Работа на 3d принтере: Как работать с 3D принтером: объясняем базовый принцип

Содержание

Как работать с 3D принтером: объясняем базовый принцип

Как работать с 3D принтером: особенности

При покупке нового функционального устройства первым делом возникает вполне логичный вопрос – «Как с ним работать?». 3D принтеры в этом случае не исключение, особенно если пользователю ранее не приходилось сталкиваться с приборами для 3D печати. Конечно, инструкцию по эксплуатации никто не отменял, и с ней непременно следует ознакомиться. Но в сегодняшней статье мы хотим коротко рассказать о том, как работать с 3D принтером и осветить основные пункты эксплуатации, не вдаваясь в особенности конкретных моделей. Эти правила касаются настольных устройств для FDM 3D печати и применимы ко всем стандартным принтерам данного класса.


Наши советы пригодятся как начинающим пользователям 3D принтеров, так и желающим приобрести данный девайс в будущем. Для общего развития статья будет полезной всем, кто интересуется трехмерными технологиями и принципом работы аппаратного обеспечения для 3Д печати. А тем, кто только приобрел собственный прибор быстрого прототипирования, рекомендуем ознакомиться с правилами для более быстрого освоения нового устройства и во избежание возникновения проблем при запуске объекта в печать. Итак, перейдем к делу.

Подготовка 3D принтера к работе

В первую очередь следует убедиться в работоспособности 3D принтера. Что проверить:

  • Нанесена ли подложка для печати. Нужно позаботиться о покрытии стола материалом, улучшающим прилипание изделий и облегчающим их удаление с платформы. Это может быть малярный скотч, каптон, либо специализированные покрытия типа BuildTak. Предварительно стол нужно качественно очистить.

  • Установлен ли вообще стол:) Иногда случается, что рабочая платформа не подключена, либо отсутствует. В этом случае необходимо установить стол согласно инструкции пользователя.
  • Проходимость экструдера. Остатки застывшего пластика в сопле принтера могут создавать препятствие для прохождения нового полимера. Потому перед началом печати лучше убедиться в чистоте экструдера и прочистить его в случае необходимости.
  • Заправлен ли филамент. Хотя этот пункт и очевиден, не стоит его игнорировать. Убедитесь, что нужный вам 3D пластик заправлен в принтер по всем правилам, иначе о какой печати может идти речь 🙂

    И, само собой, проверьте подачу электропитания. При желании, на данном этапе можно поставить устройство на преднагрев. Это не обязательно, но позволит ускорить процесс запуска в печать.

Подготовка 3D модели

Теперь, когда 3D принтер точно готов к процессу печати, пора подготовить 3D модель. Интересуясь, как работать с 3D принтером, этот пункт игнорировать нельзя. Модель в формате STL необходимо залить в программу-слайсер, генерирующую управляющий код для принтера. Существуют различные версии слайсеров (Cura ,slic3r, KISSlicer), причем некоторые принтеры по умолчанию поддерживают работу с определенными программами.


В нашем случае используется слайсер Cura. После загрузки модели проверяем ее готовность к 3D печати. Наличие любых ошибок и неточностей сразу отразится в программе, что потребует исправления 3D модели согласно правилам 3Д-моделирования для печати.


Если же с цифровой версией создаваемого изделия все в порядке, выставляем настройки печати. Помните, что грамотные действия на данном этапе отразятся на качестве 3D-печатного образца. Следует проконтролировать такие настройки:


Проделав эти несложные действия 3D модель можно слайсить и записывать на флешку. Дальше все совсем просто: подключаем флешку к принтеру, и запускаем изделие в печать.


Важно проконтролировать воспроизведение первого слоя, ведь от него часто зависит весь последующий процесс печати.

Как работать с 3D принтером: финал

Если проблем избежать не удалось, можно попробовать перезапустить печать объекта. Часто это помогает. Если же перезапуск не сработал – потребуется перезаписать модель, возможно, изменив настройки.


На этом перечень основных этапов запуска изделия в печать завершен. Теперь вы знаете, как работать с 3D принтером и при случае будете ориентироваться в базовых принципах управления этим устройством. Не забывайте, что в нашем магазине представлен широкий выбор 3D принтеров, пластика и смол для 3D печати, так что вы непременно найдете именно то, что нужно. Надеемся, наша статья была полезной для вас! А если какой-то пункт остался непонятным, или вы хотите получить больше информации – обращайтесь к нам по одному из контактных телефонов, либо по электронной почте.

Вернуться на главную

Как пользоваться 3D-принтером? Советы начинающим

Если несколько лет назад купить 3D принтер мог позволить себе далеко не каждый, то сегодня это устройство начинает прочно занимать свое место в повседневном быту человека. Аппараты используют для обучения детей, для нужд небольшого бизнеса, просто для развлечения и для других целей.


Один из первых вопросов, возникающих после покупки: как пользоваться 3D-принтером? Разумеется, инструкции по работе с печатающим устройством прилагаются к каждому изделию, но часто бывает так, что написаны они сложным техническим языком, который трудно понять простому обывателю либо вовсе без перевода.

У тех, кто уже имел опыт работы с подобной техникой, не должно возникнуть никаких проблем с тем, как пользоваться 3D-принтером – алгоритм работы аппаратов для трехмерной печати примерно одинаков. Ну а кто приобрел свое первое устройство, должны ознакомиться с правилами его освоения и принципами работы, чтобы избежать проблем при запуске принтера и его возможной поломки.

Как пользоваться 3D-принтером после его покупки?

Поэтапно процесс использования выглядит следующим образом. Мануал распространяется на профессиональные 3D принтеры и любые другие. 

Этап 1. Установка принтера и подготовка его к работе.

После распаковки устройства и удаления всех ограничителей нужно поставить принтер на рабочее место и удостовериться с помощью обычного строительного уровня в том, что он стоит идеально ровно, без перекосов. Ошибки могут сказаться на качестве печати. Затем нужно подключить аппарат к компьютеру либо ноутбуку и установить драйвера. Как правило, установочный диск поставляется в комплекте с принтером.

Этап 2.Подготовка изделия к работе. 

В первую очередь необходимо убедиться в том, что на рабочий стол аппарата нанесена подложка для печати. Поверхность стола нужно покрыть специальным покрытием, например Builid Tak или Fixpad, которое обеспечивает прилипание изготавливаемых объектов во избежание их смещения и ошибок при процессе печати. Часто пользователи применяют для этих целей обычный двусторонний малярный скотч или каптон – термостойкий скотч.

Этап 3. Проверка проходимости экструдера. 

Нечасто, но встречается ситуация, когда после проверки принтера в сопле застывают остатки пластиковой нити, которые будут препятствовать полноценной печати. Поэтому перед началом работы лучше всего убедиться в том, что сопло экструдера чисто и при необходимости очистить его.

Этап 4. Заправка принтера расходными материалами. 

В зависимости от того, чем именно производится печать на купленном устройстве – пластиковыми нитями, гипсом, фотополимерами, воском, металлическим порошком и т. д. этот процесс будет осуществляться по-разному. Для установки пластиковой нити аппарат нужно включить в режим преднагрева, чтобы облегчить заправку пластика в механизм.

Этап 5. Работа с моделями.

Создание или загрузка готовой 3D-модели в программу либо сканирование объекта для копирования. Проверка и редактирование нужных параметров.

Этап 6. Начало печати.

Запуск модели в печать. После этого останется только подождать пока макет не будет готов полностью. Скорость печати будет зависеть от модели 3Д-принтера.

Как избежать ошибок при 3D-печати?

После того, как изделие будет готово, не нужно сразу же вынимать его из аппарата. Большая часть устройств разогревают материал для печати, поэтому готовому макету необходимо остыть. При возникновении какой-либо ошибки в процессе, можно использовать перезапуск печати – обычно это помогает. Если это не помогло – потребуется ввести модель в программу заново или изменить настройки.

Зная основные правила того, как пользоваться 3D-принтером, его эксплуатация не составит труда даже для новичка.

Как работает 3D принтер: объяснение на простых примерах

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

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

Общие принципы 3D-печати


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

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

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

FDM

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


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



 

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

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

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

 


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

 
FDM-принтер на примере MakerBot Replicator 2


 
Стереолитография

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


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


 

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

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

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

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

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

   

SLA-принтер на примере Formlabs Form 2


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

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


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

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

DLP-принтер на примере SprintRay MoonRay S

SLS

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


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

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

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

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

SLS-принтер на примере Sinterit Lisa Pro

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

Polyjet


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

Пример: принтер Stratasys и напечатанные на нем кроссовки.
 

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

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

Polyjet-принтер на примере Stratasys J750


 

 

Заключение

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

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

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

Узнайте больше о возможностях усовершенствовать ваше производство интеграцией нового оборудования:

3D принтер: принцип работы и возможности

Всего каких-то десять лет назад 3D принтеры были огромными, дорогостоящими машинами, зарезервированными для крупных фабрик и корпораций. Все они оставались укрыты за пределами узкого круга специалистов, которые конструировали и использовали их. Но, в основном, благодаря движению RepRap (Replicating Rapid-prototyper — самореплицирующий механизм для быстрого прототипирования) с открытым исходным кодом, эти удивительные устройства стали жизнеспособными и доступными продуктами для использования дизайнерами, инженерами, любителями. Успели обзавестись 3D принтерами и многие учебные заведения, что подтверждает перспективность этого направления.

Все модели 3D-принтеров значительно отличаются друг от друга. Они бывают разных стилей и могут быть оптимизированы для определенной аудитории или вида печати.

На данный момент существует множество 3D принтеров и отличия их бывают в качестве печати (разрешение принтера), скорости печати, объёме рабочего пространства, возможности использования разных материалов, цветовой гамме и даже возможности печатать одновременно несколько объектов. Возможности принтера очень велики: создание моделей домов, печать каркасов для велосипедов, печать деталей кузова машин, создание протезов и даже распечатка живых тканей из биоматериала.

3D принтеры — это крайне перспективная разработка в сфере медицины. На данный момент, благодаря обьемной печати, специалисты могут за короткие сроки создать качественный имплант кости, протез, сложный медицинский инструмент и т. п. Уже сейчас медики пытаются воссоздать функционирующий орган, но пока что это просто экспериментальные разработки.

 

Поговорим о принципе работы чудо принтера. Как же данной машине удается перенести цифровую трехмерную модель в пространство?

Рабочая часть 3D принтера состоит из платформы (рабочее пространство) и печатающей головки «экструдер» (extrude – выдавить). Экструдер послойно создает объект путем выдавливания термопластика (или другого материала) в виде филамента (нить).

Экструдер делится на две основные части: верхняя – блок, подающий филамент, и нижняя – сопло с нагревателем. В блоке стоит ролик и шестерня, соединенная с электромоторчиком. Эти элементы тянут нить, и выводят ее вниз к соплу, где материал выходит на рабочую поверхность в плавленом виде. У сопла экструдера устанавливают термодатчик. Эта деталь принтера позволяет следить за температурами экструдера, так как исходные или пользовательские настройки могут сбиться. Как всем известно, у каждого материала свои температуры плавления, и при использовании любого из них необходимо установить подходящую температуру. Нагревательный элемент представляет из себя спираль из нихромовой проволоки и пару резисторов. Верхняя часть экструдера сильно нагревается в процессе печати, что недопустимо, так как материал преждевременно расплавляется. Для предотвращения этой неприятности между холодной и горячей частью экструдера устанавливают теплоизоляционную прокладку. Помимо этого, на блок с механизмом подачи нити устанавливают кулер и радиатор.

Кроме вышеописанного экструдера, существует боуден-экструдер, в котором горячая и холодная часть расположены отдельно. Филамент в таком типе экструдера подается от блока подачи на корпусе принтера в сопло через трубку.

Некоторые новые модели 3D принтера имеют по два и три экструдера, что позволяет работать с несколькими цветами и параллельно печатать несколько моделей. Также существует экспериментальная модель экструдера с несколькими механизмами подачи нити и одним соплом.

Термопринтеры – это не единственные аппараты, которые способны печатать 3D модели. Крайне популярен на данный момент 3D принтер с холодным экструдером в виде шприца. Такой принтер позволяет работать с бетонными смесями, глиной, силиконом, пластилином и т.д. Именно такой вид принтеров используется в строительстве.

На сегодняшний день уже существуют дома, возведенные с помощью крупного строительного принтера. Он имеет высоту в 6 метров и длину пролета около 150 метров. На данный момент принтер может распечатать пол и стены здания, а вот окна, перекрытие и крыша монтируются обычные. При изготовлении стен жилого дома принтер возводит несколько десятков слоев и машину выключают, укладывают арматуру по периметру всех стен, и принтер продолжает работу над домом. Этот технологический процесс раз за разом повторяется до возведения всего дома.

Для создания чего-либо на принтере Вам необходимо отсканировать или создать свою 3D модель. Для создания модели используют множество различных программ, ориентированных на объёмное моделирование. Одной из самых популярных программ являются 3DMax, 3DTin и самый простой и интересный — Thinkecard, разработанный для детишек. Программа имеет множество готовых файлов, и даже возможность экспортировать модель в игру MineCraft.

После создания модели необходимо сверить параметры принтера и создаваемого объекта. Можно масштабировать объект или разрезать его на детали, которые без труда поместятся на рабочем пространстве принтера.

Найти программное обеспечение на 3D принтер не составит труда, так как их огромное количество. Во-первых, почти все производители предоставляют фирменное ПО к своему продукту. Во-вторых, тема 3D принтеров достаточно популярна и интересна, в связи с чем постепенно появляется новое программное обеспечение с множеством дополнительных плагинов.

 

То, о чем некогда писали в своих книгах фантасты XX века, уже сегодня, благодаря разработке Чака Халла в 1986 году, стало не просто реальным, а и вполне доступным девайсом.

Благодарим за внимание!

