Что может 3д принтер: Что и как можно печатать на 3Д принтере / Статьи

20 примеров применения 3D-печати

Прогресс 3D-печати за последние годы набрал настолько стремительную скорость, что скоро мы перестанем рассказывать о том, что можно создать с помощью аддитивного производства. Будет проще упомянуть то, что сделать нельзя. Да и этот список будет стремительно сокращаться. Но пока давайте взглянем на некоторые примеры, показывающие широкий спектр возможностей 3D-печати. Заранее предупреждаем: список далеко не полон.

Плод

Подарок для нетерпеливых родителей

Молодые родители зачастую испытывают непреодолимое влечение обзавестись самыми всевозможными предметами, так или иначе связанными с их ребенком, пусть даже еще не рожденным. Японская компания Fasotec предлагает будущим родителям модели еще не рожденных младенцев, выполненные по изображениям настоящих плодов, полученных с помощью магнитно-резонансной томографии. Готовая модель состоит из двух материалов – фигурки плода, выполненной из белого фотополимера, и прозрачного материала, имитирующего форму утробы матери. При цене в примерно $1 275 удовольствие далеко не из дешевых, но у Fasotec уже появились конкуренты. Так, компания 3D Babies предлагает схожую услугу всего за $200, хотя размер готовой модели значительно меньше, да и качество не совсем на одном уровне.

Хотя желание заполучить подобную модель может показаться несколько странным, есть вполне логичное объяснение. Как оказывается, идея изначально была направлена на предоставление слепым родителям возможность «взглянуть» на УЗИ еще не рожденного ребенка.

Оружие

Функциональная 3D-печатная ствольная коробка от AR-15 без каких-либо номеров

Возможность 3D-печати оружия не на шутку переполошила правоохранительные органы по всему миру. В конце концов, даже простые FDM принтеры позволяют создавать полностью пластиковые пистолеты. Пусть такое оружие и примитивно, но даже одноразовый пистолет с одним единственным патроном в руках преступника может стоить кому-то жизни, а проследить такое оружие невозможно. Тем не менее, находятся и люди, считающие, что 3D-печать оружия должна быть разрешена. Так, Конституция США дает право гражданам на свободное ношение оружия, хотя определенные ограничения все равно применяются. Некоммерческая организация Defence Distributed, выпустившая в свободный доступ пластиковый пистолет Liberator, пошла дальше, обнародовав дизайн нижней части ствольной коробки карабина AR-15. AR-15 – фактически гражданский аналог, даже прототип автоматической винтовки M-16, состоящей на вооружении нескольких стран мира. Нижняя же часть ствольной коробки несет на себе регистрационный номер – это единственная часть винтовки, которую нельзя приобрести как запасную. Таким образом, печать этой части может позволить обойти стороной необходимость регистрации оружия. Некоторые страны уже наложили запрет на 3D-печать оружия, хотя не совсем непонятно, как применять этот запрет на практике.

Одежда

Один из дизайнов Снежаны Гросс

Некоторые расходные материалы для 3D-печати, в особенности мягкие фотополимеры, вполне пригодны для изготовления одежды и даже белья. Бюстгальтер на иллюстрации был изготовлен методом лазерного спекания из нейлона. Этот дизайн от Continuum Fashion призван продемонстрировать возможности, открываемые 3D-печатью для кутюрье. Однако не думайте, что это экспериментальная модель: компания предлагает готовые изделия на продажу на сайте Shapeways.

Не обошли новую технологию стороной и российские дизайнеры: Снежана Гросс продемонстрировала дизайны повседневной одежды, интегрирующие функциональные 3D-печатные компоненты.

Предметы искусства

Распечатать просто. Сфотографировать – как повезет

Не желаете ли реплику Венеры Милосской? Никаких проблем, только выберите материал и способ печати. Правда, мрамора в меню пока еще нет, но имитаторы песчаника уже имеются. Одним из первых материалов для 3D-печати вообще был гипс. Трехмерное изображение оригинала можно получить с помощью обычной фотографии с последующей конвертацией в 3D. Кроме того, в последнее время на рынке появляется все больше 3D-сканеров, включая портативные ручные варианты, способные снимать изображения крупногабаритных объектов. Остается сущий пустяк – договориться о стереофотосессии с охраной Лувра.

Хотя, если вам лень делать цифровые модели самим, их всегда можно скачать.

Продукты

Что на завтрак?

