3 д принтера – Что такое 3D-принтер

Содержание

3D-принтер | Энциклопедия 3D-печати


Описание

Технология печати методом послойного наплавления (FDM) получила широкое распространение среди индивидуальных пользователей и небольших компаний благодаря широким возможностям, относительной простоте и хорошей ценовой доступности. Популярность этого метода заслуживает более подробного описания процесса и используемых принтеров. В этом разделе мы рассмотрим нюансы конструкции принтеров и применение технологии на практике.

Общий процесс

Как и все методы 3D-печати, FDM относится к технологиям аддитивного производства. Термин «аддитивный» является англицизмом от слова «additive», означающим «добавка» или «за счет добавления». Термин предназначен для обособления технологий производства сложных трехмерных изделий, отличающихся от привычных «субтрактивных» («subtractive» — «за счет отделения») методов – фрезеровки, сверления, шлифовки и пр.

FDM можно считать одним из наиболее технологически простых методов 3D-печати. В основе процесса лежит последовательное наслоение тонкой нити расплавленного пластика вплоть до создания цельного трехмерного объекта. В качестве расходного материала используется пластиковая нить, намотанная на катушку. Изредка используются отдельные прутки пластика. Стандартный диаметр нити составляет 1,75мм или 3мм.

Процесс печати состоит из ряда этапов:

  • Создания или импорта цифровой трехмерной модели
  • Обработки цифровой модели для печати с добавлением поддерживающих структур
  • Расположения и ориентировки цифровой модели на рабочем столе
  • Слайсинга – нарезки цифровой модели на отдельные слои с преобразованием данных в инструкции для работы принтера, называемые G-кодом
  • Непосредственно печати
  • При необходимости, физической или химической обработки готовой модели

Конструктивные элементы

Корпус

3D-принтер Ultimaker с открытым деревянным корпусом

В конструкции FDM 3D-принтера важны многие элементы, не всегда очевидные неискушенному человеку. Так, имеет значение материал корпуса в том случае, если он несет нагрузку. Многие FDM принтеры выпускаются с деревянными корпусами – такое решение кажется дешевым и неказистым, но на самом деле помогает поглощать вибрации при печати, что положительно сказывается на качестве изготовляемых моделей. С другой стороны, стальная или алюминиевая рама обеспечивает долговечность и ударостойкость устройства.

Имеет значение и открытая или закрытая конструкция принтера. Хорошо вентилируемая рабочая камера полезна при печати полилактидом (он же PLA-пластик), так как этот материал долго стеклуется. Если напечатанные слои не будут успевать застывать и схватываться, возможно их растекание, либо деформация нижележащих слоев под давлением верхних.

С другой стороны, многие популярные материалы (например, ABS-пластик и нейлон) имеют высокую степень усадки. Под «усадкой» подразумевается сокращения объема материала при остывании. В случае с тем же ABS-пластиком чрезмерно быстрое и неравномерное охлаждение нанесенных слоев может привести к их закручиванию, либо деформации и растрескиванию модели в целом.

3D-принтер PICASO Designer с закрытым пластиковым корпусом

В этом случае корпус с закрытой облицовкой приходится кстати, позволяя добиваться медленного, равномерного охлаждения материала.

Наконец, форма FDM принтера может быть связана и с используемой системой координат.

Так, наиболее популярным вариантом является Декартова или, что точнее в большинстве случаев, прямоугольная система координат.

В последнее время набирает популярность дельтаобразная системы координат – такие устройства именуются «дельта-роботами» и предлагают определенную выгоду в плане точности печати и легкости расширения вертикального размера области построения.

Несущие элементы конструкции и направляющие обычно выполняются из алюминия или стали. Привод экструдера и платформы осуществляется с помощью ремней или винтов.

Экструдер принтера 3DPrintBox в частично разобранном состоянии. Хорошо видна розовая пластиковая нить и протягивающий механизм – две шестерни с проточками в зубьях

Экструдер

Следующим важным элементом является экструдер, то есть печатающая головка принтера. Эти устройства могут варьироваться конструктивно, но в целом содержат одинаковые основные компоненты:
  • Протягивающий механизм для подачи нити в сопло
  • Сопло, служащее для плавки нити и экструзии расплавленного материала
  • Нагревательный элемент для подогрева сопла
  • Вентилятор
Как правило, протягивающий механизм состоит из шестерней или винтов, приводимых в действие электромотором.

Как очевидно, электромотор приводит в движение шестерни, осуществляя подачу пластиковой нити в сопло. В сопле происходит плавка нити с последующей экструзией вязкого материала.

Исключительно важным моментом является резкий градиент температур между нижней и верхней частью сопла – именно для этой цели и устанавливается вентилятор.

При переходе порога температуры стеклования пластик становится мягким, но еще не вязким, расширяясь в объеме.

Экструдер принтера 3DPrintBox в собранном состоянии. Виден электромотор протягивающего механизма (сверху), двойной вентилятор (в середине) и сопло с присоединенным электронагревательным элементом (внизу)

В этом состоянии возрастает трение материала с внутренними стенками сопла.

Если длина (и, как следствие, площадь) этого участка слишком велика, то суммарный коэффициент трения может стать непосильным для протягивающего механизма.

Таким образом, длина участка сопла с нерасплавленной нитью и длина участка с расплавленным материалом не имеют особого значения, а вот длина участка с пластиком при температуре стеклования должна быть как можно короче.

Самым эффективным решением этой проблемы является применение радиаторов и вентиляторов, охлаждающих нить и верхнюю часть сопла.

Справедливости ради отметим, что время пребывания пластика в расплавленном состоянии тоже следует минимизировать, ибо многие термопластики теряют пластичность после длительного пребывания при высоких температурах, а образующиеся твердые частицы могут забить сопло.

Диаграмма перехода пластиковой нити из твердого состояния в вязкое. Длина среднего участка должна быть как можно короче для предотвращения проблем с проталкиванием материала

Как правило, такого рода проблемы не возникают при нормальной, стабильной экструзии, ибо длина сопла слишком мала.

Забивание сопла может произойти при наличии внутренних неровностей, либо при погрешностях в изготовлении нити: возникающие застои приводят к постепенному образованию крупинок, которые затем увлекаются потоком расплавленного пластика и забивают выходное отверстие.

Наиболее популярные материалы для изготовления сопел – алюминий и латунь.

Диаметр отверстия может варьироваться, но средняя величина составляет 0,3мм.

Отверстия меньшего диаметра позволяют добиваться более высокого разрешения, в то время как увеличение диаметра повышает скорость построения и снижает риск забивания сопла.

Рабочая платформа

Платформа 3D принтера 3D Systems Cube передвигается по осям X и Z, а экструдер – по оси Y

Рабочая платформа служит в качестве поверхности для построения моделей.

В зависимости от используемой системы координат, платформа может быть подвижной или статической.

Как правило, в принтерах, использующих Декартову систему координат, движение платформы в вертикальной плоскости отвечает за вертикальное позиционирование экструдера относительно самой платформы.

Некоторые модели добавляют и движение платформы по одной из осей в горизонтальной плоскости, что позволяет несколько уменьшить габариты устройства при условии наличия открытого корпуса.

Примером таких принтеров служит популярный 3D Systems Cube.

Рабочая платформа дельта-роботов остается на месте. Позиционирование экструдера в трех плоскостях осуществляется исключительно за счет движения трех манипуляторов

Принтеры дельтаобразной конфигурации («дельта-роботы») используют статические платформы.

Позиционирование печатной головки во всех трех измерениях осуществляется исключительно за счет передвижения самого экструдера.

Как правило, экструдер подвешивается на трех манипуляторах, чье скоординированное движение по вертикальным направляющим и перемещает головку.

Ассиметричное движение регулирует позиционирование экструдера по горизонтали за счет изменения угла наклона манипуляторов, а симметричное – по вертикали.

Альтернативно, возможно использование подвижной платформы и стационарного экструдера, но такие дизайны пока не получили широкого применения.

