3Д принтер применение: Применение 3D принтера в быту и на производстве

Содержание

Применение технологий 3D-печати в различных сферах и отрослях

Применение 3D печати

3D печать – это уже не новинка, не что-то космическое и сверхсекретное, а вполне применимая в реальной жизни человека технология, которая активно осваивает все новые и новые области (применение). Уже сейчас есть сферы применения 3D печати, в которых она прочно обосновалась и не собирается сдавать позиции. В первую очередь нужно отметить следующие:

  • медицина и стоматология;
  • образование;
  • ювелирное производство;
  • мелкосерийное производство, в том числе и сувениров;
  • архитектура и строительство;
  • дизайн и мода;
  • искусство и музейное дело;
  • функциональное тестирование образцов и многое другое.

3D печать в медицине и стоматологии

При помощи 3D принтеров в медицине и стоматологии можно решать целый ряд задач. В первую очередь следует отметить протезирование, так как обычные 3D принтеры позволяют создавать не только банальные протезы, но и целые экзоскелеты, способные существенно улучшить качество жизни многих людей.

Также 3D печать биосовместимыми материалами используется при создании высокоточных имплантатов, например в челюстно-лицевой хирургии.
В области ортопедии при помощи 3D принтера можно изготавливать уникальные стельки и обувь.
Незаменима 3D печать при планировании операций, так можно напечатать орган или пораженную зону с высочайшей детализацией на основании данных МРТ или КТ. Так можно сократить время операции и исключить ошибки.
Стоматология 3D печать использует для изготовления высокоточных слепков, протезов зубов различной степени сложности, а также капп для исправления прикуса.

3D печать в архитектуре и строительстве

В архитектурно-строительной сфере 3D печать пользуется наибольшим спросом в области создания макетов будущих сооружений. С этой целью применяют полноцветную гипсовую печать. В результате готовый высокодетализированный макет можно получить буквально за часы, а не месяцы, как это было раньше.

Также применяется 3D печать для создания малых архитектурных форм, причем как из гипса, так и из пластика.

Мода, искусство, дизайн…

В области создания креативной одежды и обуви активно используется 3D печать гибкими полимерами. Технология позволяет реализовать проект любой степени сложности, и уже высоко оценена модниками, стилистами и просто креативными людьми.
Создание дизайнерских объектов с помощью 3D печати – новое слово в интерьерном и модном дизайне. Самая оригинальная и необычная идея может быть реализована в самые короткие сроки (применение). При этом печатается не только одежда, но и статуэтки, оригинальные светильники и даже мебель. Особо выделяется возможность создания оригинальной бижутерии, украшений и аксессуаров.

Применение 3D печати в ювелирной отрасли

3D печать в ювелирном деле востребована не меньше. Во-первых, при помощи 3D печати можно создавать оригинальные прототипы, выжигаемые образцы. Во-вторых, есть 3D принтеры, способные печатать ювелирными сплавами, что позволяет создавать оригинальные драгоценные украшения посредством 3D печати.

Многие ювелирные салоны предлагают разработку индивидуальных украшений и используют для их создания 3D печать.

Функциональное тестирование и мелкосерийное производство

Для тестирования образца и мелкосерийного производства (от 1 единица товара, в том числе и эксклюзива) нецелесообразно использовать дорогие технологии отливки, которые к тому же отнимают много времени. 3D печать позволяет в кратчайшие сроки получить объект с необходимыми характеристиками и провести все тесты по функциональности.

Если вам необходима 3D печать, то вовсе необязательно приобретать дорогостоящий 3D принтер. Можно воспользоваться услугами печати. Мы предлагаем вам большой ассортимент материалов и технологий печати. Компетентные сотрудники готовы подобрать оптимальный вариант печати, который будет на 100% отвечать всем вашим требованиям. Чтобы заказать 3Д печать, необходимо предоставить файл с цифровой моделью в формате STL.

Применение 3D сканирования

Простое сканирование двумерных объектов, появившись, произвело настоящий фурор. Какие же перспективы открылись перед 3D сканированием? Сейчас огромное количество сфер жизнедеятельности человека использует возможности 3D сканирования. Наиболее востребовано оно в следующих областях:

  • медицина и стоматология;
  • реверс-инжиниринг и промышленное производство;
  • дизайн;
  • архитектура, реставрация;
  • музейное дело и искусство;
  • археология;
  • автомобилестроение и тюнинг;
  • производство сувениров и многое другое.

Спектр возможностей использования 3D сканирования весьма огромен и намного шире, чем это можно описать.

3D сканирование в медицине и стоматологии

Медицинская сфера – это область, которая активно использует практически все инновационные технологии. При помощи 3D сканирования можно добиваться максимально качественных решений в области челюстно-лицевой хирургии. 3D сканирование позволяет сделать протезирование максимально точным. Используются 3D сканеры и при изготовлении ушных протезов и вкладышей, максимально повторяющих индивидуальную анатомию уха пациента.
В стоматологии при помощи 3D сканирования создается точная цифровая копия будущего протеза и ротовой полости пациента.
3D сканирование стопы человека позволяет осуществлять высокоточное моделирование в ортопедии для изготовления идеальной по конструкции и форме обувь.