Пусть до гигантских хот-догов еще далеко, но печатать фаршем 3D-принтеры уже научились. Примером тому служит кулинарный принтер Foodini –простое и практичное устройство, использующее шприцевую экструзию. Причем, печать возможна не только фаршем, но и любым пастообразным продуктом – тестом, сыром, томатным пюре. Единственное, что Foodini пока не по силам, это термическая обработка. Стоит ожидать, что в скором времени появятся устройства, комбинирующие 3D-печать с холодильными агрегатами и, скажем, микроволновыми печами. Тогда могут стать былью научно-фантастические сказки о «репликаторах». Одно нажатие кнопки, и устройство выложит желаемую пиццу и запечет ее на радость пользователю. Только один вопрос: вам тонкое тесто или пышное?

Персонажи

Части моделей, использовавшихся для анимации главного героя мультфильма ParaNorman

Будь-то миниатюрная версия гигантского робота из любимой манги, жуткое инопланетное создание из «Чужого» или фигурка Киану Ривса (как в черном плаще и солнцезащитных очках, так и с бородой и сэндвичем, сидя на лавочке), 3D-печать позволяет создавать реплики героев игр и фильмов на радость фанатам. А тот факт, что распечатать подобные сувениры можно даже на бытовых 3D-принтерах, открывает широкие возможности для любителей коллекционировать подобные модели – ведь далеко не все из них доступны в продаже. Хотите модель редкого самолета? Напечатайте ее.

А что самое интересное, это применение уже возымело обратный эффект. Персонажи мультфильма ParaNorman были таки распечатаны. Как и костюм нового Робокопа. Правда, внутри него все равна была начинка из человека. Но зачем останавливаться на простой визуализации?

Домашние роботы

Ранний прототип «терминатора»

Появление недорогих плат Arduino сделало возможным домашнее проектирование самых разных устройств с электронной начинкой. Вот вам и собственные 3D-печатные роботы. Напечатали корпус, вставили сервомоторы и плату, и у вас новый помощник по хозяйству. Но что делать людям, которые не разбираются в программировании или элементарной пайке? Ученые из Массачусетского технологического института разрабатывают проект, направленный на автоматизацию проектирования и постройки домашних роботов. В идеале, пользователь должен будет лишь задать необходимые функции для будущего устройства, после чего система скомпилирует необходимый дизайн и отправит его на печать. Несколько часов спустя можно будет забрать готовое устройство – робота-паучка для протирки люстр или автомат для переворачивания блинов.

Авиация

3D-печатная деталь, используемая в прототипах китайских истребителей пятого поколения

Игрушечные самолеты мы уже упомянули. А как насчет настоящих? В авиастроительной промышленности тоже есть место аддитивному производству, хотя здесь уже не обойтись без дорогих промышленных установок, способных создавать высококачественные детали, включая цельнометаллические. Ведущие авиастроительные корпорации, включая Boeing и Lockheed Martin, уже испытывают технологии лазерного спекания и плавки для производства систем вентиляции, несущих компонентов и даже деталей реактивных двигателей. Китайские же инженеры взялись за дело с настоящим размахом, создавая установки для аддитивного производства деталей весом до 300 тонн.

Космос

Dragon v2 – новейшее детище компании Space

Космическая промышленность не отстает от авиационной по заинтересованности в 3D-печати. NASA успешно испытала титановые форсунки ракетных двигателей, а несколько недель назад Илон Маск, глава частной космической компании SpaceX провел презентацию нового орбитального корабля Dragon v2, также использующего двигатели с 3D-печатными деталями.

Биопечать

Биоручки могут помочь в лечении переломов

Сосуды, ткани, целые органы – сразу несколько компаний занимаются разработкой производства органических имитаторов, полностью аналогичных натуральным тканям. Хотя до трансплантации 3D-печатных органов еще далеко, работы в этом направлении ведутся. Параллельно с производством органических тканей с нуля разрабатываются и методы восстановления поврежденных тканей – например хрящевых или костных. Устройства, называемые «биоручками», способны наносить живые клетки на поврежденные участки, способствуя их заживлению.

Протезы

Титановые ортопедические протезы с пористой структурой для улучшенной остеоинтеграции

А как быть, если ткани не подлежат восстановлению? 3D-печать может помочь с протезированием. Так, шведская компания Arcam создает установки для электронно-лучевой плавки, позволяющие создавать фактически монолитные металлические изделия, в том числе и из титана. Титановые ортопедические протезы стали одним из наиболее востребованных изделий, создаваемых на устройствах этой компании – по статистике компании их число превышает тридцать тысяч экземпляров.

Мало того, 3D-печатные конечности вполне могут конкурировать с высокотехнологичными образцами с одной лишь разницей – их стоимость не идет ни в какое сравнение. Многие ли люди смогут позволить себе протез руки ценой в десятки тысяч долларов? А как насчет полностью функционального протеза за $50? И это возможно.

