3D-принтеры – основа нашего будущего

Размещено на http://www.allbest.ru/

3D-принтеры - основа нашего будущего

Рассматриваются принципы работы трехмерной печати, история создания 3D-принтеров и способы их использования в современном мире. Они находят свое применения в различных областях, таких как, например, строительство, авиация, медицина, изготовление бытовой техники, одежды и многое другое. Делается вывод, что возникновение на рынке продаж дешевых моделей открывает перед любителями 3D-моделирования потрясающие возможности, поэтому в будущем трехмерная печать станет неотъемлемым атрибутом не только в любой отрасли производства, но и в повседневной жизни.

В современном мире новые технологии не стоят на месте. Все, что мы когда-то представляли невозможным, может стать вполне реальным в ближайшем будущем. Одними из таких технологий являются 3D-принтеры. Выпущено уже несколько сотен моделей.

3D-принтер - это оборудование, которое создает изображение в трехмерном пространстве. Пользуясь таким оборудованием, мы имеем возможность создавать и впрямь удивительные и неповторимые вещи. Всякая фантазия с его помощью легко реализуется в действительный объект: от обыкновенной ручки до современного автомобиля [1, 2].Но, прежде чем говорить об использование этого устройства, углубимся немного в историю.

3D-печать появилась в 1983 г. Производство CharlesHull изобрело данную методику для того, чтобы создавать объекты при помощи заданных размеров в компьютерные программы. В 1986 г. такую технологию назвали методом «стереолитографии». Затем эта же компания - CharlesHull - изобрела первый промышленный принтер, и уже в 1988 г. был разработан 3D-принтер для печати в домашних условиях. Первые устройства отличались огромными размерами и высокими ценами, в настоящее же время они весьма компактны, умещаются на рабочем столе, за исключением промышленных 3D-принтеров [5].

Принцип работы 3D-печати носит название «аддитивный», что в переводе с английского - «Add» - означает «добавлять». Первым делом проектируется модель будущего объекта на компьютере. Это можно сделать при помощи различных графических редакторов. Далее специальная программа сканирует наш объект и разбивает на слои, для того чтобы определить последовательность нанесения материала уже непосредственно при самой печати.

В настоящее время существует 2 технологии 3D-печати: лазерная и струйная. Каждая из них делится еще на несколько видов. Таким образом, лазерная технология подразделяется на: лазерную печать, сканирование и ламинирование. Все эти технологии имеют свой уникальный способ производства 3D-моделей. Влазерном типе печати оборудование использует жидкий фотополимер, который засвечивается специальной ультрафиолетовой лампой при помощи фотошаблона. Далее материал затвердевает, и получается готовый объект. Лазерное сплавление проходит несколько другим образом: лазер послойно выжигает контур будущего изделия на специальном порошке. То есть получается, что производство идет слой за слоем. Наконец, в случае ламинирования процесс производства состоит из того, что готовый объект создается из большого количества разношерстных слоев, накладываемых друг на друга. Естественно, все это происходит с помощью лазера.

В струйной же печати существует всего две технологии печати: застывание материала при охлаждении и сплавления порошкообразного материала. В первом варианте происходит выдавливание термопластика по каплям на основу будущей модели, а второй вариант по своей сути очень напоминает лазерное сплавление. Отличие состоит в том, что в данном случае порошок склеивается с помощью специально предназначенного для этой операции клея. Где же применяется такой способ печати [3, 4]? [ 3D-принтеры достаточно актуальны в современном мире, они находят свое применения в различных областях, таких как, например, строительство, авиация, медицина, изготовление бытовой техники, одежды и многое другое. Рассмотрим несколько примеров применений 3D-принтеров в жизни. 1. 3D-принтеры играют большую роль в современной стоматологической практике. С помощью напечатанных имплантов клиники не только повышают качество продукции и услуг, но и значительно экономят финансы. Трехмерная печать в стоматологии гарантирует ускорение объемов производства и невероятную точность готовых изделий (рис. 1).

Рис. 1. Изготовление зубного протеза при помощи модели 3D-принтера

2. Архитектура и дизайн - области, в которых трехмерная печать стала очень популярной. В настоящее время 3D-принтеры востребованы не только в крупных компаниях, но и в небольших архитектурных и дизайн-студиях по всему миру (рис. 2).

Преимущества 3D-печати архитектурных макетов:

- скорость изготовления (всего несколько часов работы 3D-принтера заменяют 2-3 месяца ручного труда);

- невысокая себестоимость;

- объекты сразу окрашиваются в любые цвета и оттенки.

Рис. 2. Макет, напечатанный на 3D-принтере

принтер печать архитектурный трехмерный

3. Изготовление ювелирных украшений. Трехмерная печать дает возможность создавать специальные модели из воска или выжигаемых полимеров. Их применяют для отливки готовых изделий. Такой способ печати значительно экономит финансы и время (рис. 3).