3D сканирование в промышленном производстве и реверс-инжиниринге

3D сканирование позволяет получить точную цифровую копию детали для последующей ее модернизации, изменения или доработки. Такой подход носит название реверс-инжиниринг.
Применимо 3D сканирование в области промышленного производства, позволяя осуществлять более качественное и продвинутое 3D моделирование самых разных объектов.

Дизайнерская сфера, искусство, музейное дело и археология

3D сканирование предметов искусства позволяет создавать недорогие реплики. В области дизайна различных предметов 3D сканирование позволяет уникализировать их, добавляя различные креативные элементы.
Посредством 3D сканирования можно создавать виртуальные музеи и архивы, в которых будут храниться точные копии предметов искусства и истории. С цифровыми копиями работать можно, не опасаясь повредить оригинал. Поэтому активно используется 3D сканирование в археологии. Очень перспективно использование 3D сканирования и в области реставрации различных объектов.
Перебрать все возможности использования 3D сканеров просто невозможно. А если вам необходимо воспользоваться этими возможностями, то вовсе не обязательно покупать дорогой 3D сканер. Можно заказать 3D сканирование в нашей компании. Профессиональные инженеры быстро и качественно произведут все работы, предоставив вам нужный материал.

Применение 3D моделирования

3D моделирование – это работа в специальной программной среде, позволяющей создать цифровой трехмерный, объемный прототип какого-либо объекта. Основное назначение 3D моделирование – создание новых объектов, продукции, изделий.
Спектр применения 3D моделирования и 3D визуализаций очень широк:

  • медицина и стоматология;
  • промышленное производство;
  • наука и образование
  • архитектура;
  • графика, анимация, игры и видео;
  • дизайн;
  • реклама и маркетинг;
  • ювелирная сфера и т. д.

Для работы в зависимости от задачи и целей используются самые разные программные продукты. Среди основных: Autodesk 3d Max, Blender, Zbrush, Компас (САПР), AutoCAD, SolidWorks и многие другие.

3D моделирование и визуализация в медицине и стоматологии

Посредством 3D моделирования в медицинской сфере можно не только наглядно показать пациенту ход операции и будущие изменения (пластика, челюстно-лицевая хирургия), но и осуществлять анатомически точное моделирование протезов и имплантатов (применение). Аналогично используется 3D моделирование в области стоматологии. С этой целью работают в специальном стоматологическом программном обеспечении, учитывающем разные анатомические особенности ротовой полости, прикуса и зубного ряда пациента.
3D моделирование также используется при изготовлении ушных протезов и вкладышей, которые для максимального комфорта должны идеально повторять анатомию пациента.

3D моделирование в производстве

3D моделирование активно используется в производственной сфере при разработке разнообразной продукции.

Например, при разработке новой коллекции мебели, посуды и т.д. Но наиболее важным 3D моделирование будет в производстве разной техники: автомобилей, узлов, агрегатов, оборудования и т.д.
Точная 3D визуализация позволяет даже разрабатывать усовершенствованные детали разной техники, идеально подходящие к уже существующим условиям.
В современных условиях немаловажную роль играет дизайн будущего изделия, начиная корпусом техники и заканчивая кузовом автомобиля. 3D моделирование позволяет не только визуализировать процесс, но и вносить при необходимости изменения.

3D моделирование в дизайне и архитектуре

При помощи 3D моделирования разрабатывается не только дизайн продукции, но и ландшафтный дизайн, архитектура, дизайн интерьеров, бижутерии, самых разных предметов искусства. Возможность внесения изменений и предварительная оценка проекта позволяют сделать процесс менее затратным и более эффективным.

Маркетинг, реклама, анимация

В рекламно-маркетинговой сфере использование 3D моделирования позволяет создавать уникальные конструкции с оригинальным дизайном и исполнением, воплощая даже самые сложные задумки.

Сфера использования не ограничивается производственной частью. Сюда же можно отнести рекламные ролики, созданные при помощи 3D анимации, которая активно используется в современном кинематографе. А 3D графика уже давно стала неотъемлемой частью компьютерных игр.
3D моделирование – это сложный процесс, требующий профессионализма, особенно в случаях со сложными объектами. Наша компания предлагает вам услуги профессионального 3D моделирования в разных программных средах. В итоге работы вы получите готовый файл со смоделированным трехмерным объектом. Все, что нужно предоставить – это рисунок, чертеж или фото с описанием.

Статья » Применение 3Д принтера в школах

Применение 3Д принтеров в школе

Технология 3D печати важна в образовании.

Любой преподаватель в наше время должен идти в ногу со временем, отслеживать технологические новинки и знакомить с ними учащихся. Ученики должны стремиться быть в курсе текущих промышленных новинок.  

  Технология 3D печати довольно новая, но она развивается действительно очень быстро. Совсем недавно быстрое прототипирование было ограничено в школах из-за высокой стоимости оборудования, расходных материалов.  Но появилась технология послойного наращивания, и школьники в нашей школе с радостью используют данную технологию для быстрого прототипирования и мелкосерийного производства.

