие технологии, такие как сборные дома также некоторое время назад казались привлекательной технологией будущего, однако так и не получила широкого распространения, несмотря на то, что во многих случаях она была дешевле традиционной.

• Сложность с интеграцией с другими составляющими 

3D-принтеры могут выполнить уникальный и интересный дизайн. Однако, если вам нужно здание, в котором будут использоваться разные материалы или разные элементы, которые не подойдут для 3D-печати, то это будет сложной задачей включить 3D-принтер для строительного процесса.

• Нехватка квалифицированной рабочей силы

При существующей проблеме недостатка квалифицированной рабочей силы в строительном секторе в целом, 3D-печать потребует еще большего набора специализированных знаний и навыков, который придется выбирать из и без того небольшой ниши кандидатов. Так что поиск специалистов для работы в 3D печати для строительства может стать еще одной трудной задачей в будущем.

• Контроль качества строительства

Погодные условия могут замедлять традиционный процесс строительства, но для 3D-печати дела обстоят еще хуже. Фактор окружающей среды для коммерческого строительства может снизить востребованность 3D-печать. Более того, контроль качества может быть намного серьезнее задачей, требующей постоянного мониторинга процесса реальными людьми на стройке.

•  Отсутствие стандартов и правил

Несмотря на регулярное упоминание 3D-печати в СМИ, она все же еще не оказала существенного влияния на строительный сектор. Существует очевидная проблема ответственности при использовании таких принтеров, даже больше, чем человеческая ответственность при  выполнении некоторых строительных работ. И довольно много других неясностей в отношении этой технологии. Так что пока не будут установлены нормы и стандарты, а также правила в этой области, 3D-печать вряд ли станет мейнстримом в строительной индустрии.

Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021

Как 3D-печать может интегрироваться со строительством?

На данный момент есть веские доказательства, что 3D-печать заслуживает внимания и может применяться в строительном сегменте, и скорее всего, что эта технология будет больше применяться в ближайшие годы. Правда, неизвестно, насколько широко будут применяться эти устройства на стройплощадке, или они останутся лишь инструментом для изготовления блоков-элементов для сборных конструкций. Но для определенных проектов резонно предполагать, что 3D-принтеры и эта технология в строительстве будут обязательным инструментом в арсенале строителей.

О PLANRADAR

PlanRadar была основана в  2013 году и предоставляет инновационное мобильное программное решение для строительства и недвижимости. Наше приложение доступно на всех устройствах iOS, Android и Windows и уже помогло более 13 000 клиентов оцифровать свой рабочий процесс в более чем 55 странах. Узнайте больше о приложении здесь.

10 преимуществ 3D-принтера: экономим время и деньги

Еще совсем недавно на 3D-печать смотрели как на что-то совершенное новое. Технология была развита недостаточно, аппаратная часть была слишком дорогой для широкого применения. Но прошло всего несколько лет, и ситуация радикальным образом изменилась. Мало того, что в магазинах стало появляться всё большое 3D-принтеров, так еще и некоторые энтузиасты принялись сами собрать эту технику.

 

1. Экономично

Несмотря на то, что крупномасштабные проекты с тысячами 3D-напечатнных деталей обходятся недешево, это всё же получается значительно выгоднее других технологий. Многие производители применяют 3D-печать для небольших тиражей или для создания прототипов. Пластик можно также использовать для литья, однако отливка малых партий может потребовать установки слишком дорогостоящего оборудования. Но и в этом случае производители могут изготавливать литые 3D-детали в несколько раз дешевле, чем при использовании алюминия.

Детали прототипа распечатаны на 3D-принтере Prusa i3 Bizon, высота слоя 0.1 мм, материал PLA

---

 

2. Более быстрый производственный цикл

3D-печать может существенно уменьшить время, затрачиваемое на каждый проект. По сравнению с традиционными методами производства, на весь процесс может потребоваться несколько недель или дней, а большая часть продукции печатается за часы. Некоторые производители даже стали изготавливать детали на заказ, что позволило им также оптимизировать складские возможности и схему управления ресурсами, сделав их более гибкими. При таком новом подходе производителю не требуется хранить каждую отдельную деталь или компонент, их можно просто по мере надобности печатать и сразу же пускать в дело.

