Що можна зробити на 3D-принтері? Види, призначення і можливості 3D-принтерів

Віктор Кузьмін
1 minute

Мрії фантастів приходять в реальність: ми живемо у вік, коли штучний інтелект більше не є вигадкою, а з допомогою принтера можна відтворити будь-яку річ у тривимірному просторі. Правда, принтер для цього повинен бути особливим: з 3D-печаткою. Зараз такі доступні для масового споживача, але багато хто з нас ще не дуже уявляють, яким чином можлива друк тривимірних об’єктів. Про те, що можна зробити на 3D-принтері, в цій статті.

Що це таке?

Для початку розглянемо, що являє собою 3D-принтер. Друк на папері з допомогою двомірних технологій досягла вершини свого розвитку. Ринок переповнений різними пристроями для струменевого, лазерного друку. Будь-яка людина може відкрити в себе вдома студію друку зображень: настільки доступними і компактними стали принтери. Тому людство вирішило піти далі – зовсім недавно з’явилися принтери, на яких можлива друк тривимірних об’єктів. Що ж таке 3D-принтер?

Це пристрій, який використовує метод пошарового виготовлення речі. За основу береться віртуальне зображення в тривимірному форматі, який принтер і починає виготовляти шар за шаром.

На даний момент існують різні пристрої, які можуть використовувати різні матеріали: пластик, метал. Завдяки технології 3D-принтера можна виготовляти тривимірні об’єкти будь-якого рівня складності. Навіть деталі з рухомими частинами будуть надруковані у відповідності до задуманого макетом. Це відкриває широкий простір для різних експериментів і значно спрощує життя.

Історія створення

Хоч в широких масах 3D-технології стали відомі лише в останні пару років, перші моделі подібних принтерів з’явилися багато років тому. У 1934 році компанія Charles Hull першою випустила 3D-принтер, який друкував об’єкт з допомогою використання цифрових даних. У 1988 році в продаж надійшла більш компактна модель для домашнього застосування, яка отримала назву SLA-250.

Технології не стоять на місці. Якщо перші принтери друкували досить неакуратні моделі, то їхні «нащадки» ставали все більш точними. У 1993 році компанія Solidscape стала випускати принтери на струменевого основі, які були націлені на виробництво невеликих деталей з ідеально рівною поверхнею.

Але все ж попит стимулює виробництво, тому найбільший стрибок в розвитку 3D-технологій був здійснений саме в 21-му столітті. У 2005 році з’явилося перше пристрій, яке було здатне друкувати кольорові об’єкти.

Що можна зробити на 3D-принтері? В даний час тривимірна друк відкриває незнані досі можливості: на 3D-пристроях можна друкувати практично будь-яку річ – від кровоносної судини до габаритних меблів або зброї. Промислові 3D-принтери можуть виготовляти цілі літаки і будівлі, а більш компактні домашні моделі часто використовують для виробництва тестових моделей і необхідних побутових предметів.

Принцип роботи

Як працює 3D-принтер? На даний момент на ринку існує безліч моделей, які використовують різні технології друку. Але принцип у всіх один і той же: для обробки тривимірної інформації принтер поділяє цифрову модель на поперечні зрізи, які потім і друкує шар за шаром. Уявіть собі стопку паперу, де лист – це друкарський шар, який має індивідуальну форму. Якщо скласти всі листи разом, то вийде тривимірний об’єкт із заданими параметрами.

Різниця між різними моделями полягає у використанні різних матеріалів для друку та відмінних методи виготовлення шарів. Однією з найбільш привабливих і зручних для звичайних користувачів є FDM-друк, під час якої на поверхню платформи-основи видавлюються краплі розплавленого пластику.

Досить скоро такі 3D-принтери зможуть скласти серйозну конкуренцію стандартним методам виробництва. Можливо, в найближчому майбутньому замість візиту в магазин достатньо лише завантажити відповідні моделі в принтер і отримати їх, не відходячи від пристрою.

