Что такое 3д принтер и как он работает: как он работает, что делает описание

Как работает 3D-принтер и для чего он нужен — Журнал «Код»

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

• слуховой аппарат,
• продукты из молока,
• жилой дом,
• робопалец,
• мозговые импланты,
• статую Давида высотой 1 миллиметр,
• готовые электронные устройства.

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:

• этот пластик либо наносят с помощью подвижного сопла;
• либо «запекают» с помощью лазера;
• либо из массива готового материала вырезается лишнее с помощью подвижного резака (но это уже больше похоже на токарное дело и к 3D-печати часто не относят). 

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.

Текст:

Михаил Полянин

Редактура:

Максим Ильяхов

Художник:

Даня Берковский

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Мария Дронова

Соцсети:

Олег Вешкурцев

Как работает 3D-принтер? Просто о сложном| ichip.ru

Трехмерная печать становится все популярнее. Как работает 3D-принтер, какие материалы используются при печати моделей, а также некоторые практические советы рассмотрим в нашей статье.

Как работает 3D-принтер?

Классический 3D-принтер с технологией FDM

Начнем с технологии печати. В наши дни 3D-принтеров очень много, а соответственно, и способов создания моделей с их помощью — тоже не перечесть. Но в принципе, все принтеры в основе имеют одну из трех различных технологий.

Во-первых, существует так называемая стереолитография (SL или SLA). Внутри принтера помещается ванна, в которой находится жидкий фотополимер. Фотополимеры — это пластмассы или смолы, которые затвердевают при воздействии света. Принтеры обычно работают с акриловой, эпоксидной или виниловой смолой. По поверхности смолы движется лазерный луч, и там, где он ее касается, смола отвердевает. В фотополимерном бассейне есть платформа, которая после каждого затвердевания опускается немного вниз (глубже в ванну). Таким образом, объект печатается по рядам, как текст в обычном принтере. После полного отвердения модели она отличается высокой прочностью и химической стойкостью. Преимуществом этого метода является точность передачи: даже мелкие микрометрические структуры принтер может напечатать очень чисто. К сожалению, стереолитографические принтеры в настоящее время очень дороги.

Вторая технология работы 3D-принтера — селективное лазерное спекание (SLS). Чтобы понять, как это работает, представьте себе вертикальную трубу, в которой находится движущаяся платформа. В начале печати платформа находится наверху. Пластик, формовочный песок с пластмассовым покрытием, металлический или керамический порошок распределяются по платформе тонким слоем при помощи валика. Затем по платформе начинает перемещаться лазерный луч, нагревая определенные точки в порошке, так что они соединяются и образуют первую плоскость объекта. После этого платформа движется немного вниз, и процесс начинается снова. Таким образом, объект снова строится по слоям.

Третий способ — классический. Он называется моделированием методом наплавления (FDM). В этом процессе каждый новый слой изделия формируется из жидкого пластика, который пропускается через экструдер (программируемое устройство, придающее ему определенную форму) и после этого немедленно отверждается лазером. Затем отвержденный слой смещается вниз, экструдер придает форму новому слою, и он наплавляется сверху на предыдущий, и так далее. Такие принтеры относительно недороги и могут быть собраны самостоятельно с применением некоторых ноу-хау. Здесь точность печати получается хуже по сравнению со стереолитографией, однако для любителей это самая подходящая процедура 3D-печати.

Как создаются модели для печати?

Сначала создается 3D-модель объекта при помощи программы CAD и сохраняется в специальном формате STL. Затем файл STL загружается в программу резки для принтера, например, Cura или Slic3r. Программа резки позволяет задавать физические свойства модели, такие как плотность заполнения или использование опорных конструкций.

Программа преобразует 3D-модель в G-код. Он содержит инструкции для экструдера, по которым тот должен придавать форму каждому слою модели. Код загружается в принтер, устройство запускается, и начинается печать.

Какие материалы используются в 3D-печати?

3D-печать осуществляется при помощи различных видов пластика. Он выпускается в форме нитей, намотанных на большие катушки. Нить заряжается в принтер, который втягивает и расплавляет ее для того, чтобы пластик стал жидким, и ему можно было придавать форму.