 

Миниатюрные детали напечатанаы на фотополимерном 3D-принтере Wanhao Duplicator 7, высота слоя 0.5 мм, материал фотополимерная смола

---

 

3. Высокое качество

Контроль качества — один из самых важных аспектов любого производства. Он не только влияет на репутацию компании в своей отрасли, недостаточный технический контроль может привести к травмам работников и клиентов. Поскольку при 3D-печати применяется совершенно другой метод производства, чем в случае большинства операций, связанных с работой на станках, процесс имеет в целом значительно меньше слабых мест и изъянов.

Модель распечатана на 3D-принтере Picaso Designer X PRO, Слой 0,2 мм, материалы ABS, HIPS

---

 

4. Меньше отходов

В XXI веке всё больше внимания уделяется вопросам экологии, поэтому 3D-печать получает всё больше поддержки в лице сторонников «зеленого» движения. Поскольку при 3D-печати остается значительно меньше отходов, чем при традиционной обработке, эта технология позволяет более бережно относиться к окружающей среде, одновременно сокращая расходы. 3D-печать проникла даже в текстильную индустрию, позволяя печатать одежду и ее прототипы.

Детали для рулевого механизма яхты, распечатанные на 3D принтере Hercules Strong. Детали распечатаны за 15 часов 0.5 мм соплом и высотой слоя 0.3 мм при скорости 60 мм\с.

---

 

5. Большая кастомизация

Изготавливаемые с помощью 3D-печати изделия обладают также высокой степенью кастомизации. Детали могут быть напечатаны не только легким пластиком, некоторые модели следующего поколения могут иметь и металлическое покрытие. В результате объекты получаются не только эстетичными, но и функциональными. Кроме того, они могут приобретать термическую и химическую стойкость. Существующий метод металлизации может быть использован и для пластика.

 

Функциональные детали, печатались на Hercules. Материал ABS, сопло диаметром 0,5 мм, высота слоя 150 мкм, заполнение 100%. Модель состоит из 3-х частей: корпуса и 2-х половинок защелки, после печати и обработки детальки склеивались ацетоном.

---

 

6. Доступность для клиента

Если некоторые умельцы устраивают небольшие механические мастерские, например, в гаражах, то большинство из нас не может разрешить себе такую роскошь. 3D-печать позволяет перенести значительную часть производственного процесса непосредственно в дом, что стало возможным благодаря доступности 3D-техники пользовательского уровня. Несмотря на то, что она оказывается довольно дорогой для одноразовых проектов, цена на 3D-принтеры и расходные материалы стремительно снижается.

Технические барашки из REC RUBBER или REC FLEX. Модели напечатаны на 3D-принтере Prusa i3 Steel.

---

 

7. Высокая сложность 

В большинстве случаев, когда дело доходит до сложных деталей и элементов, производственный процесс накладывает определенные ограничения. Методы, применяемые при литье и доводке объектов, могут оказаться недостаточно тонкими для деталей изощренного дизайна. Процессы 3D-производства позволяют реализовать практически любое дизайнерское решение, независимо от его сложности, – причем, за приемлемое время. Это позволяет не только исключить дополнительные этапы сборки, которые требуются при традиционных методах, но и предоставляет больше свободы, позволяя создавать перспективные дизайнерские решения.

Печать больших деталей от макета двигателя на 3D-принтере Zenit

---

 

8. Меньше рисков

3D-печать нужна производителям, которые ходят идти в ногу с инновационными тенденциями XXI века. Притом что подобным новым технологиям свойственны определенные риски, в плане повседневного бизнеса при 3D-печати риски оказываются существенно ниже, чем при традиционных методах производства. 3D-печать не только значительно дешевле при обкатке нового дизайна или продукта, сами напечатанные прототипы способны подогреть интерес инвесторов и клиентов и заставить их указать, следует ли приступать к серийному выпуску изделия, стоит ли это требуемого времени и усилий.