Поделиться в соцсетях

Эксперт рассказал о потенциале развития 3D-принтеров в ближайшие 5-7 лет

https://ria.ru/20210611/3d-printery-1736560907.html

Эксперт рассказал о потенциале развития 3D-принтеров в ближайшие 5-7 лет

Эксперт рассказал о потенциале развития 3D-принтеров в ближайшие 5-7 лет - РИА Новости, 11.06.2021

Эксперт рассказал о потенциале развития 3D-принтеров в ближайшие 5-7 лет

Печать еды на 3D-принтере станет массовой среди россиян уже через 5-7 лет, а сами принтеры будут примерно такими же доступными, как пылесосы, рассказал РИА... РИА Новости, 11.06.2021

2021-06-11T06:28

2021-06-11T06:28

2021-06-11T06:28

наука

экономика

технологии

москва

россия

/html/head/meta[@name='og:title']/@content

/html/head/meta[@name='og:description']/@content

https://cdn23.img.ria.ru/images/07e4/0b/11/1584952101_0:272:3068:1998_1920x0_80_0_0_3f08b1fb07cdb5ee5500dacc71a8d343.jpg

МОСКВА, 11 июн - РИА Новости. Печать еды на 3D-принтере станет массовой среди россиян уже через 5-7 лет, а сами принтеры будут примерно такими же доступными, как пылесосы, рассказал РИА Новости спецпредставитель президента РФ по вопросам цифрового и технологического развития Дмитрий Песков.Печать съедобных продуктов на 3D-принтере уже реальность, однако, по словам эксперта, пока она используется в небольших масштабах - например, для декорации тортов. Песков уверен: чтобы технология стала более массовой, ей надо "объединить усилия" с другим набирающим обороты трендом - производством растительного мяса.Ингредиенты тоже не будут дорогими, заверил он. Кроме того, 3D-печать еды поможет существенно снизить углеродный след, поскольку для производства продуктов будут использоваться растительные компоненты.Проект по разработке такого принтера входит в дорожную карту рынка FoodNet НТИ. FoodNet – рынок новых технологий, продуктов и услуг в области производства и потребления продуктов "от микроба до тарелки", который может повысить качество жизни людей и простимулировать рост национальной экономики. Планируется, что FoodNet станет международным рынком, на котором российские компании смогут продавать инновационные продукты и оказывать услуги по всему миру. По оценкам экспертов НТИ, к 2035 году размер рынка FoodNet составит 3,5 триллиона долларов.Согласно дорожной карте НТИ, к 2028 году россияне смогут самостоятельно производить себе еду на 3D-принтере. Разработки в этой сфере уже ведутся. Одна из них предполагает, что на домашнем устройстве можно будет напечатать мясо из растительного белка или из предварительно культивированных клеток мяса. В промышленных масштабах о планах выпускать напечатанные на 3D-принтере продукты уже заявляла компания KFC, - она намерена производить таким образом куриные наггетсы.

https://ria.ru/20210604/almaz-antey-1735542619.html

https://ria.ru/20210604/printer-1735540102.html

москва

россия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn21.img.ria.ru/images/07e4/0b/11/1584952101_337:0:3068:2048_1920x0_80_0_0_7122a91516d7050f8007f14166fcd3dd.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

экономика, технологии, москва, россия

Эксперт рассказал о потенциале развития 3D-принтеров в ближайшие 5-7 лет

МОСКВА, 11 июн - РИА Новости. Печать еды на 3D-принтере станет массовой среди россиян уже через 5-7 лет, а сами принтеры будут примерно такими же доступными, как пылесосы, рассказал РИА Новости спецпредставитель президента РФ по вопросам цифрового и технологического развития Дмитрий Песков.

Печать съедобных продуктов на 3D-принтере уже реальность, однако, по словам эксперта, пока она используется в небольших масштабах - например, для декорации тортов. Песков уверен: чтобы технология стала более массовой, ей надо "объединить усилия" с другим набирающим обороты трендом - производством растительного мяса.

"Стадия ещё пока очень ранняя, но я думаю, что ещё 5-7 лет нужно на поиск решений, которые мы захотим поставить к себе на кухню... Это точно будут массовые дешёвые устройства, примерно как пылесосы", - сказал Песков агентству на полях конференции "Будущее человечества и будущее "зеленой энергетики": вместе или против".

Ингредиенты тоже не будут дорогими, заверил он. Кроме того, 3D-печать еды поможет существенно снизить углеродный след, поскольку для производства продуктов будут использоваться растительные компоненты.

4 июня, 06:28Петербургский международный экономический форум"Алмаз-Антей" создаст первый отечественный металлический 3D-принтер

Проект по разработке такого принтера входит в дорожную карту рынка FoodNet НТИ. FoodNet – рынок новых технологий, продуктов и услуг в области производства и потребления продуктов "от микроба до тарелки", который может повысить качество жизни людей и простимулировать рост национальной экономики. Планируется, что FoodNet станет международным рынком, на котором российские компании смогут продавать инновационные продукты и оказывать услуги по всему миру. По оценкам экспертов НТИ, к 2035 году размер рынка FoodNet составит 3,5 триллиона долларов.

Согласно дорожной карте НТИ, к 2028 году россияне смогут самостоятельно производить себе еду на 3D-принтере. Разработки в этой сфере уже ведутся. Одна из них предполагает, что на домашнем устройстве можно будет напечатать мясо из растительного белка или из предварительно культивированных клеток мяса. В промышленных масштабах о планах выпускать напечатанные на 3D-принтере продукты уже заявляла компания KFC, - она намерена производить таким образом куриные наггетсы.

4 июня, 04:15Петербургский международный экономический форум"Алмаз-Антей" готов поставлять 3D-принтеры во все школы России

Как работает 3D-принтер? Просто о сложном

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

Как работает 3D-принтер?

Классический 3D-принтер с технологией FDM

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

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

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

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

Как создаются модели для печати?

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

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

Какие материалы используются в 3D-печати?

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

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

Печать при помощи полилактида (PLA)

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также:

Фото: chip.de, pixabay.com

Как работает 3D принтер и что такое 3D печать




В наш век, век развития технологий, практически все знают или хотя бы слышали о 3D. В основном, люди связывают данную технологию с кинематографом, мультипликацией или фото, однако, все чаще в различных новостях появляется информация о 3D печати.

Что из себя представляют 3D принтеры, как они осуществляют печать и какие возможности в различных сферах науки и творчества сулят нам в будущем, об этом и поведает данная статья.

История появления 3D печати

Хотя 3D печать и начала распространяться относительно недавно, сама технология была зарождена относительно давно. В середине восьмидесятых годов прошлого века, а если быть более точным, то в 1984 году, корпорация «Charles Hull» создала методику трёхмерной печати для воссоздания объектов с применением цифровых данных, а уже в 1986 году, назвала и запатентовала свое изобретение. Техника получила название – стерео литография.

В том же году был сделан первый индустриальный 3D принтер. Спустя время, разрабатывать данную технологию продолжила уже «3D Systems», создавшая в 1988 году принтер для печатания в 3D формате, уже в бытовых условиях. Данная разработка получила название – SLA – 250.



В 1988 году, корпорация «Scott Grump» создала технологию моделировки плавлеными осадкообразованиями, после чего в развитии данной сферы наступил незначительный спад. Однако, спустя три года, а именно в 1991 году, корпорация «Helisys» создает и запускает в широкое производство технологию, способную производить многослойные объекты, а уже спустя год, в 1992 году, корпорация «DTM» демонстрирует миру первую на планете методику избирательной лазерной спайки.

Еще через год, на рынке появляется компания, под названием «Solidscape», начавшая серийный выпуск струйных принтеров, способных создавать детали небольшого размера с четкой поверхностью, при достаточно незначительных затратах.

В тоже время Massachusetts Institute of Technology оформляет патент на трехмерную печать, напоминающую струйную методику, стандартных 2D принтеров. Однако, безусловно, прорыв в развитии данного направления произошел уже в начале нашего века.

В 2005 году миру был представлен первый в истории 3D принтер, который мог создавать цветные объекты. Им оказался принтер Spectrum Z510, от компании «Z Corp». Уже в 2007 году был создан принтер, который мог печатать половину собственных деталей.



Из года в год, возможности и сферы использования 3D принтеров и 3D печати, начали увеличиваться в разы. На сегодняшний день на подобном оборудовании можно воссоздать практически все, от игрушек и мебели, до внутренних органов человека.

Так что же это - печать на 3D принтере?

Конечно же, принцип работы столь высокотехнологичного изобретения достаточно сложен, однако, мы попытаемся объяснить, чтобы это было понятно обывателю. И так, 3D печать – это создание настоящего объекта, по разработанному на компьютере 3D образцу. После того, как объект воссоздан на компьютере, его трехмерная модель сохраняется в STL файле, а затем, 3D принтер, на который вывели файл, необходимый для распечатки, создает натуральный объект.

Процесс печати представляет из себя череду воспроизводящихся действий, связанных с построением 3D моделей, при помощи нанесения на рабочий стол (элеватор) устройства, прослойки материалов, передвижением рабочего стола ниже, к уровню уде созданного слоя и снятием с рабочей поверхности остатков сырья.

Циклы постоянно повторяются: материал накладывается слоем на слой, элеватор опускается каждый раз до того времени, пока на рабочей поверхности не появится изделие в своем окончательном виде.

Принцип работы 3D принтера?

Использование 3D печати – значительная альтернатива классическим методикам создания прототипов и производству, осуществляющему выпуск небольшими партиями. 3D-принтер, отличается от обычного тем, что он создает физические трехмерные объекты.



На сегодняшний день, подобное оборудование способно применять в качестве рабочего материала, фотополимерные смолы, разнообразные виды пластиковых нитей, порошки из керамики и глинометалл.

Что это - 3d принтер?

В работу трехмерного принтера вложен принцип послойного формирования твердого объекта, который «выводится» из конкретного материала (об этом вы узнаете в дальнейшем). Привилегиями данного метода, в сравнении с вариантом создания объекта в ручную, является внушительная скорость, легкость и незначительная стоимость.

К примеру, для формирования трехмерного объекта вручную, придется затратить внушительное количество времени, дни, а возможно и месяцы. Ведь в перечень работ входит не только создание, а и чертежи и схематическое построение планируемого объекта, которые, в конечном итоге, так и не дают полной картины и визуального восприятия объекта в окончательном виде.

По этой причине затраты на разработку увеличиваются, возрастает длительность времени от исполнения до серийного выпуска.

Технология печати трехмерного объекта, в свою очередь, дает возможность отказаться от ручного труда в полной мере. В результате применения 3D технологии, нет нужды в чертежах и расчетах на бумаге. Благодаря программе, модель можно будет увидеть на мониторе со всех сторон и убрать погрешности и недочеты не во время финальной стадии, как это происходит при ручном варианте, а прямо при производстве. А на всю работу будет затрачено несколько часов, что во временном эквиваленте будет быстрее в n-ое количество раз.

Также, стоит добавить, что ошибки, допускающиеся при ручной работе, исключены при применении 3D технологии.



Стоит также отметить, что имеются разнообразные технологии данной печати. Они разнятся между собой способом накладки наслоений изготавливаемого объекта. Перейдем к рассмотрению наиболее популярных из них.

Наиболее популярными являются SLS (селекционное лазерное сплетение), НРМ (накладка наслоений расплавленных материалов) и SLA (стерео литография).

Максимально используемой, в основном из-за своей внушительной скорости при создании объектов, является SLA (стерео литография).

SLA Technology

Принцип работы данной технологии таков – луч лазера посылается на фото полимер, после этого материал приобретает твердую форму.



В качестве фото-полимера применяют незамутненный материал, изменяющий форму под действием влаги.

После того, как материал стал твердым, он может быть подвержен покраске, оклейке, механизированной обработке и так далее. Элеватор размещается в сосуде с фото-полимером. После того, как сквозь полимер прошел лазер и наслоение затвердело, рабочая поверхность опускается ниже.

SLS Technology

Соединение порошковых исходных веществ, при помощи лазерного луча или SLS — единственная в своем роде 3D технология, применяющаяся при создании форм из металлического и пластмассового литья.



Пластиковые объекты имеют великолепные механические качества, из-за чего способны применятся в создании полностью работоспособных изделий. В SLS применяются вещества, очень схожие по свойствам к произведенному конечному продукту: керамика, порошковая пластмасса, сталь.

Порошковые материалы размещаются на рабочей поверхности элеватора и соединяются под действием луча лазера в затвердевший слой, подходящий габаритам модели и обуславливающий её форму.

DLP Technology

DLP – одна из новых технологий 3D печати. Стерео литографические устройства, в настоящее время, обозначаются, как противовес FDM устройствам. Устройства этого типа применяют технологию нумерационного возделывания светом. Возникает логичный вопрос, чем тогда печатают данные принтеры? Ответ прост, для создания трехмерных объектов, данная разновидность принтера применяет фотополимерные смолы и проектор DLP.

Несмотря на оригинальное название, данные аппарат практически ничем не разнится от прочих 3D принтеров. Стоит отметить, что создатели данного устройства, а именно
«QSQM Technology Corporation», уже начали серийно производить свое оборудование. Разницу в работе SLA и DLP вы можете увидеть на изображении ниже.



EBM Technology

Хотелось бы добавить, что SLS/DMLS не единственные варианты, способные создавать металлические трехмерные модели. На сегодняшний день, для воссоздания трехмерных объектов из металла, очень часто применяется электронно-лучевое плавление. Длительные испытания подтвердили, что применение проволоки из металла для плавления слоями, при создании максимально точных деталей, не слишком эффективно. В связи с этим, специалистами был создан специализированный материал, который называется металлоглина.

Глина металл, применяющаяся в виде основы, при электронно-лучевом плавлении, создается из смеси органичного клея, стружки металла и некоторого количества воды. Для преобразования данного материала в твердое состояние, необходимо нагреть его до такой температуры, при которой жидкость и клей испарятся, а стружка переплавится в монолитный объект.



Как функционирует EBM 3D принтер

Очевидно, такая же технология использовалась при работе с SLS принтерами. Однако, есть в ней существенные отличия, EBM преобразовывает для плавления металлической глины сконцентрированные электронные импульсы, а не лазер, как в случае с SLS. Стоит отметить, что преимущество данного метода заключается в том, что печать оказывается более качественная, а детали маленького размера получаются более четкими.

В настоящее время реализуются только EBM принтеры промышленных масштабов, для собственного пользования приобрести их не представляется возможным.

НРМ (FDM) HPM Technology

НРМ позволяет производить, как модели, так и законченные части из классических, конструкторских и значительно эффективных термических пластиков. Единственная в свое роде технология, применяющая термические пластики высочайшего класса, гарантирующие вне аналоговую механическую, температурную и составную крепость деталей.

Печать по данной технологии характеризуется аккуратностью, легкостью в применении и возможностью использования в офисных помещениях. Изделия из термического пластика отлично переносят внушительные температуры, механические нагрузки, попадания разного рода химических элементов, а также чрезмерно сухой или влажной внешней среде.
Растворяющиеся добавочные материалы, дают возможность изготавливать замысловатые несколько уровневые объекты, углубления и просветы, которые было затруднительно получить при помощи стандартных методик. Аппараты, работающие по НРМ, изготавливают детали послойно, разогревая материал до тягучего состояния и вытесняя его, согласно рассчитанным на компьютере порядком.


