Многообразие возможностей 3D-принтера

Немного из истории 3D принтеров

Несмотря на то, что технология трехмерной печати находится у всех на слуху только последние несколько лет, ее появление стоит искать еще в прошлом веке. Пионером в данной области стала компания Charles Hull, которая в 1984 году разработала технологию трехмерной печати, а чуть позже запатентовала технику стереолитографии, которая сегодня используется повсеместно. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который фактически стал началом новой эпохи.

90-е годы стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Пик развития технологии приходится на XXI век, и мы сами становимся очевидцами того, как семимильными шагами трехмерная печать покоряет новые вершины. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, причем не только пластиками и металлом, но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами и даже живыми клетками.

В 2005 году появилась возможность печатать в цвете, а в 2006 году был создан принтер, который может распечатать около половины всех собственных комплектующих. В 2014 году появились первые принтеры с областью печати, практически неограниченной в размере. С помощью этого устройства уже попытались создать полноценный дом, используя в качестве основного материала бетон. На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Игры

Например, шахматы. Да, здесь пригодится 3D-дизайнер, но как мы уже сказали, в сети можно найти качественные и интересные 3D-модели. Шахматных фигур там тоже полно. Но будет интереснее сделать свои собственные. Например, шахматные фигурки из фильма «Гарри Поттер». А если включить воображение, то можно создать шахматы, состоящие из героев какой-либо игры, фильма или вообще из разных вселенных. Например, ферзем сделать Дейенерис Таргариен, слоном — Джабба Хатта из «Звездных Войн», а офицером — Леголаса из «Властелина колец». Можно взять положительных и отрицательных героев вселенной Marvel. Короче, идей может быть масса. А если подумать, то это отличная идея для стартапа.

10 самых неожиданных штук, которые можно напечатать на 3D-принтере

Будущее уже наступило: если нет возможности что-то купить, это можно просто напечатать.

3D-принтер — одна из самых революционных технологий последних пяти лет. Теперь с его помощью можно напечатать абсолютно все, главное иметь нужные ингредиенты. Уже сегодня 3D-принтер становится неотьемлемой частью науки и техники, ну а завтра он будет в каждом доме.

Такой принтер сможет напечатать коробку стандартного дома за 20 часов с несущими стенами, перегородками, коммуникациями и крышей. На выходе в дом остаётся вставить только окна и двери.

Компания Emerging Objects создает дизайнерскую мебель футуристичного вида с помощью 3D-печати. Скамья сделана из смеси цемента, спрессованного пластика и бетона, что делает ее суперпрочной.

Ещё несколько лет назад, технология 3D-печати позволяла печатать только простые детали, то сейчас 3D-принтеры способны создать сложнейшие и готовые к применению объекты.

К примеру, практически любой портативный 3D-принтер может запросто напечатать предмет в предмете . И делается это без прерывания процесса печати. А Вы можете так на своём принтере? Здесь совершенно иная, отличная от обычных принтеров технология печати. Здесь, номер с походом в магазин, чтобы купить картридж HP Q2612A – уже не «прокатит». Для 3D-принтеров, в качестве оригинальных расходных материалов выступают катушки с пластиковой нитью.

Сферы применения для трёхмерных принтеров могут быть весьма разнообразными. Совсем недавно ученые изготовили робота в виде динозавра, на котором стали проверять свои предположения гипотезы о том, как эти животные взаимодействовали с окружающим их миром, как передвигались и т.д. А работники музея Smithsonian даже отсканировали, а затем распечатали копии всех имеющихся в музее экспонатов.

Некоторым любителям удалось напечатать на 3D-печатающем устройстве монтажные платы, и даже полноценные модели боевых орудий, которые могут стрелять настоящими пулями.

Одним словом, будущее трёхмерных принтеров выглядит радужным. Не ровен час, когда в доме каждого из нас, на рабочем столе, рядом с ноутбуком окажется вот такая персональная мини-фабрика, производящая бытовые предметы.