Печать миниатюрной модели на на 3D-принтере Wanhao Duplicator i3

---

 

9.

Разнообразие материалов

Материалы, используемые в современных 3D-принтерах, гораздо более разнообразны, чем большинство сырья при традиционных методах производства. 3D-печать предоставляет также возможность смешивать различные вещества – роскошь, которая не всегда доступна при привычных методах. Хотя многие производители 3D-принтеров предлагают собственный, весьма ограниченный набор исходников, 3D-принтеры могут работать не только с оригинальными материалами, позволяя симулировать керамику, металл, стекло и другое.

Образцы печати разными материалами: PEGT, ABS-PC, PLA, SBS на 3D-принтере Wanhao D6

---

 

10. Быстрое прототипирование

При создании детали или изделия для нового клиента важнейшую роль играет коммуникация. Производителю требуется не только четко понять, чего клиент хочет, производитель должен также уметь объяснить, что он сам может. Рисунки, схемы, диаграммы – это всё, конечно, хорошо, но нет ничего лучше реального прототипа, который можно подержать, посмотреть и изучить. Тот факт, что материалы стоят недорого, в совокупности с коротким временем создания прототипа на современных 3D-принтерах очень помогает на этапе прототипирования, поддерживая коммуникацию между всеми заинтересованными сторонами.

---

 

ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ 3D-ПЕЧАТИ

Несмотря на сравнительно медленный старт, концепция 3D-печати стала наконец набирать обороты и популярность среди производителей и клиентов. Мы уже видим массу преимуществ 3D-печати, в том числе короткий производственный цикл, более сложный дизайн и улучшенное качество, а пик популярности и функциональности этой технологии еще только впереди.

Что можно сделать с помощью 3D-принтера?

Свяжитесь со специалистом HP по 3D-печати

Выберите номер телефона для своей страны, чтобы поговорить с местным экспертом по продажам 3D-печати HP уже сегодня.

Бельгия/Бельгия

+32 78 48 44 69

Чешская Республика

+420 239 050 531

Германия

+49 7031 986 90 13
+49 7031 986 90 17

Испания

+34 93 003 45 95

Франция

+33 6 28 78 35 59

Италия

+39 02 8295 2406

Нидерланды

+31 20 241 5685

Норвегия

+47 23 96 00 13

Австрия

+43 720 117035
+43 1424 0091

Румыния

+40 376 300 174

Швеция

+46 8 446 891 49

Suisse/Швейцария

+41 44 511 2308
+41 44 511 2333

Соединенное Королевство

+44 20 7365 8158

Соединенные Штаты

+1 877 468 8369

Данные предоставлены ¹

Что можно сделать с помощью 3D-принтера и технологий аддитивного производства?

Так или иначе, 3D-печать используется практически во всех отраслях промышленности. Итак, когда вам интересно, что можно сделать с помощью аддитивного производства, короткий ответ — почти все.

Применение аддитивного производства

Многие отрасли используют возможности и гибкость 3D-печати. Вот некоторые из наиболее распространенных продуктов, которые в настоящее время изготавливаются с помощью 3D-печати:
 

• Потребительские товары (очки, обувь, дизайн, мебель)
• Промышленные товары (технологические вспомогательные средства и инструменты, прототипы, функциональные детали конечного использования)
  
• Автомобильные и аэрокосмические прототипы и готовые детали
  
• Изделия медицинского назначения, здравоохранения и стоматологии
  
• Протезирование и ортопедия
  
• Архитектурные масштабные модели и макеты
  
• Реконструкция окаменелостей и древних артефактов
  
• Реконструированные доказательства для судебно-медицинской экспертизы
  
• Реквизит для кино

Этот список не является исчерпывающим, и 3D-печать используется для самых разных целей. И это не только окончательное производство, это может помочь улучшить почти каждый этап производственного процесса, начиная с самого начала.