Чаще всего в принтерах используется полилактид (PLA). Это пластик, который получают из возобновляемых источников — например, из кукурузного крахмала. Он  водоотталкивающий, а также безопасный для изготовления емкостей для пищевых продуктов. Кроме того, он огнестойкий и устойчивый против УФ-излучения. Самое большое преимущество — у него при печати нет неприятного запаха.

Печать при помощи полилактида (PLA)

Очень часто используется сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS). Этот пластик является одной из наиболее широко используемых пластмасс в мире. Он особенно устойчив к маслам, жирам и высоким температурам. При печати он также не дает запаха. Модели из него получаются матовыми.

Еще один материал для 3D-печати — поливиниловый спирт (PVAL или PVOH). Особенностью этого пластика является его водорастворимость. Благодаря этому он удобен для печати несущих конструкций внутри модели, на которые затем наплавляется водостойкий пластик, тот же PLA. После завершения модели несущие конструкции внутри растворяются.

Для печати несущих конструкций в моделях из пластика ABS часто используется ударопрочный полистирол (HIPS). Этот пластик обладает высокой ударной вязкостью и твердостью.

К эксклюзивным методам относится печать соединениями PLA, то есть, при помощи смеси пластика PLA и частиц других веществ. Таким образом создаются модели, к примеру, из дерева или меди.

Редко, но все-таки используется поликарбонат (PC). У этого пластика очень высокая температура плавления — от 270 ° C до 300 ° C. Кроме того, этот пластик обладает высокой ударопрочностью и термостойкостью.

Для печати деталей механизмов, к примеру, зубчатых колес или винтов, которые должны выдерживать большое усилие и не ломаться, используется нейлон.

Также существует ряд пластиков с маркировкой «elastic» или «flex». Они могут быть изготовлены из разных веществ, но, как правило, в качестве основного ингредиента используются термопластичные эластомеры на основе уретана. Их объединяет одно — гибкость.

Посуда и контейнеры для пищевых продуктов печатаются с использованием безопасных нетоксичных пластика. Это либо уже упомянутый PLA, либо полипропилен (PP), который, в отличие от первого, является гибким. Существует также безопасное для пищевых продуктов сочетание PLA и ABS — PETG, которое более устойчиво к атмосферным воздействиям.

Читайте также:

• Как работает холодильник? Просто о сложном
• Как работает ЖК-дисплей? Просто о сложном
• Что такое Wi-Fi? Просто о сложном

Фото: chip.de, pixabay.com

Как работает 3D-принтер и для чего он используется

3D-печать, также известная как аддитивное производство, определяется как процесс, в котором цифровой файл используется для создания трехмерного твердого объекта. В процессе 3D-печати «принтер» накладывает последовательные слои материала до тех пор, пока создание объекта не будет завершено. В этой статье рассказывается о работе, программном обеспечении и приложениях 3D-печати.

Содержание

• Что такое 3D-печать?
• Как работает 3D-печать?
• Топ 7 программ для 3D-печати
• Приложения для 3D-печати

Что такое 3D-печать?

3D-печать, также известная как аддитивное производство, представляет собой процесс, в котором цифровой файл используется для создания твердого трехмерного объекта. В процессе 3D-печати «3D-принтер» накладывает последовательные слои материала до тех пор, пока создание объекта не будет завершено.

Объекты, напечатанные на 3D-принтере, создаются с помощью аддитивного процесса, когда принтер накладывает материал слой за слоем, пока желаемая вещь не будет «напечатана». Каждый слой можно рассматривать как мелко нарезанный поперечный срез печатного изделия. С помощью 3D-печати пользователи могут создавать сложные формы, не потребляя столько материала, сколько требуют традиционные методы производства.

Стиль работы 3D-печати противоположен «субтрактивному производству», когда материал вырезается или вырезается с помощью такого оборудования, как фрезерный станок. И наоборот, аддитивное производство не нуждается в пресс-форме или блоке материала для создания физических объектов. Вместо этого он укладывает слои материала и сплавляет их вместе.

