3D (3Д) принтер: что это такое, как происходит печать, и что он может печатать

История возникновения технологии

Идея создания объектов в космосе появилась в 1953 году, когда появились первые обычные планарные ADCP. Так что они все еще были черно-белыми, но уже тогда разработчики думали о моделировании по объему.

Ученые из разных стран работали над созданием проекта и его реализацией уже полвека. Первый прорыв был сделан Чаком Халлом, который построил машину на основе лазерной стереолитографии. Суть проекта — использование лазера и жидких фотополимеров. Подвижная опорная плита помогает направлять луч и выравнивать осевые вертикальные полосы в соответствии с заданными расчетами. Далее накладываются горизонтальные пластины, формирующие фактуру.

Полимер затвердевает под воздействием высоких температур слоями не более 0,2 мм. Для равномерного застывания вещества механические щетки работают постоянно, следя за тем, чтобы поверхность была сухой. И без того громоздкий предмет погружается в специальный раствор, чтобы сгладить неровности и устранить излишки. На заключительном этапе образец снова облучается. Недостатком технологии был несбалансированный состав смолы: фотополимер полимеризовался недостаточно прочно или, наоборот, мгновенно. Преимуществом SLA-принтеров является их скорость работы, но сами оборудование и расходные материалы имеют высокую цену.

Скотт Крамп в конце 80-х создал совершенно новый метод послойного осаждения: FDM. Именно он лежит в основе современных устройств. Вещество, участвующее в работе, — термопласт. Они похожи на моток цельной нити. Они наносятся слоями, повторяя очертания цифровой модели.

Первый принтер в продаже появился в 1995 году. Об этом анонсировала компания 3D Systems. Но продукт «Actua 2100» работал медленно, что было его главным недостатком. И только спустя 10 лет была разработана модель Reprap, в которой были устранены типичные ошибки предыдущей партии. С этого момента в мире науки и производства началась фаза трехмерного моделирования.

Критика и проблемы

❌ Медленно и без гарантии: печать выполняется довольно медленно и недостаточно точно. Большая проблема в принтерах-любителях — это брак. Например, деталь может оторваться от подложки только во время печати, и все черт возьми. Или двигатели не будут откалиброваны, и сопло начнет размазывать нужные участки.

❌ Низкая эффективность: для печати детали размером 10 × 10 см потребуется принтер размером не менее 50 × 50 см, который будет стоить несколько сотен долларов.

❌ Не самые прочные материалы: 3D-печать по-прежнему ограничивается пластиком и смолами. Существуют отдельные технологии печати на основе металлического порошка, но если вам нужна стальная деталь, вам понадобится не 3D-принтер, а обычный токарь и станок. Но не все детали можно сделать на машине.

❌ Не всегда понятно почему. В промышленности для создания прототипов используются 3D-принтеры, но в массовом производстве эти технологии не используются. Даже для домашнего использования непонятно: пластмассовые штучки для любительских проектов распечатывают на 3д принтерах . и все. Очень мало случаев, когда нормальный человек может захотеть распечатать что-нибудь полезное для дома.

Что такое 3d принтер: видео

Существуют различные технологии 3D-печати. Разница между ними заключается в способе нанесения слоев продукта. Рассмотрим основные. Наиболее распространены SLS (селективное лазерное сплетение), HPM (расплавленное наслоение) и SLA (стереолитиография). Самая распространенная технология — стереолитография или SLA из-за высокой скорости построения объектов.

3D принтер: что это такое и как работает чертеж 3Д

Объемная печать, в зависимости от области применения, может использовать разные принципы работы и состав полимеров, но основной технологией остается построение слой за слоем, слой за объектом.

Этапы проектирования:

• Создание макета на компьютере в программе автоматизированного проектирования, поддерживающей объемное моделирование. Программа позволяет проводить расчеты на всех уровнях детали, строить слои, а также проводить финальные испытания изделия и рассматривать его со всех сторон в режиме просмотра. Эти возможности принадлежат платформам ZVSOFT. Программа ZW3D — это универсальная полнофункциональная CAD / CAM-система для работы с 3D-моделями. Есть три пакета с разным количеством инструментов: Lite, Standard и Professional. Все они полностью совместимы с принтером благодаря экспорту чертежей в формат STL. Подробнее об этом можно прочитать ЗДЕСЬ.