Преобразование дизайна с помощью быстрого прототипирования

Помимо возможности преобразовать производство конечных деталей, одним из наиболее полезных и распространенных применений 3D-печати и аддитивного производства является быстрое прототипирование. Использование 3D-печати для разработки новых продуктов помогает производителям во всем мире сократить время выхода на рынок и увеличивает возможности для повышения эффективности и инноваций.

Назад в меню

Зачем использовать 3D-принтеры для быстрого прототипирования?

В основном, поскольку это экономически эффективно и быстро, с помощью 3D-печати можно перейти от первоначальной идеи к рабочему прототипу за считанные дни. Это может сократить время разработки продукта на несколько недель. В зависимости от приложения вы можете даже сделать полностью функциональный прототип в окончательном материале, что позволит вам лучше оценить и протестировать свои проекты.

Если вам нужно внести изменения, вы обнаружите, что итерации выполняются быстрее и дешевле, что позволяет вам и вашей команде быстро работать над улучшением всех аспектов ваших продуктов.

И вам не нужно останавливаться на прототипировании: 3D-печать также может использоваться для мелкосерийного производства, единичных изделий по индивидуальному заказу или полномасштабного производства конечных деталей, а также запасных частей. Это полноценная сквозная технология, поэтому она может трансформировать каждый аспект вашего бизнеса.

Отрасли, использующие 3D-печать и приложения аддитивного производства

3D-печать и аддитивное производство обладают исключительной гибкостью и могут использоваться практически во всех отраслях промышленности. Вот несколько наиболее распространенных отраслей и примеры использования 3D-печати и аддитивного производства.

Промышленное применение процесса аддитивного производства

3D-печать быстро становится ключевой технологией для эффективного проектирования и производства в промышленном секторе. Примеры промышленных приложений 3D-печати, в которых аддитивное производство может повысить производительность и сократить сроки и затраты, включают производство машин и промышленного оборудования, компонентов производственных линий, роботов и инструментов на конце руки (EOAT), пресс-форм, производственных вспомогательных средств, оснастки. , приспособления и приспособления.

Назад в меню

Данные предоставлены ²

3D-печать в автомобильной промышленности

Автопроизводители по всему миру используют 3D-печать для проектирования и изготовления прототипов и конечных деталей автомобилей, а также запасных частей, инструментов, приспособлений и вспомогательных средств. В целом, аддитивное производство сократило процесс проектирования и производства и позволило производить по требованию, что снижает потребность в инвентаре, складировании и хранении.

Но выгоду получают не только новые автомобили. Автолюбители используют 3D-печатные автомобильные детали для восстановления классических автомобилей.

Практический пример автомобильной 3D-печати

3D-печать HP помогает CUPRA Racing создавать легкие компоненты для нового гоночного автомобиля

SEAT со штаб-квартирой в Барселоне — единственная компания, которая до сих пор проектирует, разрабатывает и производит автомобили исключительно в Испании. CUPRA — это отдельная компания в рамках организации SEAT, которая производит высокопроизводительные автомобили, в том числе гоночные.

На этапах концептуализации своего нового гоночного автомобиля CUPRA Leon Competición компания CUPRA столкнулась с проблемой быстрого создания прототипов некоторых легких компонентов автомобиля, включая боковые зеркала, вентиляционные отверстия и центральный модуль управления для рулевого колеса. .

Компания CUPRA обратилась к 3D-печати, в частности к решению для 3D-печати HP Jet Fusion серии 5200. Вместе они смогли быстро повторить проекты, протестировать их и перейти к конечному продукту в сжатые сроки.

HP Metal Jet сокращает время производства автомобильных деталей в Volkswagen

Volkswagen, один из крупнейших и самых инновационных производителей автомобилей в мире, применил технологию HP Metal Jet для производства высокопроизводительных функциональных автомобильных деталей с особыми конструктивными требованиями, таких как ручки переключения передач и крепления зеркал.

Данные предоставлены ³

«Наше видение индустриализации аддитивного производства быстро становится реальностью благодаря HP Metal Jet. Это меняет правила игры в автомобильной промышленности», — говорит д-р Мартин Гёде, руководитель отдела планирования и развития технологий Volkswagen.