3D-печать обеспечивает быстрое создание продукта, низкие затраты на начальную стационарную инфраструктуру и возможность создавать сложные геометрические формы с использованием нескольких типов материалов, на что традиционные производственные решения могут быть не столь эффективными.

Хронология 3D-печати

Как правило, связанная с культурой любителей и любителей «Сделай сам» (DIY), 3D-печать расширилась и теперь включает коммерческие и промышленные приложения. Например, сегодня инженеры часто используют 3D-принтеры для прототипирования и создания легких геометрических объектов.

Истоки 3D-печати лежат в «быстром прототипировании». Когда базовая технология была впервые изобретена в 1980-х годах, этот термин использовался для ее описания, потому что в то время 3D-печать подходила только для создания прототипов, а не производственных компонентов. Фактически, первоначальной целью его создания было просто ускорить разработку новых продуктов за счет быстрого прототипирования.

Интересно, что технология не вызвала особого интереса, когда была впервые представлена. В 1981 году японец Хидео Кодама подал первый патент на машину, которая использовала УФ-свет для отверждения фотополимеров. Три года спустя французские изобретатели Оливье де Витт, Жан-Клод Андре и Ален Ле Меот совместно подали патент на аналогичную технологию. От обоих патентов отказались, и General Electric заявила, что «последний не имеет заметного делового потенциала».

В 1984 году американский изобретатель Чарльз Халл подал патент на «Устройство для производства трехмерных объектов с помощью стереолитографии». Он изобрел файл STL и основал 3D Systems три года спустя, в 1987.

За то же десятилетие были достигнуты значительные успехи в области 3D-печати в США: были поданы заявки на патенты на селективное лазерное спекание (SLS) и моделирование методом наплавления (FDM). Desktop Manufacturing (DTM) Corp. и Stratasys были первопроходцами в области 3D-печати, основанными примерно в одно и то же время.

После этого индустрия трансформировалась, поскольку ею овладела быстрая коммерциализация. Первые «3D-принтеры» были большими и дорогостоящими, а их производители конкурировали за получение земельных контрактов на промышленное прототипирование с крупными производителями автомобилей, потребительских товаров, товаров для здоровья и аэрокосмической промышленности.

К 1987 году компания 3D Systems представила первый коммерческий SLA-принтер; в 1992 году Stratasys и DTM выпустили первые коммерческие принтеры FDM и SLS соответственно. Первый металлический 3D-принтер был представлен в 1994 году немецким предприятием Electro Optical Systems (EOS).

К началу нового тысячелетия компании, занимающиеся 3D-печатью, жестко конкурировали за прибыль. Прогресс в материаловедении и истечение срока действия многочисленных патентов повысили доступность 3D-печати.

Вскоре, благодаря успехам, достигнутым в области 3D-печати, производственные процессы перестали принадлежать исключительно предприятиям, обеспеченным тяжелой техникой и капиталом. Сегодня 3D-печать превратилась в передовое решение для создания множества различных типов производственных компонентов.

Подробнее: Что такое DevOps? Определение, цели, методология и передовой опыт

Как работает 3D-печать?

Стандарт ISO/ASTM 52900, относящийся к общим принципам и терминологии аддитивного производства, разделяет процессы 3D-печати на семь отдельных групп. Каждый тип 3D-печати работает немного по-своему.

Время, необходимое для печати 3D-объекта, зависит от типа печати, выходного размера, типа материала, желаемого качества и конфигурации установки. 3D-печать может занять от нескольких минут до нескольких дней.

Различные типы 3D-печати:

1. Плавление в порошковом слое

При плавлении в порошковом слое (PBF) тепловая энергия в виде электронного луча или лазера избирательно сплавляет определенные области порошкового слоя для создания слои. Эти слои накладываются друг на друга до тех пор, пока не будет создана деталь.

PBF может включать процессы спекания или плавления; однако основной метод операции остается прежним. Во-первых, валик или лезвие для повторного покрытия наносят тонкий слой порошка на платформу сборки. Затем поверхность порошкового слоя сканируется с помощью источника тепла. Этот источник избирательно повышает температуру частиц для связывания определенных областей.