  В настоящее время 3D настолько доступны (как приобретение самой машины, так и расходных материалов), что об этой технологии можно не только рассказывать, но и активно пользоваться на занятиях.

 

Использование 3D печати открывает быстрый путь к итерационному моделированию. Ученики могут разрабатывать 3D детали на различных программах как Catia, Solidworks, Autodesk, 3 ds Max, а также на программах бесплатного распространения (OpenSCAD). Применение

3D технологии неизбежно ведет к увеличению доли инноваций в ученических проектах.Ученики вовлекаются в процесс самой  разработки и производства создаваемой детали.

Однажды нарисовав на листке бумаги свой замысел и смоделировав ее CAD программе и напечатав ее на 3D принтере, школьники будут печатать на 3D принтере еще и еще. Как говорится, лучше один раз подержать в руках плод своего творения, чем сто раз видеть ее на альбомном листе.. Это действительно «вау-эффект», когда смоделированная на компьютере авторский рисунок фигуры, игрушки или скульптуры учащегося через небольшой промежуток времени оказывается у него в руках.

3D принтер уже сейчас используется во многих сферах деятельности нашей жизни. Формы самых различных объектов могут быть смоделированы в 3D и затем воплощены в жизнь с помощью 3D принтеров.   

3D печать можно применить на уроках изобразительного искусства и черчения, так же как и на занятиях биологии, математики, физики и технологии. Самые разные  художественные формы (скульптуры, игрушки, фигуры, детали) которые дети создают на уроках изобразительного искусства, различные чертежные работы на уроках черчения, также можно напечатать на 3D принтере. Выполнив чертеж определенной детали, распечатав его на 3D принтере, это было бы интересно для самих учащихся и облегчило бы им в усвоении учебного материала в целом. Так же на уроках изобразительного искусства и черчения использования этой технологической новинки, ведет к тому что каждый ученик разработал и защитил бы свой проект авторской идеи.

Простой пример того что применение 3D принтера в образовании очень важна и актуальна, что если на уроке биологии вместо картинки ДНК, каждый ребенок смог бы распечатать себе кусочек двойной спирали и пощупать её.А на уроках физики можно распечатать работающие модели механизмов, стенды для физических опытов.На уроках математики различные поверхности заданные хитрыми функциями, сечения фигур, фракталы.

Использование 3D-принтеров на уроках изобразительного искусства и черчения, «тянет» за собой целую вереницу необходимых знаний в моделировании, физике, математике, программировании. 3D-печать — это мощный образовательный инструмент, который может привить ребёнку привычку не использовать только готовое, но творить самому.

Во время работы на 3D-принтере постоянно рождаются новые идеи. Ведь принтер печатает самостоятельно,в то время когда ученик может спокойно следить за его работой и обдумывать новые идеи. 3D-принтер освобождает детей от рутинного занятия и позволяет ему заниматься творчеством.

Применение 3D технологий

Согласно большинству фильмов, наше будущее страшное и одновременно замечательное. Что мы увидим? Что мы будем делать? Что мы будем есть? С тех пор как СВЧ – излучение многому нас, мы постоянно изобретаем новые способы приготовления пищи. Теперь, когда мир узнал о 3D – печати, естественно, что эта технология будет использоваться для приготовления пищи и сделает этот процесс легшим, или, по крайней мере, более причудливым. Если верить фильму “Звездный путь”, то  именно 3D – печать будет, единственным способом приготовления пищи через 2 000 лет. Итак, давайте пробежимся по списку из одиннадцати различных машин, печатающих продукты питания, чтобы получить представление о ближайшем будущем пищи:

1.   Принтер  ChefJet от 3D Systems

Премьера ChefJet 3D состоялась на международной выставке CES в январе этого года. 3D – принтер производит одни из самых восхитительных 3D – отпечатков, которые я когда-либо видела, а на вкус они так же хороши, как и на вид. ChefJet был первоначально разработан небольшой фирмой, Lab Sugar, которую основала супружеская пара архитекторов – Кайл и Лиз фон Хассельн.

Чтобы удовлетворить свое пристрастие к сладкому, 3D Systems приобрела старт-ап и провела ребрендинг компании, сделав акцент на том, что данный 3D – принтер является идеальным инструментом для рестораторов, профессиональных шеф-поваров. Также он просто необходим потребителям, желающим 3D – печатать вкусности в красивых и декоративных формах, которые даже жалко съесть. ChefJet идет в двух версиях – стандартной и профессиональной, которая позволяет печатать в цвете. Более того, ChefJet использует для печати почти любой ароматизатор, который может создать современная лаборатория пищевых продуктов.

Согласно  3D Systems, выпуск ChefJet запланированный на “вторую половину 2014 года” менее чем за $ 5000,  единственная проблема в том, что вторая половина 2014 года почти подошла к концу, а принтер до сих пор не появился на полках магазинов. К сожалению, 3D Systems в ходе финансового отчета за третий квартал выявила, что многие из принтеров, выпуск которых был запланирован в этом году,  так и не увидели свет вовремя, поэтому мы не увидим ChefJet за пределами  выставок и блогов до следующего года.

