Чем может печатать 3д принтер

Как работает 3D-принтер

И что можно на нём напечатать.

За последние пару лет появилось много новостей о том, что кто-то что-то распечатал на 3D-принтере:

Давайте разберёмся, как работает эта технология, какие у неё ограничения и за ней ли будущее.

Для чего нужен 3D-принтер

3D-принтеры печатают объёмные вещи из пластика или других материалов. Их можно использовать в быту или производстве. Например, вот что можно напечатать на 3D-принтере:

Корпус для батареек. Светодиодную лампу на шарнирах. Лампу в стиле Minecraft. Модель старинного замка.

Как это работает

Обычно для печати 3D-принтер использует специальный пластик. Он бывает в виде порошка, жидкой смолы или пластиковой проволоки в катушках. Именно из этого материала и будет состоять напечатанная деталь.

Дальше, если говорить грубо, процесс выглядит так:

Материал принимает нужную вам форму слой за слоем. Когда все слои пройдены, получается деталь.

Ускоренная съемка 3D-печати с помощью подвижного сопла:

Из-за того что принтеру нужно постоянно нагревать пластик, 3D-принтеры печатают не очень быстро: на деталь размером с телефон может уйти 15–20 минут. Ещё скорость зависит от толщины слоя: чем толще слой, тем быстрее печать. Но при большой толщине слоя деталь может получиться неаккуратной: будут видны слои:

Чем тоньше слой, тем более ровной получается поверхность при печати.

Технологии печати

3D-печать очень нужна в промышленности и промдизайне, поэтому существует целый зоопарк технологий печати, у каждой свои преимущества и недостатки.

Стереолитография. Вместо пластика здесь используется специальная смола, которая застывает на свету. Деталь тоже формируется слоями, но сами слои почти незаметны — смола заполняет рельеф и деталь кажется единым целым даже с очень близкого расстояния.

Синтез полимеров (SLS). При такой печати используется порошок, который потом запекается лазерным лучом. Так как лазерный луч можно сфокусировать в любом месте с нужной точностью, то таким способом печати можно получить очень сложные модели с высокой детализацией:

Polyjet. Особенность этой технологии в том, что в ней можно печатать объекты одновременно из разных материалов. Это позволяет создавать практически любые вещи самой сложной формы, которые сразу обладают нужными свойствами. На таком принтере можно напечатать даже кроссовки, которые можно носить:

Что можно напечатать

На 3D-принтере можно напечатать всё что угодно, если у вас есть подходящий материал для печати, готовая модель и достаточно большой принтер.

Прототипы. Часто перед началом производства компании нужно понять, насколько удобной получится вещь в использовании. Чтобы не запускать линию ради одного изделия, его печатают на 3D-принтере и смотрят, что нужно изменить или доработать. На таких прототипах можно заметить, например, что кнопки получились слишком маленькими и их будет неудобно нажимать или что кнопки оказались очень далеко от пальцев и до них нужно будет специально тянуться.

Запчасти и детали. Иногда найти запчасть от какого-то инструмента сложно или почти невозможно: производитель их не выпускает или модель давно снята с производства. В этом случае можно найти в интернете трёхмерную модель нужной детали или нарисовать её самому в редакторе, чтобы потом отправить это на печать.

Медицина. Трёхмерная печать активно используется в медицине для создания новых суставов, тканей и лечения пациентов. Отличие от традиционной печати в том, что вместо пластика там печатают специальными «живыми» растворами, которые взаимодействуют друг с другом и ведут себя как настоящие органы и ткани. Благодаря такой технологии сейчас легко напечатать сустав, который хирург может поставить человеку вместо повреждённого.

Хобби и моделирование. На 3D-принтере легко печатать разные миниатюры, коллекционные фигурки и модели.

Производство других роботов. 3D-принтеры пока не умеют производить сервоприводы и микропроцессоры, но уже умеют печатать корпуса и каркасы роботов.