Как только источник тепла сканирует поперечное сечение или слой, платформа опускается, позволяя повторить процесс для следующего слоя. Конечным результатом является объем со сплавленными частями, при этом окружающий порошок остается нетронутым. Затем платформа поднимается, чтобы можно было извлечь завершенную сборку. Плавка в порошковом слое включает несколько стандартных методов печати, таких как селективное лазерное спекание (SLS) и прямое лазерное спекание металла (DMLS).

SLS регулярно используется для изготовления полимерных деталей для прототипов и функциональных компонентов. Печать SLS происходит с порошковым слоем в качестве единственной опорной конструкции. Отсутствие дополнительных опорных конструкций позволяет создавать сложные геометрические формы. Однако изготовленные детали часто имеют внутреннюю пористость и зернистую поверхность и обычно требуют последующей обработки.

SLS аналогичен селективному лазерному плавлению (SLM), электронно-лучевому сплавлению в порошковом слое (EBPBF) и прямому лазерному спеканию металлов (DMLS). Однако эти процессы используются для создания металлических деталей и полагаются на лазер для сплавления частиц порошка по одному слою за раз.

DMLS повышает температуру частиц только до момента их слияния, при котором они объединяются на молекулярном уровне. С другой стороны, SLM полностью расплавляет металлические частицы. Оба эти метода являются теплоемкими и, следовательно, требуют опорных конструкций. После завершения процесса опорные конструкции удаляются с помощью станков с ЧПУ или вручную. Затем детали подвергаются термической обработке для устранения остаточных напряжений во время постобработки.

Эти методы 3D-печати металлом создают компоненты с высококачественными физическими свойствами, иногда даже более прочными, чем используемый основной металл. Отделка поверхности также часто превосходна. С точки зрения материала, эти методы могут обрабатывать металлические суперсплавы и керамику, которые трудно использовать в других процессах. Однако и DMLS, и SLM требуют больших затрат, а объем системы ограничивает размер вывода.

2. Фотополимеризация НДС

Фотополимеризация НДС можно разделить на две методологии: цифровая обработка света (DLP) и стереолитография (SLA). Оба этих процесса создают компоненты по одному слою за раз, используя источник света для выборочного отверждения жидкого материала (обычно смолы), хранящегося в ванне.

DLP работает путем «мигания» изображения каждого полного слоя на поверхность жидкости в чане. С другой стороны, SLA использует одноточечный источник УФ-излучения или лазер для отверждения жидкости. После завершения печати излишки смолы необходимо удалить с отпечатков, после чего изделие необходимо подвергнуть воздействию света, чтобы еще больше повысить его прочность. Опорные конструкции, если таковые имеются, необходимо будет удалить после постобработки, и можно будет дополнительно обработать деталь для создания более качественной отделки.

Эти методы лучше всего подходят для вывода, требующего высокой точности размеров, поскольку они позволяют создавать детализированные детали с превосходной отделкой. Таким образом, DLP и SLA хорошо подходят для производства прототипов.

Однако результаты этих методов часто ненадежны, что делает их менее подходящими для функциональных прототипов. Цвет и механические свойства этих деталей также могут ухудшиться под воздействием солнечного УФ-излучения, что делает их непригодными для использования вне помещений. Наконец, часто требуются поддерживающие структуры, которые могут оставить дефекты, которые можно удалить с помощью постобработки.

3. Струйное нанесение связующего

Струйное нанесение связующего заключается в нанесении тонкого слоя порошкообразного материала, такого как полимерный песок, керамика или металл, на строительную платформу. После этого печатающая головка наносит капли клея, чтобы связать эти частицы. Таким образом, деталь строится слой за слоем.

Металлические детали должны быть термически спечены или пропитаны металлом с низкой температурой плавления, например бронзой. Детали из керамики или полноцветного полимера можно пропитать цианоакрилатным клеем. Постобработка обычно требуется для завершения вывода.

Гидроструйная обработка связующего имеет множество применений, включая крупногабаритные керамические формы, полноцветные прототипы и 3D-печать металлом.

