Презентация "3D принтер, виды, устройство

3D принтер

В 1984 году, когда компьютеры еще не сильно отличались от калькуляторов, а до выхода Windows-95 было десять лет, Чарльз Халл изобрел стереолитографию - предшественницу 3D-печати. Работала технология так: под воздействием ультрафиолетового лазера материал застывал и превращался в пластиковое изделие. Форму печатали по цифровым объектам, и это стало бумом среди разработчиков — теперь можно было создавать прототипы с меньшими издержками. 

В основном принтеры трехмерной печати состоят из одинаковых деталей и по устройству похожи на обычные принтеры. Главное отличие — очевидное: 3D-принтер печатает в трех плоскостях, и кроме ширины и высоты появляется глубина.

экструдер, или печатающая головка — разогревает поверхность, с помощью системы захвата отмеряет точное количество материала и выдавливает полужидкий пластик, который подается в виде нитей; 
рабочий стол (его еще называют рабочей платформой или поверхностью для печати) — на нем принтер формирует детали и выращивает изделия;
линейный и шаговый двигатели — приводят в движение детали, отвечают за точность и скорость печати;
фиксаторы — датчики, которые определяют координаты печати и ограничивают подвижные детали. Нужны, чтобы принтер не выходил за пределы рабочего стола, и делают печать более аккуратной;
рама — соединяет все элементы принтера.

Вот из каких деталей состоит 3D-принтер, не считая корпуса:

Виртуальная модель в среде 3D-редактора

Процесс 3D-печати начинается с разработки виртуального образа будущего объекта в 3D-редакторе или CAD-программе («3D Studio Max», «AutoCAD», «Компас», «SolidWorks» и др.). Простую модель может создать любой пользователь, который имеет навыки работы с персональным компьютером и стандартными пакетами прикладных программ. Для создания сложных моделей потребуется пакет профессиональных программ и услуги специалиста в области 3D-моделирования.

Когда моделирование окончено, следует перевести полученный файл в STL-формат, который распознаёт большинство современных 3D-принтеров. Для этого нужно выбрать в меню пункт «Сохранить как» или «Import/Export», в зависимости от используемой программы.

Программа-слайсер указывает последовательность нанесения материала во время 3D-печати

STL-файл с будущим объектом обрабатывается специальной программой-слайсером, которая переводит его в управляющий G-код для 3D-принтера. Если модель не подвергнуть слайсингу, то 3D-принтер не распознает её

Печать 3D-объекта

Важнейшими элементами 3D-принтера являются рабочая платформа и печатающая головка. На рабочей платформе происходит формирование готового объекта. Во время работы платформа двигается вверх и вниз по оси Z. Печатающая головка выдавливает на рабочую платформу расплавленную полимерную нить, слой за слоем формируя готовый объект. Печатающая головка 3D-принтера движется по горизонтали и вертикали (оси X, Y).

Сам по себе процесс трёхмерной печати довольно прост. Печатающая головка выдавливает в рабочую зону первый слой расплавленного пластика, после чего платформа опускается вниз на толщину слоя и начинается формирование следующего слоя, который накладывается поверх предыдущего. После завершения печати каждого слоя платформа опускается вниз, так происходит на протяжении всего цикла печати, пока на платформе не появится готовый объект.

3D-печать: принтер наносит на платформу первые слои изделия

Печать объекта продолжается. На фото хорошо видны слои, которые наносит печатающая головка

Цифровая модель лошади без поддерживающих конструкций

Цифровая модель с поддерживающими конструкциями

Если объект имеет нависающие элементы, выступы, консоли, то 3D-принтер во время печати использует поддерживающие конструкции (они же – конструкции поддержки, структуры поддержки). Чтобы понять, что это такое, взгляните на следующие фотографии.

