3D-принтер — это высокотехнологичное устройство, создающее трехмерные объекты по цифровой модели методом послойного наращивания материала. Эти станки с ЧПУ отличаются конструкцией, технологией нанесения слоев, техническими характеристиками и используемыми материалами. Уже существуют доступные бытовые модели, и в будущем такие устройства могут стать столь же привычными, как микроволновка или пылесос. Для работы требуется только пластик в качестве расходного материала и электроэнергия.
Сферы применения
Идея 3D печати и начало использования пришлись еще на ХХ век, но широкую популярность приобрели за последнее десятилетие. Применяется в различных сферах:
- строительстве;
- образовании;
- медицине;
- пищевой промышленности;
- дизайне и декоре;
- производстве одежды, обуви;
- автомобилестроении, авиации, космосе и т. д.
Общий принцип един: цифровая модель состоит из слоев, а управляемый программой принтер накладывает поэтапно эти слои из расходного материала, создавая трехмерный объект.
Технологии трехмерной печати
Самая популярная и доступная технология — FDM, при которой объект создают методом послойного наплавления. Также известна, как FFF — метод наплавления нитей. Устройство работает, как термоклеевой пистолет, в горячем сопле которого плавится пластиковый прут и в размягченном состоянии укладывается послойно. Самый распространенный расходный материал — пластиковый филамент в виде нити, намотанной на катушки. Это идеальная форма для данной технологии, так как нить легко плавится в процессе производства, но быстро остывает в готовом виде. Разница температур всего пара градусов.
Стереолитография — технология, использующая емкости с фотополимерной смолой. Этот материал, уложенный слоями принтером, твердеет от света. От предыдущего способа отличается большей монолитностью и аккуратностью поверхности готового изделия. Есть две разновидности этой технологии, отличающиеся источником света: у SLA — это лазер, у DLP — проектор.
В SLS-печати применяют различные материалы, а готовые изделия гораздо прочней, чем у продуктов предыдущих технологий. При этом допустимо любое количество внутренних полостей, а поддерживающие структуры не нужны. Лазер сплавляет мелкофракционный порошок, аппарат насыпает и разравнивает новый слой, и так, пока изделие будет полностью готово. Поверхность идеальна и постобработка не нужна. Объекты качественны и пригодны для различных практических целей, а не как декор или наглядное пособие. Но стоимость такого оборудования очень высока из-за использования высокоэнергетических лазеров.
Polyjet — ее главное достоинство — большое количество разных материалов одновременно, что обеспечивает отдельным фрагментам изделия разные оптические и механические характеристики. Принтер распыляет из нескольких сопел капельки смолы фотополимера и доводит до готовности ультрафиолетовым излучением. Детализация прототипа очень высокая.
MJM — в создании объекта участвуют десятки микроскопических сопел. Расходные материалы дороги, а объекты хрупки. Применяют для производства форм для литья.
Lens — расходный материал — металлический порошок (титан, сталь, сплавы). Облучают лазером.
LOM (ламинирование) — вырезанные лазером из ламинированных листов детали формируют в композицию и спрессовывают. Расходники: бумага, пластик, алюминиевая фольга. Преимущество метода — дешевизна.
3D-технологии стремительно развиваются и применяются во множестве сфер жизни. Принтеры печатают кондитерские изделия, кроссовки, протезы, здания, оборудование для космоса и т. д. Появляются более совершенные разновидности 3D, применяют новые материалы и их комбинации. С развитием отрасли цены на оборудование снижаются и многие модели уже стали обычными бытовыми приборами.