Дома и здания. Берём здоровенные рельсы с моторами и контроллерами. Устанавливаем подвижное сопло, на которое можно подавать строительную смесь (бетон или полимеры). Можно печатать стены зданий. В отличие от традиционных технологий строительства из кирпича, панелей и блоков, форма стен и здания в целом может быть любой. Фундамент, перекрытия и крыша пока что не печатаются, но это пока.

Представьте: отправляем на Марс полсотни 3D-принтеров на подвижной основе. За год каждый из них печатает ещё по 100 принтеров. Далее все эти 5 000 принтеров разъезжаются по Марсу и начинают строить первую колонию. Пока они строят, мы заказываем в Икее мебель, оформляем доставку, и как раз к моменту доставки наши роботы всё допечатают. Яблони на Марсе вряд ли зацветут, а вот пятиэтажки — могут.

Критика и проблемы

❌ Медленно и без гарантий: печать довольно медленная, недостаточно точная. Огромная проблема в любительских принтерах — брак. Например, деталь может отклеиться от подложки прямо во время печати, и произойдёт ад. Или моторы раскалибруются, и сопло начнёт промазывать мимо нужных мест.

❌ Низкая эффективность: чтобы напечатать деталь 10 × 10 см, нужен принтер размером как минимум 50 × 50 см, который будет стоить несколько сотен долларов.

❌ Не самые прочные материалы: 3D-печать пока что ограничена пластиками и смолами. Есть отдельные технологии печати на базе металлического порошка, но если вам нужна стальная деталь — вам нужен не 3D-принтер, а нормальный токарь и станок. Но на станке можно сделать не всякую деталь.

❌ Не всегда понятно зачем. В промышленности 3D-принтеры используют для прототипирования, но в массовом производстве эти технологии не используются. Для домашнего применения тоже неясно: на 3D-принтерах печатают маленькие пластиковые штучки для любительских проектов… и всё. Очень мало случаев, когда обычный человек мог бы захотеть напечатать у себя дома что-то применимое в хозяйстве.

Что дальше

Дальше технология победит все проблемы младенчества и будет печатать вам еду, мебель и внутренние органы. Необязательно при нашей жизни, но наши дети и внуки наверняка застанут.

Источник

Чем же печатают 3D-принтера?

3D печать основана на технологии послойного выращивания твёрдых объектов из различных материалов. Объёмные модели печатаются из пластика, бетона, гидрогеля, металла и даже из живых клеток и шоколада. В настоящей статье мы представим краткий обзор наиболее популярных материалов для 3D печати.

ABC-пластик

АBC-пластик известен как акрилонитрилбутадиенстирол. Это один из лучших расходных материалов для 3D печати. Такой пластик не имеет запаха, не токсичен, ударопрочен и эластичен. Температура плавления АВС-пластика составляет от 240°С до 248°С. Он поступает в розничную продажу в виде порошка или тонких пластиковых нитей, намотанных на бобины.

3D модели из АВС-пластика долговечны, но не переносят прямой солнечный свет. С помощью такого пластика можно получить только непрозрачные модели.

АВС-пластик для 3D печати

Акрил

Акрил используется в 3D печати для создания прозрачных моделей. При использовании акрила необходимо учитывать следующие особенности: для данного материала нужна более высокая температура плавления, чем для АВС-пластика, и он очень быстро остывает и твердеет. В разогретом акриле появляется множество мелких воздушных пузырьков, которые могут вызвать визуальные искажения готового изделия.

Изделия, напечатанные из акрила

Бетон

В настоящее время изготовлены пробные образцы 3D принтеров для печати бетоном. Это огромные печатающие устройства, которые кропотливо, слой за слоем, «печатают» из бетона строительные детали и конструкции. Такой 3D принтер может всего лишь за 20 часов «напечатать» жилой двухэтажный дом общей площадью 230 м2.

Для 3D печати используется усовершенствованный сорт бетона, формула которого на 95% совпадает с формулой обычного бетона.