Экспериментальный принтер Quantum Delta использует «перевернутый» дизайн с подвижной платформой и стационарным экструдером

Отличительной особенностью всех дельта-принтеров является цилиндрическая форма области построения. Одним из достоинств подобных дизайнов является легкость наращивания рабочей зоны. Так, для увеличения высоты построения требуется лишь установить направляющие и кабели увеличенной длины.

Тем не менее, даже статические платформы нельзя назвать полностью неподвижными. Перед началом печати требуется калибровка платформы, то есть устранение возможного наклона. Механизмы калибровки могут быть как ручными, так и автоматическими, в зависимости от модели принтера.

В случае ручной калибровки от пользователя потребуется последовательное позиционирование сопла в различных точках платформы.

Для измерения дистанции используются специальные шаблоны, а в случаях наиболее простых или самодельных конструкций – просто листы офисной бумаги, чья толщина примерно соответствует 100 микронам.

Более продвинутые устройства вроде MakerBot Replicator используют специальные сенсоры для точного измерения дистанции. Регулировка наклона производится за счет вращения подпружиненных винтов, на которые опирается платформа.

Калибровка платформы зачастую осуществляется с помощью регулировочных винтов, хотя большинство принтеров помогают в этой задаче, последовательно перемещая экструдер в разные точки платформы



Важность калибровки невозможно переоценить, ибо от нее зависит успех нанесения первого слоя пластика и успех печати в целом.

Если высота сопла будет слишком мала, то экструзия просто не произойдет.

Если слишком велика, то пластик не схватится с поверхностью, и принтер будет печатать «по воздуху», создавая хитросплетения пластиковой нити, не имеющие ничего общего с заданной моделью.

Результатом же наклона платформы может стать сочетание этих двух эффектов. Как бы ни была совершенна конструкция принтера, пользователям рекомендуется прослеживать хотя бы построение первых нескольких слоев модели.

Перфорированный рабочий столик принтера Up! Plus 2 обеспечивает хорошее сцепление пластика с поверхностью, но требует тщательного ухода, так как отверстия легко забиваются

В зависимости от конструкции, рабочая платформа может быть оснащена съемным столиком.

Такое решение зачастую применяется в принтерах с закрытыми корпусами, затрудняющими снятие моделей с платформы или чистку поверхности.

В случае применения перфорированных столиков такое решение просто необходимо, так как чистка поверхности производится вымачиванием в растворителях.

Минусом съемных столиков является возможность возникновения люфта при достаточной слабости креплений или зажимов.

Подогреваемая алюминиевая платформа со съемным стеклянным рабочим столиком принтера PICASO Designer

При печати определенными видами материалов, такими как ABS-пластик или нейлон, платформа оснащается нагревательным элементом. Целью нагрева является замедление остывания нижних слоев ради предотвращения их закрутки, вызываемой усадкой термопластика. Подробнее об этом явлении и методах борьбы можно прочитать в разделе «Как избежать деформации моделей при 3D-печати».

Материалы, применяемые для изготовления рабочих столиков весьма разнообразны. Среди них можно упомянуть алюминий, сталь, акрил – наличие подогрева, само собой, сужает выбор материалов. Популярным выбором в последнее время стало стекло, что обуславливается высокой стойкостью к деформациям и легкости достижения идеально ровной поверхности при производстве. Некоторые производители даже используют вулканическое стекло из-за низкой теплопроводности, позволяющей замедлять охлаждение начальных слоев модели.

Подготовка цифровой модели

Популярный слайсер с открытым исходным кодом ReplicatorG

Само создание цифровых трехмерных моделей не входит в процесс 3D-печати. Для создания моделей используются обычные системы автоматизированного проектирования («САПР» или «CAD» в англоязычной терминологии), включая такие 3D-редакторы, как SolidWorks, AutoCad и LightWave среди многих.

Процесс подготовки модели к печати начинается с импорта трехмерной модели в формате .STL в специальную программу, называемую «слайсер». Такие программы выполняют функции графических редакторов, позволяя добавлять опорные элементы, необходимые для поддержки навесных элементов моделей. Многие слайсеры позволяют добавлять опорные структуры автоматически, не требуя усилий со стороны пользователя. Кроме того, слайсеры позволяют размещать модели на рабочем столе и менять их пространственную ориентацию.

Продвинутые программы позволяют изменять и тонкие настройки печати – толщину наносимого слоя, температуру сопла, учитывать используемый расходный материал.

Возможности слайсеров тесно связаны и с возможностями самих принтеров. Некоторые модели имеют «закрытый код», требующий использования фирменных слайсеров. Среди наиболее популярных слайсеров с открытым исходным кодом такие программы, как Repetier-Host, ReplicatorG и Skeinforge.

Построение опорных структур модели в слайсере Repetier-Host

После того, как цифровая модель размещена на виртуальном рабочем столе, созданы необходимые опоры и выполнены настройки, производится непосредственно слайсинг – нарезание трехмерной модели на виртуальные слои с толщиной, соответствующей толщине слоев наносимого пластика. Каждое такое сечение будет служить в качестве шаблона для построения конкретного слоя физической модели. Конечный результат предоставляется в виде G-кода – набора команд для 3D-принтера, определяющих движение экструдера и платформы в процессе печати. G-код может быть передан непосредственно с компьютера с помощью прямого соединения, либо записан на карту памяти или USB-накопитель для автономной печати при условии, что принтер оснащен необходимым интерфейсом и контрольным модулем.

Печать

Некоторые энтузиасты 3D-печати создают собственные скребки для снятия готовых моделей с рабочего столика

Печать может занимать достаточно продолжительное время, зачастую исчисляемое часами. Продолжительность зависит от скорости печати и размера изготовляемых моделей. Скорость печати, в свою очередь, зависит от сложности модели, совершенства алгоритмов позиционирования, толщины слоя и диаметра сопла. Прерывание процесса печати может привести к потере модели. Хотя некоторые принтеры и позволяют временно останавливать процесс для замены расходного материала, продолжительная пауза приведет к остыванию верхних слоев. При возобновлении печати последующие слои могут «не схватиться» с уже напечатанными.

Для снятия готовых моделей со столика применяются тонкие скребки. В то же время рекомендуется дождаться хотя бы частичного остывания модели во избежание повреждения еще мягких слоев или ожогов при прикосновении к еще горячему пластику. Кроме того, при наличии достаточного терпения можно дождаться полного охлаждения и усадки, которая в большинстве случаев автоматически проводит к отделению модели от столика.

Демонстрация опорных структур в составе готовой модели

В зависимости от рабочего пластика, может быть возможна механическая или химическая обработка. Так, модели из ABS-пластика поддаются обработке парами ацетона, что приводит к сглаживанию шероховатостей и печатных артефактов, но может привести и к потере наиболее деликатных черт модели. В основном, обработка сводится к удалению поддерживающих структур навесных элементов модели. При печати на принтерах с одним экструдером опоры выполняются из того же материала, что и сама модель, несколько усложняя процесс. При использовании принтеров с двумя или более печатными головками, возможно построение опор с использованием водорастворимого поливинилового спирта (PVA-пластика). Подробнее о пластиках, используемых в FDM 3D-печати можно узнать в разделе «Расходные материалы для моделирования методом послойного наплавления».

Применение

3D-печатные прототипы контроллера для игровой приставки Xbox One

Относительная дешевизна FDM принтеров и расходных материалов обуславливает широкую популярность этой технологии. В первую очередь, такие устройства используются для быстрого прототипирования. Различные пластики позволяют создавать функциональные модели всевозможных изделий. Так, популярный в FDM печати ABS-пластик получает широчайшее применение в массовом производстве всевозможных бытовых изделий, автомобильных деталей, инструментов, игрушек, сувениров и пр. Достаточно высокая точность 3D-печати позволяет получать функциональные прототипы, практически не отличающиеся по качеству изготовления от традиционных литых изделий.

3D-принтер MakerBot Mini был создан для применения в быту и общеобразовательных учреждениях

Такое применение технологии позволяет добиться существенной экономии при разработке новых дизайнов. Компания Microsoft использовала 3D-печать для создания порядка двухсот прототипов контроллера для приставки Xbox One, а компания Dell разместила заказ на пять тысяч FDM принтеров M200 производства польской компании Zortrax для использования в филиалах по всему миру.