Для НРМ печати применяются два разных материала — основной, из которого состоит готовый объект и дополнительный, применяющийся для поддержки. Нити каждого материала, выдавливаются из отверстий 3D-принтера в воспроизводящую головку, которая двигается согласно заданным X и Y координатам, и наслаивает плавильный материал, образовывая текущее наслоение, до тех пор, пока фундамент объекта не опустится ниже и не начнется создание последующего слоя.

После завершения создания объекта, необходимо механически убрать дополнительный материал или растворить его при помощи моющего средства. Это финальная фаза, после данных действий изделие готово к последующей эксплуатации.


Стоит отметить, что в наше время, достаточно распространены не только настольные HPM принтеры, но и устройства позволяющие осуществлять ручную печать. Данную разновидность устройств можно назвать «ручкой» для создания 3D объектов.



«Ручки» созданы по такое же технологии, что и принтеры. Они применяют технику плавления слоями. Нить плавится внутри «ручки» до необходимого состояния и выдавливается через незначительных размеров насадку. При внушительной квалификации, можно создавать фигурки вот такого плана.

Безусловно, учитывая то, что все технологии разнятся между собой, принтеры отличаются друг от друга тоже. Принтер рассчитанный на SLA не сможет применить SLS, то есть отдельный принтер заточен под конкретную печатную технику.

3D-печать в цвете

Уникальнейшая технология, дающая возможность создавать объекты любых оттенков и цветов. Знаменательно, что придание цвета изделию, осуществляется во время его создания. Благодаря этому, получаются невероятно реалистичные конструкции. Из-за чего данная технология невероятно популярна среди дизайнеров.

Очень часто, в виде рабочего материала используется порошок, разработанный на гипсовой основе. Специальные ролики и щеточки создают незначительный по толщине расходный слой. После этого, при помощи двигающейся головки, на нужные части переносятся микроскопические капельки материала, напоминающего клей (перед началом работы, ему предают необходимый цвет). По составу, он напоминает цианокрилатный клей. Слоями формируется конечный объект необходимых цветов. Финишная отделка объекта цианокрилатом, гарантирует его блеск и крепость.

Производственные и подручные 3D-принтеры, печатающие в цвете

В наше время существуют самые разные 3D-принтеры со множеством цветов. Благодаря им, в домашних условиях, изготавливаются изделия различных цветов. Однако, основная масса подобных аппаратов предназначается для высокопрофессионального применения.

Высокопрофессиональная 3D печать в цвете производится благодаря:



  1. Линейке «Zрrintеr» выпускаемой «3D Sуstems». Данный агрегат способен изготавливать внушительные по размерам изделия, различных цветов и оттенков. Оборудован он пятью картриджами и возможностью загружать рабочий материал в автоматическом режиме. Технология практически полностью автоматизирована, так что настраивание или контролирование этапов создания не обязательны. Масса подобного устройства составляет около трехсот сорока килограмм, а стоимость в пределе 89-129 тысяч долларов.


  2. Мсor Iris в полном цвете. Изделия различных цветов изготавливаются методом склейки клочков бумаги. Устройство от фирмы «Мсоr Тесhnologies Ltd.» изготавливает внушительные объекты различных цветов с хорошими прочностными показателями. Количество генерируемых цветов, составляет, не много, ни мало, один миллион, цена в районе пятнадцати тысяч долларов.

Модели для домашнего применения:

  1. 3D Тоuch. Устройство функционирующее по технологии FDМ. Устройство может быть оборудовано от одной до трех экструзионных головок. Использует АВS или РLА пластик. Масса около тридцати восьми килограмм, стоимость до четырех тысяч долларов.
  2. ВFB 3000 РАNTHER – первый реализуемый на рынке цветной принтер. Цена на данный агрегат составляет почти две с половиной тысячи долларов. В его работе используется классическая пластиковая нить. Для использования необходима нить трех различных оттенков.
  3. Наиболее бюджетная модель – РroDеsk3D. Для изготовления объектов, применяется пяти картриджная система. В качестве рабочего материала допускается РLA или АВS пластик. Устройство оборудовано автоматической настройкой. Цена две тысячи долларов. Показатели разрешения печати невнушительны, и это один из главных минусов данного бюджетного устройства.



Где применяется 3D печать

3D печать дала возможность расширять возможность различных сфер деятельности, таких как: строительство, медицина, образование, дизайн и многое другое.

В архитектурном плане, данное направление дает возможность изготавливать макеты строений в объеме, да и не только отдельные строения, но и целые районы с указанием инфраструктуры (парки, тротуары, остановки, дороги, фонари и так далее).

Плюс ко всему, из-за дешевизны применяемых материалов, себестоимость данных проектов становится гораздо ниже, чем была ранее. А почти четыреста тысяч различных оттенков и цветов, дают возможность воплощать в жизнь все имеющиеся в голове архитектора фантазии.

Благодаря развитию подобных технологий, можно смело сказать, что в ближайшем будущем постройка зданий станет куда проще. Инженерами из Соединенных Штатов Америки уже разработана новая система создания 3D объектов внушительных размеров. Она функционирует, как строительный кран, создающий стены из наслоения бетона.
Подобное устройство, может соорудить каркас двухэтажного жилого дома, менее чем за сутки.

В основном данные технологии применяются для создания элитарных изделий, предметов искусства, различных прототипов или высокоточных деталей.

В медицинской отрасли, с помощью 3D принтера, врачи уже научились создавать точную копию скелета человека и человеческую кожу, благодаря чему они смогут более тщательно усовершенствовать свое мастерство. Не так давно, ученные сделали прорыв в попытках создания внутренних органов человека. Шесть лет назад на 3D принтере удалось создать живую почку.

Популярными 3D принтеры становятся у дантистов и стоматологов. Ведь при использовании новейших технологий, процесс создания протезов ускоряется в разы, в сравнении с нынешним их изготовлением.

Невероятно, но факт, возможности, открывающиеся перед 3D печатью, не имеют границ. Они способствуют упрощению жизнедеятельности человека во всех сферах.

Устройства, которые создают пищу, протезы конечностей, внутренние органы человека, обувь – это не история из фантастической книжки, это сегодняшние реалии.

Надеемся, данная статья заинтересовала вас и стала для вас полезной. Учитесь, совершайте каждый день новые открытия и стремитесь к познаниям, ведь учение – это свет!

Как работают 3D-принтеры?

Даже лучшие художники изо всех сил пытаются показать нам, какие объекты реального мира выглядят во всей своей трехмерной (3D) красоте. Большую часть времени это не имеет значения - просмотр фотографии или эскиза дает нам хорошая идея. Но если вы занимаетесь разработкой новых продукты, и вам нужно показать их клиентам или покупателям, ничто не сравнится с прототипом: модель, которую можно потрогать, подержать и Чувствовать.Беда только в том, что на изготовление моделей вручную уходит много времени. машины, которые могут создавать «быстрые прототипы», стоят целое состояние (до полмиллиона долларов). Ура, значит для 3д принтеров , которые немного работают как струйные принтеры, и создавайте 3D-модели слой за слоем до 10 раз скорость и пятая стоимость. Как именно они работают? Давайте внимательнее!

Фото: 3D-печать в действии: это печатающая головка принтера Invent3D, медленно создавая объект, слой за слоем, брызгая расплавленным синим пластиком из его точно движущегося сопла.Фото капрала. Джастин Апдеграфф любезно предоставлен Корпусом морской пехоты США.

От ручных прототипов к быстрому прототипированию

Фото: Качественный скоростной прототип космического самолета, сделанный из воска. из чертежа САПР НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

Раньше были такие вещи, как автоматизированное проектирование (САПР) и лазеры, модели и прототипы были кропотливо вырезаны из дерева или склеены из кусочков картона или пластика.Они могли взять дней или даже недель, чтобы заработать и обычно стоит целое состояние. Получающий внесение изменений или дополнений было трудным и отнимало много времени, особенно если использовалась сторонняя модельная компания, и это может оттолкнуть дизайнеров от внесения улучшений или принятия комментарии на борту в последнюю минуту: "Слишком поздно!"

С появлением более совершенных технологий, идея под названием быстрое прототипирование (RP) зародилась в 1980-х. как решение этой проблемы: это означает разработку моделей и прототипы более автоматизированными методами, обычно за часы или дни. чем недели, на которые раньше уходило традиционное прототипирование.3D печать является логическим продолжением этой идеи, в которой дизайнеры продукта делают свои собственные быстрые прототипы, за часы, с использованием сложных машин похожи на струйные принтеры.

Как работает 3D-принтер?

Artwork: Один из первых в мире трехмерных принтеров FDM, разработан С. Скоттом Крампом в 1980-х годах. В этом дизайне модель (розовая, 40) напечатана. на опорной плите (темно-синий, 10), которая перемещается в горизонтальном (X – Y) направлениях, в то время как печать головка и сопло (2 и 4, оранжевые) перемещаются в вертикальном (Z) направлении.В качестве сырья для печати используется пластиковый стержень (желтый, 46), оплавленный печатающей головкой. Процесс нагрева тщательно регулируется термопара (электрический датчик тепла), подключенная к регулятору температуры (фиолетовый, 86). Стержень выдавливается сжатым воздухом из большого резервуара и компрессор справа (зеленый, 60/62). С тех пор все немного изменилось, но основной принцип (создание объекта путем плавления и осаждения пластика под трехмерным контролем) остается прежним.Иллюстрация из патента США 5,121,329: Устройство и метод для создания трехмерных объектов, автор С. Скотт Крамп, Stratasys Ltd, 9 июня 1992 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Представьте, что вы строите обычный деревянный прототип автомобиля. Ты бы начните с бруска из цельного дерева и вырежьте внутрь, как скульптор, постепенно раскрывая «спрятанный» внутри предмет. Или если вы хотели сделать модель дома по проекту архитектора, вы бы построили это как настоящий сборный дом, наверное, вырезая миниатюрные копии стен из картона и их склейка.Теперь лазер может легко вырезать из дерева форму, и это не выходит за рамки области возможностей научить робота приклеивать картон вместе, но 3D-принтеры не работают ни одним из этих способов!

Типичный 3D-принтер очень похож на струйный принтер. с компьютера. Он создает 3D-модель по одному слою за раз из снизу вверх, путем многократной печати на одной и той же области методом, известным как моделирование методом сплавленного осаждения (FDM) . Работая полностью автоматически, принтер создает модель в течение нескольких часов, поворачивая 3D CAD. втягивание в партии двухмерных, поперечных слои - эффективно разделяют 2D-отпечатки, расположенные один поверх другой, но без бумаги между ними.Вместо того, чтобы использовать чернила, которые никогда не накапливаются объем, принтер наносит слои расплавленного пластика или порошка и сплавляет их вместе (и с существующей структурой) с помощью клея или ультрафиолета.

Q: Какие «чернила» используются в 3D-принтере? A: Пластик!

Там, где струйный принтер распыляет жидкие чернила, а лазерный принтер использует твердый порошок, 3D-принтер не использует ни того, ни другого: вы не можете построить 3D-модель, накапливая цветную воду или черную пыль! Вы можете моделировать пластик.3D-принтер по сути работает, выдавливая расплавленный пластик через крошечное сопло, которое он перемещает точно под компьютером контроль. Он печатает один слой, ждет, пока он высохнет, а затем печатает следующий слой поверх. В зависимости от качества принтера, то вы получите либо потрясающе выглядящую трехмерную модель, либо множество двухмерных пластиковых линий, грубо лежащих друг на друге - как глазурь для торта с плохо нанесенным трубопроводом! Очевидно, что пластик, из которого печатаются модели, имеет огромное значение.

Фото: 3D-принтер Lulzbot.Вы можете увидеть маленькую катушку из сырого красного пластика. («нить»), которая подается в печатающую головку сверху. Фото Стефана Белчера любезно предоставлено ВМС США.

Когда мы говорим о пластике, мы обычно имеем в виду «пластик»: если вы прилежный переработчик, вы знаете, что существует множество типов пластика, все они различны как химически (по их молекулярному составу), так и физически (в их поведение по отношению к теплу, свету и т. д.). Неудивительно, что в 3D-принтерах используются термопласты , (пластмассы, которые плавятся при нагревании и превращаются в твердые, когда снова охлаждают), и обычно либо ABS (акрилонитрилбутадиенстирол), PLA (полимолочная кислота), либо ПЭТГ (полиэтиленгерефталат гликоль).

Пожалуй, наиболее знакомый материал, из которого изготавливаются кирпичи LEGO®, ABS также широко используется в салонах автомобилей (иногда и во внешних деталях, таких как колпаки), для изготовления внутренних частей холодильников и в пластиковых деталях компьютеров (вполне вероятно, что мышь и клавиатура, которые вы используете сейчас, сделаны из АБС-пластика). Так почему этот материал используется для 3D-печати? На самом деле это смесь твердого и прочного пластика (акрилонитрил) с синтетическим каучуком (бутадиенстирол). Он идеально подходит для 3D-печати, потому что он твердый при комнатной температуре и плавится при температуре немногим выше 100 ° C (220 ° F), что достаточно прохладно, чтобы плавиться внутри принтера без слишком сильного нагрева, и достаточно горячее, чтобы модели, напечатанные с его помощью, выиграли ''. тают, если их оставить на солнце.После схватывания его можно отшлифовать или покрасить; Еще одно полезное свойство ABS - это то, что он имеет бело-желтый цвет в необработанном виде, но могут быть добавлены пигменты (химические вещества цвета в краске), чтобы придать ему практически любой цвет. В зависимости от типа принтера, который вы используете, вы подаете на него пластик в виде маленьких шариков или нитей (например, пластиковых ниток).

PLA проще в использовании, чем ABS, и немного более экологичен, хотя он более мягкий и менее прочный. PETG - это промежуточный вариант, близкий к прочности ABS, его легко формовать и относительно легко перерабатывать.

Вам не обязательно печатать в 3D с помощью пластика: теоретически вы можете печатать объекты, используя любой расплавленный материал, который достаточно быстро затвердевает и затвердевает. В июле 2011 г. исследователи из Английский университет Эксетера представил прототип пищевого принтера, который может печатать 3D-объекты с использованием расплавленного шоколада!