Еще более распространенным применением аддитивного производства служит стоматологическое протезирование. Если вам недавно поставили коронку или мостик, вполне возможно, что они были отлиты по моделям, созданным с помощью стереолитографического принтера, печатающего фотополимерными смолами.

Музыкальные инструменты

3D-печатные музыкальные инструменты

Гитары? Флейты? Барабаны? Запросто. Сломали свой гобой – напечатайте новый. Конечно, профессиональные музыканты могут и поспорить: пластиковая гитара? Несерьезно. Но кто сказал, что весь инструмент должен быть из пластика? Тот же гриф можно распечатать из древесного полимера, схожего по плотности с натуральной древесиной. Можно даже напечатать композитный углеволоконный сердечник. А что касается просто художественного оформления любимого клавесина, здесь 3D-печать может творить чудеса. Была бы фантазия!

Обувь

Стильные кроссовки от Люка Фусаро

Восьмикратный чемпион мира в беге на короткие дистанции Усейн Болт прославился своей любовью к золотым вещам. Сюда входят не только медали, но и машины и даже обувь. Во время своего контракта с известным производителем Puma Болт носил фирменные позолоченные кроссовки. А с недавних пор инженер и дизайнер Люк Фусаро взялся за разработку спортивной обуви, которая пришлась бы Усейну по душе. Ее отличительной чертой является золотистый цвет. Ах, да – а еще она предназначена для производства методом 3D-печати. Использование аддитивного производства имеет один важный бонус, а именно возможность производства обуви, точно подогнанной под размер и контуры ноги спортсмена. Производится такая обувь лазерным спеканием, хотя у этой технологии уже появился конкурент.

Препараты

3D-печать может облегчить изготовление смешанных препаратов и помочь с тестированием лекарств на живых тканях

3D-печать активно применяется исследовательскими компаниями не только для разработки методов построения и восстановления тканей, но и для испытаний и производства лекарственных препаратов, зачастую в комбинации с тканевой инженерией. Так, компания Organovo направляет свои усилия на создание искусственных тканей человеческой печени для проверки новых препаратов на токсичность без риска здоровью людей. Но и сами лекарства вполне можно печатать, связывая препараты гелевым материалом. На выходе получаем обычные с виду пилюли, но с комплексным содержанием препаратов, подогнанным под конкретного пациента.

Автомобили

Док Браун знакомится с 3D-печатью. Примерно такой реакции и следовало ожидать

Большинство автомобильных компонентов можно напечатать, но это нецелесообразно экономически, если речь идет о массовом производстве. А вот для прототипирования новых автомобилей 3D-печать подходит прекрасно. Как, впрочем, и для производства уникальных машин или компонентов. Например, можно печатать запасные части для мелкосерийных моделей, снятых с производства. Где еще вы найдете запчасти для, скажем, DeLorean, ставшего прототипом для машины времени из фильма «Назад в будущее»? Единственная небольшая компания, до сих пор производящая части для этого автомобиля, находится в Техасе. Доставка частей может обойтись дороже, чем сама машина, достаточно недорогая.

Кастомизация

Максимальный гламур с минимальными затратами

Почему бы не взять готовое изделие и не добавить декоративные элементы? Превратите свой велосипед в произведение искусства всем на зависть. Позолоченные ажурные крепления на черном шасси заставят прохожих оглянуться. Но необязательно останавливаться на декоративном аспекте! Может быть, вас не устраивает сиденье? Почему бы не распечатать новое? Или добавить более удобные ручки? Клаксон в стиле 1910-х?

Мебель

Один из хитроумных дизайнов Йориса Лаармана

Игрушечная мебель? Нет, не только. Появление композитных материалов для FDM печати делает возможной печать «деревянной» мебели, практически не отличимой от настоящей. Собственно, в материале Laywoo-D3 не обошлось без настоящей древесины в виде микроопилок. Этот материал даже пахнет, как дерево! Готовые изделия легко поддаются механической обработке и лакировке.

Или Вам больше по душе металлическая мебель? Голландский дизайнер Йорис Лаарман создал собственную установку для 3D-печати металлом, без использования дорогостоящих порошков, вакуумных камер и лазеров. Устройство рисует металлом по воздуху, позволяя создавать элегантные переплетенные дизайны.