Хотя производительность FDM 3D-печати достаточно низка, относительная дешевизна позволяет применять FDM принтеры для производства небольших партий готовых изделий – сувениров, игрушек и т.п.

Совершенствование технологии и существенное снижение стоимости устройств позволяет FDM принтерам постепенно внедряться в быт. Выгода от домашнего использования 3D-печати очевидна – даже достаточно простые устройства способны производить бытовые приспособления или сломанные пластиковые детали по мере необходимости. Себестоимость домашнего производства уже делает подобное применение выгодным в сравнении с приобретением готовых изделий. Единственным существенным препятствием на пути к широкому распространению 3D-принтеров в быту можно считать нежелание большинства людей вдаваться в подробности трехмерного цифрового дизайна. Этот барьер постепенно нивелируется за счет таких популярных сервисов, как Thingiverse, Shapeways и Cubify, предлагающих различные готовые к печати 3D-дизайны. Многие из доступных цифровых моделей предоставляются бесплатно.

3D-печатный пистолет Liberator поставил под сомнение способность государственных органов регулировать оборот огнестрельного оружия

Немало шума наделал пистолет Liberator. Дизайн этого оружия включает в себя один единственный металлический элемент – боек, в качестве которого может использоваться обычный гвоздь. Все остальные элементы конструкции могут быть распечатаны. Дизайн пистолета был выложен в открытый доступ.

Наконец, развитие FDM 3D-печати позволяет развивать целую отрасль 3D-дизайна и печати на заказ. 3D-бутики уже становятся привычным явлением во многих странах. Дальнейшее распространение технологии FDM печати может привести к реструктуризации мировой экономики: по мере роста домашнего производства спрос на готовые изделия будет падать параллельно с ростом спроса на расходные материалы. Химическим производителям, торговым сетям и транспортным компаниям придется подстраиваться под новую бизнес- модель, основанную на локальном производстве.

Перейти на главную страницу Энциклопедии 3D-печати

3dtoday.ru

Как правильно выбрать 3D принтер для дома?

Как правильно выбрать 3D принтер для дома?

Моделированием с каждым годом увлекается все большее число любителей объемных, оригинальных объектов, нестандартных сувениров и мини-прототипов желанных автомобилей, репродукций. По данной причине 3D принтер купить для домашнего использования желают немало семей. Как же выбрать эту технику, на какие параметры и характеристики обратить внимание, чтобы с наслаждением заниматься моделированием и испытывать гордость при демонстрации созданных вами конструкций?

Первое: определитесь, для каких целей вам нужен 3D принтер?

Как правило, основной задачей, которая возлагается на домашние средства 3D печати, является создание небольших сувениров, красивых игрушек или нарисованных вручную деталей, компонентов отдельных зданий. Для таких целей оптимально подойдут 3д принтеры с небольшим количеством функций, которые занимают немного места и при этом остаются безвредными для окружающих. Идеально соответствует данным критериям Prism Mini  –  универсальный и компактный 3D принтер, который подойдет для каждой семьи.

Кстати, о безопасности. Для дома рекомендуется приобретать оборудованием с цельнолитым металлическим корпусом, который плотно закрывается при печати. Такой 3D-принтер не пропускает вредного излучения, не нагревается, и не вырабатывает вредных запахов. С ним работать могут и дети. Picaso 3D Designer  –  это безопасная модель, которая подойдет для любой семьи.

Выбирайте 3D-принтер, исходя из рабочего материала!

Другая, не менее важная характеристика, приемлемой для дома техники – рабочий материал. Многие стараются принтер купить подешевле, не обращая внимания на то, из чего он способен воссоздавать трехмерные конструкции. В процессе работы, когда заканчивается материал, его, бывает сложно найти и эксплуатация оборудования на время прекращается. Но есть и такие модели, что справляются с гибким пластиком, PLA, нейлоном, ABS. В частности, таковым является принтер Ultimaker 2 Extended , который работает с различными видами «расходников».

Разнообразие рабочих материалов для подобного оборудования еще важно с точки зрения точности воспроизведения конструкций. Из некоторых видов пластика не получится сверхточного 3D объекта. А вот тем, кому важна эластичность, прежде всего, а не жесткость и безукоризненность линий изделия, должны присмотреться к нейлоновым материалам и 3д принтерам, что поддерживают этот тип печати.

О точности печати: поговорим о микронах!

Упомянутая выше точность определяется в 3D-принтерах микронами. Чем меньше этот показатель, тем более тонким будет слой печати, тем детальнее и точнее выглядит готовое изделие. Для домашнего использования подойдет оборудование с рабочим параметром в 200 микрон, например, таковым является UP Mini .

А если вы дома станете разрабатывать конструкторские проекты или тончайшие с инженерной точки зрения конструкции, присмотритесь к модели Printbox One , которая печатает слои всего в 50 микрон.

Если вы еще сомневаетесь, как выбрать 3D принтер для дома, вспомните и еще об одной особенности – чем точнее будет печататься образец, тем больше времени на его изготовление понадобится. Значит, для нетерпеливых людей стоит приобретать высокоскоростное 3D-оборудование, которое проектирует модели со скоростью в 50-60 см3 в час.

Не забывайте про управление!

Выбирая, какой 3D-принтер лучше купить для домашнего использования, рекомендуется заострять внимание и на таком параметре как управление. Сложные в эксплуатации модели, как правило, подразумевают подключение к компьютеру, к специальному программному обеспечению. Поэтому, помимо кнопок управления, придется изучить и софт, ведь печать будет осуществляться только из предлагаемых форматов моделей. Полупрофессиональное оборудование, такое как Witbox Single Extruder  легко изучить, оно снабжается инструкцией на русском языке. Кроме того, производители предлагают поддержку пользователей, поэтому овладеть навыками управления им будет легко людям любых возрастов.

И в завершении хочется отметить, что задумываясь, как правильно подобрать 3D принтер, обратитесь к отзывам. Многие семейные пары рекомендуют покупать азиатские модели, как самую доступную и качественную технику. Например, таковым является Wanhao i3  из Китая.

В США производят высококачественные принтеры  Makerbot Replicator Mini , которые трудно достать, но они обладают расширенной гарантией.

Поэтому не спешите с выбором, смело консультируйтесь со специалистами компании MyShop3D.ru и покупайте те домашние 3D принтеры, что справятся с возложенными на них функциями и порадуют вас отличным результатом!

make-3d.ru

Программы для 3D печати и 3D принтера

Стремительное развитие технологий аддитивной печати было бы невозможным без современного программного обеспечения. Раньше приходилось подолгу осваивать графические редакторы и изучать азы инженерного моделирования для создания элементарных предметов.

Сегодняшний софт для 3d принтера позволяет практически полностью автоматизировать печатный процесс и значительно упростить обращение с высокотехнологичной техникой.

Практически все 3D печатающие устройства управляются так называемым G-кодом – это общепринятый язык, применяемый для аппаратов этого вида.

Что такое G-код

Таким наименованием окрестили в 60-х годах язык для станков с ЧПУ. Его начала разрабатывать американская компания Electronic Industries Alliance, затем стали применять практически все производители и пользователи автоматизированных станков.

G-код представляет собой структуру и синтаксис написания команд для обрабатывающего станка. G-код имеет международную базовую структурную основу, утверждённую американской и европейской системами стандартизации. Однако существует множество специфических дополнений и модификаций, которые локально используют производители станков и крупные корпорации, выпускающие оборудование.

Последовательность создания объёмного модели

Для того, чтобы получить любое изделие в 3D нужно решить две задачи:

  • Создать математическое описание объекта – объёмную модель;
  • Объяснить устройству, как её печатать – в какой момент времени в какую точку добавить материал и как его отвердить.

Для построения трёхмерных объектов, как и для управления печатью, существуют специальные программы для 3D принтера.

Виды 3-х мерных объектов

Осуществляющие 3D печать программы работают с моделями трёхмерных объектов. Они не только имеют различные конфигурации построения файлов, но и не одинаковы по наполнению. Модели объёмных объектов делятся на два вида:

  • Твердотельные;
  • Поверхностные – сеть.