Конечно же, для массового производства каких-то деталей портативные 3D-принтеры не годятся. Слишком они медленно печатают, да и прочность полученных деталей оставляет желать лучшего.

Ну, а для тех, кто жаждет больших масштабов, компания ShopBot предлагает высокоскоростные машины, которые способны производить товары небольшими партиями. Станки компании могут обрабатывать любой материал, начиная с простого пластика и заканчивая сталью. Комплект поставки включает 3D-устройство и ПО, на котором Вы имеете возможность создавать трехмерные модели.

Сборные модели

Сложные вещи состоят из множества деталей. На принтере не обязательно печатать один предмет — можно создать много маленьких, а потом их собрать. Например, конструкторы

Можно сделать по типу LEGO, а если нужно что-то более сложное и интересное, то можешь обратить внимание на что-то из ассортимента компании Ugears, которая делает умопомрачительные конструкторы из фанеры. Потребуется лишь точно скопировать все детали, напечатать, собрать и получить сейф с механизмом или даже локомотив, который умеет ездить без электроники, за счет чистой механики

А если ты в ладах с Arduino или Raspberry Pi — маленькими одноплатными компьютерами, то ты вообще ничем не ограничен. Можешь сделать автополив растений, собрать планшет, радиоуправляемую машинку или даже квадрокоптер!

Схемы, модели и how-to-материалы можно найти по всему интернету. Существуют сотни специализированных ресурсов, вроде Thingiverse.com, так что ты не будешь одинок, а другие энтузиасты тебе с радостью помогут.

Программирование принтера

Перед началом работы, создаваемый объект рисуют во всех измерениях, пользуясь специальными программами САПР (для автоматизированного проектирования) или же CAD-редактором.

Если же нужного предмета не найдено на просторах Интернет, а в проектировании навыки отсутствуют, можно всегда обратиться к профессионалам.

Образовавшуюся стопку фотографий передают на 3D принтер для создания копий всех картинок, которые принтер как бы накладывает последовательно одну на другую, воссоздавая оригинал.Так упрощенно выглядит принцип работы. Только принтеры работают различными материалами и способами.

Как принтеру рисовать, ему сообщает слайсер, формирующий нужную программу. Она и подсказывает, как экструдеру перемещаться, скорость выдавливания материала, а также толщину слоев.

Далее в головку для печати подают пруток, расплавляемый в ней, и выдавливаемый оттуда сквозь узкое сопло. Двигаться головка может в 2 направлениях, аккуратно вырисовывая при этом каждый слой. После того, как первый закончен, принтер платформу отводит вниз или вверх приподнимает головку, чтобы приступить к созданию следующего, накладывая его на предыдущий.

Процесс изготовления изделий таким методом называется «аддитивной технологией» — от слова «добавлять» — «add», в отличие от иных технологий типа выпиливания, высверливания и пр., «отнимающими» материал и называющихся субтрактивными («отнимать» — «subtract»).

Как работает 3D принтер Просто о сложном

Если коротко, то 3D принтер – это устройство для создания трехмерных объектов методом послойной печати. Спектр используемых для печати материалов постоянно расширяется и можно смело предполагать, что в будущем он будет включать большинство известных нам веществ. Пока самыми популярными материалами для печати остаются термопластики и фотополимерные смолы.

Общий принцип работы 3D принтера можно представить следующим образом:

1. создание модели желаемого объекта в специальной программе для 3D-моделирования;
2. обработка созданной модели программными средствами («генератор G-кода»), в ходе чего она делится на множество горизонтальных слоев и преобразуется в цифровой код, который становится командой для принтера, как и куда наносить материал;
3. печать, которая представляет собой формирование объекта методом послойного нанесения материала. В зависимости от типа принтера особенности печати могут отличаться, но общий принцип заключается именно в послойном нанесении. Печатающая головка двигается только в горизонтальной плоскости (по осям X и Y), она подает материал и наносит его так, как это задано программой. Когда один слой полностью нанесен, рабочая платформа сдвигается вниз (по оси Z) ровно на толщину одного слоя, и печатающая головка наносит следующий слой, и так до тех пор, пока не будет полностью сформирован объект.