Преимущества и недостатки

Фото: B9Creator ™ - типичный недорогой 3D-принтер своими руками. Первоначально он был доступен в виде комплекта по цене 2495 долларов; теперь он приходит в собранном виде в трех разных версиях по цене от 6000 до 12000 долларов.Фото любезно предоставлено Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликовано на Flickr в 2012 г. под лицензией Creative Commons.

Производители 3D-принтеров заявляют, что они в 10 раз быстрее, чем другими способами и в 5 раз дешевле, поэтому они дают большие преимущества для люди, которым нужны быстрые прототипы за часы, а не дни. Несмотря на то что высокопроизводительные 3D-принтеры они по-прежнему дороги (обычно около 25 000–50 000 долларов), они часть стоимости более сложных машин RP (которые входят в от 100 000 до 500 000 долларов), а гораздо более дешевые машины также есть в наличии (вы можете купить комплект 3D-принтера Tronxy примерно за 100–200 долларов).Они также достаточно маленькие, безопасные, простые в использовании и надежны (функции, которые сделали их все более популярными в таких местах, как проектные / инженерные школы).

С другой стороны, отделка моделей, которые они производят, обычно уступает тем, которые производятся на станках с РП более высокого класса. Выбор материалы часто ограничиваются одним или двумя, цвета могут быть грубыми, и текстура может не очень хорошо отражать предполагаемую отделку продукта. Как правило, модели, напечатанные на 3D-принтере может быть лучше для предварительной визуализации новых продуктов; более сложные машины RP могут быть использованы позже в процессе, когда проекты близки к доработке и такие вещи, как точная поверхность текстуры важнее.

Приложения

Для чего можно использовать 3D-принтер? Это немного похоже на вопрос "Как много способов использовать копировальный аппарат? »Теоретически единственным ограничением является ваше воображение. На практике пределы - это точность модель, с которой вы печатаете, точность вашего принтера и материалы, которыми вы печатаете. Современная 3D-печать была изобретена около 25 лет назад, но по-настоящему он начал набирать обороты только в последнее десятилетие. Довольно технология все еще относительно новая; даже в этом случае диапазон использования 3D-печати довольно удивительно.

Медицина

Фото: пластиковые сердца, напечатанные на 3D-принтере, позволяют хирургам проводить операции без риска. Модель доктора Мэтью Брамлета. Фотография, являющаяся общественным достоянием, опубликована на Flickr благодаря галерее изображений NIH США и 3D Print Exchange.

Жизнь - это путешествие в один конец; склонные к ошибкам, стареющие люди со складками, осыпающиеся тела, естественно, видят большие перспективы в технологии, которая возможность создания заменяющих частей тела и тканей. Вот почему врачи были одними из первых, кто начал изучать 3D-печать.Уже у нас видел 3D-печатные уши (от индийской компании Novabeans), руки и ноги (от Limbitless Solutions, Biomechanical Robotics Group и Bespoke) и мускулы (от Корнельского университета). 3D-принтеры имеют также использовались для производства искусственной ткани (Organovo), клеток (Samsara Sciences) и кожа (в партнерстве косметических гиганты L'Oreal и Organovo). Хотя мы еще далеки от того, чтобы полностью напечатанные на 3D-принтере сменные органы (например, сердце и печень), все быстро движется в этом направлении.Один проект, известный как Тело на чипе, управляется Институтом регенеративной медицины Уэйк Форест в Северной Каролине, печатает миниатюрные человеческие сердца, легкие и кровеносные сосуды, помещает их на микрочип и проверяет их искусственной крови.

Помимо сменных частей тела, все чаще используется 3D-печать. используется для медицинского образования и обучения. В детском доме Никлауса Больница в Майами, Флорида, хирурги практикуют операцию на 3D-копии детских сердечек.В другом месте то же самое Техника используется для репетиции операции на головном мозге.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Разработка и испытание самолетов - дело сложное и дорогое: Боинг Внутри Dreamliner около 2,3 миллиона компонентов! Несмотря на то что компьютерные модели могут быть использованы для проверки многих аспектов того, как самолеты вести себя, точные прототипы еще нужно сделать для таких вещей, как испытания в аэродинамической трубе. А 3D-печать - простой и эффективный способ сделай это. В то время как коммерческие самолеты строятся в больших количествах, военные самолеты, скорее всего, будут сильно индивидуализированы, а 3D-печать позволяет проектировать, испытывать и производить мелкосерийные или единичные детали как быстро и экономично.

Фото: ВМС США с тех пор тестируют 3D-принтеры на кораблях. один был установлен на USS Essex в 2014 году. Теоретически бортовой принтер делает корабль более самодостаточным, с меньшими затратами на запасные части и материалы, особенно в военное время. Это подводное беспроводное зарядное устройство, напечатанное на 3D-принтере. типично для объектов, которые могут быть напечатаны во время миссии в море. Фото Девина Писнера любезно предоставлено ВМС США.

Космические аппараты даже сложнее самолетов и имеют дополнительные недостаток в том, что они «производятся» в крошечных количества - иногда когда-либо производится только один.Вместо того, чтобы идти на все расходы изготовления уникальных инструментов и производственного оборудования, он может многое Разумнее печатать на 3D-принтере одноразовые компоненты. Но зачем вообще делать части космоса на Земле? Доставка сложных и тяжелых конструкций в пространство сложно, дорого и требует много времени; способность к производить вещи на Луне или на других планетах, может оказаться бесценный. Легко представить космонавтов (или даже роботов) в 3D. принтеры для производства любых предметов, которые им нужны (включая запасные частей), вдали от Земли, когда они им нужны.Но даже обычные космические проекты, порожденные Землей, могут извлечь выгоду из скорость, простота и дешевизна 3D-печати. Последние, поддерживаемые людьми NASA Rover использует детали, напечатанные на 3D-принтере, созданные с помощью Stratasys.

Фото: С запчастями и ремонтом проблем нет. 3D-принтер Lulzbot Taz 6, используемый для изготовления запасных частей на борту военного корабля США, крупным планом. Фото Кристофера А. Велойказы любезно предоставлено ВМС США.

Визуализация

Создание прототипов самолетов или космических ракет является примером гораздо более широкое применение для 3D-печати: визуализация того, как новые дизайны будут смотреть в трех измерениях.Мы можем использовать такие вещи, как виртуальная реальность для это, конечно, но люди часто предпочитают то, что видят и трогать. Все чаще 3D-принтеры используются для быстрого и точного архитектурное моделирование. Хотя мы (пока) не можем печатать 3D в материалах например, кирпич и бетон, существует широкий ассортимент пластмасс. доступны, и их можно раскрасить, чтобы они выглядели как реалистичные здания отделка. Точно так же 3D-печать теперь широко используется для прототипирование и тестирование промышленных и потребительских товаров. Поскольку многие повседневные вещи вылеплены из пластика, 3D-печатная модель может выглядеть очень похож на готовый продукт - идеально подходит для фокус-группы тестирование или исследование рынка.

Персонализированные товары

Современная жизнь - от пластиковых зубных щеток до фантиков. здесь-сегодня, ушел-завтра - удобно, недорого и одноразово. Однако не все ценят серийное массовое производство. вот почему так популярны дорогие «дизайнерские этикетки». в в будущем многие из нас смогут пользоваться преимуществами доступные, персонализированные продукты, изготовленные на заказ в точном соответствии с нашими требованиями Технические характеристики. Ювелирные изделия и модные аксессуары уже печатается на 3D-принтере.Так же, как веб-сайт Etsy создал всемирное сообщество ремесленников, поэтому Zazzy воспроизвел что с использованием технологии 3D-печати. Благодаря простым онлайн-сервисам вроде Shapeways, каждый может сделать свои собственные ник-нэки на 3D-принтере для себя или для себя. продавать другим людям без затрат и хлопот, связанных с использованием собственного 3D-принтера (даже Staples теперь предлагает услуги 3D-печати в некоторых своих магазинах).

«Товары по индивидуальному заказу» - это не просто вещи, которые мы покупаем и используем: еда, которую мы едим, тоже может попасть в эту категорию.На приготовление нужно время, умение и терпение, потому что готовится аппетитный еда выходит далеко за рамки смешивания ингредиентов и нагревания их на плите. Поскольку большинство продуктов можно выдавливать (выдавливать через сопла), они могут (теоретически) также можно напечатать в 3D. Несколько лет назад, Зло Безумный Scientist Laboratories в шутку напечатали какие-то странные предметы из сахар. В 2013 году New York Times обозреватель А.Дж. Джейкобс поставил перед собой задачу распечатайте всю еду, включая тарелку и столовые приборы. в Он случайно натолкнулся на работу Ход Липсона из Корнельского университета, кто верит, что еда может быть когда-нибудь лично, напечатана на 3D-принтере, чтобы соответствовать точные потребности вашего организма в питании.Что аккуратно переносит нас в будущее ...

Фото: Теоретически вы можете делать 3D-отпечатки из любого сырья, в которое вы можете подавать. ваш принтер. Вот несколько фантастических 3D-объектов, напечатанных из сахарного песка "CandyFab 4000" (взломанный старый плоттер HP) от всегда занятных людей в лабораториях злых безумных ученых. Фотография любезно предоставлена ​​Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликована на Flickr в 2007 году под лицензией Creative Commons License.

Будущее 3D-печати

Многие люди верят, что 3D-печать возвещает не только о приливной волне нахальных пластиковых уловок, но революция в обрабатывающей промышленности и мировая экономика, которой он управляет.Хотя 3D-печать будет безусловно, позволяет нам делать наши собственные вещи, есть ограничить то, что вы можете достичь самостоятельно с помощью дешевого принтера и трубка из пластика. Реальные экономические выгоды могут быть получены, когда 3D-печать повсеместно принята крупными компаниями в качестве центрального столп обрабатывающей промышленности. Во-первых, это позволит производители предлагают гораздо больше возможностей настройки существующих продуктов, поэтому доступность готового массового производства будет в сочетании с привлекательностью уникального ремесла, сделанного на заказ.Во-вторых, 3D-печать - это, по сути, роботизированная технология, поэтому она будет снизить стоимость производства до такой степени, что опять же, экономически выгодно производить товары в Северной Америке и Европа, которую в настоящее время собирают дешево (плохо оплачиваемыми людьми) в таких местах, как Китай и Индия. Наконец, 3D-печать повысит производительность (поскольку для того, чтобы делать то же самое, потребуется меньше людей), снижение общие затраты на производство, что должно привести к снижению цен и больший спрос - и это всегда хорошо для потребителей, для производители и экономика.

Фотография: два вида печатающей головки (иногда называемой «головкой инструмента») 3D-принтера. Фото Эшли Маклафлин любезно предоставлено Корпус морской пехоты США.

Как работают 3D-принтеры?

Даже лучшие художники изо всех сил пытаются показать нам, какие объекты реального мира выглядят во всей своей трехмерной (3D) красоте. Большую часть времени это не имеет значения - просмотр фотографии или эскиза дает нам хорошая идея.Но если вы занимаетесь разработкой новых продукты, и вам нужно показать их клиентам или покупателям, ничто не сравнится с прототипом: модель, которую можно потрогать, подержать и Чувствовать. Беда только в том, что на изготовление моделей вручную уходит много времени. машины, которые могут создавать «быстрые прототипы», стоят целое состояние (до полмиллиона долларов). Ура, значит для 3д принтеров , которые немного работают как струйные принтеры, и создавайте 3D-модели слой за слоем до 10 раз скорость и пятая стоимость. Как именно они работают? Давайте внимательнее!

Фото: 3D-печать в действии: это печатающая головка принтера Invent3D, медленно создавая объект, слой за слоем, брызгая расплавленным синим пластиком из его точно движущегося сопла.Фото капрала. Джастин Апдеграфф любезно предоставлен Корпусом морской пехоты США.

От ручных прототипов к быстрому прототипированию

Фото: Качественный скоростной прототип космического самолета, сделанный из воска. из чертежа САПР НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

Раньше были такие вещи, как автоматизированное проектирование (САПР) и лазеры, модели и прототипы были кропотливо вырезаны из дерева или склеены из кусочков картона или пластика.Они могли взять дней или даже недель, чтобы заработать и обычно стоит целое состояние. Получающий внесение изменений или дополнений было трудным и отнимало много времени, особенно если использовалась сторонняя модельная компания, и это может оттолкнуть дизайнеров от внесения улучшений или принятия комментарии на борту в последнюю минуту: "Слишком поздно!"

С появлением более совершенных технологий, идея под названием быстрое прототипирование (RP) зародилась в 1980-х. как решение этой проблемы: это означает разработку моделей и прототипы более автоматизированными методами, обычно за часы или дни. чем недели, на которые раньше уходило традиционное прототипирование.3D печать является логическим продолжением этой идеи, в которой дизайнеры продукта делают свои собственные быстрые прототипы, за часы, с использованием сложных машин похожи на струйные принтеры.

Как работает 3D-принтер?

Artwork: Один из первых в мире трехмерных принтеров FDM, разработан С. Скоттом Крампом в 1980-х годах. В этом дизайне модель (розовая, 40) напечатана. на опорной плите (темно-синий, 10), которая перемещается в горизонтальном (X – Y) направлениях, в то время как печать головка и сопло (2 и 4, оранжевые) перемещаются в вертикальном (Z) направлении.В качестве сырья для печати используется пластиковый стержень (желтый, 46), оплавленный печатающей головкой. Процесс нагрева тщательно регулируется термопара (электрический датчик тепла), подключенная к регулятору температуры (фиолетовый, 86). Стержень выдавливается сжатым воздухом из большого резервуара и компрессор справа (зеленый, 60/62). С тех пор все немного изменилось, но основной принцип (создание объекта путем плавления и осаждения пластика под трехмерным контролем) остается прежним.Иллюстрация из патента США 5,121,329: Устройство и метод для создания трехмерных объектов, автор С. Скотт Крамп, Stratasys Ltd, 9 июня 1992 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Представьте, что вы строите обычный деревянный прототип автомобиля. Ты бы начните с бруска из цельного дерева и вырежьте внутрь, как скульптор, постепенно раскрывая «спрятанный» внутри предмет. Или если вы хотели сделать модель дома по проекту архитектора, вы бы построили это как настоящий сборный дом, наверное, вырезая миниатюрные копии стен из картона и их склейка.Теперь лазер может легко вырезать из дерева форму, и это не выходит за рамки области возможностей научить робота приклеивать картон вместе, но 3D-принтеры не работают ни одним из этих способов!