Появление 3D-принтеров открыло совершенно новый период в мире современных технологий, поскольку стало реально напечатать самостоятельно практически любой объёмный предмет. Основа работы таких устройств обычно сводится к созданию цифровой модели, которая потом воплощается в настоящую копию
Классификация принтеров по типу используемых материалов
Именно расходник, который заправляется в 3D-принтер, определяет конкретный тип устройства. Сейчас создано несколько десятков вариаций, которые отличаются по своей плотности, технике и сфере применения. Зная свойства каждого из них, получится подобрать максимально качественную базу для будущего изделия.

Классификация 3D-принтеров

Глина/керамика 3D-нить для печати включает в себя специальную смесь глины и полимера.

Гипс- 3D-принтер для гипса также заправляется соответствующими порошками, начиная от обыкновенного гипса и заканчивая более сложными аналогами в виде шпаклевки, цемента и тому подобных версий

Воск Вещество, которое следует применять для восковой 3D-печати, с натуральным воском не имеет ничего общего, кроме наименования, заниженной зольности и похожих температур плавления. Этот материал нужен для изготовления выплавляемых моделей – формочек для литья металлов. Впоследствии воск из заготовок выплавляется и вместо него заливается уже расплавленный металл

Пластик Для создания объектов задействуются жидкие фотополимеры

Дерево Печать объектов, которые выглядят максимально похожими на дерево и имеют аналогичные характеристики, производится на принтерах PLA-wood с добавлением древесного волокна

Металл Настоящие металлы здесь тоже не применяются: по факту это лишь смесь специального порошка и PLA/ABS. Хотя такая основа всё равно позволяет создавать изделия, которые имеют внешний вид металла

Поликарбонат К числу самых новейших материалов относят PC или обыкновенный поликарбонат. Согласно многочисленным отзывам это чрезвычайно прочный, легкий и прозрачный термопластик

Песок Значение «песок» в 3D-печати объединяет группу специальных порошкообразных материалов, куда включены такие виды, как: кварцевый, керамический, хромированный и циркониевый песок, оксид.

Резина Специальный материал, который по своим свойствам очень близок к настоящей резине и практически на 100 % повторяет её главные свойства.

Силикон Чаще всего из него повторяют модели игрушек, масок, мягких тапочек, элементов суставов, кнопок и даже пневматических патрубков сложной формы.

Архитектура
3D печать находит широкое применение в изготовлении архитектурных макетов зданий, сооружений, целых микрорайонов

Строительство. Система работает по принципу строительного крана, который возводит стены из слоёв бетона

Сферы применения 3D печати

Мелкосерийное производствоЧаще всего данную технологию печати используют для изготовления эксклюзивных изделий, например предметов искусства, фигурок персонажей

Функциональное тестирование
В большинстве случаев требуется протестировать новый механизм в сборе, но изготовить отдельные компоненты в одном экземпляре слишком долго, дорого и весьма проблематично. На помощь приходят 3D принтеры с различной степенью детализации моделей.

Медицина
Использование 3D принтеров в медицине позволяет спасти человеческие жизни. 3D принтеры используют в протезировании и стоматологии

Образование
Использование технологии 3D печати в образовании позволяет получить наглядные пособия,

Изготовление обуви Существенным преимуществом такой обуви является точный учёт индивидуальных особенностей её владельца, включая размер и форму стопы.

Геоинформационные системы
Применяя 3D принтеры можно создавать объёмные цветные карты, точно отображающие ландшафт местности или указывающие уровни залегания различных пород

Продукты 3D-принтеры вполне могут печатать горячим шоколадом, тестом, сахарным сиропом и прочими полужидкими продуктами (даже фаршем!).

Одежда
Модельеры тоже заметили преимущества трехмерного моделирования. Некоторые материалы (например, нейлон) вполне пригодны для создания одежды, причем готовое изделие приобретет необычную форму и одновременно будет достаточно прочным и эластичным.

3D-принтеры одни из наиболее инновационных и удивительных устройств, созданных за последние годы. Совсем недавно они были доступны только ученым, а теперь бюджетный станок может приобрести любой желающий. Пользователи при минимуме вложений могут создавать самые разные изделия и предметы, конструировать новые объекты, придумывать уникальный дизайн для привычных вещей.