Назад в меню

3D-печать в авиационной и аэрокосмической промышленности

Авиационные и аэрокосмические компании первыми внедрили печать и аддитивное производство. Как и следовало ожидать, в этой отрасли применяются одни из самых жестких стандартов производительности, и это создает потребность в деталях, надежных в сложных условиях. Инженерам, занимающимся проектированием и производством для коммерческой, военной и аэрокосмической авиации, нужны компоненты, изготовленные из материалов с высочайшими характеристиками, и 3D-печать используется на всех этапах проектирования и производства.

Назад в меню

3D-печать в строительстве, архитектуре и дизайне интерьеров

Хотя 3D-печатные дома уже коммерчески доступны, большинство строительных компаний используют эту технологию для производства сборных деталей, часто на месте.

Обычно это крупномасштабные бетонные печатные системы с широкими соплами, обеспечивающими большую скорость потока. Это может быть использовано для быстрой укладки бетонных слоев, но также и с повторяемостью. Однако 3D-печать также можно использовать для более тонких и изысканных деталей и сложных моделей.

Перед началом строительства 3D-печать может быть полезна архитекторам на этапе проектирования. Возьмем, к примеру, корейскую службу 3D-печати HS HI-TECH, которая использовала технологию 3D-печати HP Multi Jet Fusion для создания уникальных архитектурных элементов и модульных конструкций.

3D-печать также может принести большие преимущества с точки зрения инноваций и свободы дизайна для дизайна интерьера, предметов интерьера и мебели, таких как мебель и освещение по индивидуальному заказу.

Назад в меню

3D-печать для медицины и здравоохранения

Медицинская и стоматологическая промышленность является одной из самых быстрорастущих компаний, использующих аддитивное производство. Применение аддитивного производства в медицинской промышленности, от медицинских устройств до протезов и даже биопечати, очень разнообразно и часто революционно.

Преимущества 3D-печати для медицины и стоматологии

Свобода, обеспечиваемая 3D-печатью, и возможность эффективного предоставления персонализированных решений для пациентов обеспечивают огромный рост в медицинском и стоматологическом секторах. В сочетании с подробным сканированием 3D-печать может использоваться для предоставления индивидуальных решений для конкретных пациентов, таких как ортопедические изделия, протезы или зубные приспособления.

Благодаря быстрому прототипированию производители медицинского оборудования могут свободно разрабатывать новые продукты и помогать выводить новые медицинские устройства на рынок быстрее, чем когда-либо.

Примеры медицинской 3D-печати

Everex производит медицинские устройства быстрее и дешевле

Everex — итальянская инжиниринговая компания, создающая уникальную и технологичную продукцию, специализирующуюся на приборах для диагностики in vitro (IVD), концепция и дизайн которых предлагаются заказчиком.

Компания Everex признала 3D-печать ключевой технологией для новых продуктов, особенно в области диагностических инструментов.

Одно из устройств Everex называется Hemo One и используется для анализа образцов крови с помощью клинической химии. Все детали, входящие в состав Hemo One, ранее производились с использованием традиционных методов, но теперь они изготавливаются с помощью 3D-печати или аддитивного производства.

Данные предоставлены ⁴

Biotec Italia s.r.l. быстрее производит электромедицинские детали с помощью 3D-печати HP

Biotec Italia s.r.l. производит оборудование для электромедицинского и эстетического применения. Компания Biotec хотела производить детали для своего аппарата CoaxMed, представляющего собой революционную комбинацию технологий монополярной, биполярной, фракционной радиочастоты (РЧ), низкочастотного ультразвука, вакуумного массажа и криолипоскультации, и обратилась к технологии HP Multi Jet Fusion (MJF), чтобы ускорить производство.

3D-печать для ортопедии и протезирования

Уделяя основное внимание повышению комфорта пациентов, медицинская промышленность использует возможности 3D-печати для создания индивидуальных устройств, таких как протезы и ортопедические стельки. Преимущества свободы дизайна и быстрого производства индивидуальных устройств делают 3D-печать привлекательной альтернативой традиционным методам производства.