Ювелирные изделия

Красиво и функционально

Наглядной демонстрацией точности 3D-печати является ее применение в ювелирном деле. Сразу стоит сказать, что далеко не все технологии подходят для этой задачи. Широко распространенные FDM принтеры привлекательны своей экономичностью, но по качеству печати не дотягивают до стандартов ювелирного производства. Наиболее популярным выбором является лазерная (SLA) и проекторная (DLP) стереолитография – установки, использующие эти технологии, позволяют печатать фотополимерные детали необыкновенной точности. Такие изделия используются в качестве мастер-моделей при создании ювелирных литейных форм, значительно упрощая процесс производства.

Но есть и вариант прямого аддитивного производства ювелирных изделий: технологии лазерного спекания и плавки позволяют создавать готовые изделия из металлического порошка, включая порошки драгоценных металлов. Правда, стоимость таких установок и материалов зачастую слишком высока для широкого применения даже ювелирами.

Строительство

3D-печать зданий поможет с жилищными проблемами

Возможность использования 3D-принтеров для строительства зданий давно занимает умы инженеров по всему миру: американские военные всерьез рассматривают использование 3D-печати бетоном при развертывании баз, китайские специалисты же вовсю экспериментируют со строительством бетонных «коробочек». Правда, эти попытки пока достаточно примитивны, ведь настоящему дому потребуется и инфраструктура – дренаж, проводка… Весьма многообещающи попытки строительства полноценного дома Андреем Руденко. Андрей сконструировал собственный принтер, способный печатать коммерчески доступными цементными смесями. Причем, у него уже появились конкуренты. Так, компания BetAbram планирует выпустить в продажу принтеры для печати зданий площадью до 16х9м. Цена вопроса – около $44 000 для самой большой из трех моделей. Правда, «больше» – не обязательно «лучше». Испанские разработчики пытаются идти в направлении миниатюризации строительных 3D-принтеров, создавая роботы, способные использовать уже построенные элементы зданий в качестве рабочей опоры.

Какой метод станет наиболее практичным, покажет время. Но в случае успеха любого из них, строительная отрасль может сделать качественный рывок, выраженный в повышенной экономии, безопасности и скорости возведения зданий.

3D-принтеры

Что еще можно напечатать на 3D-принтере? Еще один 3D-принтер! Пусть пока и не целиком: необходимые электронные и электромеханические компоненты пока не подлежат печати, но это лишь вопрос времени. Почти все используемые материалы или близкие аналоги уже были опробованы различными методами аддитивного производства. Осталось лишь дождаться появления машин, способных использовать полный диапазон расходных материалов. Тогда проект RepRap, давший толчок развитию компактных самовоспроизводящихся 3D-принтеров, придет к логическому завершению.

Статья подготовлена для 3DToday.ru

Где применяется печать на 3d принтере

Печать на 3д принтерах используется для большинства сфер, с ее помощью удается создавать индивидуальные предметы для игры, обучения, дизайна. Это востребованная услуга: принтеры сегодня используют не только на больших производствах, есть и домашние модели.

3д печать прочно входит в жизнь современного человека и ее использовать можно, казалось бы, в любой сфере. Имея 3д модель, можно воссоздать любой товар из разного материала. Ниже перечислим сферы, где актуальна 3д печать.

Архитектура

3д печать применяется в изготовление архитектурных макетов, отдельных поселков улиц и районов. Помимо жилых построек можно возвести улицы, фонари, деревья, детские площадки и места для отдыха. Для печати не требуется затрачивать много денег: используется недорогой материал. При работе архитектор может воплотить в реальность любую задумку, так как палитра пластика очень обширна. 

Мелкосерийное производство

Последнее время 3д принтеры получили широкую популярность при производстве мелкосерийного товара с проработкой каждой детали. Зачастую эта техника используется при изготовлении декораций, конструкторов, статуэток. Технология печати применяется как в качестве экспериментов, так и для выведения нового товара на российский рынок. 

Медицина

Благодаря появлению 3д принтеров медицине удалось достигнуть новых вершин. Нередко доктора перед проведением операций создают повторяющийся скелет человека, чтобы подобрать наиболее подходящие и безопасные методы для лечения пациента. При помощи обработки приемов доктор проведет манипуляцию без осложнений. В последние годы 3д печать стала распространена в стоматологии, так создавать протезы и коронки удается гораздо быстрее. 
Медицинские изделия выполняются из разных материалов, в том числе из живых человеческих клеток. Выбор материала зависит от целей готового изделия. 

Образование

Благодаря печати на 3д принтере можно создать разный материал для обучения детей в школе или студентов в Вузе. Также можно изготавливать трехмерные модели, которые будут полезны для учения детьми дошкольного возраста. 