Особенности печати зависят той технологии, которую использует принтер, поэтому имеет смысл разобраться с самыми распространенными на данный момент.

Классификация

На текущий момент существует 7 основных технологий печати 3 д принтером:

1. Наплавление (FDM). Материал разогревается, позиционируется в нужной области, наносится каплей, полосой и т.п., и после остывания затвердевает в требуемой форме.
2. Polyjet (печать фотополимером), сырьем выступает только специальный полимер, твердеющий при воздействии УФ излучения.
3. Запекание лазером (LENS, аббревиатура от Laser Engineered Net Shaping), одна из немногих технологий, позволяющих печатать с высокой точностью из таких прочных материалов как металл, керамика и т.п. Распыляемый порошок запекается на лету в нужной точке сфокусированным лазером.
4. Нарезание и склеивание тонких листов (LOM, аббревиатура от англ. Laminated Object Manufacturing), будущий объект выкладывается из тонких листов сырья (последние нарезаются специальным ножом или лазером) слой за слоем, в конце для склеивания ламината может понадобится выпекание или нагрев.
5. Стереолитография, лазер с высокой точностью вызывает локальное отвердевание полимера в большой емкости слой за слоем.
6. laser sintering – вариация технологии запекания порошкового материала лазером во многом схожая со стереолитографией.
7. Послойное нанесение клея и основы — 3DP (аббревиатура от англ. Three Dimensional Printing). Подразумевается чередование слоев порошкообразного материала и клея.

Каждая технология имеет свои достоинства и недостатки, среди которых в качестве основных стоит выделить:

• разрешение,
• скорость печати,
• стоимость и доступность расходных материалов.

Наибольшую популярность в быту получила 3D-печать с помощью пластиков (как наиболее доступных и дешевых материалов) с небольшими размерами деталей.

3 Д принтер что можно сделать как бизнес

В зависимости от сферы применения и технологий, 3 д принтеры можно использовать для прямого производства отдельных изделий по готовым шаблонам или на заказ, а также в качестве дополнительного оборудования на одном из этапов работ/оказания услуг:

В сфере промышленности

1. Изготовление тестовых образцов узлов и агрегатов
2. Ускорение отдельных этапов производства (изготовление особо сложных деталей)
3. Проверка дизайна
4. Производство форм для литья
5. И т.п.

В архитектуре

1. Изготовление полных статуй или их фрагментов по индивидуальному заказу
2. Быстрая печать миниатюрных игрушечных моделей
3. Печать сложных элементов декора

В медицине

1. Печать пломб, коронок или зубных протезов
2. Быстрое выращивание донорских органов/тканей
3. Создание протезов по индивидуальным параметрам

В пищевом производстве

1. Нанесение объемных картин на торты
2. Создание высококачественных декоров

Строительство

1. Быстрое возведение каркасов домов из бетонов
2. Укладка кирпичей по заданной программе без участия ручного труда

Реклама

1. Создание объемных макетов
2. Печать уникальных рекламных предметов и символики

Швейное дело

1. Печать нестандартной фурнитуры
2. Создание элементов декора одежды, бижутерии

Другие аксессуары/изделия

1. Чехлы для смартфонов
2. Оригинальная посуда
3. Небольшие сувениры и другая подарочная продукция
4. Логические игрушки и конструкторы
5. Нестандартная фурнитура для мебели
6. Брелоки для ключей
7. Ювелирные изделия/украшения
8. И т.п.

И это далеко не полный список бизнес-идей с 3 д принтером и применения 3D-печати.