Данные предоставлены ⁵

Аддитивное производство для биопечати

Одним из самых революционных применений 3D-печати является ее потенциальное использование в зарождающейся области биопечати. Биотехнологические фирмы, исследователи и ученые по всему миру изучают возможности использования 3D-печати в приложениях тканевой инженерии для создания клеток и органов, включая методы струйной биопечати, при которых наносятся слои биочернил, которые в основном состоят из клеток. на подложку из гидрогеля, а затем медленно наращиваются, образуя полностью трехмерные структуры.

Назад в меню

Роль технологии 3D-печати во время пандемии COVID-19

Весной 2020 года больницы столкнулись с новой проблемой, когда вирус COVID-19 начал распространяться по всему миру. Вскоре глобальные поставки средств индивидуальной защиты (СИЗ) и медицинских устройств стали сокращаться, и медицинское сообщество обратилось к технологиям, чтобы решить проблему нехватки. На протяжении всей пандемии 3D-печать использовалась для снабжения медицинского персонала столь необходимыми СИЗ, а также запасными частями для ремонта перегруженных аппаратов ИВЛ.

На призыв откликнулись глобальные корпорации, стартапы и даже старшеклассники с 3D-принтерами. Благодаря 3D-печати миллионы единиц СИЗ и деталей для аппаратов ИВЛ были отправлены в больницы по всему миру.

3D-печать HP помогла спроектировать и изготовить миллионы критически важных медицинских деталей , чтобы уменьшить нехватку медицинских принадлежностей.

3D-печать в стоматологии

В стоматологической отрасли может быть самый большой объект, напечатанный на 3D-принтере в мире: форма для прозрачных капп. Эти формы могут быть напечатаны в 3D с помощью процессов 3D-печати на основе порошка и смолы, а также с помощью струйной печати материала. Но это не единственный стоматологический продукт, который можно распечатать на 3D-принтере: на самом деле, коронки, зубные протезы и хирургические шаблоны тоже можно изготовить.

Пример стоматологической 3D-печати

SmileDirectClub масштабирует производство 3D-печати элайнеров для зубов, чтобы сделать улыбки миллионов людей более прямыми

SmileDirectClub — это первая ориентированная на потребителя медицинская технологическая платформа для выпрямления зубов и преображения улыбки. У SmileDirectClub был метод производства элайнеров с момента его создания в 2014 году, но из-за растущей клиентской базы компании требовалась технология производства, которая позволила бы им удовлетворить растущий спрос на терапию прозрачными элайнерами в домашних условиях. Их предыдущая технология производила тонкие, хрупкие детали с низкой скоростью и высокими затратами.

Данные предоставлены ⁶

«Объем производства за 24 часа был низким, и нам нужно было найти способ увеличить объем производства», — сказал Джон Даргис, вице-президент по производству SmileDirectClub.

Это побудило Даргиса и его команду исследовать технологии, которые позволили бы им массово производить слепки для создания элайнеров и, таким образом, быстрее предоставлять клиентам ортодонтические решения. Сегодня они используют 3D-печать HP, и их влияние было революционным.

Назад в меню

3D-печать в легкой промышленности

3D-печать в обувном секторе

До того, как обувь стала выпускаться унифицированных размеров, ее изготавливали на заказ, чтобы она подходила для каждой стопы. Однако требование производить в больших количествах сделало заказное производство непомерно дорогим.

С помощью 3D-печати можно производить обувь на заказ даже в больших масштабах.

«Через сто лет мы можем оглянуться назад и увидеть, что момент индустриализации, когда нам пришлось вписываться в уже существующие размеры и стили, был вспышкой в ​​​​истории обувного производства», — говорит Элизабет Семмельхак, старший куратор Музей обуви BATA в Торонто. «Сегодня мы возвращаемся к изготовлению обуви на заказ».

Данные предоставлены ⁷

В основе этой революции лежат новые технологии, которые сканируют стопу и создают ее цифровую 3D-модель. Эта модель отправляется на 3D-принтер, который создает уникальную стельку, которую вы можете носить в любой обуви, позволяя каждому испытать новую эру действительно персонализированных покупок обуви.