Изделия, напечатанные бетоном

Гидрогель

Учёные из иллинойского Университета (США) напечатали при помощи 3D принтера и гидрогеля биороботов длиной 5-10 мм. На поверхность биороботов поместили клетки сердечной ткани, которые распространились по гидрогелю и начали сокращаться, приводя в движение робота. Такие роботы из гидрогеля способны передвигаться со скоростью 236 микрометров в секунду. В будущем они будут запускаться в организм человека для обнаружения и нейтрализации опухолей и токсинов, а также для транспортировки лекарственных препаратов к месту назначения.

Биороботы из гидрогеля, напечатанные 3D принтером

Бумага

В некоторых 3D принтерах в качестве материала для печати используется обычная бумага формата А4. Так как бумага – это доступный и недорогой материал, то и бумажные модели получаются недорогими и доступными для пользователей. Такие модели печатаются послойно, причём каждый последующий слой бумаги вырезается принтером и наклеивается на предыдущий. Модели из бумаги печатаются быстро, но не могут похвастаться прочностью или эстетичностью. Они идеально подойдут для быстрого прототипирования компьютерного проекта.

3D модели, напечатанные из бумаги

В современной 3D печати широко применяются гипсовые материалы. Модели, изготовленные из гипса, недолговечны, но имеют очень низкую себестоимость. Такие модели идеально подходят для изготовления объектов, предназначенных для презентаций. Их можно показывать в качестве образца заказчикам и клиентам, они отлично передадут форму, структуру и размер оригинального изделия. Так как гипсовые модели отличаются высокой термостойкостью, их используют в качестве образцов для литья.

3D модель, напечатанная из гипса

Деревянное волокно

Изобретатель Кай Парти разработал специальное деревянное волокно для 3D печати. Волокно состоит из дерева и полимера и по своим свойствам похоже на полиактид (PLA). Комбинированный материал позволяет получить долговечные и твёрдые модели, которые внешне выглядят как деревянные изделия и имеют запах свежеспиленного дерева. В настоящее время инновационный материал используется только в самореплицирующихся принтерах RepRap.

3D модель, напечатанная деревянным волокном

Фигура, напечатанная льдом

Металлический порошок

Ни один пластик не сможет заменить металл с его приятным мягким блеском и высокой прочностью. Поэтому в 3D печати очень часто используется порошок из лёгких и драгоценных металлов: меди, алюминия, их сплавов, а также золота и серебра. Однако металлические модели не обладают достаточной химической стойкостью и имеют высокую теплопроводность, поэтому в металлический порошок для печати добавляют стекловолоконные и керамические вкрапления.

Украшения из металлического порошка, напечатанные 3D принтером

Нейлон

Печать нейлоном имеет много общего с печатью АВС-пластиком. Исключениями являются более высокая температура печати (около 320°С), высокая способность впитывать воду, более продолжительный период застывания, необходимость откачки воздуха из экструдера из-за токсичности компонентов нейлона. Нейлон – это достаточно скользкий материал, для его применения следует оснастить экструдер шипами. Несмотря на перечисленные недостатки, нейлон с успехом используют в 3D печати, так как детали из данного материала получаются не такими жёсткими, как из АВС-пластика, и для них можно использовать шарниры скольжения.

Нейлоновая нить для 3D печати

Изделия из нейлона, напечатанные 3D принтером

Поликапролактон (PCL)

Поликапролактон близок по свойствам к биоразлагаемым полиэфирам. Это один из самых популярных расходных материалов для 3D печати. Он имеет низкую температуру плавления, быстро затвердевает, обеспечивает прекрасные механические свойства готовых изделий, легко разлагается в человеческом организме и безвреден для человека. Кроме того, он может применяться сразу в нескольких технологиях 3D печати: SLS, ZCorp и FDM.