4. Струйная печать

Струйная печать концептуально аналогична струйной печати. Однако вместо того, чтобы наносить чернила на бумагу, он использует одну или несколько печатающих головок для нанесения слоев жидкого материала. Каждый слой отверждается перед нанесением следующего слоя. В то время как струйная обработка материалов зависит от опорных конструкций, их можно создать с использованием водорастворимого вещества, которое можно стирать после завершения строительства.

Этот высокоточный процесс хорошо подходит для создания полноцветных деталей из различных материалов. Однако это требует больших затрат, а на выходе получается хрупкий и разлагаемый материал.

5. Моделирование наплавления

При моделировании наплавления (FDM) нагретое сопло используется для подачи катушки с нитью в экструзионную головку. Экструзионная головка повышает температуру материала, размягчая его перед размещением в заранее определенных местах для охлаждения. После создания слоя материала платформа сборки опускается и готовится к размещению следующего слоя.

Этот процесс, также известный как экструзия материала, отличается короткими сроками выполнения и экономически выгоден. Однако его размерная точность невысока, а гладкая поверхность часто требует последующей обработки. Выходной сигнал также не подходит для критически важных приложений, поскольку он имеет тенденцию быть анизотропным, то есть более слабым в одном направлении.

6. Листовое ламинирование

Листовое ламинирование можно разделить на две технологии: ультразвуковое аддитивное производство (UAM) и производство ламинированных объектов (LOM). UAM требует мало энергии и температуры и работает путем соединения тонких металлических листов с помощью ультразвуковой сварки. Он работает с несколькими металлами, включая нержавеющую сталь, титан и алюминий. С другой стороны, LOM попеременно размещает слои материала и клея для создания конечного результата.

7. Прямое осаждение энергии

В этом методе используется лазер, электрическая дуга, электронный луч или другая форма сфокусированной тепловой энергии для плавления порошкового или проволочного сырья по мере его размещения. Процесс происходит горизонтально для создания слоев, которые затем укладываются вертикально для создания детали. Он подходит для различных типов материалов, включая керамику, полимеры и металлы.

Узнать больше: Что такое бессерверные? Определение, архитектура, примеры и приложения

Top 7 Программное обеспечение для 3D-печати

Пространство 3D-печати в значительной степени зависит от программного обеспечения, и программы необходимы для всего: от проектирования вывода и нарезки его в G-код до управления 3D-принтером. Давайте проверим лучшее программное обеспечение для 3D-печати в разных приложениях.

1. MatterControl 2.0

Это решение от MatterHackers представляет собой универсальный принтер, слайсер и программное обеспечение САПР для настольных ПК. Пользователи могут создавать новые модели в разделе САПР и нарезать их. Когда модель будет готова к печати, MatterControl 2.0 можно использовать для прямого мониторинга и управления печатью через USB-соединение или модуль Wi-Fi.

Программное обеспечение имеет интуитивно понятный интерфейс и позволяет пользователям исследовать набор геометрических примитивов, которые пользователи могут импортировать в печать. Эти примитивы можно перетащить на место в файле стандартного языка треугольников (STL) для печати и обозначения в качестве вспомогательных структур.

MatterControl также предоставляет пользователям доступ к расширенным конфигурациям печати, что делает его идеальным для сквозного проектирования, подготовки поддержки, нарезки и контроля. Корпоративные пользователи могут перейти на MatterControl Pro, чтобы получить еще больше полезных функций.

2. Tinkercad

Это бесплатное браузерное решение позволяет пользователям создавать 3D-модели для печати и обеспечивает отправную точку для практики твердотельного моделирования. Его простая в использовании функция построения блоков позволяет пользователям формировать модели, используя основные формы.

В Tinkercad есть множество руководств и учебных пособий, которые помогут пользователям создавать желаемые проекты, которые затем можно легко экспортировать или совместно использовать. Его библиотека предоставляет пользователям доступ к миллионам файлов, позволяя им находить и изменять нужную форму. Наконец, он имеет прямую интеграцию со сторонними службами печати.

3. Blender

Этот бесплатный инструмент с открытым исходным кодом подходит как для новичков, так и для опытных пользователей. Он многофункционален и может использоваться для 3D-моделирования и скульптуры, а также для анимации, рендеринга, моделирования, редактирования видео и отслеживания движения. Тем не менее, он имеет крутую кривую обучения.