Твердотельный объект (Solid) – векторная модель, описывающая тело полностью с помощью математических векторов. В ней каждая точка имеет значения (координаты, вес, цвет, любые другие свойства). Так как свойства и координаты описаны с помощью векторов такой объект имеет бесконечную детализацию.

Поверхностный объект (Mesh) – модель, описанная «сеткой». Математическими векторами описаны только «нити» сетки, опоясывающие поверхности предмета. Сеть имеет шаг между нитями, определяющими точность описания свойств модели и её частей.

Твердотельные модели содержат много информации, которая требует большое количество ресурсов. Поверхностные объекты значительно меньше по объёму, но точность отображения их свойств ограничена параметрами сетки.

Некоторые промышленные печатающие устройства, как и сложные станки с ЧПУ «умеют» работать с твердотельными массивами. Однако, все массовые бытовые и промышленные принтеры заточены только для работы только с поверхностными (сетевыми) моделями.

Что такое слайсеры и зачем нужны?

Слайсер – изначально это утилита, которая умеет из поверхностного массива сделать нарезку параллельными плоскостями и перевести полученную информацию в G-код. Ведь головки экструдера работают именно таким образом, строя объект последовательным наращиванием «срезов» поверхностей в параллельных плоскостях.

Поэтому при выходе на рынок трёхмерных принтеров появились утилиты, которые нарезают эти плоскости и, затем, управляют драйверами шаговых двигателей и соплами принтера. С развитием печатного дела в этой области, слайсеры стали оснащать и простыми инструментами построения трёхмерных объектов.

Средства, изначально предназначенные для трёхмерного моделирования намного мощнее. В них можно строить объекты любой сложности и деталировки. Но работа с ними требует определённых навыков. Тем не менее, инструменты САПР(CAD или CADD — система автоматизированного проектирования) тоже получили значительное развитие с появлением трёхмерной печати. Сегодня все мощные программы моделирования имеют встроенные возможности по компилированию своих моделей в файл формата *.stl.

Развитие печати твёрдыми материалами происходит несколькими путями. Разработчики слайсеров, другого полезного прикладного софта тоже не стоят на месте. К примеру, появились попытки представления конечного изделия со всеми возможными его изъянами и ограничениями. Это бывает очень полезно. Мощные САПР пока не могут похвастаться такими полезными возможностями, хотя в их приложениях реализованы подобные вещи для литья и механической обработки.

Кроме того, интерфейсы слайсеров сделаны интуитивно понятными и очень простыми для пользователя. Простые предметы в слайсере построить намного легче даже и опытному пользователю САПР. Значительное преимущество слайсеров, кроме простоты и доступности – фактор стоимости. Большинство из них бесплатные и свободные к распространению. Есть и платные инструменты, но их стоимость не так велика по сравнению со стоимостью САПР. Все хорошие слайсеры и оболочки имеют инструменты редактирования и построения простых объектов.

Слайсеры и программы для работы с моделями для 3D принтера

Если Вы уже используете 3D принтер, программа слайсер к нему поставлена в комплекте с первичными настройками. Однако, этого не всегда достаточно для решения Ваших задач. Программное обеспечение для 3d принтера поставляется производителем пока ещё без учёта пользовательских потребностей.

Программы, используемые для работы с 3d принтером в основном бесплатные. Только некоторые из них имеют платные версии или расширения. Все бесплатные программы, предоставляемые для 3d принтера разработчиками, пока поддерживаются и обновляются тоже на свободной основе. Многие из них имеют открытый код.

Софт, распространяемый для 3d принтера, с интерфейсом на русском языке пока довольно малочисленны. Но отечественный рынок довольно быстро растёт, увеличивается и количество адаптированного софта. Порядок представленных ниже утилит ориентирован на мировую популярность.

Наиболее распространённые слайсеры и другой полезный софт для 3D принтера представлены ниже:

 

Kissslicer

Одно из самых популярных средств для работы с печатью моделей. Есть платная и бесплатная версии. Платная отличается поддержкой нескольких сопел, облачным сервисом, библиотеками, большим количеством настроек, инструментов.

Почти все платные опции нужны для аппаратов с несколькими соплами и построения сложных объектов. Нет больших возможностей по редактированию. Зато реализована функция непосредственного редактирования G-кода, что позволяет напрямую управлять всеми органами устройства.

Бесплатная версия для любой операционной системы. На этой же странице можно перейти к платной профессиональной версии.

Скачать Kissslicer (Бесплатная)

 

Cura

Одно из самых удобных и интуитивно понятных приложений от производителя 3D принтеров Ultimaker. Получила самое большое распространение – это самый популярный слайсер для 3D принтера. Кроме инструментов редактирования, настроек материала, опций печати, включён ряд удобных функций по расчёту количества материала и его стоимости, веса изделия. Имеет открытый код. Полностью бесплатная, обновляемая утилита.

Скачать Cura (Бесплатная)

 

Slic3r

Один из наиболее универсальных и проработанных продуктов с точки зрения построения и редактирования G-кода для принтера. Есть настройки практически всех функций непосредственной печати, поддержку нескольких сопел и нескольких типов применяемых материалов. Реализована возможность редактирования G-кода пользователем.

Скачать Slic3r (Бесплатная)

 

CraftWare

Эта утилита построена очень интуитивно просто. Вместе с тем, имеет несколько преимуществ. Три режима разделяют подготовку к созданию изделия на функции:

  • Работа с моделью;
  • Работа с поддержками и заполнением пустот;
  • Слайсер – нарезка модели для печати.

Отдельно реализуются настройки печати. Есть функции определения времени и предварительной стоимости, функция просмотра фаз построения по времени.

Скачать CraftWare (Бесплатная)

 

123D Catch

Это инструмент от Autodesk, который позволяет создать 3D объект из снимков камеры. Существует версия и для Android, позволяющая сделать из смартфона 3D сканер. В результате обработки снимков с различных ракурсов строится поверхностный объёмный объект в нескольких распространённых форматах 3D графики.

Все операции проводятся в облачном сервисе с использованием электронной почты для получения конечного файла. Визуализация изделия происходит непосредственно в среде утилиты. Распространяется и поддерживается бесплатно.

Скачать 123D Catch (Бесплатная)

 

3D Slash

Очень мощная облачная программа, позволяющая создавать, редактировать и печатать 3D объекты. Интуитивно понятный, интерактивный интерфейс хорошо воспринимается для использования всех функций. Кроме загрузки, создания, редактирования объектов реализованы все функции слайсера и управления печатью. Пожалуй, самая простая и универсальная программа для 3d принтера, позволяющая создавать и печатать различные предметы.

Скачать 3D Slash (Бесплатная)

 

TinkerCAD

Полностью облачный сервис от Autodesk, который позволяет работать с 3D моделями, создавать их, редактировать, отправлять на печать. Существует очень большое количество сервисов и возможностей, функций построения и управления печатью. Это не самая функциональная утилита для управления принтером, так как изначально разрабатывалась для других прикладных станков, но эти функции постоянно развиваются разработчиком, увеличивается охват различных стандартов.

Начало работы с сервисом на русском языке возможно после регистрации по этой ссылке . Там же предложен небольшой обучающий курс.

 

3DTin

Онлайн редактор для построения и редактирования сетевых 3D моделей. Очень простой, быстрый и интуитивно понятный. Не требует начальных навыков. Работает только в облаке. Позволяет создавать простые предметы с последующей их конвертацией в stl – файлы.

Сервис представляет собой одну из свободно распространяемых CAD tools, работа с которыми возможна только после регистрации на https://www.tinkercad.com/ или сервере инструментов Autedesk http://formit360.autodesk.com/.

 

Blender 3D

Интересный трёхмерный редактор. Очень прост, но довольно функционален для построения различных изделий из большой библиотеки примитивов. Для редактирования есть набор удобных инструментов. Сохраняет файлы в большинстве используемых форматов, поэтому его часто используют в качестве конвертора. Изначально утилита была написана для объёмной анимации, но постоянные доработки и расширения сделали её вполне пригодной для конструирования деталей. Инструмент распространяется бесплатно, имеет открытый код.

