Чем можно печатать на 3d принтере
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.
3D-печать для «чайников» от «чайника»
Недавно я стал владельцем 3D-принтера, до этого практически ничего не зная о 3D-печати, поэтому и решил поделиться своим опытом с такими же «чайниками», людьми, далекими от этой технологии. Моя статья предназначена именно и только для таких людей; советы же “3D-печатников» со стажем для начинающих могут оказаться бесполезными, в силу их сложности или определенной специфики. Я думаю, что мой пост, основанный личном опыте (и личных ошибках), не перегруженный техническими подробностями, будет весьма полезен широкой аудитории. Также, мое описание базируется на личном опыте использования 3D-принтера компании Creality Ender 3 Pro; возможно, сведения ниже будут бесполезны для моделей других компаний. К сожалению, я не в курсе нынешних российских реалий, и потому все, нижеописанное, касается моделей 3D-принтеров, популярных в США. Также заранее прошу прощения за некоторые слова и термины на английском; я честно пытался, но не всегда мог подобрать адекватный термин на русском.
Сначала приведу несколько «максим» и опровергнутых стереотипов (возможно, впрочем, лишь моих):
“3D-печать – дело сложное, дорогостоящее, и требующее специальных знаний” – это абсолютно не так! Возможно, так когда-то и обстояли дела, но в настоящий момент 3D-принтер – это консьюмерское устройство, которое не сложнее (а, скорее, даже, намного проще!) телевизора, смартфона, компьютера. Вдобавок, это достаточно дешевое, по современным меркам, хобби – одно из самых дешевых, наверное. Специальных знаний для 3D-печати дома не требуется, вернее, не более, что можно за небольшое время почерпнуть из FAQ на официальном сайте, а также в пользовательских формах.
“Для 3D-принтера требуется специальное помещение, потому что он воняет и сильно шумит” – это тоже не верно (или, точнее, не совсем верно). Существуют пластики, такие, как PLA и PETG, которые практически не выделяют запахов при печати, а также модели принтеров, снабженные практически бесшумными вентиляторами. Впрочем, и от entry level моделей шум не «фатальный», а, скажем, как от игрового десктопа/ноутбука в «навороченной» 3D-игре.
“Для 3D-печати нужно обязательно владеть программой трехмерного моделирования или CAD системой – совершенно необязательно! Существует огромное множество сайтов, предлагающий всевозможные 3D-модели для печати: и сканы знаменитых и не очень скульптур, и бюсты исторических личностей, и всевозможные фигурки героев мультфильмов, фильмов и компьютерных игр, и оригинальные остроумные поделки, вроде солнечных часов, показывающих время в цифровом виде, и бо̀льшую часть моделей можно скачать бесплатно – максимум, вас попросят зарегистрироваться для скачивания! Впрочем, владение CAD программой – это весьма неплохой навык (и, в особенности, для DIY-щика – у меня это был один из «пунктов» для покупки принтера), но я пока еще до этого не дошел – но как освою, то обязательно опишу свой опыт 😊
Принтер поставляется в виде аккуратно упакованного «конструктора сделай сам».
Впрочем, сборка, сильно облегчаемая видео (бумажная инструкция тоже полезна, но видео намного более наглядное), прилагаемом на идущей к принтеру micro SD-card, займет у вас не более часа-двух максимум, после чего принтер в буквальном смысле готов к работе! На что следует обратить внимание при сборке: это расположение «концевика» вертикальной оси (Z) – он норовит встать в, как бы, отведенное для него место, но все не так просто. Этот датчик очень важен (впрочем, все они важны, поэтому важно следовать инструкции по сборке пунктуально, и понимая, что именно ты делаешь), ибо он определяет расстояние сопла печатающей головки (hot end) от печатного стола (heated/print bed).
Основные элементы 3D принтера
А это расстояние весьма важно: если оно будет большим, вам никак не удастся правильно откалибровать положение печатающей головки, а если слишком малым, то печатающая головка может повредить покрытие печатного стола. Как сделал я (впрочем, это можно найти и в куче интернет руководств, и, наверное, на официальном сайте в FAQ – но я не искал): собрав принтер, я установил все четыре калибровочных «барашка» под печатным столом в «расслабленное» состояние, а «концевик» (endstop switch) оси Z закрепил на заведомо большем расстоянии, чтобы печатающая головка (hot end) гарантированно была на расстоянии от печатного стола. Затем включил принтер, и выбрал команду из меню “Auto Home”. После того, как принтер установил головку в «домашнее» положение, я его выключил, и вращая рукой мотор (stepper motor) оси Z, а также аккуратно перемещая «концевик», добился того, что «щелчок» «концевика» (а это и означает срабатывание датчика) был слышен по касанию головки поверхности стола, после чего закрепил «концевик» ключом намертво. Затем, взяв лист обыкновенной бумаги, и вращая «барашки» калибровочных винтов, а также перемещая печатающую головку по всей поверхности рабочего стола, добился того, что она перемещалась, слегка «царапая» лист. Но, к сожалению, подобной «холодной» калибровки будет недостаточно для удачной печати, потому я порекомендую способ «горячей калибровки», или «проверки боем». Вот в этом видео вы сможете увидеть, как происходит процесс калибровки, а также скачать необходимые файлы (ссылка есть в описании видео). Также там находится и ссылка на профили печати для Ender 3 Pro – также порекомендую их скачать (а для чего они нужны, расскажу позже).