4. UVTools

Это решение с открытым исходным кодом представляет собой комплексный набор для печати смолой, превосходное средство просмотра файлов и оптимизировано для восстановления слоев и манипулирования ими для маскированного SLA. Он совместим с PrusaSlicer, предоставляя пользователям доступ к многочисленным профилям принтеров MSLA сторонних производителей.

Двухступенчатое управление двигателем (TSMC) — важная функция UVTools, обеспечивающая многоуровневую скорость печати для различных частей движения для каждого слоя. Это сокращает время печати и повышает вероятность успеха печати.

Наконец, UVTools позволяет пользователям создавать индивидуальную калибровочную распечатку времени отверждения слоя смолы для тестирования новых смол и установки соответствующей конфигурации для различной высоты слоя.

5. WebPrinter

Это решение на основе браузера можно использовать для предварительного просмотра G-кода без необходимости открывать файл в полнофункциональном слайсере. Пользователям просто нужно загрузить файл G-кода, и WebPrinter покажет путь к инструменту, который файл передаст на 3D-принтер. Это быстрый и простой способ просмотра потенциальных результатов 3D-печати.

6. Ultimaker Cura

Этот слайсер с открытым исходным кодом совместим с большинством современных 3D-принтеров. Cura хорошо подходит для начинающих, поскольку она проста в использовании, быстра и интуитивно понятна. С другой стороны, опытные пользователи могут использовать его для доступа к 200 настройкам для уточнения отпечатков.

7. Simplify3D

Simplify3D — это мощный инструмент нарезки для повышения качества 3D-печати. Он разбивает CAD на слои, исправляет проблемы с моделью и демонстрирует пользователю предварительный просмотр конечного результата. Его премиальные функции удобны для корпоративных 3D-принтеров с интенсивным использованием.

Подробнее: Что такое микросервисы? Определение, примеры, архитектура и лучшие практики на 2022 год

Приложения для 3D-печати

Хотя 3D-печать не является недавним изобретением, в последнее время она приобрела огромную популярность в различных отраслях благодаря своей вновь обретенной простоте, эффективности и экономичности. .

Основные области применения 3D-печати:

1. Строительство

Строительство является одним из важных применений 3D-печати. Бетонная 3D-печать исследуется с 19 века.90-х, когда исследователи искали более быстрый и дешевый способ строительства структур. Конкретные области применения 3D-печати в строительстве включают аддитивную сварку, порошковое соединение (реактивное соединение, полимерное соединение, спекание) и экструзию (пена, воск, цемент/бетон, полимеры).

Сегодня крупномасштабные 3D-принтеры, предназначенные для печати бетона, используются для заливки фундамента и возведения стен на площадке. Они также могут печатать модульные бетонные секции для сборки на месте. Эти решения обеспечивают более высокую точность, большую сложность, более быстрое строительство и улучшенную функциональную интеграцию при одновременном снижении трудозатрат и минимизации отходов.

В 2016 году в Испании был напечатан на 3D-принтере с использованием микроармированного бетона первый пешеходный мост (12 метров в длину и 1,75 метра в ширину). Через год в России была построена первая полностью напечатанная на 3D-принтере резиденция. 600 стеновых элементов были напечатаны и собраны на 3D-принтере, после чего были созданы крыша и интерьеры общей площадью почти 300 квадратных метров.

3D-печать также полезна при создании моделей в архитектурном масштабе. Он даже изучается как решение для строительства внеземных сред обитания на Луне или Марсе, если когда-либо возникнет необходимость.

2. Прототипы и производство

В случае традиционного литья под давлением изготовление одной формы может занять несколько недель и стоить до сотен тысяч долларов. Как указывалось ранее в статье, первоначальной целью 3D-печати было более быстрое и эффективное прототипирование.

Технология 3D-печати сводит к минимуму время выполнения заказа в производстве, позволяя создавать прототипы в течение нескольких часов и с небольшим процентом от традиционных затрат. Это делает его особенно идеальным для проектов, в которых пользователи должны обновлять дизайн с каждой итерацией.