Производство одежды и обуви

Благодаря работе 3д принтера удается создавать разные модели одежды, которые встречаются на показах высокой моды. Недавно модельер Айрис Ван Херпен представил всему миру коллекцию одежды «Напряжение», в которой каждый наряд был выполнен на 3д принтере. Благодаря такому оборудованию удается решить вопрос, касающийся непрочности изделий, ведь для одного комплекта одежды можно использовать разные материал. Пока такой гардероб можно увидеть только на сцене, но не стоит исключать того фактора, что скоро в ней будут ходить люди по улицам. 
Но не только одежда видна с модных показов, там же представлена и обувь, напечатанная на 3д принтере. Пока обувь тоже есть только на подиумах, но ее преимущества неоспоримы: возможность изготовления индивидуальных туфель, которые будут комфортны в носке. На внешний вид изделия сильно отличаются от настоящей обуви, но если они будут доступны к продаже, многие модницы захотят примерить на себя необычные сапожки или туфли. 

Упаковки товаров

3Д принтеры отличаются своей сферой применения: их можно использовать для производства товаров разных форм и оттенков. Напечатать можно бутылки, флаконы, подставки любой формы. За счет налаженного производства на товаре можно выбить штрихкод, фирменный знак компании. Преимущество таких изделий обуславливаются наглядной картинкой, когда заказчик может увидеть, каким будет товар и запустить его в производство в масштабном объеме. 

Игрушки и сувениры

Это, наверное, самая распространенная ниша, где повсеместно используются 3д принтеры. Главное преимущество в изготовлении товаров для детей в том, что пластик имеет много оттенков, а поэтому игрушки получаются яркими и зрелищными. 
Сфера применения 3д принтеров многогранна, а поэтому производство будет популярно долгое время. В связи с совершенствованием техники изделия получаются невероятно красивыми и прочными.

Оформить заказ.

Контакты

Как на самом деле работает 3D-печать и что можно сделать?

Трехмерная (3D) печать, также известная как аддитивное производство или быстрое прототипирование, представляет собой процесс создания трехмерных объектов из цифровых файлов. Работая с одним слоем за раз, 3D-принтеры могут создавать сложные формы со скоростью, не уступающей традиционным методам производства. Краткий список ниже показывает, что могут сделать 3D-принтеры, и ученые уже работают над созданием человеческих органов и кожи:

• Brain implants

• Prosthetics

• Hearing aids

• Artificial teeth

• Robots

• Furniture

• Tools

• Toys

• Houses

В статье Министерства энергетики США говорится: «3D-печать может произвести революцию в производстве, позволяя компаниям (и частным лицам) проектировать и производить продукты новыми способами, а также сокращать отходы материалов, экономить энергию и сокращать время, необходимое для доставки продуктов. на рынок.» В зависимости от размера и сложности проекта, изготовление объекта на 3D-принтере может занять от нескольких минут до нескольких дней.

Хотя может показаться, что 3D-печать появилась всего несколько лет назад, она существует уже более 50 лет. Именно истечение срока действия патентов, впервые выданных в 1980-х годах, изменило все, от доступности до цены. В результате в 2009 году цена 3D-принтеров упала примерно с 10 000 долларов до менее 1000 долларов. А наборы «Сделай сам» позволили людям создавать свои собственные 3D-принтеры. К 2019 году, когда истек срок действия большего количества патентов, на рынок вышли более 170 производителей 3D-принтеров.

Наука о 3D-принтерах

Как обычные струйные принтеры наносят один слой чернил на лист бумаги для формирования изображения, 3D-принтеры добавляют несколько слоев материала друг на друга. На основе дизайна, загруженного из цифрового файла, 3D-принтер создает план дизайна объекта с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования. Министерство энергетики США сравнивает 3D-печать с каменными образованиями, такими как сталактиты и сталагмиты. Капающая вода формирует эти породы в виде отложений полезных ископаемых, тонко наслоенных друг на друга. В 3D-печати вместо отложений полезных ископаемых формируются тонкие слои пластика, металла, керамики или даже ячеек, пока объект не будет готов на основе программного обеспечения для проектирования.

Поскольку добавленные материалы создают трехмерные объекты, этот процесс также известен как «аддитивное производство». В качестве альтернативы, традиционные производственные процессы, называемые «вычитающим производством», начинаются с избыточных материалов, которые необходимо отрезать. В то время как обычное производство приводит к большому количеству отходов — до 30 фунтов материала на каждый использованный фунт — 3D-печать использует 98 процентов сырья для создания объекта.

Самые крутые вещи, которые могут сделать 3D-принтеры

Поскольку цены на 3D-принтеры продолжают падать, новаторы продолжают расширять список используемых материалов — от шоколада и других продуктов питания до клеток человека. И, несмотря на то, что находить рестораны, в которых подают еду, напечатанную на 3D-принтере, весело, 3D-печать меняет курс медицинских технологий и даже освоения космоса.