Технології тривимірної друку

Які ще технології друку на 3D-принтері можна виділити?

  • Технологія SLA отримала найбільш широке розповсюдження завдяки високій швидкості друку. Виготовлення моделі на такому принтері відбувається за допомогою лазера: промінь прямує на фотополімер, і той твердне. Напівпрозорий матеріал після цього легко піддається фарбуванню і склеюванню.
  • Технологія SLS відбувається шляхом спікання порошкових реагентів з допомогою того ж самого лазерного променя. Відмінною особливістю цього методу є можливість використання як пластмасових, так і металевих матеріалів у процесі виробництва.
  • Технологія DLP наймолодша на ринку. 3D-принтери з подібним методом друку досить компактні і використовують світло для формування потрібної конструкції.
  • Технологія EBM використовується для друку металом. Для створення тривимірних об’єктів у подібних промислових 3D-принтерах використовується електронно-променева плавка. Метал не дуже ефективний для створення дрібних деталей з точними формами. Тому в EBM-принтерах використовується металлоглина, яка поєднує пластичність глини і твердість металу. 3D-принтер по металу дозволяє виготовляти не тільки стандартні моделі і речі, але і частини серйозних конструкцій: літаків і кораблів.
  • Технологія НРМ (FDM) HPM дозволяє виготовляти не мають на даний момент аналогів моделі, які володіють винятковими характеристиками. 3D-принтери з цією технологією прості в обслуговуванні, компактні і придатні для використання в будь-якому місці: від виробництва до офісу.
  • «Ручна» друк популярна не менше, ніж об’ємні тривимірні моделі принтерів. Є такий пристрій собою ручку, за допомогою якої ви як би «малюєте» 3D-об’єкт. «Ручки» використовують технології, подібні повноцінним 3D-принтерів: выплавляемый матеріал виділяється з наконечника. При належній вправності можна створювати досить точні моделі і фігурки.

    • Широкий асортимент тривимірних принтерів дозволяє підібрати пристрій конкретно під вашу мету і бюджет.

    Кольорова 3D-друк

    Ця технологія дозволяє отримувати всі доступні кольори в повному обсязі. Моделі, надруковані на 3D-принтерах, зазвичай легко піддаються будь фарбування. Але на кольорових моделях додання фігурі потрібного кольору відбувається безпосередньо під час друку.

    З допомогою такого принтера можна створити не тільки яскраве, а й реалістичні об’єкти різноманітних форм і розмірів. Особливою популярністю користуються такі пристрої у дизайнерів, які нерідко створюють з їх допомогою арт-об’єкти.

    Як відбувається кольоровий друк? Спочатку пристроєм формується шар базового матеріалу, а потім за допомогою рухомої головки на нього наносять краплі клейкої речовини, пофарбовані в потрібні відтінки.

    Області застосування 3D-принтера

    Технологія 3D-друку відкрила величезні можливості для виробництва практично у всіх найбільш важливих сферах людського життя. Що можна зробити на 3D-принтерах, і де вони застосовуються?

    • Виробництво зброї. Думаєте, пістолет з пластмаси не буде працювати? Ще як буде! Це довів громадянин США, проніс в аеропорт повноцінний вогнепальний пістолет з пластмаси, який не можна було засікти на металлодетекторах. А в 2012 році компанія Defense Distributed представила зброю, яка може роздрукувати будь-яка людина у себе вдома на 3D-принтері, маючи відповідну модель. Після цього в США був прийнятий закон про заборону використання тривимірних технологій у виготовленні зброї.
    • Побудувати будинок тепер стало ще простіше: 3D-технології прийшли в сферу будівництва. Перший будинок був «надруковано» в 2014 році, а ціла будівля, вироблене за допомогою 3D-друку, було представлено широкій громадськості в 2016 році.
    • У виробництві тривимірна друк дозволяє значно прискорити процес виготовлення деталей.
    • Тестові 3D-принтери на даний момент здатні відтворювати людські органи. Для цього на спеціальну біологічну основу наносять клітини потрібного типу. Але ця технологія поки перебуває на стадії розробки.
    • Зате в області виготовлення протезів 3D-принтери вже активно використовуються. З їхньою допомогою виробляють різні імпланти: частки кісток і хрящових тканин.
    • Тривимірні принтери беруть участь і в створенні дорогої техніки: наприклад, безпілотний літак Polecat був практично повністю виготовлений з допомогою 3D-технологій.