3D-печать также подходит для производства продуктов, которые не требуют массового производства или обычно изготавливаются по индивидуальному заказу. SLS и DMLS используются для быстрого производства конечных продуктов, а не только прототипов.

3. Здравоохранение

В здравоохранении с помощью 3D-печати создаются прототипы для разработки новых продуктов в области медицины и стоматологии. В стоматологии 3D-печать также полезна для создания моделей для отливки металлических зубных коронок и изготовления инструментов для создания элайнеров.

Это решение также полезно для непосредственного производства коленных и тазобедренных имплантатов и других стандартных изделий, а также для создания индивидуальных изделий для пациентов, таких как персонализированные протезы, слуховые аппараты и ортопедические стельки. Изучается возможность 3D-печати хирургических шаблонов для конкретных операций и 3D-печати костей, кожи, тканей, органов и фармацевтических препаратов.

4. Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической отрасли 3D-печать используется для создания прототипов и разработки продуктов. Это решение также очень полезно при разработке самолетов, поскольку оно помогает исследователям соответствовать жестким требованиям исследований и разработок без ущерба для высоких отраслевых стандартов. Некоторые некритические или старые компоненты самолета печатаются на 3D-принтере для полета!

5.

Автомобильная промышленность

Автомобильные предприятия, особенно те, которые специализируются на гоночных автомобилях, таких как те, которые используются в F1, используют 3D-печать для прототипирования и производства определенных компонентов. Организации в этой области также изучают возможность использования 3D-печати для удовлетворения спроса на вторичном рынке, производя запасные части по требованию клиентов, а не запасая их.

Подробнее: Что такое API (интерфейс прикладного программирования)? Значение, работа, типы, протоколы и примеры

Вывод

Термин «3D-печать» охватывает множество технологий и процессов, которые в совокупности предлагают широкий спектр возможностей для производства компонентов с использованием различных материалов. Ключевое сходство между типами 3D-печати заключается в аддитивном послойном производственном процессе, при котором не требуется субтрактивная методология, формование или литье. Приложения 3D-печати быстро появляются в различных отраслях промышленности, поскольку решение становится все более эффективным и доступным, а также глубоко и широко проникает во все отрасли.

Помогла ли вам эта статья получить полное представление о 3D-печати? Поделитесь своими взглядами с нами по телефону Facebook , Twitter , или LinkedIn !

БОЛЬШЕ О DEVOPS

• Что такое гибкая разработка программного обеспечения? Жизненный цикл, методология и примеры
• Terraform и Ansible: основные различия
• Разработчик программного обеспечения и инженер-программист: 10 основных отличий
• Что такое ООП (объектно-ориентированное программирование)? Значение, концепции и преимущества
• Что такое контроль версий? Значение, инструменты и преимущества

Что это такое, как это работает, примеры

К

Адам Хейс

Полная биография

Адам Хейс, доктор философии, CFA, финансовый писатель с более чем 15-летним опытом работы на Уолл-стрит в качестве трейдера деривативов. Помимо своего обширного опыта торговли деривативами, Адам является экспертом в области экономики и поведенческих финансов. Адам получил степень магистра экономики в Новой школе социальных исследований и докторскую степень. из Университета Висконсин-Мэдисон по социологии. Он является обладателем сертификата CFA, а также лицензий FINRA Series 7, 55 и 63. В настоящее время он занимается исследованиями и преподает экономическую социологию и социальные исследования финансов в Еврейском университете в Иерусалиме.

Узнайте о нашем
редакционная политика

Обновлено 29 ноября 2021 г.

Рассмотрено

Хадиджа Хартит

Рассмотрено
Хадиджа Хартит

Полная биография

Хадиджа Хартит — эксперт по стратегии, инвестициям и финансированию, а также преподаватель финансовых технологий и стратегических финансов в ведущих университетах. Она была инвестором, предпринимателем и консультантом более 25 лет. Она является держателем лицензий FINRA Series 7, 63 и 66.

Узнайте о нашем
Совет по финансовому обзору

Факт проверен

Викки Веласкес

Факт проверен
Викки Веласкес

Полная биография

Викки Веласкес — исследователь и писатель, которая руководила, координировала и руководила различными общественными и некоммерческими организациями. Она провела углубленное исследование социальных и экономических вопросов, а также пересмотрела и отредактировала учебные материалы для района Большого Ричмонда.