В военном медицинском центре Уолтера Рида в Вашингтоне, округ Колумбия, например, они используют 3D-принтеры для создания индивидуальных протезов и имплантатов. Солдаты с черепно-мозговыми травмами получают 3D-печатные черепные имплантаты из титана. И хотя мы еще не достигли этого, исследователи работают над способами 3D-печати человеческих органов живыми клетками, создавая печень или почки для тех, кто нуждается в трансплантации.

Люди также используют 3D-принтеры для строительства домов, что меняет правила игры для сторонников доступного жилья. Ранее в этом году Национальное общественное радио (NPR) сообщило о том, как Habitat for Humanity построила два дома с помощью 3D-печати. Они напечатали линии мокрого бетона, чтобы построить стены на строительной площадке.

«Принтер перемещает стальной рельс взад и вперед между колоннами, которые охватывают строительную площадку. Следуя автоматическим планам, он укладывает линию влажного бетона толщиной в несколько дюймов. Затем он наматывает один слой поверх последнего, создавая внутренние и внешние стены дома площадью 1700 квадратных футов с тремя спальнями», — сообщает NPR в статье. Habitat for Humanity построила один 3D-печатный дом в Аризоне и еще один в Вирджинии.

Если вы думаете об инвестировании в 3D-принтер дома, вы можете найти его в Интернете в крупных магазинах и даже в обычных магазинах. Или, если вы не хотите вкладывать средства, существуют десятки онлайн-сервисов печати, которые позволят вам заказать персонализированные 3D-объекты.

Как работают 3D-принтеры? Кроме того, как сейчас используется 3D-печать

Каждый редакционный продукт выбирается независимо, хотя мы можем получать компенсацию или партнерскую комиссию, если вы покупаете что-то по нашим ссылкам. Рейтинги и цены точны, а товары есть в наличии на момент публикации.

Представьте, что вы можете использовать домашний принтер для создания собственного декора, музыкальных инструментов или фотоаппаратов. Или что, если бы производители могли печатать настраиваемые автомобильные детали, а врачам не нужно было бы беспокоиться о списках доноров, и они могли бы просто печатать органы, в которых нуждаются их пациенты? Это и многое другое возможно с помощью 3D-печати — и это происходит уже сейчас. Но как работают 3D-принтеры и может ли кто-нибудь их использовать?

Хотя механизмы могут быть сложными, технология становится все более доступной и доступной, и она удивительно экологична. Нил Гершенфельд, директор Центра битов и атомов Массачусетского технологического института, говорит, что прямо сейчас происходит «движение производителей». «Если бы вы спросили обычного человека, хочет ли он получить доступ к автоматизированным производственным инструментам, он, вероятно, пожал бы плечами», — говорит он. «Но если вы спросите, хотите ли вы делать мебель на заказ в своем доме и создавать игрушки для своих детей? Это совершенно новый мир возможностей».

Ожидается, что к 2026 году рынок 3D-печати утроится и достигнет почти 45 миллиардов долларов во всем мире, и администрация Байдена рекламирует 3D-печать или аддитивное производство как способ решения проблемы нехватки цепочки поставок и помощи американским семьям. «Технология 3D-печати невероятна, — сказал президент Байден в мае 2022 года. — Она может сократить время изготовления деталей на целых 90 %, снизить затраты на материалы на 90 % и сократить потребление энергии вдвое. Все это помогает снизить затраты на производство товаров здесь, в Америке».

Как именно? Вот что вам нужно знать о 3D-печати — от того, как она в настоящее время используется с реальными роботами, до того, как она связана с переработкой отходов в будущем и устойчивым образом жизни.

На этой странице

Что такое 3D-принтер?

кинни / Getty Images

В конце концов, 3D-принтеры — это буквально просто принтеры. Но вместо того, чтобы печатать слова на бумаге, они печатают 3D-объекты слой за слоем и могут делать их из чего угодно — от углеродного волокна и порошков до пластика и металла. Они также могут комбинировать различные материалы в своем производстве — например, металлические предметы, которые имеют пластиковые компоненты, такие как лопасти ветряных турбин и детали двигателя, — что устраняет необходимость в нескольких машинах (и рабочих) для производства объекта. В конечном итоге это может снизить затраты компаний, сократить сроки создания продукта и устранить потери.