2. Принтер Foodini от Natural Machines

Хотя этот список не предполагает оценивание, Foodini можно поставить на первое место, наряду с ChefJet, в плане того, как они привлекают внимание общественности. Благодаря чудесной маркетинговой кампании и возможности приготовления соленых блюд, 3D – принтер Foodini от Natural Machines  является ответом на вечный вопрос о здоровом питании. Пользователи Foodini могут готовить из свежих ингредиентов, создавать разнообразные пасты, и помещать их в многоразовые капсулы, которые затем отпечатаются в любой 3D – форме. Благодаря тому, что используются  свежеприготовленные пасты, есть возможность  сделать выбор в пользу здоровых, натуральных продуктов, в отличие от обработанных пищевых продуктов, которые переполнены добавками. Natural Machines запустила кампанию на Kickstarter еще в марте этого года, но цель не была достигнута. И это довольно удивительно, так как Potato Saladearned получил 554928% от  своей  цели на Kickstarter. Будучи уверенными в своей идее, Natural Machines не сдаются. Вместо этого, они завершают этап финансирования и планируют массовое производство своих принтеров во второй половине 2015 года по розничной цене около $ 1000. Хотелось бы отметить, что Foodini  не готовит еду, которую печатает, так что вам необходимо либо печатать уже съедобную пищу либо готовить его после распечатывания.

3. 3D – принтер f3d, разработанный умными студентами из Англии

Что меня заинтересовало в 3D – принтере f3d, который был разработан студентами из Имперского колледжа в Лондоне в качестве выпускного проекта, так это то, что f3d принтер способен использовать до пяти различных экструдеров, и готовит свои пищевые отпечатки с помощью 1400W галогенной духовки. Студенты смогли распечатать три различных ингредиента – тесто, томатный соус и сыр – и приготовить одно блюдо: крошечную пиццу. Общая стоимость компонентов составляет около $ 1900.

4. Пищевой принтер для NASA от SMRC

Какие ассоциации возникают у большинства людей, когда они слышат слово  NASA? Еда. NASA делает шаги в науке о продуктах питания с тех пор, так они отправили напиток Tang на орбиту в 1962 году вместе с космическим кораблем  Friendship 7. Спустя пятьдесят лет они являются лидерами в этой сфере, заключив $ 125000 контракт с Systems and Materials Research Corporation в Техасе, где  старший инженер-механик Анян Контрактор работает над созданием пищевого принтера для астронавтов, направляющихся на Марс. Используя сырые ингредиенты, расфасованные в капсулы, пищевой принтер от SMRC может комбинировать различные отдельные ингредиенты, и таким образом 3D – печатать более широкое разнообразие пищи. Фирма уже напечатала доказательство в пользу правильности своей концепции – пиццу, которая была приготовлена всего за  70 секунд после печати. Следующим шагом для SMRC является добавление в свои блюда питательных веществ, чтобы в один прекрасный день обеспечить колонизаторов Марса витаминами и минералами, необходимыми для борьбы с космических монстров.

5. Принтер Choc Creator от Choc Edge

На рынке существует целый ряд компаний, которые занимаются 3D – печатью шоколада. Они могут, как напечатать сладости для вас, так и продать вам свои  3D – принтеры для печатания шоколадом. Choc Creator от Choc Edge является одним из первых шоколадных 3D – принтеров на рынке. Разработанный доктором Лян Хао в 2012 году, Choc Creator может нарисовать большинство 2D форм, которые вы только можете себе придумать как по отдельности, так и на пирожных и печеньях. И, обладая некоторыми навыками, вы можете создавать целые 3D – слои. В настоящее время Вы можете приобрести Choc Creator II по сниженной цене £ 3200.

6. Экструдер для пирожных и шоколада от ZMorph

Как вы уже поняли, купить пищевой 3D – принтер не так уж и легко. За исключением Choc Creator, коммерческие пищевые 3D – принтеры действительно еще не можно увидеть на полках магазинов. Таким образом, вам остается либо  ждать, либо мастерить их самостоятельно. Еще можно приобрести “обычный” настольный 3D – принтер и заставить его печатать чем-то съедобным. Некоторые производители принтеров уже подхватили эту идею, например, ZMorph, создатели универсального 3D принтера со сменными инструментами, в том числе  экструдером для пасты, с помощью которого можно 3D печатать шоколадом и тестом.

7. Экструдер Discov3ry от Structur3D

Если у вас уже есть 3D – принтер, но вы хотите использовать его в пищевых целях,  вам следует рассмотреть экструдер Discov3ry от Structur3d, который правде еще не можно приобрести в интернет магазине. Discov3ry является универсальным экструдером для пасты. Кампания, направленная на его финансирование, уже успешно запущена на Kickstarter. Совсем скоро вы можете удовлетворить все ваши потребности в печати пастой, а именно шоколадом, глазурью, или другими вязкими, но менее съедобными материалами, например, силиконом и глиной. Если нет желания ждать, вы можете смастерить свой собственный универсальный экструдер для  пасти, взяв пример у дизайнера Richard “RichRap” Horne.