Разновидности технологий 3Д принтеров

На данный момент конкурируют три типа устройств:

• FDM (моделирование наплавленного осаждения);
• ЛОМ (производство ламинированных изделий);
• SLA и STL (стереолитография).

Также есть такие варианты, как:

• Polyjet;
• ЛИНЗА;
• LS (лазерное спекание);
• 3DP (трехмерная печать).

Рассмотрим некоторые из них подробнее.

Стереолитографические установки – что это такое для 3D печати

SLA или просто SL — это расширенная родительская система. Ее истоки заложил Чак Халл, но на данный момент многие компании производят техники, основанные на принципе стереолитографии. В его основе все те же материалы: жидкий фотополимер, запеченный пластик и лазер. Луч как бы фиксирует несколько точек в емкости с жидкостью, постепенно поднимаясь снизу вверх, слой за слоем. Оставшийся раствор стекает, оставляя предмет для шлифования.

Это очень эффективный метод с точки зрения точности. Позволяет быстро получить результат с погрешностью всего 10 микрон. Но оборудование дома устанавливают редко, так как работа с едким веществом без соблюдения норм и мер предосторожности чревата ожогами и токсическим отравлением организма.

Лазерное спекание – LS (laser sintering)

Метод аналогичен предыдущему, но улучшен за счет использования не жидкого полимера, а его сыпучей версии. Преимущества нововведения:

• В решении нередки случаи поломки объекта в процессе строительства, так как ничто не поддерживает конструкцию, которая еще хрупкая, но уже тяжелая. В порошке все иначе: деталь не может сломаться, так как опирается на твердое вещество.
• Помимо полимера могут использоваться измельченные частицы бронзы, стали, нейлона, титана.

Недостатки:

• Температура плавления очень высока, поэтому объекту потребуется много времени, чтобы остыть.
• Поверхность менее монолитная, в ней больше воздуха.
• Некоторые смеси опасно хранить вне азотного отсека.

Что такое 3Д печать методом послойного наплавления термопласта

Технология LOM предполагает нанесение нарезанных листов бумаги, пластика или алюминия и их последующее склеивание. Точные контуры рассчитываются в специализированных САПР, работающих с 3D-моделями. Функция структурирования простых и сложных объектов по форме • Программное обеспечение ZVSOFT Z jr позволяет создавать органические формы, рисуя эскиз на простой сетке, а затем детально сглаживая линии, обрабатывая детали вручную или автоматически.

Используя специализированные платформы, LOM-моделирование становится простым и доступным.

Технология FDM также работает с термопластами. Его структура состоит из подачи материала (пластиковой нити) через экструдер — печатающую головку механизма. Направленный слой запекается с помощью специальной насадки. Вот так объект создается слой за слоем снизу вверх.

Как устроен 3D-принтер

Общая схема, по которой работают все 3D-принтеры, основана на возможности линейного перемещения в трех измерениях.

Устройства оснащены высокоточными шаговыми двигателями и контроллером, отвечающим за порядок движения этих двигателей.

Автоматическая система перемещает печатающую головку, чтобы сжать материал (например, расплавленный пластик) в нужное время).

Слой за слоем создается фигура, изначально включенная в программу.

В его основе лежит принцип «декартова робота» (устройство, способное перемещаться по декартовым координатам, более известное каждому ученику как декартовы координаты — X, Y, Z).

Примерная схема печатающей головки 3D-принтера

• Экструдер. Именно эта деталь чаще всего совершенствуется в новых моделях и считается самой сложной и тонкой частью механизма. Он состоит из термоголовки и блока, сдавливающего пластиковый провод. Это работает так: в принтер загружается катушка с нитью, устройство разматывает и выталкивает ее, подавая на термоголовку (также называемую камерой). Головка обычно представляет собой нагретый алюминиевый элемент, плавящий нить. В полужидком состоянии вещество выдавливается через отверстие печатающей головки.
• Линейный двигатель. Скорость печати 3D-принтера и срок службы устройства зависят от его типа. Для каждой координатной оси используется отдельный гладкий стержень, работающий совместно с подшипниками. Подшипники доступны из пластика, стали, бронзы и т.д. Бронзовые подшипники труднее всего калибровать во время сборки, но они менее шумные.
• Стоп. Чтобы линейные приводы не выходили за рабочий диапазон, необходимы ограничители — фиксаторы. Они не влияют на функциональность работы, но их наличие делает печать намного точнее и точнее. Есть модели с оптическими или механическими зажимами.
• Платформа. Площадь 100-200 квадратных метров, на которой будет создаваться готовая форма. Производители обычно нагревают платформу — это необходимо, чтобы избежать трещин или разрывов модели, обеспечить сцепление между отдельными слоями, а также между первым слоем и самой платформой. Платформа обычно изготавливается из алюминия или стекла, вещества с хорошей теплопроводностью.

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования?

Забегая вперед, мы видим, что, хотя стоимость домашних 3D-принтеров остается относительно высокой, у нас есть все шансы увидеть снижение стоимости технологий в будущем. Помните, когда появились сотовые телефоны, они были доступны только очень богатым.

Цели использования домашнего 3D-принтера могут быть абсолютно любыми — от просто побаловать себя и узнать о новых технологиях до печати полезных мелочей для дома и прототипов моделей для бизнеса. В любом случае при выборе обратите внимание на следующие ключевые особенности устройства:

• разрешение печати (точность печати) — это минимально возможная высота слоя, которую может печатать принтер. Задает разрешение в микрометрах (тысячные доли миллиметра). Чем меньше высота слоев, тем менее заметен переход между ними и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем дольше принтер будет печатать и тем больше будет нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать более точно, чем FDM), точности печатающей головки, настроек программного обеспечения и выбранных носителей для печати;
  Образцы с разной толщиной слоя
• скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем медленнее скорость роста модели.
• область печати указывает размер объекта, который можно распечатать на принтере. Другими словами, это область возможного действия печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражается тремя числами: это высота, длина и ширина обычного параллелепипеда (например 20 * 30 * 30 мм). Для дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указываются высота и диаметр;
• тип пластика, используемого для печати. В бытовых условиях используются пластмассы и это могут быть пластмассы ABS и PLA, некоторые модели могут печатать обоими типами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластика объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы еще не определились, что будете печатать, то лучше выбрать шаблон, поддерживающий максимальное количество материалов;
• страна-производитель. Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, их завозят в небольших количествах, обслуживание затруднено. Китайские аппараты дешевы, качество зачастую оставляет желать лучшего, но баловаться такими принтерами можно. Есть и принтеры российского производства — хорошим качеством, удобством обслуживания.

Слой за слоем: как работает 3D-принтер

Самый удобный и поэтому наиболее распространенный метод 3D-печати, при котором готовый объект создается из жидкого пластика или композитных материалов, которые проходят через печатающую головку и слой за слоем отверждаются лазером. Готовый слой сдвигается вниз и печатается новый, и так до тех пор, пока не будет готов весь элемент. Принтеры FDM — один из самых простых способов 3D-печати, вы даже можете собрать такие устройства самостоятельно. Ну или покупать готовые решения, коих на рынке очень много.

Стереолитография (SL или SLA)

По принципу действия этот вид 3D-печати аналогичен предыдущему, только в качестве исходного материала используется жидкая смола (акрил, эпоксидная смола, винил) или пластик. Луч лазера «варит» сырье слой за слоем, образуя готовый объект. Затем его смывают от остатков смолы или пластика и, наконец, отверждают ультрафиолетом. Стереолитография позволяет печатать элементы с мельчайшими деталями, и после завершения всех процедур готовая деталь становится прочной и устойчивой к химическим веществам, но обратной стороной является очень высокая стоимость таких 3D-принтеров.

Cелективное лазерное спекание (SLS)

Другой метод послойной печати объектов, при котором лазер расплавляет порошок — металл, пластик или керамику — слой за слоем, образуя готовый объект. Есть метод плавления (SLM), который отличается более мощными лазерами и возможностью работать с чистым металлическим порошком без добавок: так формируются монолитные элементы, лишенные пористости, характерной для обычного спекания.

Обычно толщина нити и самих слоев составляет доли миллиметра: типичный диаметр сопла составляет от 0,3 до 0,8 мм, а толщина слоя составляет от 50 до 300 мкм. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет от 80 до 100 мкм. Само собой разумеется, что печать тонкой нитью занимает много времени. Фактически, типичный производственный цикл можно легко измерить часами или даже более суток: все зависит от диаметра выбранного сопла, толщины отдельных слоев и размера самого продукта. Чем толще нить и слои, тем меньше времени потребуется на печать, но качество поверхности также будет ниже.

Из чего создаются изделия

Базовый материал может отличаться. Самый популярный и стартовый элемент — фотополимер. Он прост в обращении, имеет низкую температуру плавления и удобен для последующей обработки — шлифования. На смену ему пришел термопласт (типы АБС и ПЛА) — улучшенный материал с рядом преимуществ, в частности, он безопаснее и экологичнее.

Также его можно использовать:

• нейлон — высокая прочность и износостойкость;
• поликарбонат — широкий, комфортный для изделия температурный диапазон от -100 до +115 градусов;
• полиэтилен;
• поливиниловый спирт: быстро схватывается, но растворяется при контакте с водой;
• целлюлоза;
• полипропилен нетоксичен и недорог;
• flex — очень гибкий и эластичный;
• HIPS — удобен для многоуровневых конструкций со сложными шпилями и опорами;
• стеклофил — прозрачный и невосприимчивый к ультрафиолету, механическим воздействиям и бактерицидным воздействиям, поэтому часто используется в медицине;
• керамический состав — содержит только керамические частицы, но при штамповке создает эффект камня;

• ПВС — быстро растворяющийся полимер, пригодный для временного склеивания элементов конструкции;
• ПВД — тонкий пластик, подходящий для вентилируемой упаковки продукции;
• ПЭТГ — полупрозрачный материал, образующий красивую глянцевую поверхность, подходящую для декоративных элементов;
• полиоксиметилен: стойкий, как металл, но легкий в обращении и легкий;
• ДЕРЕВО — аутентичная имитация дерева с сохранением свойств исходного материала, то есть с сильными характеристиками влагопоглощения;
• ABS Antistatic — это распространенный полимер с антистатическим эффектом для изоляции от электричества;
• GLOW — люминесцентное вещество, способное поглощать и излучать свет;
• металл — в составе присутствуют элементы бронзы, алюминия и других веществ, на выходе предмет, напоминающий настоящее металлическое изделие.

для программ проектирования FORUM для программы ZWCAD KNOWLEDGE BASE

Типы 3D-принтеров и особенности печати каждого

Очень часто сегодня используют технологию печати FDM и печать SLA. Что скрывается за этими непонятными сокращениями и какие еще разработки существуют в этой области?

Метод FDM-печати

Технология FDM (Fused Deposition Modeling) — это технология нанесения волокон. Сегодня этот метод 3D-печати считается самым распространенным, но в то же время относится к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном сплавлении пластиковой нити по контуру модели.

Для печати используются термопластические материалы, поставляемые в виде катушек или стержней. Чаще всего PLA и ABS формуются из пластиков, в том числе нейлона, полиамида, поликарбоната, ПЭТ (также известного как полиэтилентерефталат, который используется для изготовления пластиковых бутылок) и некоторых других веществ.

Принцип работы следующий:

• прядь материала помещается в экструдер, где она плавится под действием нагревательного элемента и затем выдавливается через сопло к рабочей поверхности;
• экструдер движется по пути, заданному программой, и строит объект слой за слоем;
• если необходимо напечатать сложный объект, то можно использовать два типа материала: один для модели, второй для создания опор (обычно он растворимый или просто очень легко отделяется от объекта). Носитель необходимо печатать, если у объекта есть элементы, подвешенные в воздухе, которые невозможно создать без элементов поддержки — принтеру просто не на чем будет печатать. Все наглядно представлено на рисунках ниже;
• после образования первого слоя платформа опускается на толщину одного слоя и экструдер выдавливает новую порцию материала, процесс повторяется многократно;
• по окончании печати осталось разделить вспомогательные элементы.

Шаблон

Модель и несущие элементы

Технология FDM позволяет использовать для производства термопластов, поэтому печатные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую стойкость. Технология проста, понятна и подходит для использования в офисе или дома.

3D-ручки работают точно так же. На самом деле это миниатюрные принтеры. Эти ручки предназначены для рисования трехмерных рисунков. Пользователь может моментально выдавливать застывающий пластик, придавая ему любую форму и получая забавные изделия. Устройство больше предназначено для объятий, но идея интересная и дизайнеры могут сделать много интересных предметов для домашнего декора.

Метод SLA-печати, или стереолитография

Технология SLA (лазерная стереолитография) предполагает использование жидких фотополимерных смол для печати, которые имеют тенденцию затвердевать под воздействием лазера или аналогичного источника энергии. Метод позволяет получать объекты с очень точной геометрией, так как толщина слоя может достигать рекордных 15 мкм, поэтому он уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирных изделиях для создания зазоров с обилием сложных части.

Принцип работы 3D-принтеров методом лазерной стереолитографии кратко можно описать следующим образом:

• рабочая площадка погружается в ванну с жидким фотополимером на толщину одного слоя (15-150 мкм);
• воздействие лазера на стены будущего объекта. Лазерный луч буквально отслеживает форму объекта на фотополимере, которая, в свою очередь, задается программным обеспечением. Лазерное облучение вызывает полимеризацию материала в точках контакта с лучом и затвердевание;
• платформа немного глубже погружается в ванну жидкого фотополимера, и глубина погружения соответствует размеру слоя. Лазер по-прежнему воздействует на участки материала, которые должны быть частью печатаемого объекта;
• процесс повторяется слой за слоем, пока моделируемый объект не будет напечатан;
• технология также требует печати опорных элементов. Они сделаны из того же фотополимера;
• после завершения печати объект погружается в ванну в специальных растворах для удаления излишков и очистки модели;
• финал — ультрафиолетовое облучение для окончательного затвердевания фотополимера.

Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.

Другие типы печати

Менее распространены, но не менее интересны и перспективны следующие способы трехмерной печати:

• SLS — Технология селективного лазерного спекания. Он заключается в нанесении на рабочую поверхность тонкого слоя плавкого порошкового материала (пластмассы, керамики, стекла или металла), который спекается под действием точечного лазерного луча. После формирования первого слоя рабочая площадка опускается и создается следующий слой. Технология не требует создания несущих конструкций, но очень дорога, требует дополнительной термообработки и не подходит для домашнего использования;
• EBM — технология слияния электронных лучей. Он чем-то похож на предыдущий метод, но здесь слои объекта формируются путем сплавления металлического порошка в вакууме электронным лучом. После печати не требуется термообработка;
• SLM — технология селективного лазерного плавления, напоминает технологию SLS, но здесь используются только металлические порошки, используются более мощные лазеры, термообработка после печати не требуется;
• LOM — это технология ламинированной печати. Под действием давления или нагрева тонкие пленки рабочего материала (полимерная пленка, ламинированная бумага) склеиваются, и с помощью лазера или режущих элементов вырезаются необходимые контуры объекта. Кроме того, вы можете вырезать части внутри объекта, однако это не всегда легко сделать. Технология избавляет от необходимости печатать опорные конструкции;
• 3DP или 3D-печать — это технология, аналогичная SLS, но в ней не используется сплавление: объект формируется из порошкового материала путем нанесения клея с помощью струйной печати. Поскольку в клей можно добавлять красители, открывается возможность цветной 3D-печати.

Основный принцип работы

• объект моделируется на компьютере в специальной программе CAD;
• готовый объект, сохраненный в специальном формате, нарезается программой-слайсером, поставляемой с устройством, а толщина каждого слоя определяется возможностями 3D-принтера и выбранными настройками;
• каждый слой транслируется в двоичный код команды, который принимается устройством и в соответствии с которым, согласно координатам, наносится слой материала;
• объект формируется слой за слоем.

Технологии трёхмерной печати

В 3D-печати используются некоторые технологии. Технология и технология зависят от материала, используемого для печати.

В настоящее время для этого можно использовать: пластмассовые нити, фотополимерные смолы, сплавы металлических порошков; композитная пудра из гипса, воска, а также различных строительных и кулинарных смесей.

Самые известные технологии 3D-печати:

• FDM;
• SLS и SLM;
• ламинация;
• фотополимерная печать;
• печать на гипсе;
• строительная печать бетоном и др.

Послойное наплавление

Самая простая и популярная технология печати — это FDM или Fused Deposition Technology.

Он заключается в подаче нити на специальный нагревательный элемент.

Экструдер используется для нанесения расплавленного пластика на заданную область печати. Экструдер соединен с печатающей головкой, которая перемещается горизонтально по области печати. Как только слой будет напечатан, платформа построения уменьшит размер слоя, и работа возобновится.

Этот вид печати самый удобный. И устройства на его основе самые дешевые. Именно поэтому такие 3D-принтеры наиболее востребованы для домашнего и домашнего использования, то есть для личного пользования.

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Высококачественный принтер американского производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя 100 микрон (0,1 мм). Площадь печати — 285 * 153 * 155 мм, для печати используются пластики PLA и ABS. Максимальная скорость печати составляет 40 мм в секунду или 24 см3 / час. Корпус стальной, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Несмотря на то, что модель была выпущена в 2013 году, ее до сих пор активно используют для домашней печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печать по технологии FDM, минимальная толщина слоя 50 мкм, размер рабочей площадки 185 * 160 * 150мм. Печатное устройство из пластика ABS и PLA оснащено платформой с подогревом. Приблизительно 1700 долларов США, предназначенные для использования в образовательных и дизайнерских целях.

Wanhao Duplicator i3 v2

Доступный вариант для тех, кто хочет освоить технологии и побаловать себя. Стоит около 500 долларов, печать разными видами пластика с точностью до 100 мкм, площадь печати 200 * 200 * 180мм. Качество сборки отличное.

PICASO 3D Designer

При печати с использованием технологии FDM, как и во всех современных домашних 3D-принтерах, для печати используются пластмассы ABS и PLA, включая нейлон. Точность печати 50 мкм, рабочая площадка 200 * 200 * 210мм, максимальная скорость 30см3 / час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоит 1700 долларов$.

3D принтер Hercules

Неплохой аппарат от российской компании IMPRINTA, печать разными видами пластика, точность печати — 50 мкм. Платформа подогревается, максимальная температура 1200С. Скорость печати — 40 см3 / час. Цена 1150$.

Как создаются модели для печати?

Сначала с помощью программы CAD создается 3D-модель объекта и сохраняется в специальном формате STL. Затем файл STL загружается в программное обеспечение для резки для принтера, такое как Cura или Slic3r. Программное обеспечение для резки позволяет задавать физические свойства модели, такие как плотность заполнения или использование опорных конструкций.

Программа преобразует 3D-модель в код G. Содержит инструкции для экструдера по моделированию каждого слоя модели. Код загружается в принтер, устройство загружается и начинается печать.

Как работает 3D принтер? Просто о сложном

Короче говоря, 3D-принтер — это устройство для создания трехмерных объектов путем послойной печати. Ассортимент материалов, используемых для печати, постоянно расширяется, и мы можем смело предположить, что в будущем он будет включать в себя большинство известных нам веществ. Термопласты и фотополимеры по-прежнему остаются самыми популярными материалами для печати.

Общий принцип работы 3D-принтера можно представить следующим образом:

1. создать модель желаемого объекта в специальной программе для 3D моделирования;
2. разработка модели, созданной программным обеспечением («Генератор G-кода»), в ходе которой она разбивается на несколько горизонтальных слоев и преобразуется в цифровой код, который становится командой для принтера, как и куда наносить материал;
3. печать, представляющая собой формирование объекта методом наслоения материала. В зависимости от типа принтера характеристики печати могут отличаться, но общий принцип заключается именно в нанесении слоя за слоем. Печатающая головка перемещается только в горизонтальной плоскости (по осям X и Y), подает материал и наносит его, как указано в программе. Когда слой нанесен полностью, платформа построения перемещается вниз (по оси Z) ровно на одну толщину слоя, и печатающая головка применяет следующий слой и так далее, пока объект не будет полностью отформатирован.

Возможности печати зависят от технологии, которую использует ваш принтер, поэтому на данный момент имеет смысл рассмотреть наиболее распространенные.

Фотополимерная печать

Фотополимерная печать осуществляется несколько иначе. Материал также наносится послойно, но изначально он находится в жидком состоянии в специальной ванне. Слой за слоем на материал воздействуют лазерным или ультрафиолетовым лучом, и платформа поднимается. То есть объект, так сказать, вырос. Под воздействием излучения материал полимеризуется и затвердевает.

Поскольку эта технология позволяет получать изделия с высочайшей точностью, в том числе тонкостенные, она более перспективна и имеет большие возможности. Именно она применяется на сложных производствах и предприятиях.

Такие устройства востребованы и в области медицины, открывая широчайшие возможности для производства высокоточных хирургических шаблонов и даже протезов.

Как запрограммировать 3D-принтер

Краткая инструкция по настройке принтера:

1. Выберите 3D-модель. Вы можете самостоятельно нарисовать изделие в специальном редакторе САПР или найти готовый чертеж — в Интернете полно моделей разной сложности.
2. Подготовьте 3D-модель к печати. Делается это методом нарезки (срез — деталь). Например, чтобы распечатать игрушку, ее модель нужно «разбить» на слои с помощью программ нарезки и отправить на принтер. Вкратце, слайсер показывает принтеру, как печатать объект: какой контур перемещать печатающую головку, с какой скоростью, какую толщину слоя делать.
3. Перенесите модель в принтер. Из слайсера трехмерный рисунок сохраняется в файле под названием G-code. Компьютер загружает файл на принтер и начинает 3D-печать.
4. Посмотри на печать.

Конструктивные особенности 3D-принтеров

Принцип работы 3D-принтера основан на законах кинематики. Различают разные схемы 3D-печати, основанные на движениях платформы и печатающей головки, которые могут перемещаться относительно друг друга в разных плоскостях.

Существует четыре основных схемы печати:

• дельта
• экструдер движется по осям X и Y,
• экструдер меняет положение в пространстве по осям X и Z,
• экструдер движется по осям X, Y и Z.

I схема

Платформа фиксированная, положение по осям x, y, z изменяет только экструдер. Особенностью модели является наличие высокого каркаса. Печатающая головка размещена на трех стержнях, каждый из которых закреплен на подвижном блоке, установленном на опоре, с возможностью вертикального перемещения.

Плюсы: быстрая скорость печати, хорошая точность.

II схема — экструдер движется по осям Х и Y

Печатающая головка находится над платформой и может перемещаться слева направо, вперед и назад, а платформа — вверх и вниз.

III схема — экструдер перемещается по осям X и Z

Экструдер, как и в предыдущем типе, умеет перемещаться влево или вправо, а также изменять свое положение в пространстве по высоте. Платформа, в свою очередь, может двигаться вперед или назад без изменения высоты.

IV схема – экструдер движется по осям X, Y и Z

Последняя схема предполагает использование стационарной платформы. Как и в случае схемы Дельта, экструдер может перемещаться по трем осям x, y, z, но в этом случае нет сложного механизма фиксации печатающей головки.

Как работает 3D принтер?

3D-печать — мощная альтернатива традиционному прототипированию и мелкосерийному производству. Трехмерный или трехмерный принтер, в отличие от обычного, который отображает на бумаге двухмерные рисунки, фотографии и так далее, позволяет просматривать объемную информацию или создавать трехмерные физические объекты.

В настоящее время оборудование этого класса может работать с фотополимерными смолами, различными видами пластиковых нитей, керамическим порошком и металлической глиной.

Технология НРМ (FDM) HPM

Он позволяет создавать не только модели, но и готовые детали из стандартных, конструкционных и высокоэффективных термопластов. Это единственная технология, в которой используются термопласты для обеспечения беспрецедентной механической, термической и химической стойкости деталей. Печать HPM отличается чистотой, простотой использования и удобством использования в офисе. Детали из термопласта устойчивы к высоким температурам, механическим воздействиям, различным химическим веществам, влажной или сухой среде. Растворимые вспомогательные материалы позволяют создавать сложные многоуровневые формы, полости и отверстия, которые было бы проблематично получить обычными методами. 3D-принтеры HPM создают детали слой за слоем, нагревая материал до полужидкого состояния и сжимая его в соответствии с траекториями, созданными компьютером. Для печати по технологии HPM используются два разных материала: один (основной) будет состоять из готовой детали, а второй — вспомогательный, используемый для поддержки. Нити обоих материалов подаются из отсеков 3D-принтера в печатающую головку, которая перемещается в соответствии с изменениями координат X и Y и сплавляет материал, создавая текущий слой до тех пор, пока основание не опустится и не начнется следующий слой. Когда 3D-принтер завершит создание детали, остается механически отделить вспомогательный материал или растворить его очистителем, после чего изделие готово к использованию. Примечательно, что сейчас популярны не только автоматические настольные принтеры HPM, но и устройства для ручной печати. Причем правильнее было бы называть их не печатающими устройствами, а ручками для рисования трехмерных объектов.

Ручки изготавливаются так же, как и принтеры для расплавления. Нить вставляется в ручку, где она плавится до нужной консистенции и тут же выдавливается через миниатюрную насадку! При правильном умении вы получите такие оригинальные декоративные фигурки:

И, конечно же, как и технология, сами принтеры отличаются друг от друга. Если у вас есть принтер SLA, технология SLS не может быть применена к нему, то есть каждый принтер создается только для определенной технологии печати.

Читайте также: Ошибка принтера 0x000006d9: не удалось сохранить параметры

Области применения 3D печати

Есть много областей, где внедряются новые технологии, самые популярные из которых:

• Лекарственное. Производство протезов по индивидуальному заказу началось очень давно. Такие искусственные части тела практически не отличаются от натуральных.
• Лекарства. За материал берется биологически активная добавка. Следовательно, запрошенный элемент восстанавливается в точном размере.
• Машиностроение и технологии. Сложные в производстве запасные части и узлы стало проще изготавливать с помощью печати, чем в нескольких мастерских.
• Предметы одежды и обуви. Раньше было налажено производство крепежа и декоративных деталей, но с появлением тончайшего полимера стали выпускать целые модели.
• Предметы искусства.
• Биопечать — новое направление в медицине. Работа проводится с использованием тканей, похожих на живые.

Итак, что же представляет из себя печать на 3d принтере?

Вкратце, это построение реального объекта по 3D-модели, созданной на компьютере. Затем цифровая трехмерная модель сохраняется в формате файла STL, после чего 3D-принтер, на котором файл выдается на печать, формирует реальный продукт. Сам процесс печати представляет собой серию повторяющихся циклов, связанных с созданием трехмерных моделей, нанесением слоя расходных материалов на рабочий стол принтера (подъемник), перемещением рабочего стола до уровня готового слоя и удалением отходов с поверхность стола. Циклы следуют друг за другом непрерывно: следующий слой наносится на первый слой материала, подъемник снова опускается и так далее, пока готовое изделие не окажется на рабочей поверхности.

Читайте также: Как исправить «Сервисную ошибку 79» или «79