Типичный 3D-принтер очень похож на струйный принтер. с компьютера. Он создает 3D-модель по одному слою за раз из снизу вверх, путем многократной печати на одной и той же области методом, известным как моделирование методом сплавленного осаждения (FDM) . Работая полностью автоматически, принтер создает модель в течение нескольких часов, поворачивая 3D CAD. втягивание в партии двухмерных, поперечных слои - эффективно разделяют 2D-отпечатки, расположенные один поверх другой, но без бумаги между ними.Вместо того, чтобы использовать чернила, которые никогда не накапливаются объем, принтер наносит слои расплавленного пластика или порошка и сплавляет их вместе (и с существующей структурой) с помощью клея или ультрафиолета.

Q: Какие «чернила» используются в 3D-принтере? A: Пластик!

Там, где струйный принтер распыляет жидкие чернила, а лазерный принтер использует твердый порошок, 3D-принтер не использует ни того, ни другого: вы не можете построить 3D-модель, накапливая цветную воду или черную пыль! Вы можете моделировать пластик.3D-принтер по сути работает, выдавливая расплавленный пластик через крошечное сопло, которое он перемещает точно под компьютером контроль. Он печатает один слой, ждет, пока он высохнет, а затем печатает следующий слой поверх. В зависимости от качества принтера, то вы получите либо потрясающе выглядящую трехмерную модель, либо множество двухмерных пластиковых линий, грубо лежащих друг на друге - как глазурь для торта с плохо нанесенным трубопроводом! Очевидно, что пластик, из которого печатаются модели, имеет огромное значение.

Фото: 3D-принтер Lulzbot.Вы можете увидеть маленькую катушку из сырого красного пластика. («нить»), которая подается в печатающую головку сверху. Фото Стефана Белчера любезно предоставлено ВМС США.

Когда мы говорим о пластике, мы обычно имеем в виду «пластик»: если вы прилежный переработчик, вы знаете, что существует множество типов пластика, все они различны как химически (по их молекулярному составу), так и физически (в их поведение по отношению к теплу, свету и т. д.). Неудивительно, что в 3D-принтерах используются термопласты , (пластмассы, которые плавятся при нагревании и превращаются в твердые, когда снова охлаждают), и обычно либо ABS (акрилонитрилбутадиенстирол), PLA (полимолочная кислота), либо ПЭТГ (полиэтиленгерефталат гликоль).

Пожалуй, наиболее знакомый материал, из которого изготавливаются кирпичи LEGO®, ABS также широко используется в салонах автомобилей (иногда и во внешних деталях, таких как колпаки), для изготовления внутренних частей холодильников и в пластиковых деталях компьютеров (вполне вероятно, что мышь и клавиатура, которые вы используете сейчас, сделаны из АБС-пластика). Так почему этот материал используется для 3D-печати? На самом деле это смесь твердого и прочного пластика (акрилонитрил) с синтетическим каучуком (бутадиенстирол). Он идеально подходит для 3D-печати, потому что он твердый при комнатной температуре и плавится при температуре немногим выше 100 ° C (220 ° F), что достаточно прохладно, чтобы плавиться внутри принтера без слишком сильного нагрева, и достаточно горячее, чтобы модели, напечатанные с его помощью, выиграли ''. тают, если их оставить на солнце.После схватывания его можно отшлифовать или покрасить; Еще одно полезное свойство ABS - это то, что он имеет бело-желтый цвет в необработанном виде, но могут быть добавлены пигменты (химические вещества цвета в краске), чтобы придать ему практически любой цвет. В зависимости от типа принтера, который вы используете, вы подаете на него пластик в виде маленьких шариков или нитей (например, пластиковых ниток).

PLA проще в использовании, чем ABS, и немного более экологичен, хотя он более мягкий и менее прочный. PETG - это промежуточный вариант, близкий к прочности ABS, его легко формовать и относительно легко перерабатывать.

Вам не обязательно печатать в 3D с помощью пластика: теоретически вы можете печатать объекты, используя любой расплавленный материал, который достаточно быстро затвердевает и затвердевает. В июле 2011 г. исследователи из Английский университет Эксетера представил прототип пищевого принтера, который может печатать 3D-объекты с использованием расплавленного шоколада!

Преимущества и недостатки

Фото: B9Creator ™ - типичный недорогой 3D-принтер своими руками. Первоначально он был доступен в виде комплекта по цене 2495 долларов; теперь он приходит в собранном виде в трех разных версиях по цене от 6000 до 12000 долларов.Фото любезно предоставлено Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликовано на Flickr в 2012 г. под лицензией Creative Commons.

Производители 3D-принтеров заявляют, что они в 10 раз быстрее, чем другими способами и в 5 раз дешевле, поэтому они дают большие преимущества для люди, которым нужны быстрые прототипы за часы, а не дни. Несмотря на то что высокопроизводительные 3D-принтеры они по-прежнему дороги (обычно около 25 000–50 000 долларов), они часть стоимости более сложных машин RP (которые входят в от 100 000 до 500 000 долларов), а гораздо более дешевые машины также есть в наличии (вы можете купить комплект 3D-принтера Tronxy примерно за 100–200 долларов).Они также достаточно маленькие, безопасные, простые в использовании и надежны (функции, которые сделали их все более популярными в таких местах, как проектные / инженерные школы).

С другой стороны, отделка моделей, которые они производят, обычно уступает тем, которые производятся на станках с РП более высокого класса. Выбор материалы часто ограничиваются одним или двумя, цвета могут быть грубыми, и текстура может не очень хорошо отражать предполагаемую отделку продукта. Как правило, модели, напечатанные на 3D-принтере может быть лучше для предварительной визуализации новых продуктов; более сложные машины RP могут быть использованы позже в процессе, когда проекты близки к доработке и такие вещи, как точная поверхность текстуры важнее.

Приложения

Для чего можно использовать 3D-принтер? Это немного похоже на вопрос "Как много способов использовать копировальный аппарат? »Теоретически единственным ограничением является ваше воображение. На практике пределы - это точность модель, с которой вы печатаете, точность вашего принтера и материалы, которыми вы печатаете. Современная 3D-печать была изобретена около 25 лет назад, но по-настоящему он начал набирать обороты только в последнее десятилетие. Довольно технология все еще относительно новая; даже в этом случае диапазон использования 3D-печати довольно удивительно.

Медицина

Фото: пластиковые сердца, напечатанные на 3D-принтере, позволяют хирургам проводить операции без риска. Модель доктора Мэтью Брамлета. Фотография, являющаяся общественным достоянием, опубликована на Flickr благодаря галерее изображений NIH США и 3D Print Exchange.

Жизнь - это путешествие в один конец; склонные к ошибкам, стареющие люди со складками, осыпающиеся тела, естественно, видят большие перспективы в технологии, которая возможность создания заменяющих частей тела и тканей. Вот почему врачи были одними из первых, кто начал изучать 3D-печать.Уже у нас видел 3D-печатные уши (от индийской компании Novabeans), руки и ноги (от Limbitless Solutions, Biomechanical Robotics Group и Bespoke) и мускулы (от Корнельского университета). 3D-принтеры имеют также использовались для производства искусственной ткани (Organovo), клеток (Samsara Sciences) и кожа (в партнерстве косметических гиганты L'Oreal и Organovo). Хотя мы еще далеки от того, чтобы полностью напечатанные на 3D-принтере сменные органы (например, сердце и печень), все быстро движется в этом направлении.Один проект, известный как Тело на чипе, управляется Институтом регенеративной медицины Уэйк Форест в Северной Каролине, печатает миниатюрные человеческие сердца, легкие и кровеносные сосуды, помещает их на микрочип и проверяет их искусственной крови.

Помимо сменных частей тела, все чаще используется 3D-печать. используется для медицинского образования и обучения. В детском доме Никлауса Больница в Майами, Флорида, хирурги практикуют операцию на 3D-копии детских сердечек.В другом месте то же самое Техника используется для репетиции операции на головном мозге.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Разработка и испытание самолетов - дело сложное и дорогое: Боинг Внутри Dreamliner около 2,3 миллиона компонентов! Несмотря на то что компьютерные модели могут быть использованы для проверки многих аспектов того, как самолеты вести себя, точные прототипы еще нужно сделать для таких вещей, как испытания в аэродинамической трубе. А 3D-печать - простой и эффективный способ сделай это. В то время как коммерческие самолеты строятся в больших количествах, военные самолеты, скорее всего, будут сильно индивидуализированы, а 3D-печать позволяет проектировать, испытывать и производить мелкосерийные или единичные детали как быстро и экономично.

Фото: ВМС США с тех пор тестируют 3D-принтеры на кораблях. один был установлен на USS Essex в 2014 году. Теоретически бортовой принтер делает корабль более самодостаточным, с меньшими затратами на запасные части и материалы, особенно в военное время. Это подводное беспроводное зарядное устройство, напечатанное на 3D-принтере. типично для объектов, которые могут быть напечатаны во время миссии в море. Фото Девина Писнера любезно предоставлено ВМС США.

Космические аппараты даже сложнее самолетов и имеют дополнительные недостаток в том, что они «производятся» в крошечных количества - иногда когда-либо производится только один.Вместо того, чтобы идти на все расходы изготовления уникальных инструментов и производственного оборудования, он может многое Разумнее печатать на 3D-принтере одноразовые компоненты. Но зачем вообще делать части космоса на Земле? Доставка сложных и тяжелых конструкций в пространство сложно, дорого и требует много времени; способность к производить вещи на Луне или на других планетах, может оказаться бесценный. Легко представить космонавтов (или даже роботов) в 3D. принтеры для производства любых предметов, которые им нужны (включая запасные частей), вдали от Земли, когда они им нужны.Но даже обычные космические проекты, порожденные Землей, могут извлечь выгоду из скорость, простота и дешевизна 3D-печати. Последние, поддерживаемые людьми NASA Rover использует детали, напечатанные на 3D-принтере, созданные с помощью Stratasys.

Фото: С запчастями и ремонтом проблем нет. 3D-принтер Lulzbot Taz 6, используемый для изготовления запасных частей на борту военного корабля США, крупным планом. Фото Кристофера А. Велойказы любезно предоставлено ВМС США.

Визуализация

Создание прототипов самолетов или космических ракет является примером гораздо более широкое применение для 3D-печати: визуализация того, как новые дизайны будут смотреть в трех измерениях.Мы можем использовать такие вещи, как виртуальная реальность для это, конечно, но люди часто предпочитают то, что видят и трогать. Все чаще 3D-принтеры используются для быстрого и точного архитектурное моделирование. Хотя мы (пока) не можем печатать 3D в материалах например, кирпич и бетон, существует широкий ассортимент пластмасс. доступны, и их можно раскрасить, чтобы они выглядели как реалистичные здания отделка. Точно так же 3D-печать теперь широко используется для прототипирование и тестирование промышленных и потребительских товаров. Поскольку многие повседневные вещи вылеплены из пластика, 3D-печатная модель может выглядеть очень похож на готовый продукт - идеально подходит для фокус-группы тестирование или исследование рынка.

Персонализированные товары

Современная жизнь - от пластиковых зубных щеток до фантиков. здесь-сегодня, ушел-завтра - удобно, недорого и одноразово. Однако не все ценят серийное массовое производство. вот почему так популярны дорогие «дизайнерские этикетки». в в будущем многие из нас смогут пользоваться преимуществами доступные, персонализированные продукты, изготовленные на заказ в точном соответствии с нашими требованиями Технические характеристики. Ювелирные изделия и модные аксессуары уже печатается на 3D-принтере.Так же, как веб-сайт Etsy создал всемирное сообщество ремесленников, поэтому Zazzy воспроизвел что с использованием технологии 3D-печати. Благодаря простым онлайн-сервисам вроде Shapeways, каждый может сделать свои собственные ник-нэки на 3D-принтере для себя или для себя. продавать другим людям без затрат и хлопот, связанных с использованием собственного 3D-принтера (даже Staples теперь предлагает услуги 3D-печати в некоторых своих магазинах).

«Товары по индивидуальному заказу» - это не просто вещи, которые мы покупаем и используем: еда, которую мы едим, тоже может попасть в эту категорию.На приготовление нужно время, умение и терпение, потому что готовится аппетитный еда выходит далеко за рамки смешивания ингредиентов и нагревания их на плите. Поскольку большинство продуктов можно выдавливать (выдавливать через сопла), они могут (теоретически) также можно напечатать в 3D. Несколько лет назад, Зло Безумный Scientist Laboratories в шутку напечатали какие-то странные предметы из сахар. В 2013 году New York Times обозреватель А.Дж. Джейкобс поставил перед собой задачу распечатайте всю еду, включая тарелку и столовые приборы. в Он случайно натолкнулся на работу Ход Липсона из Корнельского университета, кто верит, что еда может быть когда-нибудь лично, напечатана на 3D-принтере, чтобы соответствовать точные потребности вашего организма в питании.Что аккуратно переносит нас в будущее ...

Фото: Теоретически вы можете делать 3D-отпечатки из любого сырья, в которое вы можете подавать. ваш принтер. Вот несколько фантастических 3D-объектов, напечатанных из сахарного песка "CandyFab 4000" (взломанный старый плоттер HP) от всегда занятных людей в лабораториях злых безумных ученых. Фотография любезно предоставлена ​​Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликована на Flickr в 2007 году под лицензией Creative Commons License.

Будущее 3D-печати

Многие люди верят, что 3D-печать возвещает не только о приливной волне нахальных пластиковых уловок, но революция в обрабатывающей промышленности и мировая экономика, которой он управляет.Хотя 3D-печать будет безусловно, позволяет нам делать наши собственные вещи, есть ограничить то, что вы можете достичь самостоятельно с помощью дешевого принтера и трубка из пластика. Реальные экономические выгоды могут быть получены, когда 3D-печать повсеместно принята крупными компаниями в качестве центрального столп обрабатывающей промышленности. Во-первых, это позволит производители предлагают гораздо больше возможностей настройки существующих продуктов, поэтому доступность готового массового производства будет в сочетании с привлекательностью уникального ремесла, сделанного на заказ.Во-вторых, 3D-печать - это, по сути, роботизированная технология, поэтому она будет снизить стоимость производства до такой степени, что опять же, экономически выгодно производить товары в Северной Америке и Европа, которую в настоящее время собирают дешево (плохо оплачиваемыми людьми) в таких местах, как Китай и Индия. Наконец, 3D-печать повысит производительность (поскольку для того, чтобы делать то же самое, потребуется меньше людей), снижение общие затраты на производство, что должно привести к снижению цен и больший спрос - и это всегда хорошо для потребителей, для производители и экономика.

Фотография: два вида печатающей головки (иногда называемой «головкой инструмента») 3D-принтера. Фото Эшли Маклафлин любезно предоставлено Корпус морской пехоты США.