3D-принтеры используются не только на заводах. Потребители также могут эффективно использовать их дома. «Это интересно, потому что производство находится в руках пользователя», — говорит Дэвид Бурелл, профессор машиностроения, материаловедения и инженерии Техасского университета в Остине. «По аналогии, много лет назад для фотографирования требовался профессиональный фотограф. По мере развития фотографии люди могли сами фотографировать, что взорвало фотографические достижения. [Здесь] пользователь может создавать и строить без участия кого-либо еще, что способствует инновациям и творчеству».

Когда была изобретена 3D-печать?

Концепция 3D-печати существует с 1945 года. Именно тогда писатель-фантаст Мюррей Лейнстер опубликовал свой рассказ «Вещи проходят мимо», в котором описывалась машина с подвижной рукой, которая могла превращать рисунки в трехмерные объекты, созданные из расплавленный пластик. Корпорация Teletype, которая изобрела струйные принтеры в 60-х годах, экспериментировала с примитивными 3D-принтерами, использующими расплавленный воск, в 1971 году, но только в 1980-х годах был создан первый настоящий 3D-принтер.

Физик Чарльз Халл придумал эту идею в 1983 году, когда использовал ультрафиолетовое излучение для отверждения покрытий на столешнице, и запатентовал технологию в 1986 году. В то время он называл этот процесс «стереолитографией». Предназначенный для использования в научно-исследовательских лабораториях и на производственных предприятиях, он вырос из общего недовольства медленными сроками производства и необходимостью использования мелких деталей в новых конструкциях.

Халл основал компанию 3D Systems и расширил свои патенты, включив в них нежидкости. Автопроизводители, больницы и аэрокосмические компании сразу же проявили интерес к перспективам этого изобретения. В 2014 году Халл был занесен в Национальный зал славы изобретателей.

Сколько существует видов 3D-принтеров?

Альянс фотографий / Getty Images

Вам нужно знать несколько вещей, прежде чем мы ответим на вопрос «Как работают 3D-принтеры?» Начнем с того, что 3D-принтеры бывают разных размеров и форм: от моделей, которые можно разместить на столе, до гораздо более крупных строительных моделей, используемых для изготовления стен и фундаментов небольших домов с помощью 3D-печати.

Существует семь типов 3D-принтеров, каждый из которых используется по-своему. Моделирование методом наплавления (FDM) является наиболее популярным из-за его высокой точности, низкой стоимости и большого выбора материалов. Принтеры FDM можно использовать для изготовления всего, от защитных свистков до футляров для наушников и держателей для карандашей, и это, как правило, то, что вы получите, если купите 3D-принтер для домашнего использования.

«Процесс очень прост, — говорит Денис Кормье, профессор промышленной и системной инженерии Рочестерского технологического института. «По сути, это более дорогой пистолет для клея-расплава. Большой процент этих машин используется любителями из-за низкой стоимости и простоты». Некоторые из наиболее интересных вещей, которые можно создать с помощью этого типа принтера, включают 3D-печатные автомобили, беспилотные летательные аппараты и 3D-электрогитары.

Вот краткий обзор других доступных 3D-принтеров:

• Стереолитография: Процесс промышленной печати, используемый для создания прототипов разрабатываемых продуктов, медицинских моделей и компьютерного оборудования. Стереолитография создает продукты послойно. Это быстро, но может быть дорого.
• Цифровая обработка света: В этом типе 3D-печати используются цифровые микрозеркала и проецируемый источник света. Он популярен в стоматологической, медицинской и ювелирной промышленности.
• Селективное лазерное спекание: SLS использует лазер в качестве источника энергии и тепла для спекания порошкообразных материалов. Он используется для быстрого прототипирования и мелкосерийного производства компонентов.
• Селективное лазерное плавление: Подобно селективному лазерному спеканию, селективное лазерное плавление использует слой порошка с источником тепла для создания металлических деталей. Он используется в производстве компонентов аэрокосмической промышленности, деталей двигателей, а также стоматологического и медицинского инженерного оборудования, такого как имплантаты и протезы.
• Производство ламинированных объектов: Считающееся быстрым и недорогим способом 3D-печати объектов из различных материалов, производство ламинированных объектов в основном используется для быстрого прототипирования, а не для производства. Поскольку дизайнеры могут быстро создать масштабную модель с помощью этого типа 3D-печати, они часто используют его для представления новых концепций инвесторам, заказчикам и клиентам.
• Цифровая плавка: Возможно, это самый сложный тип 3D-печати, и для использования технологии электронно-лучевой плавки требуется опытный специалист. Он часто используется для печати компонентов для автомобильной, аэрокосмической, оборонной и медицинской промышленности.

Сколько стоит 3D-принтер?