3D-печать в офтальмологии и очках

3D-печать является особенно подходящим методом производства оправ для очков, поскольку индивидуальные размеры легко обработать в конечном изделии.

Пример использования 3D-печати очков

HORIZONS OPTICAL производит детали для индивидуальных очков с помощью технологии HP Multi Jet Fusion.

HORIZONS OPTICAL разрабатывает технологии и услуги для офтальмологических лабораторий, оптических сетей с производственными мощностями и других отраслей оптического сектора. Концепция HORIZONS OPTICAL «Made4U» позволяет клиентам персонализировать свои очки на основе их уникальных физических характеристик, зрительных потребностей и личного вкуса.

Данные предоставлены ⁸

С помощью технологии HP Multi Jet Fusion компания HORIZONS OPTICAL создала комплексное решение для индивидуальных очков. Это включает в себя использование специализированного программного обеспечения для 3D-сканирования лица, сбора биометрических данных, предоставления клиентам возможности виртуальной примерки очков и выбора цветовой гаммы оправы. После того, как процессы настройки и подгонки завершены, очки отправляются на 3D-печать.

Назад в меню

3D-печать в ювелирной и носимой промышленности

3D-печать может производить ювелирные изделия с прямым или косвенным производственным процессом. Прямое производство включает в себя создание предмета прямо из 3D-дизайна, а непрямое производство — это 3D-печать формы, которая впоследствии будет использоваться для создания ювелирного изделия. Работа любым из этих способов помогает произвести революцию в ювелирной индустрии во всем мире.

3D-печать в сфере спортивного инвентаря

В отличие от других секторов одежды и моды, индустрия спортивного инвентаря уделяет основное внимание производительности. Это означает, что индивидуальная посадка может повысить производительность спортсмена и дать ему конкурентное преимущество над соперниками. 3D-печать помогает создавать индивидуальное оборудование и обувь для профессионалов и спортсменов по всему миру.

Практический пример 3D-печати спортивного инвентаря

Cobra Golf и Parmatech 3D-печать клюшек для гольфа на заказ

Cobra Golf и Parmatech использовали HP Metal Jet для запуска напечатанной на 3D-принтере клюшки для гольфа Cobra Golf: KING Supersport-35. Эта полностью напечатанная на 3D-принтере клюшка ограниченного выпуска с технологией SIK Face обеспечивает новый уровень персонализации и производительности клюшки.

Данные предоставлены ⁹

Другие приложения 3D-печати для спортивной индустрии могут варьироваться от защитного спортивного снаряжения, включая шлемы и набивку, до инновационных аксессуаров для настольного тенниса.

Назад в меню

3D-печать в сфере образования

3D-принтеры имеют множество применений в классе и позволяют учителям и учащимся быстро и дешево создавать новые модели и прототипы.

По-прежнему существует всего несколько курсов на получение степени, которые полностью специализируются на аддитивном производстве, но они постоянно растут, и многие отделы проектирования, проектирования или разработки продуктов теперь будут иметь доступ к 3D-принтеру на месте. Это в дополнение к курсам, которые позволяют студентам специализироваться на САПР и 3D-дизайне, каждый из которых может включать в себя опыт работы с 3D-печатью.

Независимо от предмета, если требуется изготовление быстрых моделей или прототипов, оптимальным решением является 3D-печать. Независимо от того, требуются ли архитектурные, промышленные или даже художественные модели, 3D-печать предлагает самый быстрый способ работы, наилучшие результаты и шанс обеспечить будущее образование студентов по всему миру.

Назад в меню

Хотите продолжить обучение?

Сноски и оговорки

1. Данные предоставлены Cupra
2. Данные предоставлены Fast Radius
3. Данные предоставлены Volkswagen
4. Данные предоставлены Everex Srl.
5. Данные предоставлены Twikit. Напечатано ZiggZagg (партнер HP DMN)
6. Данные предоставлены SmileDirectClub
7. Данные предоставлены Superfeet
8. Данные предоставлены Horizons Optical SLU
9. Данные предоставлены Cobra Golf

Как на самом деле работает 3D-печать и что можно сделать?