8. Принтер 3D Fruit от Dovetailed

Если вы настолько привередливы, что не хотите есть пасту, тогда дождитесь выхода в свет фруктового принтера 3D Fruit.  Его создатели придумали способ наполнять натриевый гель вкусовыми добавками, имитирующими клубнику, после чего вся эта смесь помещается в раствор хлорида кальция для получения продукта, напоминающего на вид малину. После первоначального шквала информации о них в СМИ и отпечатков, которые скорее напоминают  желе, чем настоящие фрукты, о фирме больше ничего не слышно.   Тем не мене, это инновационный подход к искусству пищевой печати.

9. Принтер 3D Everything от TNO

TNO (или «Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek», надеюсь, вы не сломали язык) продвинулась в сфере пищевых принтеров достаточно далеко. Эта голландская исследовательская группа занимается вопросом 3D – печати пищи с 2012 года и относится к данной теме, как к важному технологическому прорыву, а не кухонной фантазии.

В TNO считают, что такие принтеры могут помочь человечеству печатать пищу в соответствии с индивидуальными потребностями каждого индивидуума. Используя исторические и физиологические данные, принтер может готовить пищу, содержащую необходимое количество питательных веществ, и при этом использует вкусовые оттенки в соответствии с настроением пользователя, применяя альтернативные источники питательных веществ: водорослей, листьев свеклы и даже насекомых.

TNO уже сотрудничает с Barilla, 3D – печатая 15-20 порций пасты каждые две минуты. Они также объединили свои усилия с Chloé Rutzerveld и 3D – печатают  бисквиты из сушеных фруктов, овощей, орехов и водорослей, наполненных дрожжами, бактериями и пророщенными семенами. Вкусно!

10. Принтер Goop от  Biozoon

Если вам еще нет шестидесяти, то шансы увидеть этот принтер в скором будущем не велики. Немецкая компания Biozoon занимается разработкой печатанья форм из питательного месива специально для пожилых жителей дома престарелых. Благодаря финансовой поддержке ЕС, Biozoon планирует завершить создание пищевого 3D – принтера к  2015 году.  Используя 48 насадок, сжиженную пищу и загуститель, такой  принтер будет воссоздать форму и вкус чего-то трудно глотаемого, например куриного крылышка, но такой продукт будет просто таять во рту стариков. Более того, такая пища будет полна питательных веществ, так необходимые для поддержания их здоровья.

11. Оригинальный пищевой принтер от [email protected]

Вполне возможно, что вся индустрия пищевых принтеров началась именно с  [email protected] Дело в том, что создатели этого устройства, Ход Липсон и Эван Малоун из Корнелльского университета, всего лишь решили поставить эксперимент по внедрению быстрого прототипирования в широкие массы по низкой цене, а инструкцию выложили в открытый доступ. На этом их задача была выполнена. С 2010 года их лаборатория, наряду с партнерами на местах, например, французским кулинарным институтом, начали одними из первых экспериментировать с пищевой экструзией: 3D – напеченные печенки с  запеченные внутри буквами, гребешки в форме космических кораблей, шоколад, глазурь, сыр и многое другое. Если бы не их творение, мы, возможно, никогда даже бы не увидели подобных 3D – непечатных тортов, куриных каш в форме куриного крылышка, или маленьких пицц. Какие ассоциации возникают у большинства людей, когда они слышат слово  NASA? Еда. NASA делает шаги в науке о продуктах питания с тех пор, так они отправили напиток Tang на орбиту в 1962 году вместе с космическим кораблем  Friendship 7. Спустя пятьдесят лет они являются лидерами в этой сфере, заключив $ 125000 контракт с Systems and Materials Research Corporation в Техасе, где  старший инженер-механик Анян Контрактор работает над созданием пищевого принтера для астронавтов, направляющихся на Марс. Используя сырые ингредиенты, расфасованные в капсулы, пищевой принтер от SMRC может комбинировать различные отдельные ингредиенты, и таким образом 3D – печатать более широкое разнообразие пищи. Фирма уже напечатала доказательство в пользу правильности своей концепции – пиццу, которая была приготовлена всего за  70 секунд после печати. Следующим шагом для SMRC является добавление в свои блюда питательных веществ, чтобы в один прекрасный день обеспечить колонизаторов Марса витаминами и минералами, необходимыми для борьбы с космических монстров.

Впервые идея распечатать на 3D принтере боевое оружие появилась в Соединенных Штатах Америки.

В мае 2013 года в интернете появилось видео, на котором человек стреляет из напечатанного макета пистолета либератор. Это был 25-летний Коди Уилсон — глава организации Defense Distributed, которая продвигает идею всеобщей доступности 3D оружия.

При помощи трехмерного принтера они распечатали огнестрельное оружие, а файлы о проделанной работе выложили во всемирную сеть. Сотрудники Defense Distributed уже сделали магазины вмещающие большее количество патронов для винтовки AR – 15s и легендарного автомата Калашникова (модификация АК -47). Также на их счету изготовление нижней части ствольной коробки, в которую помещается затвор самозарядной винтовки AR – 15. К ней можно присоединить ствол и магазин, получив готовое оружие без всяких проблем. На приобретение комплектующих частей в США разрешение не требуется. Сейчас ведутся работы над 3D распечаткой винтовки целиком. При этом Коди и его команда нанесли серьезный удар по американской дискуссии о контроле над оружием. Дискуссия началась в декабре, после того как от пуль убийцы в одной из младших школ штата Коннектикут погибло двадцать детей и шесть взрослых. Подавляющее большинство американцев сплотились, чтобы поддержать реформу правительства. Речь идет о тщательной проверке, которая затруднит получение оружия преступниками. Однако это не помешало господину Уилсону получить федеральную лицензию на производство и продажу огнестрельного оружия.