Скачать Blender 3D (Бесплатная)

 

Подведем итоги:

Перечень представленных инструментов совсем не полный – их уже существует намного больше. Появляются новые, а существующие очень быстро совершенствуются. Появляются интуитивно понятные возможности редактирования G-кода, простые способы редактирования поверхностных объектов, инструменты наглядного управления непосредственными функциями печати. Мы стоим на пороге технологического взлёта этой новой отрасли, внося свой посильный пользовательский вклад в её становление и совершенствование.

 

 

 

make-3d.ru

Что может быть напечатано на 3D-принтере?

Использование 3D-технологий позволяет создавать поистине уникальные и неповторимые вещи. Возможности аддитивных методов безграничны, поэтому любая фантазия или задумка с легкостью воплощается в реальный объект. То, что было напечатано на 3D-принтере, может по праву называться современным искусством. Мы подготовили для вас список из 9-ти самых потрясающих изделий и объектов, созданных на трехмерном принтере.

Пальмы с солнечными батареями

В ОАЭ было напечатано на 3D-принтере специальные устройства с бесплатной раздачей Wi-Fi. Сделаны эти изделия в виде пальм, которыми украсили улицы в Дубае. Кроме того, что возле них можно подключиться к сети интернет, они также оснащаются солнечными батареями. Поэтому при желании от такой «пальмы» можно подзарядить телефон или любой другой электронный прибор.

Использование 3D-принтеров позволило создать прочные устройства необычной формы. Для изготовления применили бетон и волоконно-армированный пластик. Примечательно, что подобные установки надежно защищены от воздействия ультрафиолетовых излучений и влаги. Эти уникальные пальмы выполняют еще одну важную функцию – освещают город в темное время суток.

Автомобиль, напечатанный на 3D-принтере

Современный мир настолько динамично развивается, что на смену обычным транспортным средствам пришли инновационные изделия, напечатанные на 3D-принтере. Известно много примеров подобных автомобилей. Одним из них является продукт компании Lосal Моtors. Его представили в прошлом году в Лас-Вегасе. Для его создания применялся метод DDМ. Кузов произвели из термопластичных материалов. Остальные же детали выпускали преимущественно из углеродных волокон и АВS-пластика в соотношении 20% и 80%, соответственно. В среднем такое творение автомобильной промышленности стоит около 53-х тысяч долларов.

Но это не единственная машина, напечатанная на 3d-принтере. Свеженький пример высокотехнологичного авто – суперкар Вlаde, новое творение Divergent Microfactories. По сути, это каркасная структура алюминиевых узлов и карбоновых стержней. Аддитивная технология позволила не только сэкономить материалы для изготовления машины, но и облегчила ее на целых 90%! Оборудовали этот суперкар 700-литровым двигателем, что позволяет ему разгоняться до сотни всего за 2,2 секунды.

«Зеленый велосипед»

Байки, напечатанные на 3D-принтере, фото их деталей не сложно найти в Интернете. В принципе, многие фирмы и компании выпускали свои версии 3D-печатных великов. Но сейчас хотелось бы поговорить о модели, напечатанной на 3D- принтере от Еuroсоmpositi. Назвали велосипед Вhulk.

Он считается первым в своем роде устройством, которое снабжается абсолютно экологически чистой рамой. При этом она может похвастаться высокой устойчивостью к воздействию окружающей среды. Раму напечатали из биоразлагаемого РLA-пластика. Примечательно, что для ее создания затратили намного меньше усилий, времени и энергии, чем при производстве металлической рамы.

Применение 3D-технологий в медицине

Возможности 3d-принтера в медицинской отрасли безграничны. Особых успехов удалось добиться в сфере протезирования. Одним из успешных проектов, посвященных этому, считается Аrt 4 Leg. Его суть – создание поверхностей с аутентичным дизайном. Впоследствии данные поверхности крепят к протезам мощнейшими магнитами. Что это дает? Уникальные возможности 3D-печати позволяют обладателям необычных протезов выражать свою индивидуальность.

Что можно напечатать на 3D-принтере еще? Некоммерческая организация «Орeratiоn оf Норе» продемонстрировала уникальные возможности аддитивной технологии. Ей удалось успешно восстановить поврежденную часть лица пациента. Изначально провели компьютерную томографию, после чего преобразовали полученные изображения в трехмерные данные. Затем напечатали модель челюсти на 3D-принтере так, что можно было с ее помощью полностью реконструировать лицо. Для этого врачи провели 12-ти часовую операцию.

Высокое качество 3D-принтера позволяет даже создавать отдельные человеческие органы. Пока их используют как модели для передоперационных тренировок. Но не за горами времена, когда такие органы будут трансплантировать больным, спасая тем самым их жизни.

Что можно напечатать на 3D-принтере: фото настоящего оружия

Первым 3D-печатным оружием считается револьвер Джеймса Патрика. Практически все элементы PM522 Washbear .22LR были напечатаны с помощью аддитивной техники. Еще один пример оружия – полуавтоматический пистолет Shutу МР-1. Это вполне «серьезный» агрегат для убийств, хотя и мелкокалиберный.

Венцом коллекции 3D-печатного оружия считается Rail Gun. Несмотря на то, что этот пластиковый пистолет не отличается самым мощным выстрелом, зато он выглядит очень «грозно» и устрашающе.

Стальной мост

Возможности 3D-печати активно используют и в строительной отрасли. Можно назвать немало архитектурных объектов, которые так или иначе были созданы с помощью аддитивной технологии. Поистине впечатляющим является проект, над которым работают Jоris Lааrmаn Lаb, Неijmаns и МХ3D. Компании планируют возвести в исторической части Амстердама стальной пешеходный мост.

Для строительства моста будет использоваться технология MX3D и промышленные манипуляторы с шестью степенями свободы. Данное решение позволит делать металлические конструкции прямо в воздухе. Отказ от традиционной сварки в пользу послойного наплавления металлических капель делает проект поистине уникальным.

Тапкабургер

Описание 3D-принтера и его безграничных возможностей стоит начать с того, что на нем можно делать еду. Аддитивные механизмы используют при изготовлении необычных макаронных и кондитерских изделий – этим уже никого не удивить. А вот «Shoe Burger» действительно поражает.

Этот бургер изготовляется в форме вашего кроссовка или туфли. Чтобы получить такой необычный тапкабургер, вначале необходимо отсканировать свой башмак и сделать его цифровую копию. Дальше очередь за ее печатью на трехмерном принтере. Следующий шаг – обратная форма из термостойкого пищевого силикона. Ее-то вы потом и зальете тестом перед отправкой в духовку.

Наноскульптуры

Существует не только 3D-принтер 3D Mini, но и возможность печати мини-скульптур и нанообъектов. Так, к примеру, Джонти Харвитс поражает всех своими необычными творениями. Их нельзя потрогать, нельзя даже увидеть без микроскопа. Секрет уникальных изделий состоит в особом устройстве для печати. Такое устройство избавляет от всяческих проблем со слоистостью. Правда, если вы захотите на нем напечатать модель, которую можно будет увидеть, ждать придется очень долго.

Институт «KarlsruheInstitute of Тесhnology» создал особую технологию мультифотонной литографии, благодаря которой и возможна печать подобных наноскульптур. Основан новый метод на феномене двухфотонного поглощения.

Биопечать

Другими словами, это особый Би-код, технология печати объектов с помощью пчел. Дженнифер Берри смогла контролировать пчел, тем самым добилась того, что они строят ульи по заданным формам. Биолог сделала своеобразный биопринтер, то есть искусственный улей. В нем пчелы живут под ее контролем и под ее руководством делают соты.

Технология не отличается сложностью. Вначале задается некая форма, которая должна ограничивать внешние границы создаваемой модели. Кроме этого, необходимо показать направление «роста» сот при помощи специального материала. Все это нужно поместить в прозрачный бокс. Внутри него обязательно поддерживается определенный микроклимат.

make-3d.ru

Как сделать 3D принтер своими руками? Попробуй!

Современный аддитивный принтер – удовольствие не из дешевых. Чтобы стать владельцем высокотехнологичной «машины», придется выложить несколько сотен, а то и тысяч долларов. Многие сторонники трехмерной печати задаются вопросом, как собрать 3d принтер своими руками? Если устройство может воспроизводить детали любых форм и размеров, почему бы не попробовать напечатать точно такой же принтер?