Трехмерная (3D) печать, также известная как аддитивное производство или быстрое прототипирование, представляет собой процесс создания трехмерных объектов из цифровых файлов. Работая с одним слоем за раз, 3D-принтеры могут создавать сложные формы со скоростью, не уступающей традиционным методам производства. Краткий список ниже показывает, что могут сделать 3D-принтеры, и ученые уже работают над созданием человеческих органов и кожи:

• Brain implants

• Prosthetics

• Hearing aids

• Artificial teeth

• Robots

• Furniture

• Tools

• Toys

• Houses

В статье Министерства энергетики США говорится: «3D-печать может произвести революцию в производстве, позволяя компаниям (и частным лицам) проектировать и производить продукты новыми способами, а также сокращать отходы материалов, экономить энергию и сокращать время, необходимое для доставки продуктов. на рынок.» В зависимости от размера и сложности проекта, изготовление объекта на 3D-принтере может занять от нескольких минут до нескольких дней.

Хотя может показаться, что 3D-печать появилась всего несколько лет назад, она существует уже более 50 лет. Именно истечение срока действия патентов, впервые выданных в 1980-х годах, изменило все, от доступности до цены. В результате в 2009 году цена 3D-принтеров упала примерно с 10 000 долларов до менее 1000 долларов. А наборы «Сделай сам» позволили людям создавать свои собственные 3D-принтеры. К 2019 году, когда истек срок действия большего количества патентов, на рынок вышли более 170 производителей 3D-принтеров.

Наука о 3D-принтерах

Как обычные струйные принтеры наносят один слой чернил на лист бумаги для формирования изображения, 3D-принтеры добавляют несколько слоев материала друг на друга. На основе дизайна, загруженного из цифрового файла, 3D-принтер создает план дизайна объекта с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования. Министерство энергетики США сравнивает 3D-печать с каменными образованиями, такими как сталактиты и сталагмиты. Капающая вода формирует эти породы в виде отложений полезных ископаемых, тонко наслоенных друг на друга. В 3D-печати вместо отложений полезных ископаемых формируются тонкие слои пластика, металла, керамики или даже ячеек, пока объект не будет готов на основе программного обеспечения для проектирования.

Поскольку добавленные материалы создают трехмерные объекты, этот процесс также известен как «аддитивное производство». В качестве альтернативы, традиционные производственные процессы, называемые «вычитающим производством», начинаются с избыточных материалов, которые необходимо отрезать. В то время как обычное производство приводит к большому количеству отходов — до 30 фунтов материала на каждый использованный фунт — 3D-печать использует 98 процентов сырья для создания объекта.

Самые крутые вещи, которые могут сделать 3D-принтеры

Поскольку цены на 3D-принтеры продолжают падать, новаторы продолжают расширять список используемых материалов — от шоколада и других продуктов питания до клеток человека. И, несмотря на то, что находить рестораны, в которых подают еду, напечатанную на 3D-принтере, весело, 3D-печать меняет курс медицинских технологий и даже освоения космоса.

В военном медицинском центре Уолтера Рида в Вашингтоне, округ Колумбия, например, они используют 3D-принтеры для создания индивидуальных протезов и имплантатов. Солдаты с черепно-мозговыми травмами получают 3D-печатные черепные имплантаты из титана. И хотя мы еще не достигли этого, исследователи работают над способами 3D-печати человеческих органов живыми клетками, создавая печень или почки для тех, кто нуждается в трансплантации.

Люди также используют 3D-принтеры для строительства домов, что меняет правила игры для сторонников доступного жилья. Ранее в этом году Национальное общественное радио (NPR) сообщило о том, как Habitat for Humanity построила два дома с помощью 3D-печати. Они напечатали линии мокрого бетона, чтобы построить стены на строительной площадке.

«Принтер перемещает стальной рельс вперед и назад между колоннами, которые охватывают строительную площадку.