Модели в gcode, идущие в комплекте с Ender 3D Pro
Печатать можно где угодно – в офисе, в столовой, в гостиной, в общем, там, где вы собирали дивайс. Позже я расскажу, где лучше разместить принтер на постоянной основе, но для пробной печати годится любое место – ни какого-то неприятного запаха, ни особого шума не будет.
Но тут вам нужно заранее учесть такую вещь: 3D-печать занимает чертовски много времени! Даже небольшая по размеру модель может печататься несколько часов (а большая – так и несколько суток!), в зависимости от выбранных настроек слайсера, скорости и настроек принтера. Так, что, начиная печатать, примите это во внимание – процесс печати, конечно, можно поставить на паузу (а потом возобновить), но для начала я бы порекомендовал довести процесс без перерывов – ну, чтобы увидеть реальный хороший результат, и почувствовать уверенность в своих силах, а также возможностях принтера.
Тут я хочу упомянуть еще о нескольких полезных усовершенствованиях принтера, которые будут полезны новичку (впрочем, эти усовершенствования опциональны).
Приложение это активно развивается и прекрасно поддерживается, обладает весьма обширной и дружелюбной комьюнити; множество полезных фич реализованы или прямо «из коробки», либо с помощью плагинов; документация также обширна и исчерпывающа. Инсталляция, а также подключение к принтеру, чрезвычайно просты: скачиваем образ sd-card, редактируем конфигурационный файл (указываем credentials своей точки доступа WiFi), копируем на карту, подключаем с помощью micro USB ↔ micro USB OTG кабеля к принтеру – и профит!
Мой RPi Zero W с камерой и температурным датчиком, подключенный к Ender 3D Pro
Теперь хочу поделиться своими соображениями о том, где лучше всего разместить ваш новый, только что купленный 3D-принтер. 3D-печать, вообще-то, процесс «теплолюбивый», поэтому весьма желательно размещение принтера в отапливаемом помещении с комнатной температурой (как минимум 20 °C – в 3D печати традиционно используется температура в градусах Цельсия – ну, или 70 по Фаренгейту). Как я уже писал, в самом начале, при печати некоторыми видами filament, например, PLA, нет никаких неприятных запахов, да и шум от вентиляторов сравним с шумом вентиляторов игрового десктопа или лэптопа при навороченной 3D игре. Т.е. при отсутствии специального помещения (мастерской в подвале или гараже), вполне возможна установка принтера в офисе, или даже детской игровой комнате, или family room. Более того, есть способ, путем покупки чехла для принтера (printer enclosure), уменьшить или вообще свести на нет как возможные запахи, так и вероятный шум. Об этом я расскажу подробнее позже.
Лично я установил принтер в своей «мастерской», в подвале. Там мы сильно не топим, но поддерживаем температуру чуть ниже комнатной. Учтите, что принтер, и сам по себе, занимает определенный объем; также вам понадобится место для размещения катушек с filament-ом, место для обработки моделей. Но, если же вы собираетесь работать с ABS пластиком, и заниматься «финишированием» ABS моделей путем «ацетоновой бани», то однозначно лучше работать в нежилом помещении. О свойствах некоторых пластиков, используемых при 3D печати, я расскажу в следующей части.
Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.
Что можно сделать на 3D-принтере? Модели для продажи, применения в быту и других сферах
Возможности 3D-печати с каждым днем увеличиваются, благодаря чему список того, что можно сделать на 3д принтере растет. Использовать современные технологии мы можем уже не только в промышленности, но и для бизнеса или даже домашнего использования, самостоятельно создавая уникальные и необычные вещи.
Что можно сделать на 3D-принтере для применения дома?
Использование трехмерной печати для домашнего использования все чаще становится обыденным явлением. Действительно, многие привычные для нас вещи мы можем создать по собственному макету, придав им уникальности или дополнительных функций.
Предметы интерьера
Простота использования и низкая себестоимость конечного продукта, а также воплощение всех дизайнерских фантазий никого не оставит равнодушными, ведь возможность получить уникальную деталь в комнате так близка к нам с 3D-печатью.