Как работают 3D-принтеры?

Даже лучшие художники изо всех сил пытаются показать нам, какие объекты реального мира выглядят во всей своей трехмерной (3D) красоте. Большую часть времени это не имеет значения - просмотр фотографии или эскиза дает нам хорошая идея.Но если вы занимаетесь разработкой новых продукты, и вам нужно показать их клиентам или покупателям, ничто не сравнится с прототипом: модель, которую можно потрогать, подержать и Чувствовать. Беда только в том, что на изготовление моделей вручную уходит много времени. машины, которые могут создавать «быстрые прототипы», стоят целое состояние (до полмиллиона долларов). Ура, значит для 3д принтеров , которые немного работают как струйные принтеры, и создавайте 3D-модели слой за слоем до 10 раз скорость и пятая стоимость. Как именно они работают? Давайте внимательнее!

Фото: 3D-печать в действии: это печатающая головка принтера Invent3D, медленно создавая объект, слой за слоем, брызгая расплавленным синим пластиком из его точно движущегося сопла.Фото капрала. Джастин Апдеграфф любезно предоставлен Корпусом морской пехоты США.

От ручных прототипов к быстрому прототипированию

Фото: Качественный скоростной прототип космического самолета, сделанный из воска. из чертежа САПР НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

Раньше были такие вещи, как автоматизированное проектирование (САПР) и лазеры, модели и прототипы были кропотливо вырезаны из дерева или склеены из кусочков картона или пластика.Они могли взять дней или даже недель, чтобы заработать и обычно стоит целое состояние. Получающий внесение изменений или дополнений было трудным и отнимало много времени, особенно если использовалась сторонняя модельная компания, и это может оттолкнуть дизайнеров от внесения улучшений или принятия комментарии на борту в последнюю минуту: "Слишком поздно!"

С появлением более совершенных технологий, идея под названием быстрое прототипирование (RP) зародилась в 1980-х. как решение этой проблемы: это означает разработку моделей и прототипы более автоматизированными методами, обычно за часы или дни. чем недели, на которые раньше уходило традиционное прототипирование.3D печать является логическим продолжением этой идеи, в которой дизайнеры продукта делают свои собственные быстрые прототипы, за часы, с использованием сложных машин похожи на струйные принтеры.

Как работает 3D-принтер?

Artwork: Один из первых в мире трехмерных принтеров FDM, разработан С. Скоттом Крампом в 1980-х годах. В этом дизайне модель (розовая, 40) напечатана. на опорной плите (темно-синий, 10), которая перемещается в горизонтальном (X – Y) направлениях, в то время как печать головка и сопло (2 и 4, оранжевые) перемещаются в вертикальном (Z) направлении.В качестве сырья для печати используется пластиковый стержень (желтый, 46), оплавленный печатающей головкой. Процесс нагрева тщательно регулируется термопара (электрический датчик тепла), подключенная к регулятору температуры (фиолетовый, 86). Стержень выдавливается сжатым воздухом из большого резервуара и компрессор справа (зеленый, 60/62). С тех пор все немного изменилось, но основной принцип (создание объекта путем плавления и осаждения пластика под трехмерным контролем) остается прежним.Иллюстрация из патента США 5,121,329: Устройство и метод для создания трехмерных объектов, автор С. Скотт Крамп, Stratasys Ltd, 9 июня 1992 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Представьте, что вы строите обычный деревянный прототип автомобиля. Ты бы начните с бруска из цельного дерева и вырежьте внутрь, как скульптор, постепенно раскрывая «спрятанный» внутри предмет. Или если вы хотели сделать модель дома по проекту архитектора, вы бы построили это как настоящий сборный дом, наверное, вырезая миниатюрные копии стен из картона и их склейка.Теперь лазер может легко вырезать из дерева форму, и это не выходит за рамки области возможностей научить робота приклеивать картон вместе, но 3D-принтеры не работают ни одним из этих способов!

Типичный 3D-принтер очень похож на струйный принтер. с компьютера. Он создает 3D-модель по одному слою за раз из снизу вверх, путем многократной печати на одной и той же области методом, известным как моделирование методом сплавленного осаждения (FDM) . Работая полностью автоматически, принтер создает модель в течение нескольких часов, поворачивая 3D CAD. втягивание в партии двухмерных, поперечных слои - эффективно разделяют 2D-отпечатки, расположенные один поверх другой, но без бумаги между ними.Вместо того, чтобы использовать чернила, которые никогда не накапливаются объем, принтер наносит слои расплавленного пластика или порошка и сплавляет их вместе (и с существующей структурой) с помощью клея или ультрафиолета.

Q: Какие «чернила» используются в 3D-принтере? A: Пластик!

Там, где струйный принтер распыляет жидкие чернила, а лазерный принтер использует твердый порошок, 3D-принтер не использует ни того, ни другого: вы не можете построить 3D-модель, накапливая цветную воду или черную пыль! Вы можете моделировать пластик.3D-принтер по сути работает, выдавливая расплавленный пластик через крошечное сопло, которое он перемещает точно под компьютером контроль. Он печатает один слой, ждет, пока он высохнет, а затем печатает следующий слой поверх. В зависимости от качества принтера, то вы получите либо потрясающе выглядящую трехмерную модель, либо множество двухмерных пластиковых линий, грубо лежащих друг на друге - как глазурь для торта с плохо нанесенным трубопроводом! Очевидно, что пластик, из которого печатаются модели, имеет огромное значение.

Фото: 3D-принтер Lulzbot.Вы можете увидеть маленькую катушку из сырого красного пластика. («нить»), которая подается в печатающую головку сверху. Фото Стефана Белчера любезно предоставлено ВМС США.

Когда мы говорим о пластике, мы обычно имеем в виду «пластик»: если вы прилежный переработчик, вы знаете, что существует множество типов пластика, все они различны как химически (по их молекулярному составу), так и физически (в их поведение по отношению к теплу, свету и т. д.). Неудивительно, что в 3D-принтерах используются термопласты , (пластмассы, которые плавятся при нагревании и превращаются в твердые, когда снова охлаждают), и обычно либо ABS (акрилонитрилбутадиенстирол), PLA (полимолочная кислота), либо ПЭТГ (полиэтиленгерефталат гликоль).

Пожалуй, наиболее знакомый материал, из которого изготавливаются кирпичи LEGO®, ABS также широко используется в салонах автомобилей (иногда и во внешних деталях, таких как колпаки), для изготовления внутренних частей холодильников и в пластиковых деталях компьютеров (вполне вероятно, что мышь и клавиатура, которые вы используете сейчас, сделаны из АБС-пластика). Так почему этот материал используется для 3D-печати? На самом деле это смесь твердого и прочного пластика (акрилонитрил) с синтетическим каучуком (бутадиенстирол). Он идеально подходит для 3D-печати, потому что он твердый при комнатной температуре и плавится при температуре немногим выше 100 ° C (220 ° F), что достаточно прохладно, чтобы плавиться внутри принтера без слишком сильного нагрева, и достаточно горячее, чтобы модели, напечатанные с его помощью, выиграли ''. тают, если их оставить на солнце.После схватывания его можно отшлифовать или покрасить; Еще одно полезное свойство ABS - это то, что он имеет бело-желтый цвет в необработанном виде, но могут быть добавлены пигменты (химические вещества цвета в краске), чтобы придать ему практически любой цвет. В зависимости от типа принтера, который вы используете, вы подаете на него пластик в виде маленьких шариков или нитей (например, пластиковых ниток).

PLA проще в использовании, чем ABS, и немного более экологичен, хотя он более мягкий и менее прочный. PETG - это промежуточный вариант, близкий к прочности ABS, его легко формовать и относительно легко перерабатывать.

Вам не обязательно печатать в 3D с помощью пластика: теоретически вы можете печатать объекты, используя любой расплавленный материал, который достаточно быстро затвердевает и затвердевает. В июле 2011 г. исследователи из Английский университет Эксетера представил прототип пищевого принтера, который может печатать 3D-объекты с использованием расплавленного шоколада!

Преимущества и недостатки

Фото: B9Creator ™ - типичный недорогой 3D-принтер своими руками. Первоначально он был доступен в виде комплекта по цене 2495 долларов; теперь он приходит в собранном виде в трех разных версиях по цене от 6000 до 12000 долларов.Фото любезно предоставлено Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликовано на Flickr в 2012 г. под лицензией Creative Commons.

Производители 3D-принтеров заявляют, что они в 10 раз быстрее, чем другими способами и в 5 раз дешевле, поэтому они дают большие преимущества для люди, которым нужны быстрые прототипы за часы, а не дни. Несмотря на то что высокопроизводительные 3D-принтеры они по-прежнему дороги (обычно около 25 000–50 000 долларов), они часть стоимости более сложных машин RP (которые входят в от 100 000 до 500 000 долларов), а гораздо более дешевые машины также есть в наличии (вы можете купить комплект 3D-принтера Tronxy примерно за 100–200 долларов).Они также достаточно маленькие, безопасные, простые в использовании и надежны (функции, которые сделали их все более популярными в таких местах, как проектные / инженерные школы).

С другой стороны, отделка моделей, которые они производят, обычно уступает тем, которые производятся на станках с РП более высокого класса. Выбор материалы часто ограничиваются одним или двумя, цвета могут быть грубыми, и текстура может не очень хорошо отражать предполагаемую отделку продукта. Как правило, модели, напечатанные на 3D-принтере может быть лучше для предварительной визуализации новых продуктов; более сложные машины RP могут быть использованы позже в процессе, когда проекты близки к доработке и такие вещи, как точная поверхность текстуры важнее.

Приложения

Для чего можно использовать 3D-принтер? Это немного похоже на вопрос "Как много способов использовать копировальный аппарат? »Теоретически единственным ограничением является ваше воображение. На практике пределы - это точность модель, с которой вы печатаете, точность вашего принтера и материалы, которыми вы печатаете. Современная 3D-печать была изобретена около 25 лет назад, но по-настоящему он начал набирать обороты только в последнее десятилетие. Довольно технология все еще относительно новая; даже в этом случае диапазон использования 3D-печати довольно удивительно.

Медицина

Фото: пластиковые сердца, напечатанные на 3D-принтере, позволяют хирургам проводить операции без риска. Модель доктора Мэтью Брамлета. Фотография, являющаяся общественным достоянием, опубликована на Flickr благодаря галерее изображений NIH США и 3D Print Exchange.

Жизнь - это путешествие в один конец; склонные к ошибкам, стареющие люди со складками, осыпающиеся тела, естественно, видят большие перспективы в технологии, которая возможность создания заменяющих частей тела и тканей. Вот почему врачи были одними из первых, кто начал изучать 3D-печать.Уже у нас видел 3D-печатные уши (от индийской компании Novabeans), руки и ноги (от Limbitless Solutions, Biomechanical Robotics Group и Bespoke) и мускулы (от Корнельского университета). 3D-принтеры имеют также использовались для производства искусственной ткани (Organovo), клеток (Samsara Sciences) и кожа (в партнерстве косметических гиганты L'Oreal и Organovo). Хотя мы еще далеки от того, чтобы полностью напечатанные на 3D-принтере сменные органы (например, сердце и печень), все быстро движется в этом направлении.Один проект, известный как Тело на чипе, управляется Институтом регенеративной медицины Уэйк Форест в Северной Каролине, печатает миниатюрные человеческие сердца, легкие и кровеносные сосуды, помещает их на микрочип и проверяет их искусственной крови.

Помимо сменных частей тела, все чаще используется 3D-печать. используется для медицинского образования и обучения. В детском доме Никлауса Больница в Майами, Флорида, хирурги практикуют операцию на 3D-копии детских сердечек.В другом месте то же самое Техника используется для репетиции операции на головном мозге.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Разработка и испытание самолетов - дело сложное и дорогое: Боинг Внутри Dreamliner около 2,3 миллиона компонентов! Несмотря на то что компьютерные модели могут быть использованы для проверки многих аспектов того, как самолеты вести себя, точные прототипы еще нужно сделать для таких вещей, как испытания в аэродинамической трубе. А 3D-печать - простой и эффективный способ сделай это. В то время как коммерческие самолеты строятся в больших количествах, военные самолеты, скорее всего, будут сильно индивидуализированы, а 3D-печать позволяет проектировать, испытывать и производить мелкосерийные или единичные детали как быстро и экономично.

Фото: ВМС США с тех пор тестируют 3D-принтеры на кораблях. один был установлен на USS Essex в 2014 году. Теоретически бортовой принтер делает корабль более самодостаточным, с меньшими затратами на запасные части и материалы, особенно в военное время. Это подводное беспроводное зарядное устройство, напечатанное на 3D-принтере. типично для объектов, которые могут быть напечатаны во время миссии в море. Фото Девина Писнера любезно предоставлено ВМС США.

Космические аппараты даже сложнее самолетов и имеют дополнительные недостаток в том, что они «производятся» в крошечных количества - иногда когда-либо производится только один.Вместо того, чтобы идти на все расходы изготовления уникальных инструментов и производственного оборудования, он может многое Разумнее печатать на 3D-принтере одноразовые компоненты. Но зачем вообще делать части космоса на Земле? Доставка сложных и тяжелых конструкций в пространство сложно, дорого и требует много времени; способность к производить вещи на Луне или на других планетах, может оказаться бесценный. Легко представить космонавтов (или даже роботов) в 3D. принтеры для производства любых предметов, которые им нужны (включая запасные частей), вдали от Земли, когда они им нужны.Но даже обычные космические проекты, порожденные Землей, могут извлечь выгоду из скорость, простота и дешевизна 3D-печати. Последние, поддерживаемые людьми NASA Rover использует детали, напечатанные на 3D-принтере, созданные с помощью Stratasys.

Фото: С запчастями и ремонтом проблем нет. 3D-принтер Lulzbot Taz 6, используемый для изготовления запасных частей на борту военного корабля США, крупным планом. Фото Кристофера А. Велойказы любезно предоставлено ВМС США.

Визуализация

Создание прототипов самолетов или космических ракет является примером гораздо более широкое применение для 3D-печати: визуализация того, как новые дизайны будут смотреть в трех измерениях.Мы можем использовать такие вещи, как виртуальная реальность для это, конечно, но люди часто предпочитают то, что видят и трогать. Все чаще 3D-принтеры используются для быстрого и точного архитектурное моделирование. Хотя мы (пока) не можем печатать 3D в материалах например, кирпич и бетон, существует широкий ассортимент пластмасс. доступны, и их можно раскрасить, чтобы они выглядели как реалистичные здания отделка. Точно так же 3D-печать теперь широко используется для прототипирование и тестирование промышленных и потребительских товаров. Поскольку многие повседневные вещи вылеплены из пластика, 3D-печатная модель может выглядеть очень похож на готовый продукт - идеально подходит для фокус-группы тестирование или исследование рынка.