Поликапролактон для 3D принтера

Поликарбонат (PC)

Поликарбонат – это твёрдый пластик, который способен сохранять свои физические свойства в условиях экстремально высоких и экстремально низких температур. Обладает высокой светонепроницаемостью, имеет высокую температуру плавления, удобен для экструзионной обработки. При этом его синтез сопряжён с рядом трудностей и экологически не безвреден. Используется для печати сверхпрочных моделей в нескольких технологиях 3D печати: SLS, LOM и FDM.

Полилактид (PLA)

Полилактид – это самый биологически совместимый и экологически чистый материал для 3D принтеров. Он изготавливается из остатков биомассы, силоса сахарной свёклы или кукурузы. Имея массу положительных свойств, полилактид имеет два существенных недостатка. Во-первых, изготовленные из него модели недолговечны и постепенно разлагаются под действием тепла и света. Во-вторых, стоимость производства полилактида очень высока, а значит и стоимость моделей будет значительно выше аналогичных моделей, изготовленных из других материалов. Используется в технологиях 3D печати: SLS и FDM.

Полилактидная нить и изделия, напечатанные полилактидом на 3D принтере

Полипропилен (PP)

Полипропилен – это самая лёгкая из всех ныне существующих пластических масс. По сравнению с полиэтиленом низкого давления хуже плавится и лучше противостоит истиранию. При этом уязвим к активному кислороду и деформируется при отрицательных температурах.

Полипропилен для 3D печати

Полифенилсульфон (PPSU)

Данный материал пришёл в 3D печать из авиапромышленности. Он практически не горит, характеризуется теплостойкостью, высокой твёрдостью. Напоминает обычное стекло, но превосходит его по прочности. Используется в технологиях 3D печати: SLS и FDM.

Полиэтилен низкого давления (HDPE)

Это самый распространённый вид пластмассы в мире, из которого изготавливают ПЭТ-бутылки, канистры, трубы, плёнки, пакеты и т.д. В 3D печати полиэтилен низкого давления является непревзойдённым лидером. Данный материал может быть использован в любой технологии 3D печати.

Полиэтиленовая обувь, напечатанная на 3D принтере

Шоколад

Британские учёные представили публике первый шоколадный 3D принтер, который печатает любые шоколадные фигурки, заказанные оператором. Принтер наносит каждый следующий слой шоколада поверх предыдущего. Благодаря способности шоколада быстро застывать и твердеть при охлаждении, процесс печати протекает довольно быстро. В ближайшем будущем такие принтеры будут востребованы в кондитерских и ресторанах.

Шоколадный принтер в работе

Прочие материалы

Существуют 3D принтеры, которые предназначены для печати глиняными смесями, известковым порошком, продуктами питания, живыми органическими клетками и многими другими удивительными материалами. О том, какие материалы для 3D печати будут использоваться в ближайшем будущем, остаётся лишь догадываться.

Источник

Чем может печатать 3д принтер

Наиболее частыми вопросами, с которыми к нам обращаются, являются «как подключить 3д принтер» и «чем печатает 3d принтер». Если на первый можно найти ответы в подробных инструкциях и на форумах, то второй требует более детального изучения.

Популярные технологии

Прежде, чем ответить на вопрос, чем печатает 3д принтер, следует уделить немного внимания технологиям 3D прототипирования. В целом из огромного списка методов аддитивного производства можно выделить 5 основных:

FDM 3Д принтеры – самые простые и распространенные устройства для персонального и профессионального использования, работающие по принципу экструзии. Расходный материал – пластиковая нить, представленная большим количеством разновидностей. В зависимости от того, из какого материала произведен пластик, его типа и назначения готовые объекты обладают определенными физико-химическими характеристиками, термической и механической стойкостью. Наиболее популярными сегодня являются биосовместимый PLA и ударопрочный ABS. Теперь разберёмся, что такое стереолитография и чем печатает SLA 3D принтер. Данный метод построен на использовании фотополимерной смолы, которая отверждается под воздействием УФ-излучения. Изделия из фотополимеров отличаются прекрасным качеством детализации и равномерностью, однородностью поверхности. SLM – это технология выборочного плавления металлического порошка в атмосфере инертного газа и основа современного аддитивного производства. При печати в камере 3Д принтера поддерживается определенный температурный режим, порошок наносится по контуру изделия слоями и сразу засвечивается лазером. LS 3D принтеры также используют порошковые металлы и могут работать с несерийным и мелкосерийным производством различных деталей с высокими требованиями к точности. Чем печатает такая установка? Инструментальной и нержавеющей сталью, золотом, серебром, сплавами на основе титана, никеля и кобальта. Различают выборочное и прямое спекание – луч лазера в первом случае движется только по контуру будущего объекта, во втором – по всей рабочей плоскости. DLP – это современная альтернатива SLA с еще большей точностью при работе с полимерными смолами. Работающие в этой технологии 3Д принтеры часто используются в медицине и промышленности для изготовления функциональных прототипов. Выбрать, из какого материала печатать для достижения лучшего результата, вы можете опытным путем самостоятельно, или проконсультировавшись с нашими специалистами.

Нестандартные материалы для печати

Безусловно, есть и специализированные изделия, для производства которых существуют другие технологии. Возможности 3D принтеров практически безграничны – с их и помощью можно прототипировать даже биологические ткани, но это очень высокие и дорогие технологии. Возможно, вас удивит, с каким материалом работают профессионалы, но перечень более чем обширен и включает:

Список, из какого материала и что сегодня можно печатать, практически бесконечен. На нашем сайте представлен достойный выбор филаментов для работы в любой отрасли и технологии, И если вы знаете, чем печатает ваша модель 3D принтера, найти нужный расходник очень просто благодаря удобным фильтрам и актуальным фото на сайте.

Источник

Как и чем печатают 3D-принтеры

Не все это знают, но 3D-печать развивается с 1980-х годов, и сегодня сложно назвать материал, под который ещё не придумали соответствующую технологию. То же касается сфер применения аддитивных технологий. Они повсюду: от квартиры до клиники, от ресторана до космоса. Мы расскажем о самых популярных технологиях трёхмерной печати и о наиболее часто используемых материалах.

Содержание:

Экструзия (FDM/FFF)

Материал: термопластики

На рынке присутствуют десятки, если не сотни видов филамента (пластика) для таких принтеров: как для любительской печати, так и для решения сложных инженерных задач.

FDM/FFF принтеры представлены во всех ценовых диапазонах. Существуют модели за 150$, которые подойдут в качестве подарка ребёнку, а есть и промышленные установки – подобные, к примеру, использует Airbus для создания авиационных деталей.

Полимеризация (LCD/LED/SLA/MSLA/DLP)

Материал: фотополимерная смола

Метод фотополимеризации тоже родом из 80-х, но основан совсем на других принципах. Его смысл в том, что полимерная смола, находящаяся в специальной ванне твердеет под воздействием источников света.

Отличие разных технологий полимеризации друг от друга состоит в использовании разных источников света. 3Д принтеры LCD/LED, самые доступные, применяют для этого ЖК-матрицу. В SLA и MSLA-принтерах используется координатный лазер. В DLP – ультрафиолетовый проектор для одномоментной засветки слоя.

Главное преимущество таких принтеров – это их высокая точность. Даже сравнительно доступные модели способны выдавать толщину слоя всего 10 и даже 5 мкм – показатели, которые недоступны сравнимым по стоимости FDM-принтерам.

Устройства, основанные на принципах фотополимеризации, не так универсальны как FDM-принтеры, но свои ниши они занимают прочно. Из-за невероятной точности их любят коллекционеры, моделисты и создатели диорам, которые печатают из смолы миниатюрные объекты с потрясающей детализацией. Профессиональные устройства широко используются в томографии, стоматологии, медицине, ювелирном деле, криминалистике, археологии и оптике. SLA-устройства часто используют для печати конструкторских и дизайнерских прототипов, макетов и мастер-макетов.