Более серьезные разработки в сфере печати огнестрельного оружия на 3D принтере ведутся в городе Остин, штат Техас. Проект возглавляет Ерик Мачлер — координатор компании Solid Concepts, которая специализируется на 3D печати.

На заводе в Остине установлены десять промышленных 3D принтеров. Solid Concepts получила федеральную лицензию на изготовление оружия, и теперь, с помощью технологии прямого лазерного спекания металлов, производит пистолет «Browning 1911». Изготовление пистолета занимает до 35 часов. В зависимости от того какой используется принтер и материалы. Из первого распечатанного пистолета Solid Concepts сделали уже более 1000 выстрелов, а компания тем временем создала второй вариант модели «Browning 1911».

Всё о 3D-принтере в стоматологии: особенности, применение, технологии

Первые попытки применения 3D-печати в стоматологии предприняли специалисты компании Align Technology в 1990-х годах. При помощи 3D-принтера изготавливали капы для зубов, что послужило стартом для развития этой технологии в стоматологической отрасли. На процесс изготовления зубов взглянули с кардинально новой точки зрения.

Но развитие продвигалось не так быстро, как хотелось бы: понадобилось почти 20 лет, чтобы добиться удовлетворительного качества печати и оптимизировать работу. Первый имплантат был напечатан фирмой Layer Wise в 2012 году. В этом же году впервые удалось вживить пациенту титановую нижнюю челюсть, которая была сделана с помощью 3D-принтера. С тех пор технология развивалась и поднимала планку качества.

 

 

Преимущества применения 3D-принтера

Сегодня 3D-принтер для стоматологов позволяет выпускать долговечные и качественные модели коронок, мостов, виниров и др. Это существенно облегчает и ускоряет работу зуботехнической лаборатории: широкий ассортимент материалов позволяет в короткие сроки решить практически любую задачу. С помощью стоматологического 3D-принтера можно моделировать значительное количество необходимых экземпляров за одну сессию. Все проекты сохраняются в файлах, поэтому в будущем можно повторно изготовить такую же модель при необходимости.

Больше не нужно отправлять пациента на 2-3 дня, чтобы дождаться изготовления гипсовых моделей. Теперь всё происходит значительно быстрее: врач за несколько минут строит 3D-модель с помощью интраорального сканера и моментально передаёт данные в лабораторию, где печать также не займёт много времени. Скорость и максимальная точность повышают уровень лечения и действительно экономят ресурсы и время.

 

 

Что именно можно печатать

Выделим самые распространённые направления использования 3D-печати в стоматологии. При помощи принтера можно создавать:

  • демонстрационные и разборные модели челюсти, секторальное воспроизведение верхней и нижней челюсти в прикусе;
  • беззольно выгораемые конструкции, колпачки, основы под коронки и мосты, бюгельные протезы;
  • хирургические шаблоны для имплантации, индивидуальные капы, направляющие для челюстно-лицевой хирургии.

Активно развивается такое перспективное направление, как печать постоянных и временных ортопедических конструкций, базисов съёмных протезов.

 

 

О видах печати

Как мы уже выяснили, основная задача 3D-принтера для стоматологии – сокращение времени изготовления реставраций и удешевление производства без потери качества и точности. Разберёмся в технологиях печати и их особенностях.

Стереолитография (SLA или SL). При использовании этой технологии лазерный луч избирательно воздействует на ёмкость с жидкой смолой через область печати. Таким образом, смола послойно затвердевает в конкретных местах и образует трёхмерную фигуру. 

Стереолитография даёт наилучшее качество поверхности деталей и наиболее часто используется в современных моделях 3D-принтеров. SLA аппараты обеспечивают большую область построения реставрации и работают с широким спектром материалов, предназначенных для разнообразных задач.

Чтобы переключиться с одного материала на другой, достаточно заменить картридж и ёмкость с полимерной смолой. Относительно компактные габариты, простота рабочего процесса и доступная цена делают SLA принтеры оптимальным выбором для зуботехнических лабораторий. Пример моделей SLA – Form 2 и Form 3 от Formlabs, SLASH PLUS производства Uniz Technology, Basic Dental от Omaker, Asiga PICO2.

 

 

Цифровая светодиодная проекция (DLP). Здесь химический процесс схож с SLA, однако в роли источника света для затвердевания смолы вместо лазера применяется цифровой проектор. У DLP принтеров простой процесс взаимодействия, довольно скромная рабочая площадь и неплохой выбор вариантов материала, но по более высокой цене в сравнении с SLA.