    Як можна помітити, відповідь на питання про те, що можна зробити на 3D-принтері, досить великий. Швидше за все, ця область і надалі буде активно розвиватися, і принесе чимало плюсів людської цивілізації. Можливості 3D-принтера практично безмежні.

    Особливості 3D-друку

    Ті люди, які хочуть купити такий пристрій собі додому, напевно цікавляться, де взяти пластик для 3D-принтера? У даний момент витратні матеріали можна вільно придбати у будь-якому магазині у великих містах.

    Різні пластики мають різні склади, а значить, і особливості готового продукту розрізняються в залежності від використовуваного матеріалу. Які види пластику можна знайти на ринку?

    • Пластик ABS володіє найбільш високою міцністю і досить стійкий до ударів.
    • PLA і Laywood найбільш екологічні. Їх виробляють з натуральних матеріалів: кукурудзи, цукрового очерету або деревини. Після закінчення терміну служби продукція, виготовлена з такого матеріалу, може бути перероблена.
    • WATSON відомий своєю напівпрозорої текстурою. Цей вид пластику дуже люблять використовувати в тестових моделях механізмів, коли потрібно спостерігати за тим, які процеси відбуваються всередині, наприклад, автомобіля.
    • Акрил або PMMA найбільш популярні, особливо в домашньому застосуванні. Цей матеріал довговічний, міцний і невибагливий.

    Велика різноманітність пластику для 3D-принтерів дозволяє вибрати склад, який підходить під конкретні цілі.

    Вартість

    Ціни на 3D-принтери залежать від масштабу та призначення апарата. Домашні пристрої можна придбати за 160-180 тис. руб. Вони зможуть виробляти нескладні моделі і деталі. Китайські прототипи невеликого розміру можна знайти і за 16-30 тисяч, але в роботу вони показують себе не з кращого боку.

    Вартість виробничих 3D-принтерів по металу або пластику стартує від 1,5 мільйонів рублів і досягає астрономічних цін за останні новинки ринку.

    Відгуки покупців

    Які відгуки пишуть ті, хто на своєму досвіді спробував друкувати тривимірні зображення? Купують 3D-принтери люди, в основному, або для себе, щоб задовольнити свій інтерес і роздрукувати цікаві і незвичні речі, або для бізнесу. І ті, і інші зазвичай залишаються задоволені покупкою, але рекомендують спочатку уважно ознайомитися з відгуками на продукцію тієї чи іншої компанії. Від якості друку будуть залежати і ваші враження про тривимірної друку.

    Інструкція 3D-принтера

    Як користуватися 3D-принтером? Для початку потрібно встановити на вашому комп’ютері або ноутбуці спеціальне програмне забезпечення. Після встановлення прошивки і підключення принтера можна перейти до налаштувань. Зазвичай у тривимірної друку використовується безліч параметрів, які можна ввести у відповідній вкладці програми. Можливо, на цьому етапі вам доведеться трохи поекспериментувати, щоб добитися ідеального результату. Потім слід завантажити в програму 3D-модель і приступити до друку.

    Підсумки

    За 3D-принтерами велике майбутнє. Тільки уявіть, ви можете відправити тривимірний макет на інший кінець світу, де він буде роздрукований за пару годин. Хіба могли люди повірити у щось подібне ще 10-20 років тому? За новою технологією друку ховається величезний потенціал, і хто знає, яким буде майбутнє в світі з 3D-печаткою.