Посуда
3D-печать позволяет использовать доступные и практические материалы, что дает возможность напечатать на 3d принтере привычную посуду. Преимущества такого самостоятельного производства заключаются в дешевизне и простоте выполнения.
При наличии принтера с использованием этих материалов возможна 3D-печать уникальной посуды в домашних условиях.
Мебель
До появления профессиональных и недорогих решений 3D-принтеров это направление было слабо развито, однако сейчас можно с легкостью найти готовую мебель, созданную с использованием трехмерной печати, или оформить заказ на ее изготовление.
Вопрос сейчас остается лишь в цене – такой метод создания мебели обойдется вам в несколько раз дороже привычной покупки готовых моделей в магазине.
Однако с каждым годом технология становится все доступнее и скоро сможет заменить привычные изделия в мебельной индустрии, изготовленные из привычных материалов. Однако неоспоримые преимущества сферы можно назвать уже сейчас: сокращение времени производства, финансовых затрат на создание прототипов, уменьшение производства древесины и других натуральных материалов.
Игрушки
3D-принтер может помочь в изучении мира ребенком путем печати пластмассовых игрушек. Они получаются прочными и подвижными, однако результат во многом зависит от выбранного материала и качества трехмерного макета.
Простота изготовления в домашних условиях таких игрушек может конкурировать с удобством их покупки в магазинах. К тому же, ребенок сам всегда сможет поучаствовать в процессе создания игрушки.
Напечатанная машинка VW Beetle BAJA BUG
Подставки
3D-печать дает возможность изготавливать органайзеры разного размера с уникальным дизайном по вашему макету.
Кухонная утварь
Такие кухонные принадлежности получаются экологичнее, дешевле, а ее замена занимает меньше времени, чем поход и выбор в магазинах.
Аксессуары для ванной
Трехмерная печать может использоваться и для создания различных аксессуаров для ванной комнаты. Так, всего за несколько часов вы можете изготовить уникальную мыльницу по собственному макету, будет не только соответствовать своим практическим свойствам, но и играть роль декора.
Также с помощью 3D-принтера вы можете изготовить насадку для душа, заменив ей привычную деталь.
Автомобильные держатели
Благодаря возможности создания на 3D-принтере подвижных деталей, вы можете изготовить с их помощью даже держатели телефона для автомобиля. Они сделают использование гаджетов в дороге удобнее и безопаснее для вас и остальных участников дорожного движения.
Автомобильный держатель изготавливается «бесшовным», что минимизирует время, на его сборку и подготовку к эксплуатации.
Автомобильное или настенное крепление системы захвата держателя смартфона
Бизнес на 3D-печати. Модели для продажи
Искусство
Эта сфера культуры с появлением и развитием 3D-печати поднялась на иной уровень. Теперь появилась возможность создания изделий, которые невозможно выполнить традиционными способами. Например, посредством трехмерной печати, можно изготовить статуи с причудливыми изгибами, которые невозможно высечь из камня или объемные картины, к изображению которых можно прикоснуться. А вход в этот мир стал проще, поскольку нужна для этого лишь ваша фантазия и умение обращаться со специализированным софтом.
Также таким образом теперь можно создавать костюмы, миниатюры персонажей и локаций для съемок в кинематографе дешевле и быстрее.
Статуя, сделанная на 3D-принтере
Ювелирные изделия
С 3D-печатью в ювелирном деле не так все однозначно. Ювелиры получили возможность создания сложнейших заготовок с помощью 3D-принтера, которые сложно получить стандартными способами. А благодаря удешевлению производства ювелирных изделий, войти на этот рынок стало гораздо проще, так как выполнить украшение теперь может даже один мастер с минимальным уровнем подготовки.
У нас есть реальный пример, с которым вы можете ознакомиться перейдя по ссылке:
Вместе с простотой создания украшений пришла и возможность воссоздания давно утерянных ювелирных украшений по фотографии или со слов очевидца.
Швейная фурнитура
С помощью 3d принтера можно создать практически все необходимые детали для кроя и шитья. Без пуговиц нельзя представить работу ни одной швеи, а изготовить их и другие элементы декора по собственному макету вы можете самостоятельно, используя технологию трехмерной печати.
При дальнейшем активном развитии этой отрасли, можно достичь больших высот в создании одежды и удобстве работы для швей.
Держатели для ткани
Приспособления для готовки
Это дает нам возможность получить многие аксессуары для кухни необычным и экологичным способом.
Товары для бизнеса
Индустрия товаров для бизнеса сейчас не так широко развита, однако трехмерная печать может помочь вам войти на этот рынок. Например, прилавок для магазина легко можно изготовить на 3D-принтере, способном работать с металлической крошкой.
Так можно изготовить практически все, что требуется для работы бизнеса, ограничениями выступают лишь материальные возможности предпринимателя.
Обувь
Технология все еще далека от массового потребителя из-за высокой цены получаемой продукции, однако с каждым днем она развивается и совсем скоро может получить широкое распространение.