Самовоспроизводство, как альтернатива коммерческим моделям

В действительности инженеры уже не первый год бьются над тем, чтобы сделать технологию трехмерной печати общедоступной.

Впервые о самовоспроизводящихся механизмах заговорили в 2004 году. Проект получил название 3d принтер reprap. Аппараты данного типа могут воспроизводить точные копии своих комплектующих.

Первым стал принтер под названием «Дарвин». Ему удалось воспроизвести около 60% своих деталей для дочерней копии. Ему на смену пришел «Мендель», способный работать не только с пластиком, но и мраморной пылью, тальком и металлическими сплавами.

Несмотря на то, что принцип reprap завоевал доверие среди пользователей печатным оборудованием и приобрел огромную популярность среди инженеров-любителей, его нельзя назвать совершенным.

Базовая стоимость стандартной платформы для создания себе подобных клонов составляет 350 евро. Профессиональный самовоспроизводящийся аппарат, способный печатать собственный электрические схемы стоит 3000 евро.

В обоих случаях покупателю придется приложить немало усилий для того, чтобы его копия заработала в полной мере.

Собираем 3d принтер

Прежде всего, придется раскошелиться на детали и комплектующие, которые на сегодняшний день невозможно целиком изготовить на обычном принтере. Начинающему инженеру придется докупить, самостоятельно установить и откалибрировать:

  • — датчики для измерения температуры сопла экструдера и нагревательного стола;
  • — шаговые двигатели, приводящие в действие печатную головку и платформу построения;
  • — контроллер шагового двигателя;
  • — концевые датчики для определения «нуля»;
  • — термисторы;
  • — нагреватель экструдера и рабочего стола.

Вышеперечисленные запчасти подбираются исходя из габаритов устройства и целей, которые перед ним ставятся. Суммарный бюджет самодельного аппарата может легко сравняться с себестоимостью недорогого FDM-принтера со средним качеством печати.

Reprap принтеры — полуфабрикаты в мире 3D

В действительности собрать 3d принтер своими руками сложнее, чем может показаться на первый взгляд. К сожалению, технология reprap далека от совершенства и ориентирована в первую очередь на людей с инженерным образованием. Для всех остальных предусмотрены комплекты, которые можно собрать воедино руководствуясь инструкцией и твердо держа в руке отвертку.

Например, DLP-принтер Sedgwick v2.0 Kit. Фотополимерный аппарат предназначен для печати моделей из акрила. На выбор предлагается два варианта устройства: с баком объемом 75х75х50мм и 75х75х120мм. Готовый прибор способен печатать с минимальной толщиной слоя 100мкм.

В свою очередь, набор Engineer (Prusa i3) позволяет собрать принтер для послойного наплавления ABS и PLA пластиком с толщиной наносимого слоя 0,3-0,5мм. Объем рабочей камеры составляет 200х200х180мм.

Наборы для самостоятельной сборки постоянно совершенствуются. В 2015 году в продажу поступили первые принтеры серии PRotos v3, немецкого производителя German RepRap. Устройство как и остальные модели подобного типа, продается в разобранном виде.

Но производитель учел предыдущие недочеты и представил комплект, собрать который стало намного проще, чем когда-либо ранее. Новинка снабжена уже готовой платформой для печати, алюминиевыми армирующими опорами, придающими ей дополнительный запас прочности, катушкой фирменного кабелями с подготовленными разъемами, а также собранными платами.

Если раньше самостоятельно собрать корректно работающий принтер было практически невозможно, то благодаря стараниями немецких инженеров, каждый покупатель получил возможность своими руками собрать устройство для трехмерной печати, оборудованное двумя экструдерами.

Примечательно, что инженеры компании PRotos v3 решили не ограничивать возможности печатной машины и обучили ее работе со всеми известными видами пластика, такими как ABS, PLA, PP, PS, PVA, smartABS, Laybrick, Bendlay и Laywood.

Стоимость комплекта составляет 999 евро. С другой стороны, собранный на заводе принтер продается по цене 1559 евро.

Как самому собрать 3d принтер из подручных материалов

За место в категории «самый дешевый 3d принтер своими руками» могут соревноваться сразу два кандидата. Модель EWaste обойдется не дороже 60 долларов, при условии, что вы сможете найти подходящие детали, позаимствованные из старых электроприборов.

Вам понадобится два CD/DVD привода, дисковод, компьютерный блок питания, разъемы, термоусадочная трубка и мотор NEMA 17.

Инструкцию вы найдете здесь.

Альтернативный вариант – использовать фанеру, гайки, кабеля, болты и алюминиевый лом. Прикрепить все это к пошаговому двигателю и нагревательному картриджу с помощью паяльника. Детальный процесс сборки египетского ATOM 3D вы найдете вот тут.

Кстати, чтобы обзавестись собственным принтером совершенно не обязательно мастерски орудовать паяльной лампой. Достаточно разобрать несколько копировальных аппаратов. Так, в России появился 3D принтер, собранный из утилизированных лазерных МФУ Xerox 4118 и Xerox M15.

Чтобы воплотить задумку в реальность инженеру понадобились стальные направляющие, три пластиковых подшипника, несколько металлических профилей, 4 моторчика, два из которых поддерживают функцию микрошага. Дополнительно автор проекта задействовал термистор для печки, 3 оптических датчика и соединительные провода.

Возможно, готовый агрегат не блещет дизайнерскими изысками, зато вполне прилично справляется с печатью привычным ABS пластиком. Себестоимость самоделки едва ли превысит 50 долларов, при условии, что некоторые комплектующие были у автора идеи в наличии.

Впрочем, при должной сноровке можно попробовать собрать нечто более совершенное. Китайские инженеры из компании Makeblock специализирующиеся на разработке робототехники, любезно предложили свой «рецепт» недорогой машины для трехмерной печати.

Принтер собирался из подручных инструментов и продающихся на открытом рынке механизмов. Китайские разработчики использовали фирменную раму Makeblock с платформой типа i3, купить которую можно в магазине компании.

За электрическую часть отвечает плата Arduino MEGA 2560+ RAMPS. Устройство управляется с помощью стационарного компьютера с предустановленным специальным программным обеспечением Printrun (скачать).

 

Какой именно вариант выбрать – решать вам. Самовоспроизводящиеся принтеры стремительно развиваются и эволюционируют. Но такой комплект стоит ненамного дешевле обычной коммерческой модели, так как является полноценной платформой для ускоренного прототипирования. Общественный стереотип, гласящий что rep-rap – это всего лишь бюджетные игрушки, канул в лету вместе с заявлениями NASA.

Оказывается, астронавты планируют в недалеком будущем взять несколько подобных принтеров в космос. По замыслу инженеров, самовоспроизводящиеся принтеры помогут сэкономить полезную площадь и грузоподъемность шатла. Планируется, что они будут использоваться для постройки космических баз на Луне и Марсе.

В качестве чернил 3D принтеры будут использовать мелкодисперсный песок.

Какой именно вариант выбрать – решать вам. Самовоспроизводящиеся принтеры стремительно развиваются и эволюционируют. Но такой комплект стоит ненамного дешевле обычной коммерческой модели, так как является полноценной платформой для ускоренного прототипирования.

Rep-rap 3d принтеры позволяют сэкономить несколько десятков или сотен долларов, но готовый образец придется самостоятельно настраивать, из-за чего качество печати может страдать. Самодельные принтеры – вариант для людей с инженерным образованием и недюжинным терпением.

make-3d.ru

3d-принтер (конструкция, виды, производители) | Wiki 3DP

3D-принтер — это периферийное устройство, осуществляющее 3D-печать методом послойного формирования физического объекта по заданной цифровой 3D-модели.

Благодаря определенной простоте базовой конструкции оборудования, позволяющего осуществлять объемную печать, разработки в данной области ведутся как простыми людьми — энтузиастами 3d-печати (фактически каждый может собрать свой собственный 3d-принтер своими руками), так и крупными отраслевыми компаниями и центрами разработки.