Прототипы и коммерческие изделия

Речь, конечно же, о стартапах и бизнесе. Стартапы появляются как грибы после дождя и многие из них — технологические, что подразумевает наличие устройств и каких-либо предметов. Будь то новый смартфон, умный пылесос, фитнес-браслет, камера, настольная игра, наушники, стабилизатор для смартфона, электровелосипеды, самокаты и вообще всё, что имеет форму — везде 3D-печать может прийти на помощь и сэкономить значительные средства. То же относится и к дизайнерским вещам. Если нужен концепт, который нужно увидеть, потрогать, показать потенциальным клиентам или продемонстрировать на презентации, то напечатать его здесь и сейчас гораздо проще, чем заказывать на стороне. Кроме того, в принципе невозможно прийти к конечному продукту в одно мгновение — всё требует модернизации, улучшения и основывается на так называемом user experience, без исследования которого не работает ни одна современная компания.

3D-печать используют и в коммерческих целях. Начиная от фигурок на заказ на дому и заканчивая медициной: печать протезов, костей, органов и даже тканей. Космос тоже стал ближе к нам — сейчас возможна печать деталей для ракет, а на МКС отправляют принтеры, которые смогут работать в условиях невесомости, чтобы космонавты могли на месте создавать необходимые детали или устройства. Если же опустить взгляд, то можно увидеть, как возникают компании, которые предоставляют 3D-печать как услугу. И этим активно пользуются как простые люди, так и другие организации.

На чем всё это можно напечатать

Вот мы и подошли к самому главному вопросу. Какой принтер справится со всеми этими задачами? Какой принтер можно купить домой, в школу или университет, на предприятие, в дизайн-студию, в офис стартапа или в уже устоявшийся бизнес, такой, как типография или для мелкосерийного производства? Если коротко, то это .

Буквально два месяца назад состоялась его презентация, и она превзошла все ожидания. Это уже третья версия принтера Ultimaker, и в ней учли всё, что вообще можно учесть. Например, система с двумя экструдерами позволит печатать абсолютно любые геометрические модели. Если в обычных принтерах для деталей, которые висят в воздухе, требуется поддержка, которую затем придется убирать и счищать с модели, то здесь это решается с помощью специального водорастворимого PVA-полимера. Конечная модель просто опускается в воду, полимер растворяется, и остается только деталь как есть. Но второй экструдер можно использовать и для других целей — например, печатать разными видами пластика или разными цветами. Это просто находка для дизайнеров. Кроме того, в принтере имеется камера — это позволяет отслеживать процесс печати удаленно, что очень удобно, так как сидеть перед принтером несколько часов ты точно не будешь. Видео выводится в приложение . Оно позволяет не только контролировать процесс, но запускать модели в печать прямо со смартфона или планшета: достаточно загрузить модель в одном из 3D-форматов, выбрать типы материалов, настроить параметры печати и отправить модель на слайсинг (конвертацию в понятный принтеру набор инструкций). После чего останется лишь запустить ее в работу. Очень простое и практичное решение.

Ultimaker 3 продвинулся вперед и благодаря автоматизации. Технология NFC позволяет распознавать материалы, стол имеет функцию активного выравнивания, а развитое программное обеспечение дополняет все эти возможности. Ultimaker 3 является профессиональным принтером и способен заменить промышленную печать. При этом он остается удобен и прост для обычных людей. Аппаратное и программное обеспечение имеет полную интеграцию, все параметры принтера можно настроить.

Да, стоит он несколько дороже домашних персональных принтеров. Но ни один домашний принтер не даст точность, скорость и качество промышленного принтера. Ultimaker 3 объединяет эти два класса устройств и выводит печать на совершенно другой уровень. Почитать о нем подробно можешь на официальном сайте . А если решишься приобрести для себя, что мы настоятельно рекомендуем сделать, или собираешься уговорить своего руководителя приобрести такой на работу, то купить его можно у официального представителя Ultimaker в России — . Надеемся, что мы вдохновили тебя, и теперь ты знаешь, как и для чего использовать 3D-принтер, какие бы потребности у тебя ни возникли.