Рыбалка
Благодаря возможности иметь 3D-принтер у себя дома, вы можете самостоятельно заняться разработкой и изготовлением приманок под свой стиль рыбалки. Для этого потребуется компьютер со специализированным софтом, сам 3D-принтер и ваше желание.
Самостоятельно изготавливая приманки, вы избавитесь от необходимости постоянно покупать их, а также сможете изготовить уникальные снасти, которые помогут вам в успешной ловле рыбы.
Рыболовная приманка Swimbait
Наружная реклама
Задача рекламы заключается в привлечении внимания потенциальных потребителей к объекту продажи. 3D-принтер дает нам возможность осуществить свои желания и придумать и исполнить желаемую идею в виде вывесок, объемных логотипов и всевозможных стендов.
За счет уникальности и необычности созданной вами наружной рекламы, она точно привлечет внимание и создаст необходимый эффект. При этом затраты на ее производство часто оказываются не слишком высокими.
Учебные макеты
Ученики благодаря такой возможности могут применять сухие знания из учебников или закреплять их, что значительно повышает эффективность обучения.
3D-модель космического шатла
Аксессуары для гаджетов
Благодаря 3D-печати вы можете создать чехол с уникальными узорами по своему дизайну, который никого не оставит равнодушным, а также защитит устройство во время падения.
3d-печать дает нам возможность создать необычный аксессуар, который может быть востребован на рынке.
Чехлы распечатанные на 3D-принтере
Сувениры
С использованием технологии трехмерной печати вы можете изготавливать всевозможные магниты с различным дизайном.
3D-печать неподвластна сезонности, поэтому вы можете изготовить необычный сувенир в любое время, имея цифровую модель изделия и 3D-принтер.
Декор
Благодаря высокой точности печати можно создавать, например, вазы с элементами лепнины, для этого только требуется внести нужные детали в 3D-модель желаемого аксессуара. Дешевые и доступные материалы позволяют оптимизировать производство.
3D-модель горшка для цветов
Светильники
Для освещения комнаты или ее отдельных зон может потребоваться напольный или навесной светильник. К сожалению, 3D-печать пока не позволяет изготавливать ткань, но запросто справиться с печатью стойки или каркаса. Потребуется лишь выбрать дизайн и время печати.
Доступность и широкий выбор не оставит покупателей с пустыми руками, а низкая себестоимость подобных светильников позволит предпринимателю окупить затраты.
Для чего еще можно использовать 3D-печать?
Медицина
Применение 3d печати в данной отрасли позволит нам решить некоторые проблемы со здоровьем. При наличии качественной томографии можно воссоздать требуемую кость и заменить ее на искусственный аналог.
Также сейчас идет активное распространение заготовок для проведения операций в труднодоступных местах для хирургов в виде специального направляющего элемента.
3D-модель костей стопы
Строительство
3D-печать сейчас все чаще используется в сфере строительства, что позволяет снижать затраты на изготовление материалов. Так, используя промышленный 3D-принтер вы можете изготовить кирпичи, которые по своим характеристикам не будут уступать классическим материалам, созданным привычным путем.
Наличие принтеров с возможностью использования нескольких материалов делает возможным изготовление строительных инструментов – например, молотков, отверток, ручных шуруповертов и т.д.
3D-модель гаечного ключа
3D-копии людей
Для создания трехмерной модели человека нам потребуется высокоточный 3D-сканер, который отсканирует человека, а потом создаст его макет и выбранным материалом выполнит его копию. Проблемы могут вызвать лишь текстура волос и одежды из-за возможных узоров на ней. Плюсом же будут татуировки, облегчив процесс сканирования тела человека.
Фигурка получается небольшого размера с более тусклыми цветами, но с точной передачей черт человека. Печать живого организма в наше время пока недоступна, возможно создать только его точную уменьшенную копию.
Бюст Альберта Энштейна
Запчасти для автомобилей и техники
Замена запчастей – самая большая статья расходов, которые мы несем при обслуживании автомобиля, однако благодаря техническому прогрессу, его ремонт может обходиться нам в разы дешевле.
Для этого потребуется 3D-принтер, способный работать с порошковым сырьем, и макет требуемой запчасти. После этого останется подождать ее изготовления и заменить требуемую деталь. Сфера имеет некоторые ограничения, однако в ближайшее время с развитием такой перспективной технологии они пропадут. Тогда ремонт станет дешевле и доступнее.
Так, уже сейчас печать шестеренок на 3d принтере будет в разы дешевле, чем их создание на специализированном предприятии.
Заключение
3D-печать плотно входит в нашу жизнь, позволяя создавать различные вещи для бизнеса или дома. Технология может сильно снизить затраты на привычные для нас вещи и осуществить самые смелые фантазии.