Современные 3d-принтеры могут печатать как различными полимерными материалами (основная доля расходных материалов), так и металлом, специализированными строительными составами, продуктами питания и био-материалами.

3д-принтеры уже сегодня применяются как для бытового так и для профессионального прототипирования объектов. На сегодняшний день помимо условно «стандартных» образцов оборудования, имеются разработки и конструкции, осуществляющие печать еды, принтеры применяемые в медицине и принтеры способные печатать малоэтажные дома и небольшие конструкции.

Также отметим, что 3д-принтеры в частности и 3д-печать в целом активно используются в образовании, робототехнике и ряде других социально-значимых и инновационно-перспективных направлений.

Следует отметить, что 3d-принтеры — это одна из немногих категорий оборудования имеющих реальную возможность к самовоспроизведению (в частности, проект RepRap).[1]


Виды 3d-принтеров

Классификация 3д-принтеров ведется по нескольким ключевым параметрам, основными из которых являются: применяемая технология 3d-печати; материал печати; уровень качества и стабильности размеров получаемых изделий.

В последнем случае различают домашний (настольный) 3d-принтер и 3d-принтер профессионального класса, демонстрирующий более стабильные размеры напечатанных объектов, повышенную производительность (скорость печати) и качество прототипирования. Оборудование профессионального класса активно применяется в различных конструкторских бюро (с целью создания моделей и прототипов разрабатываемой продукции или конструкций), а также для целей мелкосерийного производства широкой гаммы изделий (сувенирная продукция, индивидуализированные корпуса электроники и тому подобное).


Типовая конструкция 3d-принтера

Индустрия 3D-печати переживает в настоящий момент этап бурного роста и развития, что привело к тому, что на сегодняшний день на рынке присутствует крайне широкая и весьма пестрая гамма образцов оборудования: от любительских принтеров, собранных своими руками в единичном экземпляре из подсобных деталей и элементов, до промышленных образцов, способных создавать высокоточные копии объектов с весьма сложной геометрией.

В целом, устройство 3D-принтеров на самом деле не очень сложное. Главные проблемы при изготовлении принтеров – обеспечить точность сборки и дальнейшей точности позиционирования по всем осям для экструдера, чтобы обеспечить качество печати.

Для того чтобы представить типовую конструкцию 3д-принтера рассмотрим самую распространенную (в настоящее время) технологию объемной печати — FDM (метод послойного наплавления).

Типовая конструкция 3D-принтера печатающего по методу послойного наплавления (FDM). (Визуализация: 3D Today)

3d-принтер состоит из:

  1. Корпус, играющий роль скелета для монтажа конструкционных элементов;
  2. Направляющие, осуществляющие сравнительно свободное перемещение печатающей головки в заданном пространстве;
  3. Печатающая головка (экструдер)группа частей, которая выполняет подачу, нагрев и вытеснение (экструзию) расходного материала через сопло на рабочую поверхность;
  4. Шаговые двигатели — элементы конструкции 3д-принтера, отвечающие за равномерное перемещение печатающей головки в заданном пространстве;
  5. Рабочий стол — строительная платформа 3D-принтера, на которой и осуществляется непосредственное создание трёхмерного объекта;
  6. Электроника — набор элементов, отвечающий за управление и координацию действий принтера в процессе печати.

Подробнее остановимся на некоторых (наиболее важных) элементах базовой конструкции 3д-принтера[2].

Экструдер (печатающая головка) 3d-принтера

Наиболее важный элемент конструкции данного вида оборудования. Экструдер 3д-принтера — это узел, который обеспечивает подачу расплавленного пластика в рабочую зону аппарата. На сегодняшний день уже имеется огромное количество различных конструкторских решений.

В частности, имеются образцы оборудования оснащенные сменными соплами различного диаметра. Также есть варианты принтеров с двумя экструдерами в конструкции. Такие образцы способные печатать двумя цветами или осуществлять печать поддержек растворяемым пластиком PVA или HIPS.

Обслуживание экструдера 3д-принтера состоит в его очистке снаружи от налипших в процессе печати кусочков пластика. Иногда, обычно при работе с некачественными расходными материалами, сопло экструдера может довольно сильно засоряться — в этом случае приходится проводить его чистку.

Рабочий стол 3д-принтера

Стол может быть как нагреваемым, так и без такового. Для калибровки стола применяются либо автоматические приводы (автоматическая калибровка) или подпружиненные болты (ручная регулировка). Покрыт обычно стеклом, хотя есть варианты 3д-принтеров и с перфорированной платформой. Для нагреваемого стола еще добавляется и нагреваемый элемент.

Обслуживание данного элемента конструкции заключается в его калибровке и регулярной чистке поверхности.

Электроника и управление

Плата управления может находиться в корпусе. Большинство 3d-принтеров имеют плату на основе RAMPS. Но есть и варианты со своими решениями. Обычно достаточно проверять работает ли кулер охлаждения (если он необходим в данной конструкции).

Что касается экрана управления 3д-принтером, то он, следует отметить, присутствует отнюдь не на всех моделях данной категории оборудования. Обычно он есть там, где есть возможность печатать с SD карты.


Принцип работы 3д-принтера

Как уже было замечено, на сегодняшний день в индустрии насчитывается уже несколько подвидов методов 3д-печати, а также весьма обширный набор соответствующего оборудования и конструкций.

Для того, чтобы рассмотреть принцип работы 3d-принтера обратимся к его ключевому элементу (головке экструдера) и методу объемной печати, использующей пластиковую нить.

Процесс 3д-печати:

Нить (филамент) поступает в печатающую головку (экструдер), после чего осуществляется разогрев нити до ее жидкого состояния. Далее полученная масса выдавливается через сопло экструдера. При этом шаговые двигатели с помощью зубчатых ремней приводят в движение Экструдер, который перемещается по направляющим в заданном направлении и наносит пластик на платформу слой за слоем согласно заданной модели.[3]


3d-принтер — производители

Технология 3d-печати с одной стороны еще находится на этапе своего зарождения и становления, с другой стороны базируется на весьма проработанных технологических решениях из ряда других областей (в частности, экструзии полимеров). Данные обстоятельства в совокупности с развитием интернета, значительно ускорившего и упростившего обмен информацией в мировых масштабах, привели к тому, что теми или иными успехами в области разработки, конструирования и производства оборудования для 3d-печати могут похвастаться очень многие компании по всему миру.

Подавляющее большинство таких компаний (на сегодняшний день) занимается сборкой оборудования из готовых конструкционных элементов по находящимся в свободном доступе конструкторским схемам с минимальными изменениями и новациями. Однако на рынке уже есть и свое лидеры, — относительно крупные компании, сравнительно (учитывая возраст самого рынка 3д-печати) давно работающие в данной области. Список наиболее заметных из них представлен ниже.

Ведущие производители:

  • 3D Systems (США);
  • EnvisionTEC (Германия);
  • Stratasys (США);
  • MX3D (Нидерланды);
  • Rapid Shape (Германия);
  • DWS s.r.l. (Италия);
  • Wuhan Binhu Mechanical & Electrical (Китай);
  • MakerBot Industries (США);
  • RepRapPro (Великобритания);
  • Magnum (Россия);
  • Ultimaker (Нидерланды);
  • PICASO 3D (Россия).

В общем и целом свое разработчики и (или) производители 3д-принтеров имеются практически в каждой цивилизованной стране мира. По различным оценкам экспертов и аналитиков, на сегодняшний день в мире можно купить 3d-принтер по меньшей мере от 300 компаний.

В Европе (как можно заметить из приведенного выше списка) центральное место занимают немецкие, голландские и итальянские компании, что вполне коррелирует с тем какое место на международном рынке занимают местные компании-производители оборудования для переработки полимеров. Также заметное место на мировом рынке аддитивных технологий занимает и Великобритания, где по разным оценкам насчитывается как минимум 15 компаний, разрабатывающих и изготавливающих оборудование для объемной печати.

В Азии безусловным лидером рынка выступают китайские компании. Однако и кроме них здесь есть заметные игроки и из других стран региона: Индия, Япония, Южная Корея, Тайвань и даже Таиланд и Гонконг.