Узнайте о нашем
редакционная политика

Что такое 3D-печать?

Трехмерная (3D) печать — это процесс аддитивного производства, который создает физический объект из цифрового дизайна. Этот процесс работает путем укладки тонких слоев материала в виде жидкого или порошкообразного пластика, металла или цемента, а затем сплавления слоев вместе.

Ключевые выводы

• Трехмерная (3D) печать — это процесс аддитивного производства, в котором физический объект создается на основе цифрового дизайна путем печати тонких слоев материала и их последующего сплавления.
• Некоторые отрасли, такие как производители слуховых аппаратов, авиакомпании и производители автомобилей, используют 3D-печать для создания прототипов и массового производства своей продукции с использованием пользовательских сканирований.
• Хотя в настоящее время технология 3D-печати слишком медленная для массового производства, она все еще развивается и может радикально изменить как производственную логистику, так и отрасли управления запасами.

Общие сведения о 3D-печати

С момента своего появления технология 3D-печати уже повысила производительность производства. В долгосрочной перспективе он может радикально изменить как производство, так и логистику и управление запасами, особенно если его удастся успешно внедрить в процессы массового производства.

В настоящее время скорость 3D-печати слишком мала для массового производства. Однако эта технология использовалась для сокращения времени разработки прототипов деталей и устройств, а также инструментов, необходимых для их изготовления. Это чрезвычайно выгодно для мелких производителей, поскольку сокращает их затраты и время выхода на рынок, то есть количество времени, прошедшее с момента создания продукта до его поступления в продажу.

3D-печать позволяет создавать замысловатые и сложные формы с использованием меньшего количества материала, чем субтрактивные производственные процессы, такие как сверление, сварка, литье под давлением и другие процессы. Создание прототипов быстрее, проще и дешевле позволяет внедрять больше инноваций, экспериментов и стартапов, основанных на продуктах.

Промышленное использование

Производители автомобилей и самолетов взяли на себя инициативу в области 3D-производства, используя эту технологию для преобразования проектирования и производства цельных корпусов и фюзеляжей, а также проектирования и производства силовых агрегатов. Boeing использует детали из титана, напечатанные на 3D-принтере, в конструкции своего авиалайнера 787 Dreamliner. В 2017 году General Electric создала вертолетный двигатель, состоящий из 16 деталей вместо 900, что свидетельствует о том, насколько большое влияние 3D-печать потенциально может оказать на цепочки поставок.

В медицине 3D-печать используется для настройки имплантатов. В будущем органы и части тела могут быть созданы с использованием методов 3D-печати. В мире моды Nike, Adidas и New Balance используют 3D-печать для создания своей обуви. В строительной отрасли компании по всему миру совершают прорыв в 3D-печати материалов, необходимых для строительства домов. Используя слои бетона, дома можно построить за 24 часа, они прочнее обычных шлакоблоков и стоят намного дешевле.

В производстве слуховых аппаратов сейчас широко распространена 3D-печать. Использование 3D-печати ускоряет процесс производства и позволяет производителям изготавливать слуховые аппараты на заказ. Аудиологи могут использовать 3D-сканеры для создания собственного прототипа, используя контрольные точки на скане. Производители могут загрузить отсканированное изображение в машину для 3D-печати и после точной настройки материалов и формы ушей напечатать слуховые аппараты целиком.

Источники статей

Investopedia требует, чтобы авторы использовали первоисточники для поддержки своей работы. К ним относятся официальные документы, правительственные данные, оригинальные отчеты и интервью с отраслевыми экспертами. Мы также при необходимости ссылаемся на оригинальные исследования других авторитетных издателей. Вы можете узнать больше о стандартах, которым мы следуем при создании точного и беспристрастного контента, в нашем
редакционная политика.

1. Норск Титан. «Norsk Titanium поставит Boeing первые в мире конструкционные титановые компоненты, одобренные FAA, напечатанные на 3D-принтере». По состоянию на 23 августа 2021 г.

2. Дженерал Электрик.