Бизнес объемной печати в домашних условиях

Итак, вы приобрели 3D принтер для работы с небольшими объемами на дому и полны решимости приступить к делу. Чем же можно заняться, чтобы не только окупить вложения (в среднем, от 2-3 тысяч долларов), но и выйти в плюс?

Одежда и обувь. Альфа и омега частного предпринимательства, то, в чем всегда будет нуждаться человечество. Имея в наличии устройство объемной печати, вы вольны создавать эксклюзивные предметы, не затрачивая на это много времени. Немного потренировавшись, вы сможете выполнить любой каприз даже самого искушенного заказчика. Любые материалы, покрой и цвета.

Сувенирная продукция и игрушки

Важно позаботиться, чтобы изготовление такой продукции не нарушало авторских прав, а в остальном, вы ограничены лишь вашей фантазией: сделать можно любую игрушку и сувенир, но важно заранее позаботится о рынке сбыта. Лучше всего работать на заказ, а не под реализацию

Впрочем, если у вас уже имеется сформированная клиентская база, с запросами которой вы работаете на протяжении определенного времени, то можно попробовать вариант «под реализацию», но не стоит забывать, что вместе с объемами продукции увеличиваются и риски.

Замена старых деталей. Возможности 3D принтера позволяют изготавливать практически любые вещи в домашних условиях. Это может быть потерянный колпачок от любимой ручки, деталь игрушки, пуговица. Люди постоянно теряют мелкие и неприметные вещи своего туалета. Довольно часто им приходится расставаться с любимой и такой привычной деталью из их аксессуара только потому, что потерялась или сломалась небольшая его часть. Предлагая услуги по воссозданию таких деталей, можно очень быстро приобрести популярность благодаря эффекту «сарафанного радио» от благодарных клиентов.
Можно делать посуду для продажи. Если вы обладаете художественными навыками, то легко можете создавать необычный, изысканный дизайн и разукрашивать получившиеся предметы, предавая им неповторимую атмосферу и стиль. Такая посуда послужит для создания уюта и тепла в доме, поэтому, при достаточном уровне дизайнерских навыков, спрос может оказаться весьма высоким. В качестве бонуса можно предлагать своим клиентам необычные цветочные горшочки. Главное — подойти к делу с фантазией и энтузиазмом.

Создание модных аксессуаров. Это может быть все, что угодно, причем, вы вольны экспериментировать и выводить на рынок совершенно новые концепции. В ассортимент носимых аксессуаров входят визитницы, декоративные кошельки, чехлы на документы и телефоны, обрамление украшений. Последнее пользуется большой популярностью в Японии, где в этой нише развилась целая индустрия. Мастера придумывают и создают обрамления для носимых брошек и заколок, имеющих ценность, чтобы не повредить их в повседневной жизни при использовании.

Имея достаточно смелости и умения различать оправданные и неоправданные риски, можно попытаться начать бизнес, основанный на 3D печати с нуля и достаточно быстро выйти на самоокупаемость.

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования

Забегая наперед, отметим, что пока стоимость бытовых 3D-принтеров остается относительно высокой, но в дальнейшем имеем все шансы наблюдать удешевление технологии. Вспомните, когда появились мобильные телефоны, они также были доступны только очень богатым людям.

Цели использования домашнего 3Д-принтера могут быть совершенно любыми: от простого баловства и знакомства с новой технологии до печати полезных в хозяйстве мелочей и моделей-прототипов для бизнеса

В любом случае, при выборе обращайте внимание на такие ключевые характеристики устройства:

• разрешение печати (точность печати) – это минимально возможная высота слоя, которую может напечатать принтер. Обозначают разрешение в микрометрах (тысячная доля миллиметра). Чем меньше высота слоя, тем менее заметным будет переход между ними, и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем больше времени принтеру понадобится на печать и тем выше нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать точнее, чем FDM), точности работы печатающих головок, настроек программного обеспечения и выбранного материала для печати;

• скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем меньше скорость выращивания модели.
• область печати говорит о том, какого размера объект можно напечатать на принтере. Другими словами, это зона возможной досягаемости печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражают тремя цифрами – это высота, длина и ширина условного параллелепипеда (например, 20*30*30 мм). У дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указывается его высота и диаметр;
• тип используемых для печати пластиков. В бытовых условиях используются именно пластики, и это могут быть ABS и PLA пластики, некоторые модели могут печатать обоими видами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластиков объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы пока не решили, чем будете печатать, то лучше выбрать модель, которая поддерживает максимальное количество материалов;
• страна-производитель. Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, завозятся в небольших количествах, сервисное обслуживание затруднено. Китайские устройства стоят недорого, качество часто оставляет желать лучшего, но для того, чтобы побаловаться, такие принтеры пойдут. Есть еще принтеры российского производства: при неплохом качестве они радуют возможностью сервисного обслуживания.

Функциональность печатных изделий

Она зависит от нескольких факторов:

• качества печати;
• используемого материала и др.

Домашние варианты подходят, чтобы печатать шестеренки, например, для самодельных роботов или корпуса для электронных девайсов. Опытным любителям под силу печать уникальных изделий из современного композитного материала с добавками углеволокна. «Напечатать» игрушки, ручки для посуды и прочее – проблем не составляет. Но, с помощью принтеров можно отремонтировать вещи раритетные, с производства снятые давно.

В России выпуск собственных 3D-принтеров тоже отлажен. Изделия, с помощью их изготовленные, не хуже по качественным характеристикам зарубежным аналогам. Кроме этого, всегда есть, куда обратиться, если потребуется сервисное обслуживание.

Есть еще одна разновидность машин, которые работают с:

• смолами жидкими, для отверждения которых используют свет;
• порошками металлическими и пластиковыми, для спекания которых применяют лазеры;
• изготавливающие из обычной бумаги трехмерные предметы.

Полезные мелочи

3D-принтер можно применять в быту. Даже нужно. Если тебе не хватает функционала или не нравится какая-то вещь — сделай свою! Созидание — потрясающая штука. Ты можешь проявить свои дизайнерские и инженерные способности, а если их нет, то развить их. Просто нужно включить мозг и заставить его работать для тебя. Именно так и создают новые вещи. Например, тебя не устраивают маленькие компьютерные мыши, потому что руки у тебя слишком большие, и 3D-печать была бы весьма полезна в данном случае.

Нужно лишь смоделировать нужный по форме и размеру корпус и подсмотреть внутренний дизайн в уже готовой мышке, чтобы легко переставить микросхему и прочую электронику. Что еще можно было бы сделать? Ну, например, сделать крутую красивую шкатулку для разного рода мелочей, заменить сломанные кнопки клавиатуры или вентилятор в кулере, сделать подставку для камеры, крючки для одежды, подставку для ручек, продвинутую розетку, чехол для смартфона, закладку для книг. Одним словом, по потребностям.

Быстрое пропитывание

Независимо от нюансов, основано изготовление с помощью этих устройств на быстром пропитывании. Данная концепция предполагает быстрое формирование опытных образцов для демонстрации возможностей, которые дает будущий продукт.

Технология предполагает не удаление материалов, как это бывает при фрезеровании, ковке, сверлении и т.д., а послойное наращивание, т.е. постепенное увеличение массы.

Развитие трехмерной печати в настоящее время идет в нескольких направлениях:

• STL – стереолитография;
• FDM – использование термопластов;
• SLS – спекание лазером.

Второй метод наиболее широко применяем.

Способствую этому такие факторы:

• применение недорогих пластиков;
• техника, простая в эксплуатации.

Работа с терпомпластами, предусмотренная этой технологией, включает использование полилактида, получают который из кукурузы и тростника сахарного. Поэтому, его основным преимуществом считается экологическая чистота.