Из-за особенностей засветки светодиодным проектором, наблюдается тенденция появления воксельных линий-слоёв, образованных небольшими прямоугольными кирпичами материала. У моделей, изготовленных по DLP, качество поверхности уступает SLA моделям. Но стоит отметить, что DLP принтеры печатают намного быстрее, чем лазерные. В качестве примеров принтеров DLP можно привести Varseo S от Bego, AccuFab-D1 бренда Shining 3D, D2-150  производства Veltz 3D, Versus от Microlay.

 

 

Технология PolyJet. Процесс напоминает работу обычного струйного принтера, но вместо струйных чернильных капель на бумаге 3D-принтер выдувает слои жидкой смолы на область печати. Слои затвердевают под воздействием света.

Когда-то PolyJet набирала популярность в стоматологической отрасли, но её развитие затормозили два фактора: высокая стоимость оборудования и внушительные габариты аппаратов. Модели, изготовленные по технологии PolyJet, требуют длительной постобработки и в плане качества поверхностей опять же уступают SLA.

Системы PolyJet изготавливают детали очень быстро, но применимы для ограниченного круга изделий из-за дорогих запатентованных расходников. Поэтому в контексте нашей отрасли лучше купить 3D-принтер для стоматологии с SLA технологией.

 

 

SLS и EBM. Позволяют печатать титаном уже готовые элементы для замены частей челюсти. Эти технологии работают по принципу лазерного спекания металлоглины – специального металлического порошка для стоматологии. Так, системы SLS и EBM позволяют работать с биосовместимым титановым сплавом. Так как чистый металлический порошок не требует связующего наполнителя, готовые модели не отличаются пористостью. Для достижения необходимой механической прочности изделиям не требуется дополнительный обжиг. Пример принтера, способного печатать металлами – EP-M150T от Shining 3D.

 

 

Филаментная печать. Технология не актуальна в стоматологии и сейчас мы объясним, почему.

Печать производится с помощью филамента – материала, похожего на тонкую проволоку для садового триммера. Смотанный филамент заряжают напрямую в головку 3D-принтера, которая движется на трёх осях.

По сравнению с другими материалами для 3D-печати такая нить стоит совсем недорого, но даёт низкую точность в сравнении с порошками. Самые популярные виды филамента – ABS и PLA пластик.

 

 

Сравнение основных технологий 3D-печати, применяемых в стоматологии

Чтобы наглядно показать основные плюсы и минусы каждой технологии, сравним их в формате таблицы.

 

  Стереолитография (SLA) Цифровая обработка света (DLP) Технология PolyJet Технологии SLS и EBM
Точность ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★
Чистота поверхности ★★★★★ ★★★★☆ ★★★☆☆ ★★★★☆
Скорость печати ★★★★☆ ★★★★★ ★★★★★ ★★★☆☆
Доступность материалов ★★★★★ ★★★★★ ★★★★☆ ★★☆☆☆
Печать металлом                    
Преимущества
  • Большая область печати
  • Высокая точность
  • Большой выбор материалов
  • Простота использования
  • Высокая точность
  • Большой выбор материалов
  • Простота использования
  • Высокая точность
  • Высокая пропускная способность
  • Высокая точность
  • Работа с металлом
Недостатки Невысокая скорость печати одного изделия
  • Высокая стоимость
  • Малая область печати
  • Дорогая техника
  • Дорогие материалы
  • Ограниченные варианты материалов
  • Дорогостоящее обслуживание
  • Высокая стоимость
  • Дорогая техника
  • Дорогие материалы
  • Дорогостоящее обслуживание

 

Отметим, что в таблице приведены выводы в формате общего обзора и параметры могут варьироваться в зависимости от конкретной модели 3D-принтера.

 

Наше резюме

Технология PolyJet уходит в прошлое из-за дороговизны и несовершенных результатов печати. SLS и EBM скорее актуальны для больших лабораторий, нежели рядовых клиник. Поэтому стоит рассматривать SLA и DLP принтеры для решения повседневных задач. Например, присмотритесь к Bego Varseo S, Formlabs Form 2. Эти аппараты уже хорошо зарекомендовали себя на стоматологическом рынке и дают гарантированно качественный результат. Все 3D-принтеры, представленные в StomShop.pro, вы можете посмотреть здесь.

 

Применение 3д принтеров в рекламе

Наряду с традиционной печатью рекламы на бумаге и различных листовых материалах, с которой мы сталкиваемся ежедневно, многие компании используют инновационную технологию, которая постепенно становится все более и более востребованной.

Одной из областей применения 3д печати является реклама и брэндинг. Создание различных элементов наружной рекламы, объемных логотипов компаний, сувенирной продукции, вывесок, указателей. При помощи 3д принтера многие компании изготавливают буквы и различные элементы для вывесок, иногда с использованием внутри светодиодной подсветки. Производство таких элементов традиционным способом, требует не малых затрат. Обычно используют либо дорогостоящее гибочное оборудование, либо делают все вручную. Помимо изготовления деталей еще требуется немало времени на склейку и обработку деталей, затем готовые детали еще необходимо покрасить. При использовании же 3д принтера время изготовления корпуса букв занимает гораздо меньше времени, а процесс сокращается до одного этапа. Так же существенным преимуществом использования именно 3д принтера, является то, что изделие печатается полимером необходимого Вам цвета.