Персонализированные товары

Современная жизнь - от пластиковых зубных щеток до фантиков. здесь-сегодня, ушел-завтра - удобно, недорого и одноразово. Однако не все ценят серийное массовое производство. вот почему так популярны дорогие «дизайнерские этикетки». в в будущем многие из нас смогут пользоваться преимуществами доступные, персонализированные продукты, изготовленные на заказ в точном соответствии с нашими требованиями Технические характеристики. Ювелирные изделия и модные аксессуары уже печатается на 3D-принтере.Так же, как веб-сайт Etsy создал всемирное сообщество ремесленников, поэтому Zazzy воспроизвел что с использованием технологии 3D-печати. Благодаря простым онлайн-сервисам вроде Shapeways, каждый может сделать свои собственные ник-нэки на 3D-принтере для себя или для себя. продавать другим людям без затрат и хлопот, связанных с использованием собственного 3D-принтера (даже Staples теперь предлагает услуги 3D-печати в некоторых своих магазинах).

«Товары по индивидуальному заказу» - это не просто вещи, которые мы покупаем и используем: еда, которую мы едим, тоже может попасть в эту категорию.На приготовление нужно время, умение и терпение, потому что готовится аппетитный еда выходит далеко за рамки смешивания ингредиентов и нагревания их на плите. Поскольку большинство продуктов можно выдавливать (выдавливать через сопла), они могут (теоретически) также можно напечатать в 3D. Несколько лет назад, Зло Безумный Scientist Laboratories в шутку напечатали какие-то странные предметы из сахар. В 2013 году New York Times обозреватель А.Дж. Джейкобс поставил перед собой задачу распечатайте всю еду, включая тарелку и столовые приборы. в Он случайно натолкнулся на работу Ход Липсона из Корнельского университета, кто верит, что еда может быть когда-нибудь лично, напечатана на 3D-принтере, чтобы соответствовать точные потребности вашего организма в питании.Что аккуратно переносит нас в будущее ...

Фото: Теоретически вы можете делать 3D-отпечатки из любого сырья, в которое вы можете подавать. ваш принтер. Вот несколько фантастических 3D-объектов, напечатанных из сахарного песка "CandyFab 4000" (взломанный старый плоттер HP) от всегда занятных людей в лабораториях злых безумных ученых. Фотография любезно предоставлена ​​Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликована на Flickr в 2007 году под лицензией Creative Commons License.

Будущее 3D-печати

Многие люди верят, что 3D-печать возвещает не только о приливной волне нахальных пластиковых уловок, но революция в обрабатывающей промышленности и мировая экономика, которой он управляет.Хотя 3D-печать будет безусловно, позволяет нам делать наши собственные вещи, есть ограничить то, что вы можете достичь самостоятельно с помощью дешевого принтера и трубка из пластика. Реальные экономические выгоды могут быть получены, когда 3D-печать повсеместно принята крупными компаниями в качестве центрального столп обрабатывающей промышленности. Во-первых, это позволит производители предлагают гораздо больше возможностей настройки существующих продуктов, поэтому доступность готового массового производства будет в сочетании с привлекательностью уникального ремесла, сделанного на заказ.Во-вторых, 3D-печать - это, по сути, роботизированная технология, поэтому она будет снизить стоимость производства до такой степени, что опять же, экономически выгодно производить товары в Северной Америке и Европа, которую в настоящее время собирают дешево (плохо оплачиваемыми людьми) в таких местах, как Китай и Индия. Наконец, 3D-печать повысит производительность (поскольку для того, чтобы делать то же самое, потребуется меньше людей), снижение общие затраты на производство, что должно привести к снижению цен и больший спрос - и это всегда хорошо для потребителей, для производители и экономика.

Фотография: два вида печатающей головки (иногда называемой «головкой инструмента») 3D-принтера. Фото Эшли Маклафлин любезно предоставлено Корпус морской пехоты США.

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

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

Что такое 3D-принтер?

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

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

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

Почему это называется печатью?

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

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

Как работают 3D-принтеры?

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

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

Какие возможности?

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

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

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

Какие ограничения?

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

Это следующий большой шаг?

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

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

@Killdozer

Что такое 3D-печать? Как это работает?

3D-печать предоставила несколько полезных решений для строительства, медицины, пищевой и авиакосмической промышленности.

Примеры 3D-печати

3D-печать проникла почти во все отрасли и предложила инновационные решения для проблем во всем мире.Вот несколько интересных примеров того, как 3D-печать меняет будущее:

Еда, напечатанная на 3D-принтере

Еда, напечатанная на 3D-принтере, кажется чем-то необычным или слишком хороша, чтобы быть правдой. На самом деле, если его можно протереть, его можно смело печатать. Как что-то из научно-фантастического шоу, 3D-принтеры накладывают пюре на настоящие ингредиенты, такие как курица и морковь, чтобы воссоздать продукты, которые мы знаем и любим. Еда, напечатанная на 3D-принтере, полностью безопасна для употребления, если принтер полностью очищен и работает должным образом.Тем не менее, вы можете заказать еду заранее. 3D-принтеры для еды по-прежнему относительно медленны. Например, для печати детализированного кусочка шоколада требуется около 15-20 минут. Тем не менее, мы видели, как принтеры изготавливают все, от гамбургеров до пиццы и даже пряничных домиков, используя эту умопомрачительную технологию.

Вот как выглядит первый дом, напечатанный на 3D-принтере, выставленный на продажу с сайта CNBC Television

3D Printed Houses

Некоммерческие организации и города по всему миру обращаются к 3D-печати, чтобы решить глобальный кризис бездомных.New Story, некоммерческая организация, занимающаяся улучшением жилищных условий, прямо сейчас печатает дома. Используя принтер длиной 33 фута, New Story может создать дом площадью 500 квадратных футов со стенами, окнами и двумя спальнями всего за 24 часа. На данный момент New Story создала мини-кварталы с 3D-печатью в Мексике, Гаити, Сальвадоре и Боливии, причем более 2000 домов напечатаны на 100%.

Органы и протезы, напечатанные на 3D-принтере

В ближайшем будущем мы увидим, как 3D-принтеры будут создавать рабочие органы для тех, кто ждет трансплантации.Вместо традиционного процесса донорства органов врачи и инженеры объединяются для разработки новой волны медицинских технологий, которые могут создавать сердца, почки и печень с нуля. В этом процессе органы сначала моделируются в 3D с использованием точных характеристик тела реципиента, а затем слой за слоем распечатывается комбинация живых клеток и полимерного геля (более известного как биочернила), чтобы создать живой человеческий орган. Эта революционная технология способна изменить известную нам медицинскую отрасль и сократить чрезвычайно большое количество пациентов в списке ожидания донорства органов в США.

3D-печать предлагает несколько дополнительных революционных средств улучшения качества жизни пациентов, делая решения более доступными для поставщиков медицинских услуг: от компонентов для хирургических машин до масок N95 и аппаратов ИВЛ, предназначенных для помощи в борьбе с COVID-19. Пожалуй, наиболее впечатляюще то, что технология 3D-печати даже позволила ускорить производство и обеспечить долговечность протезов при одновременном снижении затрат, как, например, GE Additive произвела более 10000 замен тазобедренного сустава с помощью 3D-печати с 2007 по 2018 год.

3D-печать для аэрокосмической техники

Будет ли будущее космических путешествий зависеть от ракет, напечатанных на 3D-принтере? Так думают такие компании, как Relativity Space в Калифорнии. Компания утверждает, что она может напечатать рабочую ракету на 3D-принтере всего за несколько дней и из 100 раз меньшего количества деталей, чем у обычного шаттла. Первая концептуальная ракета компании, Terran 1, займет всего 60 дней от начала печати до запуска в космос. Ракета будет напечатана на заказ с использованием запатентованного сплава металла, который максимизирует грузоподъемность и минимизирует время сборки.Общая грузоподъемность этой ракеты достигает 1750 кг (примерно вес среднего носорога). Неплохо для того, что вышло из принтера.

3D-печатные материалы не только легче производить быстро и с меньшими затратами, но и 3D-печать также позволяет сократить общее количество деталей, которые необходимо сваривать, а также значительно снизить вес и повысить прочность. Другой известный пример - двигатель LEAP компании GE Aviation, самый продаваемый двигатель в аэрокосмической промышленности, в котором используются топливные форсунки из кобальт-хрома, напечатанные на 3D-принтере, которые весят на 25% меньше и в пять раз прочнее, чем форсунки традиционного производства.

Машины, напечатанные на 3D-принтере

3D-печать используется в автомобильной промышленности в течение многих лет, что позволяет компаниям сокращать циклы проектирования и производства при одновременном снижении количества необходимых запасов. Запасные части, инструменты, приспособления и приспособления могут производиться по мере необходимости, обеспечивая при этом гибкость, которую невозможно было представить для предыдущих поколений.

Кроме того, 3D-печать дает автолюбителям возможность настраивать свои автомобили или восстанавливать старые автомобили с помощью деталей, которые больше не производятся.Авторемонтные мастерские могут даже использовать 3D-печать, когда сталкиваются с необычными запросами на ремонт.

Потребительские товары с 3D-печатью

Потребительские товары без цифрового или электронного качества сборки, такие как обувь, очки, ювелирные изделия и т. Д., Могут производиться серийно с помощью 3D-печати. В то время как различные другие продукты могут иметь корпус или каркас, изготовленные с помощью 3D-печати, любой предмет, который может быть изготовлен в форме, также может быть изготовлен с помощью 3D-печати.

Как работают 3D-принтеры | Министерство энергетики

На этой неделе мы празднуем запуск новой серии статей по энергетике.gov: Как работает энергия.

Три года назад печать трехмерных объектов дома могла бы звучать как вещь из The Jetsons . Но всего за несколько коротких лет 3D-печать резко выросла, превратившись из нишевой технологии в революционную инновацию, которая захватывает воображение как крупных производителей, так и любителей.

3D-печать может произвести революцию в производстве, позволяя компаниям (и частным лицам) разрабатывать и производить продукты по-новому, а также сокращать отходы материалов, экономить энергию и сокращать время, необходимое для вывода продуктов на рынок.

Что такое 3D-печать?

Технология 3D-печати, впервые изобретенная в 1980-х годах инженером и физиком Чаком Халлом, прошла долгий путь. 3D-печать, также называемая аддитивным производством, - это процесс создания объекта путем нанесения материала по одному крошечному слою за раз.

Основная идея аддитивного производства может быть найдена в горных породах глубоко под землей (капающая вода откладывает тонкие слои минералов, формируя сталактиты и сталагмиты), но более современным примером является обычный настольный принтер.Подобно тому, как струйный принтер добавляет отдельные точки чернил для формирования изображения, 3D-принтер добавляет материал только там, где это необходимо, на основе цифрового файла.

Для сравнения, многие традиционные производственные процессы, которые недавно были названы «субтрактивным производством», требуют вырезания лишних материалов для изготовления желаемой детали. Результат: согласно данным Национальной лаборатории Окриджа Министерства энергетики США, субтрактивное производство может тратить до 30 фунтов материала на каждый фунт полезного материала в некоторых частях.

В некоторых процессах 3D-печати около 98 процентов сырья используется для изготовления готовой детали. Не говоря уже о том, что 3D-печать позволяет производителям создавать новые формы и более легкие детали, которые используют меньше сырья и требуют меньшего количества этапов производства. В свою очередь, это может привести к снижению энергопотребления для 3D-печати - до 50 процентов меньше энергии для определенных процессов по сравнению с традиционными производственными процессами.

Хотя возможности аддитивного производства безграничны, сегодня 3D-печать в основном используется для создания небольших, относительно дорогих компонентов с использованием пластмасс и металлических порошков.Тем не менее, поскольку цены на настольные 3D-принтеры продолжают падать, некоторые новаторы экспериментируют с различными материалами, такими как шоколад и другие продукты питания, воск, керамика и биоматериалы, подобные человеческим клеткам.

Как работает 3D-принтер?

Технологии аддитивного производства бывают разных форм и размеров, но независимо от типа 3D-принтера или материала, который вы используете, процесс 3D-печати следует одним и тем же основным этапам.

Все начинается с создания трехмерного чертежа с использованием программного обеспечения для автоматизированного проектирования (обычно называемого САПР).Создатели ограничены только своим воображением. Например, 3D-принтеры использовались для производства всего, от роботов и протезов до нестандартной обуви и музыкальных инструментов. Национальная лаборатория Ок-Ридж даже сотрудничает с компанией, чтобы создать первый автомобиль, напечатанный на 3D-принтере, с использованием крупномасштабного 3D-принтера, а America Makes - президентский экспериментальный институт производственных инноваций, специализирующийся на 3D-печати - недавно объявил, что предоставляет финансирование для новый недорогой 3D-принтер по металлу.

После создания 3D-чертежа необходимо подготовить принтер. Это включает заправку сырья (например, пластиков, металлических порошков или связующих растворов) и подготовку платформы для сборки (в некоторых случаях вам может потребоваться очистить ее или нанести клей, чтобы предотвратить движение и деформацию от тепла во время процесса печати) .

Как только вы нажмете кнопку «Печать», машина автоматически построит желаемый объект. Хотя процессы печати различаются в зависимости от типа технологии 3D-печати, экструзия материала (которая включает в себя ряд различных типов процессов, таких как моделирование методом наплавления) является наиболее распространенным процессом, используемым в настольных 3D-принтерах.

Экструзия материала работает как клеевой пистолет. Печатный материал - обычно пластиковая нить - нагревается до жидкого состояния и выдавливается через сопло для печати. Используя информацию из цифрового файла - дизайн разделен на тонкие двухмерные поперечные сечения, чтобы принтер точно знал, куда положить материал - сопло наносит полимер тонкими слоями, часто толщиной 0,1 миллиметра. Полимер быстро затвердевает, связываясь с нижележащим слоем, прежде чем платформа сборки опустится, а печатающая головка добавит еще один слой.В зависимости от размера и сложности объекта весь процесс может занять от нескольких минут до нескольких дней.

После завершения печати каждый объект требует небольшой постобработки. Это может варьироваться от отклеивания объекта от платформы сборки до удаления поддерживающих структур (временный материал, напечатанный для поддержки выступов на объекте) и удаления излишков порошка.