Рис. 3. Применение аддитивных технологий при изготовлении ювелирных изделий

3D-печать как бизнес. Вследствие высокого спроса на рынке и продуктивности 3D-принтеров можно создать неплохой бизнес. Примером является популярный сервис Shapeways, для которого 3D-печать является основным заработком. Эта компания работает с 2008 г., в ее составе 93 человека и 52 принтера. Shapeways дает возможность клиентам за невысокую плату распечатать любые их 3D-модели (рис. 4, 5).

Рис. 4. Офис компании Shapeways

принтер печать архитектурный трехмерный

Также в этой компании вы можете создать собственную модель и тут же продать ее или, наоборот, приобрести другой объект.

Рис. 5. Оборудование компании Shapeways

В наличии у Shapeways FDM-, SLS-, DMLS- и EBM-оборудование, печатающее пластиком, нейлоном, смолами, керамическим порошком и металлической глиной. За один год компания выполняет более миллиона индивидуальных заказов.

Спрос на услуги сервиса отнюдь не снижается, о чем свидетельствует инфографика (рис. 6).

Рис. 6. Рост производства в компании Shapeways

В Японии похожие услуги предоставляет частный сервис Rinkak, принадлежащий компании Kabuku, в России - CubicPrints.

Некоторые примеры использования 3D-принтеров в домашних условиях. На сегодняшний день можно отметить, что 3D-принтер доступен каждому владельцу персонального компьютера [6]. Дело в том, что цена такого оборудования снизилась и сравнима со стоимостью обычной бытовой техники. Вы можете приобрести, например, принтер 3D-Printer Plus, который позиционируется как домашний 3D-принтер с достаточно серьезными возможностями, в пределах двух тысяч долларов. Он слой за слоем моделирует объект из полимерной нити, которая расплавляется в печатающей головке принтера и наносится на формируемую модель послойно, создавая готовое трехмерное изделие. 3D-Printer Plus имеет компактные размеры и небольшой вес (всего 5 кг), при этом его конструкция позволяет создавать трехмерные изделия с максимальным размером 140х140х135 мм.

Толщина полимерного слоя может быть от 0,20 до 0,40мм, что дает возможность более точно смоделировать объект и затратить совсем немного времени. В комплекте с с этой моделью принтера идет доступное для понимания каждому человеку программное обеспечение. Важно заметить, что 3D-Printer Plus работает на таких операционных системах, как Windows, начиная с версии XP и выше, а также MAC OS. Учитывая то, что точность создания моделей довольно высока, принтер можно использовать не только как дорогую игрушку, но и создавать с его помощью, например, прототипы каких-либо изделий, а также готовые изделия, которые с успехом применимы для решения многих дизайнерских задач.

Для людей, которым нравится техническое творчество, можно порекомендовать 3D-принтер-конструктор MakerBot Replicator. Он стоит чуть меньше 1800 долларов и продается в виде набора деталей; в домашних условиях из них можно собрать достаточно уникальную модель принтера, способного печатать 3-хмерные изделия путем послойного наплавления полимера.

К особенностям MakerBot Replicator также следует отнести способность строить двухцветные изображения благодаря использованию двух экструдирующих головок, в каждую из которых подается полимерная нить своего цвета. К тому же для данного принтера в продаже имеются полимерные нити разных цветов, что позволяет создавать необычные и потрясающие вещи, например, модели автомобилей, домов или даже масштабные макеты городских кварталов размером 225x145x150 мм, при этом толщина слоя при построении моделей будет составлять не более 0,3 мм.

Возникновение на рынке продаж дешевых моделей 3D-принтеров открывает перед любителями 3D-моделирования потрясающие возможности: наличие такого устройства позволит получить в свое распоряжение уникальный инструмент, о котором еще пару лет назад можно было только мечтать. Без преувеличения, уже в ближайшем будущем трехмерная печать станет неотъемлемым атрибутом не только любой отрасли производства, но и в повседневной жизни.

Библиографический список

1. Афанасьев К. 3D-принтеры [Электронный ресурс]. URL: http://www.3dnews.ru (12.09.2017).

2. 3D-печать «ИНВЕНТ» [Электронный ресурс]. URL: http://www.invent3d.ru/ (30.03.2014).3.

3D-принтеры и технология трехмерной печати [Электронный ресурс]. URL: http://vektorus.ru/auxpage_3d-printery-i-tehnologija-trehmernoj-pechati/ (30.09.2017).

4. Новости высоких технологий. Первое здание, напечатанное на 3D-принтере, появится в 2014 году [Электронный ресурс]. URL: http://hi-news.ru/technology/pervoe-zdanie-napechatannoe-na-3d-printere-... (30.09.2014).

5. Новостной портал 3D NEWS. Urbee 2 - гибридный автомобиль, распечатанный на 3D-принтере [Электронный ресурс]. URL: http://www.3dnews.ru/778078 (12.09.2017).

6. Новостной портал. 3D-принтеры и 3D-печать [Электронный ресурс]. URL: http://3dpmake.com/post/65-plastic-garbage (30.09.2017).

Размещено на Allbest.ru