Спекание порошка (SLS/SLM/DMLS/EBM)

Материал: порошковые термопластики, металлические сплавы

Принтеры, использующие метод селективного спекания порошковых материалов, в обычных интернет-магазинах встречаются нечасто. Это по большей части промышленные устройства с соответствующей ценой, габаритами и энергопотреблением. Зато в сфере аддитивного производства они часто бывают незаменимы.

В таких устройствах модель выпекается в тонких слоях порошкообразного материала, в роли которого выступают полимеры и металлы. Технологии спекания отличаются друг от друга способом обработки и применяемыми материалами. В SLS и DMLS-устройствах для спекания используется лазер. В SLM-принтерах лазер уже не спекает а плавит порошок, позволяя создавать материалы высокой плотности. EBM предназначается для плавки металлических порошков в вакуумной камере.

В целом такие принтеры позволяют создавать как рабочие прототипы, так и полностью функциональные детали, которые можно эксплуатировать в самом жёстком режиме. Например, камера двигателя SuperDraco, установленного на космическом корабле CrewDragon компании SpaceX, была напечатана на DMLS-принтере. Цельнометаллический двигатель для орбитальной ракеты-носителя Prime британской аэрокосмической корпорации Orbex был полностью создан на принтере SLM Solutions.

Струйная печать (3DP)

Материалы: пластики, металлические порошки, песчаные смеси, гипс

В 3DP-принтерах тонкие слои гипса, пластика или других материалов скрепляются с помощью связующего материала. Он наносится в соответствии с контурами цифровой модели. Так послойно формируется готовый объект.

Метод выглядит довольно экзотично, но довольно широко применяется. С помощью 3DP-принтеров создают цветные модели, навесные конструкции, а прочность готовых изделий можно повысить, пропитывая их воском или полимерами.

Ламинирование (LOM)

Материалы: бумага, металлическая фольга, пластиковая плёнка

Метод ламинирования сегодня встречается нечасто, но представляет большой интерес.

В 1990-х существовали довольно экзотические устройства, использовавшие бумагу для построения моделей. Слои модели выкраивались из бумаги углекислотным лазером с одновременным ламинированием контуров. В середине 2000-х лазер заменили на лезвие из карбида вольфрама и применили выборочное нанесение клея. Другие варианты LOM-принтеров осуществляют ламинирование тонкими листами из металла или пластика.

Современные LOM-принтеры позволяют создавать очень реалистичные имитации разных материалов.

Плавка металлической проволоки (EBF3/EBAM)

Материал: металлические сплавы

Технологии EBF3/EBAM сегодня являются и самыми новаторскими, и самыми редкими. Их разработкой занимается исследовательский центр NASA в Лэнгли (LaRC), то есть основной сферой применения таких устройств должно стать производство в условиях невесомости, где FDM, SLA или SLS-принтеры работать не смогут.

В упрощённом виде процесс печати выглядит так: электронный пучок нагревает металлическую нить до точки плавления, затем к ней добавляются новые слои, и так практически из воздуха появляется готовая деталь. Пока что эти технологии находятся на стадии тестирования, но в будущем они позволят «допечатывать» блоки космических кораблей и станций прямо на месте.

На этом список видов и подвидов аддитивных технологий не заканчивается. Уже сегодня в качестве материалов для печати используют акрил, гидрогель, деревянное волокно, лёд, шоколад и многие другие. У таких технологий появились серьёзные перспективы в сфере строительства, и промышленные 3D-принтеры уже используют бетон и другие материалы для печати полноценных домов, которые в итоге стоят на порядок дешевле своих традиционных аналогов. К примеру, специалисты итальянской компании WASP в 2019 году представили технологию и принтер Crane Wasp. С их помощью удалось напечатать дом площадью 20 кв. метров общей себестоимостью всего 1035$, а в качестве строительного материала использовалась смесь из рисовой соломы, рисовой шелухи и извести. Получилось неплохое жильё для малообеспеченных людей.

Источник