Хотите верьте, хотите нет, но любитель может приобрести 3D-принтер по цене от 300 до 500 долларов. Конечно, чем более сложные 3D-принтеры стоят недешево, и чем более специализированной и сложной является область, тем выше затраты. Профессиональный 3D-принтер, используемый для изготовления мебели, продуктов питания или промышленных товаров, может стоить от 1000 до 10 000 долларов, хотя некоторые из них в автомобильной, медицинской и аэрокосмической отраслях, особенно те, которые используют более продвинутый ИИ, стоят от 500 000 до 1 миллиона долларов. И этот ценник не учитывает затраты на материалы, эксплуатацию и техническое обслуживание. Согласно онлайн-журналу All3DP, килограмм металлического порошка может стоить до 600 долларов.

Как работают 3D-принтеры?

RD.com, Getty Images

Как отмечалось ранее, 3D-принтеры работают с помощью процесса, известного как аддитивное производство, в котором используется автоматизированное проектирование или САПР. Это технический способ сказать, что 3D-принтер использует компьютерную программу для создания объекта слой за слоем. Хотя каждый 3D-принтер работает немного по-своему, основная концепция начинается с проектирования объекта, который вы хотите напечатать на компьютере. Программное обеспечение для моделирования невероятно точное и создает 3D-модель вашего дизайна. Rhino — одна из самых популярных программ для 3D-печати на рынке.

Когда вы печатаете свое творение на 3D-принтере, оно выходит в виде кусочков. Каждый небольшой слой склеивается, образуя единый объект снизу вверх. Каждый перекрывающийся тонкий слой может быть довольно сложным и даже включать в себя движущиеся части, такие как шарниры и колеса. Этот процесс продолжается до тех пор, пока модель не будет завершена.

Наиболее распространенным материалом, из которого 3D-принтеры создают объекты, является термопластичная нить, которая, по сути, является «чернилами» в этих принтерах. Этот материал известен своей гибкостью и долговечностью. Другие материалы, используемые 3D-принтерами, включают пластмассы, порошки, смолы и металлы. Поскольку 3D-принтер создает только то, что программа говорит ему создать, а не изготавливает его из сыпучих материалов, этот тип производства может сократить количество отходов, повысить устойчивость бизнеса и вызвать положительный волновой эффект для окружающей среды.

Что можно сделать на 3D-принтере?

Теоретически с помощью 3D-принтера можно сделать что угодно, хотя в основном он используется в производстве и прототипировании, строительстве, медицине и образовании. В настоящее время у нас есть возможность делать телескопы, камеры, металлические детали для машин, пластиковые игрушки, керамические чашки, керамические вазы и даже торты — да, торты, которые действительно можно есть! Любители могут создавать непромышленные предметы дома, и многие даже продают свои товары в Интернете в качестве подработки. В настоящее время самыми популярными 3D-печатными объектами являются костюмы, аксессуары, реквизит, миниатюрные фигурки и цветочные горшки.

3D-принтеры также были ключевым инструментом в разгар пандемии COVID-19, когда не хватало СИЗ. Больницы полагались на 3D-принтеры для снабжения своего персонала халатами, масками и респираторами, а также для создания деталей для вентиляторов. Один старшеклассник из Сиэтла даже управлял фабрикой масок из своего дома, используя 3D-принтер.

Достижения в области медицины, возможно, являются одними из самых захватывающих, поскольку ученые могут создавать протезы и имплантаты с помощью 3D-печати. Они также могут создавать настоящие части тела, такие как уши, из стволовых клеток, коллагена и структурных белков человеческого тела, называемых фибрином; этот процесс известен как биопечать, хотя большая его часть все еще находится на стадии тестирования. Кроме того, исследователи могут легко и этично тестировать фармацевтические препараты с помощью тканей, созданных с помощью 3D-принтеров.

Via Merchant

Comgrow Creality Ender 3 3D Printer

Shop Now

Via Merchant

Sunlu PLA 3D Принтер

Shop Now

Via Merchant

Labist будущее для 3D-печати?

Возможно, в будущем дизайнеры и любители не будут задаваться вопросом «Как работают 3D-принтеры?» потому что 3D-принтеры, вероятно, будут тесно связаны с нашей повседневной жизнью. Сегодня детей учат 3D-печати в начальной школе, и многие местные библиотеки в настоящее время имеют доступные машины, как и такие магазины, как UPS и Staples.

Честно говоря, возможности безграничны в аэрокосмической, электронной, медицинской, энергетической и автомобильной промышленности, где 3D-принтеры станут еще более важными инструментами. Хотя это может быть удобно, когда речь идет об автомобилях, которые могут быть настроены для покупателей, это еще более важно в области медицины.