Типы 3D-принтеров

С годами индустрия 3D-печати резко выросла, создав новые технологии (и новый язык для описания различных процессов аддитивного производства).Чтобы упростить этот язык, ASTM International - международная организация по стандартизации - выпустила в 2012 году стандартную терминологию, в которой технологии аддитивного производства были разделены на семь широких категорий. Ниже приведены краткие сведения о различных типах 3D-печати (с экструзией материала, описанной в предыдущем разделе).

  • Распыление материала : Как и в стандартном настольном принтере, при струйном нанесении материала материал откладывается через головку струйного принтера. В этом процессе обычно используется пластик, который требует света для его затвердевания (так называемый фотополимер), но он также может печатать воски и другие материалы.Хотя с помощью струйной печати можно производить точные детали и включать несколько материалов за счет использования дополнительных сопел для струйных принтеров, машины относительно дороги, а время сборки может быть медленным.
  • Распыление связующего : При распылении связующего тонкий слой порошка (это может быть что угодно, от пластика или стекла до металла или песка) катится по платформе сборки. Затем головка принтера распыляет связующий раствор (похожий на клей), чтобы соединить порошок только в местах, указанных в цифровом файле.Процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет готов к печати, а лишний порошок, который поддерживал объект во время сборки, будет удален и сохранен для дальнейшего использования. Распыление связующего можно использовать для создания относительно больших деталей, но это может быть дорогостоящим, особенно для больших систем.
  • Плавление в порошковом слое : Плавление в порошковом слое аналогично распылению связующего, за исключением того, что слои порошка соединяются вместе (плавятся или спекаются - процесс, в котором используется тепло или давление для образования твердой массы материала без его плавления) с помощью источника тепла, например лазера или электронного луча.Хотя процессы в порошковом слое позволяют производить высококачественные, прочные полимерные и твердые металлические детали, выбор сырья для этого типа аддитивного производства ограничен.
  • Направленное отложение энергии : Направленное отложение энергии может иметь множество форм, но все они следуют базовому процессу. Проволока или порошковый материал наносится тонкими слоями и плавится с использованием источника высокой энергии, такого как лазер. Системы направленного осаждения энергии обычно используются для ремонта существующих деталей и изготовления очень больших деталей, но с этой технологией эти детали часто требуют более обширной постобработки.
  • Ламинирование листов : Системы ламинирования листов скрепляют тонкие листы материала (обычно бумаги или металла) вместе с помощью клея, низкотемпературных источников тепла или других форм энергии для создания 3D-объекта. Системы ламинирования листов позволяют производителям печатать с использованием материалов, чувствительных к нагреву, таких как бумага и электроника, и предлагают самые низкие материальные затраты по сравнению с любым аддитивным процессом. Но этот процесс может быть немного менее точным, чем некоторые другие типы систем аддитивного производства.
  • Фотополимеризация в кубовой ванне : Фотополимеризация - самый старый тип 3D-принтеров - использует жидкую смолу, которая отверждается с помощью специальных ламп для создания 3D-объекта. В зависимости от типа принтера, он использует лазер или проектор для запуска химической реакции и упрочнения тонких слоев смолы. Эти процессы позволяют создавать очень точные детали с мелкими деталями, но выбор материалов ограничен, а машины могут быть дорогими.
Создание страны производителей

Хотя 3D-печать не нова, недавние достижения в этой технологии (наряду с ростом популярности таких сайтов, как Esty и Kickstarter) вызвали возрождение творческого производства - когда любой, кто имеет доступ к принтер является производителем, и настройка продукта практически не ограничена.

3D-принтеры и другие производственные технологии превращают потребителей в творцов - или производителей вещей. Это движение, часто называемое Движением Создателей, помогает стимулировать инновации и создавать совершенно новый способ ведения бизнеса. Продукты больше не нужно производить массово - они могут изготавливаться небольшими партиями, распечатываться на месте или адаптироваться к индивидуальным потребностям.

Этот новый образ мышления проникает и в класс через доступ к 3D-принтерам.Студенты не ограничиваются придумыванием крутых, новых идей - они могут воплотить их в жизнь, и это вдохновляет их на изучение STEM (науки, технологии, инженерии и математики). Чтобы познакомить студентов с аддитивным производством и его потенциалом, Министерство энергетики, Национальная лаборатория Ок-Ридж и компания America Makes пожертвовали почти 450 3D-принтеров командам, участвующим в конкурсе FIRST Robotics в этом году.

Подъем Движения Создателей, охваченный как молодыми, так и старыми, представляет огромные возможности для Соединенных Штатов.Он может создать основу для новых продуктов и процессов, которые помогут оживить американское производство. Чтобы отметить этот потенциал, президент Обама организовал в Белом доме первую ярмарку Maker Faire, которая позволила новаторам и предпринимателям всех возрастов показать, что они сделали, и поделиться тем, чему они научились.

Будущее 3D-печати

Аддитивное производство не только влияет на движение производителей, но и меняет способы ведения бизнеса компаниями и федеральными агентствами.

Компании обращаются к аддитивному производству, чтобы создавать детали, которые раньше были невозможны. Многие указывают на то, что компания GE использует 3D-принтеры для создания топливных форсунок для нового реактивного двигателя, которые прочнее и легче обычных деталей. а федеральные агентства изучают способы использования этой технологии для более эффективного выполнения своих задач.Министерство здравоохранения и социальных служб США создало биржу 3D-печати NIH, чтобы лучше делиться биомедицинскими моделями для 3D-печати среди медицинского сообщества, в то время как НАСА изучает, как 3D-печать работает в космосе.

Тем не менее, это только верхушка айсберга, когда речь идет о потенциале аддитивного производства. Для производителей аддитивное производство позволит создать широкий спектр новых продуктов, которые могут повысить конкурентоспособность отрасли, снизить энергопотребление в отрасли и способствовать развитию экономики экологически чистой энергии.

От помощи в финансировании America Makes, государственно-частного партнерства, призванного сделать США лидером в области 3D-печати, до создания производственного демонстрационного центра в лаборатории Oak Ridge Lab, Министерство энергетики предоставляет компаниям доступ к технологиям 3D-печати и обучает их. - и будущие инженеры - о возможностях технологии. Чтобы обеспечить развитие технологий, национальные лаборатории Департамента сотрудничают с промышленностью для создания новой технологии 3D-печати.Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора недавно объявила о сотрудничестве по разработке новых материалов, оборудования и программного обеспечения для 3D-печати, а Национальная лаборатория Ок-Ридж сотрудничает с целью разработки новой коммерческой системы аддитивного производства, которая в 200-500 раз быстрее и может печатать пластиковые компоненты в 10 раз больше, чем современные коммерческие 3D-принтеры.

По мере того, как цены падают, а технологии становятся быстрее и точнее, 3D-печать готова изменить то, как компании и потребители думают о производстве - примерно так же, как первые компьютеры привели к быстрому доступу к знаниям, которые мы сейчас берем. как должное.

Чтобы узнать больше о 3D-печати Министерства энергетики, посетите веб-сайт Advanced Manufacturing Office.

Как устроиться на работу в 3D-печать

Не знаете, как устроиться на работу в 3D-печати? Индустрия аддитивного производства - быстрорастущий сектор, в котором растет спрос на квалифицированных специалистов. Карьера в аддитивном производстве включает инженеров, разработчиков программного обеспечения, материаловедов и широкий спектр функций поддержки бизнеса, включая продажи, маркетинг и другие специальности.

Это руководство вместе с нашим веб-сайтом «Работа в 3D-печати» призвано помочь тем, кто хочет войти в индустрию 3D-печати.

Что такое 3D-печать и где она используется?

Термин 3D-печать, который часто используется как общий термин, охватывает целый ряд технологий. К ним относятся 3D-принтеры, в которых используются полимеры, такие как FFF / FDM или SLA, до принтеров, способных работать с различными металлами, включая DMLS, SLM или EBM.

Если вы хотите узнать больше о некоторых из этих различных технологий 3D-печати, прочитайте наше бесплатное руководство по 3D-печати для начинающих.

Раннее применение аддитивного производства было замечено в аэрокосмической отрасли, а также в здравоохранении и медицине, которые использовали эту технологию новаторски. Сейчас большинство вертикалей исследуют возможности использования 3D-печати, начиная с моды и искусства и заканчивая строительной индустрией.

Топливная форсунка, напечатанная на 3D-принтере LEAP. Фото Майкла Петча.

Какие задания существуют в 3D-печати? Какая квалификация мне нужна?

Индустрия 3D-печати объединяет ноу-хау в области оборудования, программного обеспечения и материалов, и поэтому в аддитивном производстве есть возможности для профессионалов с разным опытом.

Инженеры-механики имеют широкий спектр возможностей карьерного роста в секторе аддитивного производства. Сюда входят инженеры-прикладники, которые работают с технологиями 3D-принтеров, аддитивными материалами, данными и процессами и используют технические навыки и навыки решения проблем для создания аддитивных приложений для конечного использования. Инженеры по приложениям также могут быть важной частью процесса продаж, обучая потенциальных клиентов и выступая в качестве ключевого контактного лица для вопросов клиентов.

Другие роли, выполняемые инженерами-механиками в индустрии 3D-печати, включают исследования и разработки, разработку новых продуктов, оценку систем, установку оборудования и, конечно же, эксплуатацию систем аддитивного производства.

Концепция Digital Factory от EOS. Изображение с EOS

Разработчики программного обеспечения играют не менее важную роль в индустрии аддитивного производства. Инженеры-программисты могут работать над разработкой программного обеспечения для 3D-принтеров, интеграцией аппаратного и программного обеспечения, автоматизацией систем и вычислительным проектированием, что может потребовать определенных знаний в области машинного кода и / или программного обеспечения САПР. Веб-разработчики также пользуются большим спросом, поскольку облачные решения для 3D-печати становятся все более распространенными.

Другие роли разработчиков программного обеспечения в индустрии аддитивного производства могут включать проектирование пользовательского интерфейса и пользовательского интерфейса, интеграцию API, тестирование и отладку программного обеспечения, а также администрирование серверов.

Визуализация надстройки моделирования искажений. Изображение через AddUp

Специалисты по материалам также нужны компаниям-производителям аддитивов и поставщикам AM. Материаловеды могут работать над исследованиями и разработками материалов для 3D-печати следующего поколения или улучшением существующих процессов 3D-печати и характеристик материалов путем предоставления количественной и качественной научной информации. Очень желательны профессионалы, знающие материалы, обычно используемые в 3D-печати, такие как термопластические полимеры, фотоактивные смолы и металлические порошки.

Другие обязанности материаловедов могут включать тестирование механических и химических свойств деталей, напечатанных на 3D-принтере, разработку протоколов постобработки и создание инфраструктуры для работы с химическими веществами.

Доктор Шилло из BASF представляет Ultrafuse 316LX для моделирования плавленых слоев на 1-й Мюнхенской технологической конференции 2017 г. Фото Михаэля Петча.

Техников или сервисных инженеров ищут компании, занимающиеся 3D-печатью, и их клиенты для эксплуатации и обслуживания множества 3D-принтеров в индустрии AM.Роль технического специалиста потребует изучения того, как работать с 3D-принтерами и их программным обеспечением для подготовки к печати, которое является уникальным для каждого производителя. Дополнительные задачи могут включать обслуживание и ремонт, интеграцию новых функций, тестирование и документацию, а также консультирование клиентов по отраслевым приложениям для 3D-печати. В результате практический опыт работы с 3D-принтерами и программным обеспечением САПР будет очень полезным при поступлении на должность техника по 3D-принтерам или инженера по обслуживанию.

Внутри цифровой фабрики Materials Solutions.Фото Тии Виальвы. Инженеры-проектировщики

отвечают за первый важный шаг 3D-печати - создание цифровой 3D-модели, и поэтому могут найти работу во многих компаниях, использующих аддитивное производство. Инженеры-конструкторы могут работать как традиционные 3D-дизайнеры, создавая компьютерные модели с использованием программного обеспечения 3D CAD, такого как Solidworks или Fusion 360. Инженеры-конструкторы могут иметь такие обязанности, как быстрое создание прототипов и тестирование механических компонентов 3D-печатных деталей с использованием структурированного и аналитического подхода.

Другая работа для 3D-дизайнеров включает преобразование концептуальных чертежей в компьютерные 3D-проекты, перевод реальных деталей в цифровые 3D-модели и выполнение моделирования процессов 3D-печати для оптимизации производства и минимизации сбоев. Дизайнеры также хотят работать с медицинскими данными, например DICOM, и готовить их к 3D-печати.

И, наконец, спрос на менеджеров по продажам, маркетингу или по работе с клиентами, а также других специалистов по поддержке бизнеса в индустрии аддитивного производства растет, так же как отрасль продолжает расти.Бизнес-роли включают в себя широкий спектр действий, таких как управление продуктами, развитие бизнеса, аналитика, маркетинг, продажи и управление учетными записями. Чтобы успешно выполнять различные бизнес-функции, кандидаты должны иметь глубокое понимание рыночных тенденций в отрасли AM, а также отличные коммуникативные навыки, аналитическое мышление и способность соблюдать сроки. Это также включает в себя знание методов, материалов и программного обеспечения 3D-печати, а также возможностей технологии 3D-печати.

Советы по применению

Специалисты с опытом 3D-печати пользуются большим спросом, но также относительно редко. Если вы раньше работали с 3D-принтерами, вам следует выделить их в своем приложении. Включение портфолио прошлых работ - также отличный способ продемонстрировать свои способности.

Если ваш опыт ограничен, вы все равно можете обладать необходимыми навыками для работы в 3D-печати. Чтобы увеличить свои шансы на успех, сосредоточьтесь на передаваемых навыках в области инженерии, материаловедения, кодирования или 3D-моделирования.Вы должны хорошо понимать, как ваши существующие знания могут быть применены к обязанностям, которые повлечет за собой ваша желаемая должность в 3D-печати.

Где мне найти работы по 3D-печати?

На веб-сайте 3D Printing Jobs размещены вакансии в аддитивном производстве от ведущих компаний со всего мира. Если вы готовы начать свою карьеру в области 3D-печати, создайте бесплатный профиль на сайте 3D Printing Jobs здесь и найдите свою следующую работу сегодня.

Чтобы получать последние новости о 3D-печати, подпишитесь на информационный бюллетень 3D Printing Industry. Также подписывайтесь на нас в Twitter и ставьте нам лайки на Facebook .

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *