Характеристика, сферы применения и перспективы развития технологии 3-D печати

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Характеристика технологии 3-D печати

Независимо от того, какой подход использует 3D-принтер, в целом процесс печати одинаковый. Йен Гибсон, Дэвид Ви Роузен и Брент Стакер в своей книге «Аддитивные производственные технологии(АП): Быстрое протототипирование для прямого цифрового производства» перечисляют следующие 8 шагов в АП-процессе:

Шаг первый: САПР. Производство 3D-модели с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР). Программное обеспечение может предоставить некоторую наводку относительно структурной целостности ожидаемого готового изделия, а также использовать научную информацию об определённых материалах, чтобы создать виртуальную модель поведения объекта в определённых условиях.

Шаг второй: Преобразование в СТЯ. Преобразовать чертёж САПР в формат СТЯ. СТЯ - это аббревиатура стандартного языка тесселяции, формат файла, разработанный для компании 3D-Systems в 1987 году для использования его стереолитографическим аппаратом(СЛА). Большинство 3D-принтеров могут использовать СТЛ файлы в дополнение к некоторым специализированным типам файлов, таких как компании Z Corporation и ObjDF фирмы Objet Geometries.

Шаг третий: Передача в АП-машину и обработка СТЯ файла. Пользователь копирует СТЯ файл на компьютер, управляющий 3-D принтером. На данном этапе пользователь может указать размер и ориентацию печати. Это подобно настройке 2-D печати на двустороннюю печать или на альбомную и портретную ориентацию.

Шаг четвёртый: Настройка аппарата. У каждого аппарата есть собственные требования к подготовке новой печати. Подготовка включает в себя заправку полимерами, связывающими средствами и другими расходными материалами, используемыми принтером. Настройка также содержит в себе добавление лотка, служащего основой, или добавление материала для построения временного водорастворимого носителя.

Шаг пятый: Построение. Пусть машина делает своё дело, процесс построения во многом автоматический. Каждый слой обычно около 0.1 мм толщиной, хотя он может быть гораздо тоньше или толще. В зависимости от размеров объекта, аппарата и используемых материалов завершение процесса может занять несколько часов или даже дней. Обязательно периодически проверяйте аппарат, чтобы удостовериться в отсутствии ошибок.

Шаг шестой: Удаление. Удалить напечатанный объект(или в некоторых случая несколько объектов) из аппарата. Во избежание травм используйте любые методы предосторожности, такие как использование перчаток для защиты от горячих поверхностей или ядохимикатов.

Шаг седьмой: Постобработка. Множество 3D-принтеров потребуют постобработку напечатанного объекта. Она может включать в себя стряхивание оставшегося порошка или промывка объекта для удаления водорастворимых носителей.

На данном этапе свежая печать может быть непрочной ввиду того, что некоторым материалам требуется время для укрепления, поэтому данное предупреждение может быть необходимым для гарантии того, что материалы не развалятся и не сломаются.

Шаг восьмой: Применение. Использование нового напечатанного объекта или объектов.

Революция 3D-печати.

Если вы ищете в Интернете информацию о 3D- печати, то заметите, что её использование растёт в геометрической прогрессии. Одна из причин данного роста заключается в том, что производители всё больше и больше полагаются на 3D-печать при создании прототипов и деталей для крупных отраслей промышленности. Например, автомобильная промышленность использует технологию 3D-печати в течение многих лет для быстрого прототипирования новых конструкций автомобильных комплектующих.

Другой причиной роста 3D печати является то, что иноваторы помимо промышленного производства нашли применение 3D печати в собственных областях. Например, протезирование на заказ в Сан-Франциско, Калифорния использует 3D печать для создания уникальных протезов конечностей. Они также экспериментировали с 3D-печатью, как со способом создания целых конечностей, которые гораздо дешевле, чем обычное протезирование, и даже безопасны для мытья в посудомоечных машинах. Аналогично, Walter Reed Army Medical Center используют 3D-печать для производства моделей, которые хирурги могут использовать в качестве руководства(образца) для лицевой восстановительной хирургии.

Инженеры в аэрокосмической отрасли внедряют 3D-печать в некоторые крупномасштабные улучшения. В промышленности уже используется быстрое прототипирование для того, чтобы помочь в тестировании и улучшении проектов, и также чтобы показать, насколько хорошо они работают. У аэрокосмической исследовательской компании EADS есть ещё более смелые амбиции для 3D-печати: самостоятельно изготовить детали самолёта, в том числе целое крыло для большого самолёта. Исследователи EADS рассматривают это, как «зелёную» технологию, полагая, что 3D-печатные крылья снизят вес самолёта. Это может сократить выбросы углекислого газа и расходы авиакомпании на сумму около 3000 долларов в течение года

Исторически сложилось так, что 3D-печать являлась дорогостоящей технологией. PTCAM's SLA, описанные ранее в статье, стоили свыше 250000 долларов, жидкий пластик стоил около 800 долларов за галлон. Организации, владеющие таким оборудованием, могут продавать услуги стереолитографии другим или позволить компаниям приобрести блоки для временного использования оборудования.

Сегодня многие промышленные АП-аппараты по-прежнему дорогие, хотя и дешевле, чем раньше. Например, в феврале 2011 года, ProJet CPX 3000 компании 3D-Системс продавали за 79999 долларов, и эта система может производить высоко-детализированные модели размерами до 11.75 дюймов на 7.3 дюйма на 8 дюймов(298 миллиметров по 185 миллиметров по 203 миллиметра). Эта цена не включает в себя необходимый строительный материал, который стоит 975 долларов за 4 картриджа.

3D-принтеры «Дименшен» компании Стратасис продемонстрировали, что 3D-печать может быть дешёвой. «Дименшен Элит принтер» может создавать модели из пластмассы производственного класса размерами до 8 дюймов на 8 дюймов на 12 дюймов (203 на 203 на 305 миллиметра) по цене от 29900 долларов. Кроме того, ЭйБиСи плюс, пластиковый печатный материал, необходимый для использования Дименшен Элит, поставляется в 9 различных расцветках и может быть использован даже в настольных принтерах «Упринт» компании Стратасис, ценой от 14900 долларов.

Мало того, что 3D-печать становится всё более дешёвой в своей категории, но также это ещё и более экономичный способ создания продукции, ранее создаваемой с помощью других технологий. Например, компания Солидскейп оборудует стоматологические лаборатории для небольших 3D-принтеров. Эти модели стоят от 30 до 60 тысяч долларов, а сборка и вспомогательные материалы стоят больше нескольких сотен долларов.

Эти и другие типы 3D-принтеров могут создавать формы для коронок, мостов и протезов быстрее и с большей точностью, нежели старые методы, увеличивая производительность стоматологических лабораторий.

3D печать или производство добавок это процесс получения объемных объектов из цифрового файла. Создание напечатанного на 3D принтере объекта достигается путем использования добавок. В этом процессе материал наращивается слой за слоем, пока объект не будет полностью создан. Каждый такой слой можно рассматривать как тонко нарезанные в горизонтальном поперечном сечении части объекта.

2. Как работает 3D печать?

Все начинается с создания виртуального дизайна того объекта, который вы хотите создать. Виртуальный дизайн создается в виде компьютерного автоматизированного проекта с использованием программ трехмерного моделирования (для создания совершенно нового объекта) или с использованием 3D сканера (для копирования существующего объекта).

3D-сканер делает точную цифровую копию реального объемного объекта.

3D сканеры используют различные технологии для создания 3D модели, такие как определение времени пролета, структурирование / модулирование света, объемное сканирования и многое другое. В последнее время многие ИТ-компании, такие как Microsoft и Google задействуют свое оборудование для выполнения 3D сканирования, большой пример - Kinect от Microsoft.

Это явный признак того, что в будущие портативные устройства, такие как смартфоны, будут интегрированы 3D сканеры. Оцифровка реальных объектов в 3d модели станет такой же простой, как фото. Цены на 3D-сканеры варьируются от очень дорогих профессиональных промышленных устройств до 30 долларов за запчасти для устройства, которое любой может сделать в домашних условиях. Для подготовки цифрового файла для печати, 3D моделирование программного обеспечения разрезает его на "ломтики"; окончательная модель состоит из сотен или тысяч горизонтальных слоев. Когда нарезанный файл загружен в 3D-принтер, объект может быть создан слой за слоем. 3D-принтер считывает каждый слой (как 2D изображение) и создает объект, смешивая каждый слой с мелкозернистым материалом, в результате получая трехмерный объекта.

Процесс и технология.

Не все 3D принтеры используют подобную технологию. Есть несколько способов печати и все они используют те или иные добавки, и отличаются в основном способом построения слоев для создания окончательного объекта. Некоторые методы используют плавление или размягчение материала для получения слоев. Селективный метод лазерного спекания (SLS) расплавление осадка модели (FDM) являются наиболее распространенными технологиями, использующими этот способ печати.

Другой способ печати, использует выдержку фото-реагирования осадка с УФ-лазера или другого подобного источника питания одного слоя. Наиболее распространенная технология, использующая этот метод, называется стереолитография (SLA)

Чтобы быть более точным: с 2010 года, Американское общество по испытанию материалов (ASTM), а именно отдел «ASTM F42 - Добавочное Производство», разработал набор стандартов, которые классифицируют процессы Добавочного Производства на 7 категорий в соответствии со стандартом терминологии для аддитивных производственных технологий:

1. Кубическая Фотополимеризация.

2. Разбрызгивание Материала.

3. Струйное Связывание.

4. Вытеснение Вещества.

5. Слияние растолченных слоев.

6. Листовое напластование.

7. Направленный энерговклад.

Кубическая Фотополимеризация.

3D принтер, основанный на методе кубической фотополимеризации, имеет контейнер, наполненный фотополимерным веществом, которое наносится и затвердевает под источником ультрафиолетового света.

Технологией, наиболее часто используемой этот процесс, является стереолитографии (SLA). Эта технология использует сосуд жидкой, отверждаемой ультрафиолетом фотополимерной резины и ультрафиолетовым лазером для создания слоя объекта по одному. Для каждого слоя, лазерный луч отслеживает поперечное сечение детали рисунка на поверхности жидкой резины. Воздействие ультрафиолетового лазерного света заставляет слой затвердевать и соединиться с нижним. После того, как один образец был проложен, платформа механизма ОАС спускается на расстояние, равное толщине одного слоя, обычно 0,05 мм до 0,15 мм (0,002 "до 0,006"). Затем покрытое фотополимерной резиной лезвие проводится поверх всего поперечного сечения еще раз, повторно покрывая его свежим материалом. На этой новой жидкостной поверхности прокладывается модель следующего слоя, для присоединения предыдущего. В результате данного проекта формируется полный трехмерный объект. Стереолитография требует использования опорных конструкций, которые служат для крепления частей к механизму платформы и удерживают объект, потому что он плавает в бассейне, заполненном жидкой фотополимерной резиной. После окончания создания объекта, они удаляются вручную. Этот метод был изобретен в 1986 году Чарльзом Халлом, который также в то время основал компанию «3D Systems». Другие технологии, использующие Кубическую Фотополимеризацию, обеспечивают более высокую скорость печати.

Впрыскивание Материала.

В этом процессе, материал накладывается в каплях через сопло малого диаметра, подобно работе бумажного струйного принтера, но она накладывается слой за слоем для создания конструкции 3D объекта, а затем закаляется ультрафиолетовым слоем.

Струйное Связывание.

При струйном связывании используется два материала: порошковый основной материал и жидкое связующее. В камере формирования, порошок распространяется равными слоями и связующее подается через форсунки, которые "склеивают" частицы порошка в форме программируемого 3D объекта. После завершения печати, оставшийся порошок убирается и используется для 3D печати очередного объекта. Эта технология была впервые разработана в Массачусетском технологическом институте в 1993 году и в 1995 году компания Z Corporation получила эксклюзивную лицензию. Технология FDM работает с помощью пластиковой нити или металлической проволоки, которые разматывают с катушки и подают материал в экструзионные сопла, которые создают поток и выключаются. Насадка нагревается до температуры плавления материала и может быть перемещена как в горизонтальном, так и вертикальном направлении с помощью контролируемого механизма. Она непосредственно управляется компьютером автоматизированного производства (CAM) ,поддерживаемого программным обеспечением. Объект производится путем экструзии расплавленного материала с образованием слоев, поскольку материал затвердевает сразу после экструзии из сопла. Эта технология наиболее широко используется для двух типов материалов пластиковых волокон:

ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) и НОАК (полимолочной кислоты), и некоторых других гибких, проводящих материалов. FDM был изобретен Скоттом Крампом в конце 80-х. После патентования этой технологии он основал компанию Stratasys в 1988 году. Программное обеспечение, что используется с этой технологией, автоматически генерирует структуры поддержки, если требуется. Машина дозирует два материала, один для модели, и один для одноразового опорной конструкции.

Термин «моделирование путем сплавление осадков» и его сокращение FDM являются торговыми марками корпорации Stratasys, как и термин «изготовление путем сплавления накаливанием» (FFF). был придуман членами RepRap проекта, чтобы создать идею, которая будет юридически неограниченной в использовании.

Эта технология использует лазер высокой мощности, чтобы сплавить мелкие частицы пластмассы, металла, керамики или стекла в массу, которая обладает требуемой объемной формой. Лазер выборочно расплавляет порошкообразный материал путем сканирования сечения (или слоев), генерируемого потом программой 3D моделирования на поверхность одного слоя материала. Затем новый слой материала наносится поверх и процесс повторяется, пока объект не будет завершен. Оставшийся порошок используется для построения структуры поддержки объекта. Поэтому нет никакой необходимости в отдельной опорной конструкции, что является преимуществом по сравнению с SLS и SLA. Неиспользованный порошок может быть также использован для следующего объекта. SLS была разработана и запатентована Карлом Декард в Университете Техаса в середине 1980-х, при спонсорской поддержке DARPA.

Листовое напластование.

Листовое напластование использует материал листов, которые соединены снаружи. Листы могут быть металлическими, бумажными или полимерными. Металлические листы свариваются ультразвуковой сваркой в слоях, а затем размалывают CNC в нужную форму. Можно также использовать Бумажные листы, но они склеиваются специальным клеящим веществом и нарезаются в нужном виде специальными точными лезвиями. Ведущей компанией в этой области является Mcor technology.

Направленный Энерговклад.

Этот процесс главным образом используется в высокотехнологичной металлургической промышленности и в быстрых внедрениях в производство. 3-D печатающий аппарат обычно присоединен к роботизированной руке мультиоси и составному клапану, который вносит металлический порошок или провод на поверхность под источник энергии (лазер, электронный луч или плазменная дуга), который расплавляет его, формируя твердый объект.

Примеры и применение 3D печати.

Применение включает в себя такие области, как быстрое прототипирование, модели архитектурных макетов, здравоохранение (3d печать протезов и печать человеческой ткани) и развлечения (например, кинематографический реквизит). Другие примеры 3D-печати представляют собой реконструкцию окаменелостей в палеонтологии, тиражирование древних артефактов в археологии, реконструкцию костей и частей тела в судебно-медицинской экспертизе и реконструкцию сильно поврежденных вещественных доказательств, полученных на месте преступления расследований.

3. Сферы применения 3-D печати

трехмерный фотополимерный стереолитография лазер

Во всем мире индустрия 3D-печати, как ожидается, вырастет с $ 3.07млрд доходов в 2013 году до $ 12.8млрд к 2018 году и превысит $ 21млрд в мировом доходе в 2020 году, Судя по темпам развития, технология 3D-печати преобразует почти все основные отрасли и изменит то, как мы живем, работаем, и развлекаемся в будущем.

Медицинская отрасль.

Перспективы медицинского использования 3D-печати развиваются чрезвычайно быстрыми темпами, специалисты начинают использовать 3D печать в более продвинутых сферах. Пациенты во всем мире испытывают улучшение качества медицинской помощи за счет 3D печати имплантатов и протезов, никогда ранее не виданных.

Био-печать.

В начале двухтысячных технология 3D печати была изучена биотехнологическими фирмами и научными кругами для возможного использования в инженерии тканей, с расчетом построения тканей органов и частей тела с использованием методов струйной печати. Слои живых клеток осаждают на гелиевую среду и медленно послойно создают для формирования трехмерных структур.

Аэрокосмическая и авиационная промышленность.

Рост использования 3D-печати в аэрокосмической и авиационной промышленности можно, в значительной степени, объяснить изобретением производства печати металлосодержащих конструкций.

НАСА например печатает камеры сгорания космических ракет с использованием селективного лазерного плавления уже с марта 2015 года FAA представили GE Aviation's впервые напечатанную часть реактивного двигателя: датчик температуры корпуса на входе компрессора.

Автомобильная индустрия.

Хотя автомобильная промышленность была в числе первых адептов 3D-печати, десятилетиями 3-D печать занимала лишь небольшие объемы в области прототипирования. В настоящее время использование 3D-печати в автомобильной отрасли развивается в относительно простых концептуальных моделях для подгонки, проверки и отделки дизайна, функциональных частей, которые используются в тестовых автомобилях, двигателей и деталей. Ожидается, что 3D-печать в автомобильной промышленности достигнет оборота в $ 1,1 млрд. долларов к 2019 году.

Промышленная печать.

В последние пару лет термин 3D печать стал более известным и технология достигла широкой общественности. Тем не менее, большинство людей даже не слышали этого термина, в то время как технология используется уже в течение многих десятилетий. Отдельные производители уже давно используют эти принтеры в процессе проектирования, чтобы создать прототипы для традиционных производственных и научно-исследовательских целей. Использование 3D принтеров для этих целей называется быстрое прототипирование. Зачем использовать 3D-принтеры в этом процессе, спросите вы себя. На сегодня, быстрые 3D-принтеры могут быть куплены за десятки тысяч долларов и, в конечном итоге, уменьшат затраты компании на прототипирование во много раз. Например, Nike использует 3D принтеры для создания разноцветных прототипов обуви. Они тратили тысячи долларов на создание прототипов и неделями ждали каждый из них . Теперь, стоимость каждого составляет лишь несколько сотен долларов, а изменения могут быть осуществлены мгновенно и прототип печатается в тот же день. Кроме быстрого прототипирования, 3D печать также используется для быстрого производства. Быстрое изготовление -новый метод изготовления, в котором компании используют 3D-принтеры для краткосрочного перспективного изготовления на заказ. В этом способе производства печатаемые объекты не прототипы, а полноценные продукты для конечного пользователя. То есть, вы получаете быстро созданный лично для вас продукт.

Любительская печать.

Любительская 3D-печать или домашняя 3D печать в основном для любителей и энтузиастов и начала распространяться в 2011 году из-за быстрого развития в этом новом рынке принтеров, которые становятся дешевле и дешевле, и цены, как правило, варьируются в диапазоне от $ 250 - $ 2500. Как следствие, все больше людей могут позволить себе 3-D принтер. С открытым исходным кодом проекта RepRap действительно зажигается этот любитель рынок. Всего за тысячу долларов люди могли купить RepRap комплект и собрать свой собственный рабочий настольный 3D-принтер. Все пользователи на RepRap делятся своими знаниями, чтобы другие люди могли использовать их и улучшить.

История.

В истории производства часто были на первом месте разностные методы. Епархия механической обработки (генерирующая формы с высокой точностью) бывает обычно разностным делом: от регистрации и превращения посредством дробления до шлифования.

Самые ранние приложения аддитивного производства были на завершающем этапе инструментального цеха производственного спектра. Например, быстрое прототипирование было одной из самых ранних аддитивных разновидностей, и его миссия состояла в том, чтобы уменьшить время упреждения и стоимость разработки прототипов новых частей и устройств, которые ранее изготавливались только с разностными методами инструментального цеха (обычно медленно и дорого). Однако с течением времени техника непрерывно совершенствуется, аддитивные способы перемещаются на задний план при постановке производства. Части, которые прежде были единственной епархией разностных методов, могут теперь в некоторых случаях быть с большей пользой изготовлены через аддитивные методы.

Однако, реальное интегрирование более новых аддитивных технологий в производство в промышленных масштабах - по существу содержание дополнения разностных методов вместо того, чтобы вытеснить их полностью. Прогнозы для будущего коммерческого производства, уже запускающегося сегодня - начатый период несовершенства, то, что производственные фирмы должны будут быть гибкими, постоянно улучшая технологии, следуя критериям покупателей, чтобы остаться конкурентно способными.

Будущее.

Как предсказано некоторыми производственными «проповедниками», что технологическое развитие изменит природу торговли, потому что конечные пользователи будут в состоянии сами изготовить большую часть собственного производства вместо того, чтобы участвовать в торговле, чтобы покупать продукты у других людей и корпораций.

3-D принтеры, уже способные к выводу в цвете и к работе с различными материалами сейчас, существуют и будут продолжать улучшаться к точке, когда функциональные продукты будут в состоянии быть распечатанными. С результатами, которые повлияют на использование энергии, снижение отходов, настройку, доступность продукта, медицину, искусство, конструкцию и науку, 3-D печатание изменит производственный мир, такой, каким мы знаем его сейчас.

Если Вы интересуетесь большим количеством будущих прогнозов относительно 3-D печати, регистрируйте отбытие гостей из «гостиницы современности» в «Будущее открытого производства».

Обслуживание.

Не все могут позволить себе или готовы купить собственный 3-D принтер. Означает ли это, что вы не можете наслаждаться возможностями 3-D печати? Нет, не волнуйтесь. Есть специальные сервисы 3-D печати, такие как Ponoko и Sculpteo. Они позволяют очень недорого печатать и выгружать объекты из цифрового файла, который вы просто загружаете на их веб-сайт. Вы можете даже продавать свои 3-D проекты на их веб-сайте и зарабатывать на нем немного денег! Есть также компании, которые предлагают их услуги для корпоративных клиентов. Когда, например, вы практикуетесь в области архитектуры и необходимо создавать масштабные модели, это - очень длительный и старомодный процесс. Есть службы, куда можно отправить цифровую модель, и они печатают здание в необходимом для вас масштабе, чтобы использовать в презентациях. Подобные службы могут уже можно найти в большом количестве различных отраслей, таких как зубной, медицинской, а также сферах развлечения и искусства.

3-D Торговые площадки

Если у Вас нет навыков для разработки ваших собственных 3-D моделей, вы все равно можете печатать некоторые очень хорошие объекты. 3-D торговые площадки, такие как Pinshape и CGTrader содержат 3-D файлы моделей, которые можно загрузить очень дешево или бесплатно.

Как Роботы строят 3-D печатаемый Металлический Мост в Амстердаме.

Забавно, старинный мощеный город Амстердам собирается получить современное добавление: распечатанный в 3-D пешеходный мост. Мост, пересекающий канал, который должен быть завершен к 2017, является детищем MX3D, недавно созданной технологической компании, получившей капитал на стартапе в Дании. Мост будет создан полностью роботами, которые могут печатать комплексные стальные объекты в воздушном пространстве. Автономные роботы походят на сварщиков, орудующих сварочными аппаратами, которые сваривают сталь слой за слоем, чтобы сформировать твердый объект, сказал Tim Geurtjens, соучредитель MX3D's и главный инженер. Это - первый раз, когда Geurtjens и его коллеги разрабатывают и наводят мост, используя эту технологию печатания. До сих пор компания, главным образом, использовала своих роботов, чтобы создать скульптуры свободного формата и крупные предметы мебели. Но проект моста -- сотрудничество между несколькими более крупными компаниями и Амстердамским муниципальным советом -- является случаем для MX3D, чтобы показать что его версия 3-D печати необычно полезна для создания всех видов вещей в реальном мире.

Больше - лучше.

Огромные печатающие роботы не могут создать огромные строения (они могут только печатать настолько широко, насколько их руки могут дотянуться), но они могут создать объекты, которые значительно больше чем те, что создаются с использованием других 3-D печатающих методов для металлов, таких как выборочное лазерное расплавление, или SLM. SLM - 3-D процесс печатания, разработанный в 1990-ых. Он включает в себя использование лазера, чтобы расплавить крошечные частицы металла (такие как алюминий или титан) на металлическое основание.

Процесс SLM, который часто используется, чтобы сделать части для самолетов или медицинских имплантатов, имеет место в сфере печати малой величины, где создаваемые части достаточно малы, чтобы поместиться в обувной коробке, сказанный Conti. В отличие от этого, роботы MX3D's могут создать вещи в "человеческом масштабе" или больше, добавил он.

Чтобы построить мост через канал Амстердама Oudezijds Achterburgwal, роботы пройдут по специально разработанной дорожке, печатая раздел моста и за тем переезжая по дорожке по свежее построенной части, чтобы печатать следующую. Поскольку проходы Амстердама настолько узкие и переполнены пешеходами, фактическая печать моста не будет иметь место в квартале красных фонарей города(будущее место расположения). Вместо этого MX3D печатает мост в гигантском складе в северной части города.

Geurtjens не говорил, каких затрат будет стоить мост, но он отмечал, что метод печати MX3D's - более дешевый вариант чем SLM. "Если Вы нуждаетесь в действительно высококачественных, очень точных частях, используйте SLM. Но если Вы хотите что-то действительно большое, и доступное, SLM тут не подойдет, сказал он. Традиционная сварка (вид, в котором фактические люди используют сварочные аппараты, чтобы закрепить вместе куски стали) является другой доступной опцией для строительства мостов, но это - также куда более медленный процесс, чем тот, что предоставляется роботами MX3D's. Роботы получат задание, и сделают его в любом случае в 10 или в 1,000 раз быстрее, чем традиционные метало - сварочные станки согласно Conti. Это не означает, что железообрабатывающие роботы собираются "принять отрасль", сказал Geurtjens, который добавил, что новая техника MX3D's не "святой Грааль" для производства. Однако роботы могут сделать опасные и грязные работы -- вещи, которые люди не могут (или, по крайней мере, не обязаны) делать. И это - то, что делает технику компании "важным делом".

"Эта технология более основополагающая, чем узкоспециализированная техника, использующаяся для решения определенных проблем. Именно поэтому я считаю, что это важное дело. Метод может быть применен к очень широкому набору потребностей", добавил он.

В будущем Вы могли бы увидеть, как руки транспортного робота строят мосты для автомобилей или поездов. Роботы могли бы также быть полезными в море, чтобы фиксировать оборудование нефтяных скважин, или в космосе, восстанавливать поврежденные спутники. Но сейчас, Амстердам - единственное место для вас, где можно видеть механические сварочные станки в движении. Можно изучить вклад в прогресс MX3D's в центре помощи туристическим компаниям (расположенном в Неверитавэг 15, в Амстердаме), который открыт для общественности каждую пятницу между полуднем и 16:00 по местному времени.

Органы по требованию? 3-D Принтеры способны создавать Сердца, Артерии.

Стандартные 3-D принтеры однажды смогут помочь создавать живые органы, чтобы помочь в восстановлении человеческого тела, говорят исследователи - историки.

Ученые разработали путь к 3-D моделям, копирующим различные анатомические структуры, включая сердца, мозги, артерии и кости. В будущем этот процесс мог бы использоваться, чтобы создать 3-D распечатанные мягкие имплантаты, на которых живая ткань может расти, чтобы сформировать органы. Другое приложение для этой новой технологии могло быть принтерами еды, напоминающими репликаты, показанные в сериале "Звездный путь", добавляют ученые.

3-D принтер - машина, которая создает элементы из большого разнообразия материалов: пластмасса, керамика, стекло, металл и более необычные ингредиенты, такие как живые клетки. Работы устройства основана на создание уровней материала, так же, как обыкновенные принтеры кладут чернила, только 3-D принтеров могут также класть плоские уровни сверху один на другой, чтобы создать 3-D объекты.

Стандартные 3-D принтеры производят объекты из жестких материалов уровень за уровнем, используя как основу нижестоящий уровень. Однако, печать мягких материалов доказала наличие некоторых трудностей, приводящих к созданию объектов из «Джелло», похожего на масло, воду или гель.

"Металлы, керамика и жесткие полимеры использовались в 3-D печати многие, многие годы, но мягкие материалы, те, которые могут деформироваться под их собственным весом, были более трудными, из-за необходимости поддерживать их во время процесса создания, ?? сказал Adam Feinberg, инженер-биомедик в Университете Карнеги-Меллон и старший автор изучения нового направления. Исследователи - историки использовали 3-D принтеры, чтобы создать твердые медицинские устройства, настроенные для отдельных пациентов; т.е. устройства вроде слуховых аппаратов, зубных имплантатов и протезов руки. Однако, использование 3-D принтеров, чтобы создать мягкие имплантаты, процесс, известный как биопечатение, могло обеспечить замену для традиционных трансплантатов, для восстановления или замены поврежденных органов, сказал Feinberg.

"Возможное применение, которое мы предполагаем, находится в области тканевой инженерии -- по существу, 3-D печатающие платформы и ячейки, будут выращивать человеческие ткани и органы.

Ученые разработали способ 3-D печатаемых мягких материалов в емкости со специальной жидкостью, которая содержит порошок желатина, подобный тому, который можно найти в супермаркете. "Мы печатаем один гель в другом геле, который позволяет нам точно располагать мягкий материал, поскольку он создается уровень за уровнем," заявил Feinberg.

Используя данные рентгенографии, исследователи разработали свой новый метод, названный НОВОЙ, или "Свободной формой Двухстороннего Встраивания Суспендированных Гидрогелей", который печатает упрощенные, испытательные анатомические структуры. Они были сделаны из множества биологических материалов, таких как коллаген, найденный в сухожилиях и конструктивных связях. Тестовые строения включали человеческую бедренную кость, человеческую коронарную артерию, пятидневную эмбриональную основу птенца и внешние сгибы мозга человека. Модели печатались с разрешением приблизительно 200 микронов, утверждают исследователи. (В сравнении, средняя толщина человеческого волоса - приблизительно 100 микронов шириной).

"Мы можем взять такие материалы как коллаген, фибрин и альгинат, которые являются типами материалов, которые используются в строении человека, и 3-D печатать их". "Мы можем теперь создать платформы инженерно-технических работ ткани, используя эти материалы в невероятно сложных структурах, которые идентично соответствуют таковым из реальных тканей и органов человека." (Фибрин помогает свинчивать кровяные сгустки, в то время как альгинат найден во многих морских водорослях.) В этом новом методе гель поддержки вокруг 3-D строений может легко растаять и удалиться, при нагревании до температуры тела. Такие температуры не повредили бы хрупкие биологические молекулы или жизнедеятельные клетки, распечатанные этим способом, сказали ученые. Исследователи показали желтую карточку, говорящую о том, что они еще не печатали органы. "Эта работа - важный шаг в данном направлении, позволяющий нам использовать биологические материалы, которые, мы верим, необходимы, чтобы сделать прорыв", утверждают Feinberg. "Однако, все еще требуются годы исследований".

В будущем, в планах исследователей включить реальные структурные клетки в их работу, сказали они. 3-D печатаемые строения будут служить платформами, в которых клетки могут вырасти и сформировать сердечную мышцу.

Био печать жизнедеятельных клеток является развивающейся отраслью, но до сих пор самые простые 3-D биопринтеры продаются в розницу более чем за 100,000$ или требовали специализированной экспертизы для работы (или и то и другое), ограничивая возможности для широкого распространения метода. Однако, этот новый метод может быть приемлемым для потребительского уровня 3-D принтеров, которые стоят меньше, чем 1,000$. Он также использует программное обеспечение с открытым исходным кодом, так как исследователи - историки говорят, что они приглашают других разобраться в нем и улучшить его.

"Наше видение в том, что другие исследовательские группы могут взять эту технику и применить ее к другим исследованиям в области тканевой инженерии и это приведет к соревнованиям в сфере стереоскопической печати мягких материалов".

10 Самых странных Вещей, Создаваемых на 3-D Принтерах.

Стоимость 3-D печати долго сохраняла высокую стоимость, что держало ее в узком кругу рук, но все изменяется и 3-D печать не исключение, она тоже превращается во вполне развитый тренд. В этом июне Staples запустит розничную продажу частных 3-D принтеров, Кубический 3-D Принтер за 1,299$ -- не дешевый, но уже не вне досягаемости. Сторонники надеются, что, поскольку затраты снижаются, более сложные принтеры достигнут широкой публики, особенно учитывая цифровое производство DIY.

Хотя авторское право и качественные проблемы остаются актуальными, 3-D печать уже произвела большое впечатление некоторыми довольно странными способами работы.

1. Работающий пистолет.

Это больше походит на игрушку, чем на мощное боевое средство, но у первого в мире печатаемого в 3-D пистолета есть сторонники контроля над оружием, так же как и у закона, дающего право на ношение оружия. В прошлом году Cody Wilson, радикальный либертарианец/анархист из университета юридической школы Техаса объявил о планах печати пушки, организовывая некоммерческую организацию «defence distributed», чтобы производить и распространять оружие.В начале марта, Вильсон и его группа осуществили свою мечту, успешно тестируя "Освободителя" на полигоне Техаса. За исключением бойка, сделанного из металлического гвоздя, пистолет сделан из пластмассовых кусков, печатаемых на принтере SST Stratasys за 8,000$. Пистолет успешно стрелял с 380 калибровым маркером, но взорвался, когда его создатели попытались модифицировать его, чтобы стрелять с помощью большего 5.7x28 винтовочного картриджа.

2. Самодельная скрипка.

Первая в мире 3-D печатаемая скрипка - на половину технологическая инновация, наполовину проект папье-маше. Скрипичный мастер DIY Alex Davies использовал 3-D печать, чтобы сделать пластмассовую форму для корпуса скрипки, которую он и его группа затем покрыли газетами и связующим. Кусок картона превратился в гриф, а телекоммуникационный провод использовали для струн. Результатом, который можно было послушать онлайн 27 февраля на «трудном для прослушивания» видео YouTube, оказался, конечно, мало похож на Страдивариус, но создатели скрипки заявили, что получилось очень неплохо для проекта, который был создан за выходные и 12 долларов бюджета.

3. Человеческие биологические клетки.

Не ожидайте увидеть это в Staples в ближайшее время, но ученые разработали 3-D принтер для клеток. Устройство работает, создавая универсальные частицы живущих эмбриональных стволовых клеток, которые образуют клетки на этапе создания и способны к дифференциации в любой тип ткани. Принтер так точен, что он может создать только пять клеток за один раз, не повреждая их. Исследователи могут использовать клетки отпечатков пальцев, чтобы быстро протестировать допинги или создавать миниатюрные фрагменты тканей. Теоретическая цель состоит в том, чтобы выращивать целые органы с нуля.

4. Лицо мертвого короля.

После обнаружения скелета давно пропавшего короля Ричарда III под автостоянкой в Лейстерске, Англия, археологи провели измерения черепа, передав их эксперту по восстановлению лиц Caroline Wilkinson из университета Данди. Wilkinson и ее коллеги создавали компьютеризированную мякоть и насаживали ее на компьютеризированную кость, и затем 3-D распечатали полученный бюст, позволяющий посмотреть на «живого» человека, умершего больше чем 500 лет назад.

5. Большая часть черепа.

3-D печатаемые органы могут быть мечтой будущего, но ученые могут уже сегодня создавать некоторые части тела. В марте хирурги заменили 75 процентов черепа человека на пластмассовый, созданный на 3-D принтере.Замена поврежденной или больной кости не инновационна, но имплантат OsteoFab первый, который был произведен через 3-D печать -- достижение, которое помогает понижать стоимость. Oxford Performance Materials, компания, которая создала имплантат, планирует работать над другими биологически совместимыми имплантатами для остальной части тела.

6. Бионическое ухо.

Вы слышали это? Вероятно, если Вы носите бионическое ухо, созданное исследователями Принстонского университета, то да. Бионическое ухо, сделанное из клеток голени, полимерного геля и серебряных наночастиц, может принять радиосигналы вне диапазона человеческого слуха. Чтобы создать ухо, исследователи печатали гель в приблизительную форму уха и культивировали ячейки голени на матрице, чтобы создать что-то соответственно биологическое. Серебряные нано частицы создают "усик" для того, чтобы принять те радиосигналы, которые могут затем быть переданы улитке, части верхнего уха, которая преобразовывает звук в мозговые сигналы. Однако, у исследователей нет разрешения поместить верхнее ухо на человеческую голову. Но все же.

Никак не можете дождаться, когда наконец увидите своего ребенка? Японская компания Fasotec опередила Вас. Инженерная фирма может взять изображения магнитного резонанса (MRI) развития плода в чреве и преобразовать их в 3-D печатаемое пресс-папье вашего плода в белом пластмассовом материале, окруженном четким пластмассовым животиком. Основной разовый концерт Fasotec создает 3-D копии файлов отсканированных органов для шаберов и студентов-медиков, таким образом, подарки на память о ребенке - что-то вроде рекламной дополнительной линии. Японцы могут получить это приблизительно за 100,000 иен (приблизительно 975$), без учета стоимости MRI..

7. Эластичный бикини.

Это - технологический тренд: первое в мире готовое 3-D напечатанное бикини. Продаваемое Continuum Fashion, бикини сделано из 3-D печатаемых круглых пластин нейлона, соединенного тонкими пружинами. Поскольку каждое бикини делается на заказ, покупатели должны ждать своей очереди -- в целом весьма дорогая опция, учитывая, что бикини обходится от 88 долларов.

8. Напечатанная еда.

Конфеты… Забавный факт о 3-D принтерах - то, что получаемые в них вещи не обязательно должны быть связаны с пластмассовым материалом. Сахарная Лаборатория, базируемая в Лос-Анджелесе, использует сахар, чтобы создать хрупкие и восхитительные 3-D печатаемые торты. В Корнельском университете исследователи экспериментируют с созданием имеющих форму конфет и 3-D печатаемых сладостей, содержащих внутри секретные послания и покрашенные в разные цвета. Они даже сделали осьминога из кукурузного теста.

9. Египетские прически.

Древние египетские женщины часто мумифицировались с прической в виде аккуратных кос. Магия 3-D печати привела к возврождению тех причесок. В январе 2013 исследователи в Музее университета McGill Redpath открыли детализированное восстановление лица, создаваемое с помощью сочетания сканирования компьютерной томографии (CT) и 3-D печати. Одна 20-летняя женщина заплетала волосы во множество косичек и заматывала их на затылке.

3-D печать шпионских дронов можно производить в море.

3-D напечатанный дрон был недавно запущен от британского военного военного корабля и успешно полетел к берегу. Демонстрация была с целью к проложить идею к созданию футуристических шпионских Дронов, которые могут печататься в море.

Инженеры в университете Саутгемптона, в Соединенном Королевстве, создавали беспилотный летательный аппарат, используя 3-D принтер, который использовался, чтобы создать все: от тазовых имплантатов до протезной оболочки робокара. Дрон был запущен от передней стороны HMS военного корабля Королевского флота «Мерси». Он летел примерно 1,640 футов (500 метров) в течение нескольких минут, и благополучно приземлился на пляже в Дорсете, Англия, говорят исследователи. У 3-D напечатанного самолета, названного SULSA, размах крыла достигает 4 футов (1.2 m), и он может разгоняться до 60 миль в час (97 км/ч). Подобные дроны однажды могли бы использоваться для военных целей, потому что они могут полететь очень тихо, утверждают исследователи. Реальное соревнование, состоит в том, чтобы создать устойчивый, управляемый дрон, который может быть легко смонтирован меньше чем за 5 минут без потребности в болтах или винтах. Самолет SULSA свинчен из четырех 3-D печатаемых частей, которые защелкиваются между собой словно игрушка, не создавая проблем. Куски дрона сделаны из нейлона, созданного с помощью процесса выборочного лазерного спекания (SLS), который использует лазер, чтобы плавить нейлоновый порошок в прочные структуры. Это - техника, которую университет Саутгемптона «разрабатывал последние пять лет», сказал Andy Keane, преподаватель вычислительных инженерно-технических работ в университете Саутгемптона. Keane, создававший проект, сказал, что использование 3-D печатаемых беспилотных летательных аппаратов (UAVs), как SULSA, расширится, потому что они относительно дешевы и быстры для изготовления.

"Как правило, процесс распечатки занимает 24 часа”, заявил Keane. "Дрону требуются еще 24 часа, чтобы охладиться, таким образом, со времени нашей отправки цифрового файла модели до получения готового дрона проходит 48 часов". Такое удобство может быть неоценимым для военных, потому что это позволяет подключить боевые орудия к простым управляемым дронам и печатать их на территории в удаленных расположениях или в море на кораблях. "Эти вещи могут печататься где угодно", сказал Keane. Военная промышленность использовала 3-D технологию печати некоторое время, включая производство оружия. Готовая продукция также отдельна от проекта, таким образом, куски могут быть распечатаны везде, где они необходимы, пока 3-D принтер доступен, говорят исследователи. Также, боевые самолеты не должны были бы зависеть от заводов, находящихся в их родных странах, и военные могли бы избежать долгих доставок сменных деталей, которые могли быть повреждены противником. В официальном отчете Королевский флот сказал, что они были бы рады помочь с разработкой SULSA и что испытательный полет был "небольшим проблеском инновации, и мышлением будущего", говоря о будущем этой техники самолета. Адмирал Лорд Адмиралтейства сэр George Zambellas сказал, что удаленно пилотируемые самолеты уже "доказали свою ценность", исследуя огромные морские области. Он добавил, что у простых, автоматизированных систем есть потенциал, чтобы заменить более сложные и дорогие тренажеры. "Мы пользуемся все большими и большими возможностями в этой области, которые приносят отличное соотношение цены и качества", заявил он. "И потому что это новая техника с молодыми людьми, изучающими ее, мы весело проводим время, занимаясь этим".

Хирургический Помощник.

Scott Dunham - старший аналитик компании SmarTech Markets Publishing, которая фокусируется исключительно на аддитивном производстве и 3-D печати. Dunham - регулярно приглашаемый эксперт в области 3-D событий полиграфической промышленности во всем мире, и он будет выступать на саммите «Аддитивная Вершина» 1 апреля и конференции «РАПИДА» 19 мая. Он обнародовал эту статью в Live Science's Expert Voices: Op-Ed & Insights.

Здравоохранение - постоянная тема дебатов сегодня -- но здравоохранение не есть политика. Инновации в обработке и технике реконструирования, в том, как мы заботимся друг о друге. Однако еще есть устаревшие и не совершенствующиеся методы. Теперь, с быстрым развитием аддитивного производства -- все более и более популярных техник, часто называемых 3-D принтерами -- будущее здравоохранения совершенствуется способами, и знакомыми и существенно новыми.

В то время как создателей профессиональных 3-D принтеров специально и стимулируют к разработкам использования 3-D принтеров в области стоматологии, вселенная не стоматологических медицинских применений сейчас входит в фазу быстрого роста.

В контексте производства, применение 3D-печати для медицинских целей на самом деле довольно уникально, по сравнению с другими популярными отраслями, такими как аэрокосмическая, автомобильная и другие. Зачем? Ответ очевиден: человеческий фактор присутствует во всех учреждениях здравоохранения, где часто стоимость становится второстепенным вопросом успешного результата, что экономит жизнь или значительно улучшает ее качество. Но мы недавно произвели 10-летний прогноз для области, и есть необычно прочные совместные действия среди цифрового 3-D проекта, рентгенографии и 3-D печати для медицинских приложений. Эти три фактора формируют тройной выигрыш медицинского решения проблем власти, где врачи могут использовать данные конкретного пациента, чтобы захватить, управлять и в конечном итоге применить физические решения всех форм и размеров через 3D-печати. Без такой технологии, достигнуть персонализированной медицины будет сложно, так как пациенты нуждаются в уникальности деталей, которые могут быть быстро и просто изготовлены.

Есть две особенно интересных области, где у 3-D печати есть потенциал, чтобы воздействовать на миллионы, переживая множество революционных медицинских решений: хирургия и лечение неизлечимых иным способом заболеваний.

Революция в хирургической практике.

В сегодняшней рабочей области 3-D печати приложения обычно ограничены относительно небольшим количеством типов процедур, хотя врачи могут легко применить опыт от одной операции для многих других случаев. Например, новаторские тематические исследования в использовании печатаемых 3-D медицинских моделей вызывают быстро возрастающий интерес и использование техники в случаях, таких как 2-годовалая Mina Khan и кардиальная модель, которая позволила создать сердечную модель, что позволило хирургам создавать пользовательские имплантаты для исправления дефектов в желудочках сердца.

Хирурги обнаруживают, что техника стереоскопической печати может уменьшить время работы, снизить риски от погрешностей или сложностей, и производить лучшие результаты для пациентов с помощью 3-D печатаемых хирургических моделей и инструментов -- Это очевидно в последнее время, для выполнения трансплантации лица, например.

Профессиональные 3-D принтеры теперь включают фотоотверждаемые канифоли различной структуры, прозрачности и гибкости -- поэтому прежде, чем выполнять операции, хирурги смогут теперь планировать сложные операции с данными компьютерной томографии костей пациента, кровеносных сосудов или других органов, преобразованных в 3-D печатаемый цифровой файл, который может изменяться и изучаться. А для операций, связанных с разрезом или сверлением скелетных структур - таких, как операции на челюсть, замены коленного сустава и других совместных связанных процедур - 3D печать также создает совершенную подгонку через печатаемые пользовательские руководства и инструменты. Используя рентгенографию и 3-D моделирующую технику, врачи могут теперь также использовать 3-D принтеры, чтобы создать временные инструменты, которые присоединяются к скелетному строению пациента, чтобы обеспечить точный план изменения структуры кости, чтобы отлично разместить имплантаты стандартного размера. Пользовательские печатные руководства по сверлению помогают убедиться, что винты помещены точно, чтобы обеспечить наилучшее соответствие с телом пациента. Через 10 лет очень вероятно, что 3-D печатаемые медицинские модели и пользовательские хирургические руководства будут стандартным методом для множества операций, включая кардиохирургию, хирургию челюстей, замену колена, замену бедра, черепно-мозговые имплантаты, операции плеча, позвоночные процедуры и многие другие.

Лечение неизлечимых заболеваний.

Один из наиболее вдохновляющих результатов быстрого расширения 3-D напечатанных медицинских решений - возможность помочь пациентам, у которых ранее была лишь небольшая надежда на спасение. Либо из-за финансовых препятствий, либо уникальных обстоятельств состояния, миллионы людей по всему миру не могут отправиться на важные операции. Теперь, в некоторых случаях, 3D печать помогает избавиться от этих препятствий. Одним из наиболее фантастических примеров является случай протеза руки и нижней локтевой кости. Наличие таких протезов, в связи с общей рыночной стоимостью, просто не позволительно для большинства медицинских компаний по закупке оборудования. Традиционное трансрадиальное протезирование чрезвычайно дорого: обычно от 10,000$ до 20,000$ или больше за штуку. Протезирование может ухудшиться от долгого использования, и если пациент молод и по-прежнему растет, протезное решение просто не практично - особенно, если пациент имеет другую функциональную конечность. Десятки тысяч, если не сотни тысяч людей, которые могли бы жить заметно лучше с протезом, просто не имеют жизнеспособного решения. Но 3D-печать меняет это - и быстро. За прошлые два года произошел переворот в области полностью настраиваемых, функциональных протезных рук, которые могут печататься даже самыми недорогими 3-D принтерами. Общая стоимость (включая материалы) часто меньше, чем несколько сотен долларов, а также есть добровольные сообщества, которые подключают к работе как тех, кто умеет работать с принтерами, так и нуждающихся в протезировании. Даже для людей, которые не владеют принтером, функциональные протезные руки внезапно стали возможными -- в том числе для детей, которые в противном случае страдали бы все детство, а теперь получают протез всего через месяц. Теперь, кто-то с принтером может распечатать новый протез для ребенка менее чем за 24 часа. И протезирование может включать нестандартные конструкции, уникальные для каждого пациента. Ряд очень счастливых детей в настоящее время получает протезы рук в стиле любимых супергероев.