На постсоветском пространстве безусловным лидером по количеству отраслевых компаний, работающих в области разработки и изготовления 3d-принтеров и вспомогательного оборудования, выступает Российская Федерация, на территории которой (по различным оценкам) уместилось по меньшей мере 36 предприятий, главные из которых представлены выше. Также следует отметить, что свое отраслевые фирмы имеются в Украине, Беларуси, Литве и Латвии.

В Северной Америке, помимо мирового лидера — США, свое функционеры в области разработки, производства и внедрения оборудования для печати 3dp присутствуют и в Канаде.

В заключении отметим, что есть свое компании-производители и в таких странах, как Израиль; Бразилия, Новая Зеландия и Австралия, хотя их можно в прямом смысле слова «пересчитать по пальцам» и заметного влияния на мировой рынок они (на данный момент) не оказывают.


Узнать больше про 3d-принтер:

Также, для получения более полной картины по тематике 3д-печати в целом и 3д-принтеров в частности рекомендуем воспользоваться поиском по сайту (вверху страницы).


mplast.by

3D-принтер что такое?

Распечатывать картинки научились уже давно. Хотя, собственно говоря, не так уж давно. Сначала принтеры печатали только текст одним-единственным шрифтом, как на пишущей машинке.

А потом на этих принтерах с помощью букв и цифр удавалось даже нарисовать изображение. Это была так называемая матричная печать.

Струйная и лазерная печать позволили без труда печатать черно-белые и цветные изображения практически любой степени разрешения всех цветов и оттенков.

Но идея печатать трехмерные материальные объекты никогда не покидала разработчиков.

И вот стали совершенно реальными принтеры, которые печатают не картинку на бумаге, а объект в пространстве. Пространство имеет 3 измерения, поэтому такие принтеры получили название 3D-принтеры или, говоря простыми словами, трехмерные принтеры. Итак, 3D-принтеры: что такое, как работает и что можно напечатать с его помощью?

Распечатать или воссоздать трехмерное изделие сразу, одним махом невозможно. Поэтому и трехмерные принтеры распечатывают такие объекты слой за слоем, также как лазерные или струйные двухмерные принтеры распечатывают картинку строка за строчкой.

Распечатанное на принтере 3D модель – это не рисунок на бумаге. Это полноценный материальный объект, который можно взять в руки, перенести, поставить, убрать и наконец использовать по назначению.

3D-принтер – это устройство, которое позволяет создавать изображение в трехмерном измерении.

Такой принтер слой за слоем распечатывает цифровую трехмерную модель.

В качестве материала для создания модели, как правило, используется специальный пластик.

Предпосылки создания 3D-принтера

Первые попытки создания технологии трехмерной печати делали еще в 80-х годах. В то время был разработан стереолитограф, с помощью которого можно было создавать 3D-объекты из жидкого фотополимерного пластика. Технология в таком оборудовании основывается на свойствах фотополимеров – под воздействием лазера он застывает, приобретая твердую форму пластика.

Еще одним предшественником современного 3D-принтера стала технология «лазерного спекания». Основой для создания объемных моделей является порошок легкоплавкого пластика. От воздействия лазера пластик плавится, а затем спекается в единую массу. А чтобы от сильного нагрева пластик не воспламенился, в рабочую камеру закачивают инертный газ. Сложность обслуживания такого оборудования не позволяет такие принтеры использовать в домашних условиях.

Современный домашний 3D-принтер

Уже сегодня есть модели 3D-принтера для дома. Правда, стоимость их достаточно высока.

Как работает 3D-принтер?

Работает следующим образом: к рабочему элементу – головке-экструдеру подается пластиковая нить, он ее плавит и через сопло наносит в нужную точку распечатываемого слоя. При комнатной температуре пластик очень быстро застывает, что позволяет беспрерывно печатать, создавая слой за слоем объемный объект.

Каких-либо специальных условий при обслуживании 3D-принтера для дома не требуется, кроме затрат на печать (стоимость одного килограмма пластиковой нити 50-60 долларов).

В процессе печати такой принтер, можно сказать, прямо в воздухе из расплавленной нити воссоздает материальный объект. Данный объект предварительно должен быть оцифрован и в виде файла находиться в компьютере. Далее с помощью драйвера из цифровой модели объекта воспроизводятся такие движения печатающей головки, чтобы вытекающая из них расплавленная нить в конечном итоге застыла в виде точной копии оцифрованного объекта.

Встает собственно вопрос, а что это за цифровая модель материального объекта? Это файл, в котором специальным образом описано устройство этого объекта. Также как в текстовых файлах содержится модель текста, в графических файлах – модель картинок, в видео-файлах содержится модель видео изображения со звуком.

Мы привыкли к тому, что в таких файлах есть соответствующие расширения, по которым мы легко определяем, что за информация в них хранится. Например, расширение .txt и .doc – это тексты. Расширение .jpg и .png – это картинки. Расширение .avi и .mpeg4 – это видео. Также и у файлов 3d-моделей должны быть свои, отличные от других расширения файлов.

А как создать такие файлы? Для этого нужны соответствующие программы-конструкторы, равно как для создания текстов нужен текстовый редактор, для создания картинок нужен графический редактор.

Также уже существуют 3D-сканеры, позволяющие автоматизировать процесс создания 3D-файла также, как привычный сканер создает файл с только что отсканированным им изображением.

Как видим, технология работы с 3D-принтером и 3D-моделями во многом схожи с привычными методами и приемами работы с компьютерными файлами.

3D-принтер открывает новые возможности

Благодаря технологии 3D-принтера возможно печатать очень сложные трехмерные модели. Например, можно распечатать проекционную модель здания, причем точность передачи объекта может доходить до 100 микрон. Интересно, что 3D-принтеру под силу распечатывать даже модели с подвижными частями уже в сборе.

3D-принтеры для дома еще достаточно дороги, но многие уже оценили возможности такого оборудования. Эти принтеры пока более актуальны в научных институтах. Ведь благодаря им появилась возможность быстро и относительно просто воссоздавать разработанные прототипы, не прибегая к услугам опытного или серийного производства.

Оценили возможности 3D-принтеров люди разных профессий.

  • Ювелирам теперь проще создавать новые украшения самых разнообразных форм.
  • Понравилась новинка и археологам, так как при необходимости можно сделать точную копию найденной находки.
  • А в археологии очень трепетно относятся к оригиналам, стараясь лишний раз к ним даже не прикасаться.

3D-принтеры действительно открывают огромные возможности во всех сферах деятельности человека. Интересно, что существуют 3D-принтеры, которые печатают не пластиком, а шерстью, металлом и даже есть тестовые модели, печатающие пиццу.

Видео “В России напечатали первый жилой 3D-дом”

Мечтой ученых, которая скоро может стать былью – воссоздание человеческих органов, а так же создание бытовых «пищевых принтеров», которые из углеводов и белков смогут производить настоящие продукты. «Фантастика!», – скажете Вы… Возможно… но уже сегодня активно ведутся разработки технологии 3D-печати живой ткани с помощью стволовых клеток.

Сканирование 3D-объекта и последующая передача его модели в виде файла в любую точку мира, где есть Интернет, и там распечатка с помощью 3D-технологии – чем не быстрая передача материального объекта на любые расстояния? Об этом пока еще можно только мечтать. Но не за горами то время, когда можно будет позвонить или через Интернет сделать заказ пиццы на дом, оплатить этот заказ опять же через Интернет, и тут же у себя на кухне распечатать горяченькую пиццу. Приятного аппетита!

За 3D-технологиями большое будущее. Пока мы еще стоим в самом начале этого пути. Но ведь матричные принтеры, которые могли печатать только текст – это не такое уж отдаленное прошлое. И кто тогда мог представить, какие возможности открывает технология печати?!

 

P.S. Как Вы считаете, можно ли сравнить компьютерную грамотность с Джином, выпущенным из кувшина? Еще по теме:

Картридж для принтера: заправить или купить?

Что такое сканер и как им пользоваться

Что значит iPad и для чего он сгодится?

Что такое гаджет и что такое виджет?

Что такое планшетный ПК?


Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик.
Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.

Автор: Надежда

19 декабря 2014

www.compgramotnost.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о