 

Еще одно направление, в котором можно применять 3д печать-это изготовление различных скульптур для селфи. Владельцы некоторых торговых центров разместили возле входа напечатанную фигуру персонажа, который не так давно заполонил все социальные сети, имя его «Ждун». Реакция людей была моментальной, они фотографировались вместе с фигурой и размещали фотографии в социальных сетях, что привлекло большое количество посетителей в данный торговый центр.

Так же нельзя забывать, что при помощи 3д печати можно изготавливать уменьшенные и полноразмерные модели выпускаемой продукции, что вызовет доверие потенциальных клиентов и позволит наглядно продемонстрировать Ваш товар потребителю. Одним из примеров является изготовление макетов зданий для строительных компаний, либо макеты микрорайонов.

Мебельная компания Аeris-Impulsmöbel GmbH & Co из Германии рассылала потенциальным клиентам вместе с рекламными брошюрами напечатанные на 3д принтере образцы своей продукции.

Применение 3д принтеров в рекламе уменьшает затраты на изготовление продукции, экономит время, а возможности использования 3д печати ограничиваются собственной фантазией. 

Технология DLP 3D печати — особенности и преимущества применения

Технология DLP 3D (DIGITAL LIGHT PROCESSING) – один из методов аддитивного производства, использующая в качестве рабочего материала жидкие фотополимерные смолы, затвердевающие в результате воздействия света, излучаемого цифровыми светодиодными проекторами (DLP).  

Что такое DLP 3D печать?

Данная технология впервые появилась в 80-х годах прошлого века. Ее разработала компания Texas Instruments, которая на то время являлась мировым лидером в области микроэлектроники. Ларри Хорнбек впервые создал методику цифровой обработки света. Он использовал цифровые зеркала, помещенные в матрицу полупроводниковой микросхемы. Каждое такое зеркало было пикселем в картинке и минимальным элементом для отображения. Постепенно методика совершенствовалась, развивалась, открывая новые горизонты для применения. И современные принтеры позволяют печатать трехмерные изделия размером от 2 мм и до 650х650х450 мм с минимальной толщиной стенки 0,8 мм.  

По своей сути технология очень схожа с лазерной стереолитографией (SLA), но в применении получается более дешевой. Здесь нет дорогостоящих лазерных излучателей, что позволило существенно снизить себестоимость производства. Также данная технология, в отличие от SLA имеет более высокую скорость печати при сохранении максимальной точности воспроизведения исходного изображения.


Описание технологии

Принципиальное устройство и работа принтеров, основанных на DLP 3D методике печати достаточно простое. Работает принтер под управлением специализированного программного комплекса. Первый этап печати – создание трехмерной модели будущего изделия. Готовый макет загружается в программу, которая автоматически разбивает объект, предназначенный для печати на слои заданной толщины, вплоть до нескольких микрон.

Технология DLP 3D может быть:

  1. Обратной. В поддон принтера с прозрачным дном наливают жидкий фотополимерный состав. Рабочий столик перемещается в эту емкость, отступая от ее дна на толщину самого первого слоя будущего объекта. Под ванной располагается прибор, проецирующий на дно картинку первого слоя через фокусирующую линзу. Под воздействием ультрафиолетового источника света рабочая часть материала мгновенно застывает. После этого столик автоматически поднимается на следующий слой.
  2. Прямой. Суть прямой печати очень схожа с обратной, но отличие в том, что DLP проектор располагается не под ванной с фотополимерным составом, а над ней. И первый слой начинает строиться не со дна ванны, а от поверхности материала. Получается, что во время работы платформа слой за слоем будет опускаться вниз.

Все эти шаги (перемещение столика, цифровая светодиодная проекция, ультрафиолетовое излучение) повторяются друг за другом. Новый слой прочно соединяется с предыдущим. При этом не остается никаких швов и видимых переходов. Постепенно, слой за слоем и получается печатаемый объект.   

Обязательное условие – глубина ванны и слой налитого фотополимера должны соответствовать размерам будущего изделия.  

Для понимания разницы между технологическими процессами лазерной стереолитографии и цифровой светодиодной печати, остановимся на особенностях SLA. Здесь рабочий блок не проектор, а луч лазера. Он не проецирует слой, а, обладая минимальной толщиной, точно повторяет форму модели, проходит по каждой точке будущего объекта, полимеризуя жидкий материал. В результате получают изделие, идентичное компьютерной модели.

Преимущества и недостатки DLP 3D печати

Технология DLP в 3D печати постепенно набирает обороты популярности благодаря наличию ряда внушительных преимуществ: 

  • Высокая скорость печати. Здесь работа ведется не с каждой точкой объекта, а с его слоем, содержащим уже сотни, а то и тысячи таких точек. Благодаря этому печать происходит очень быстро.
  • Достойная точность. Минимальная толщина рабочего слоя – 15 мкм, а это значит, что даже самые мелкие элементы из компьютерной модели будут идентично перенесены на печатаемый объект.
  • Большой выбор материалов для печати. DLP принтеры работают с теми же материалами, что и SLA. Современный рынок предлагает масштабные линейки фотополимерных смол, имитирующие любые материалы, начиная от сверхтвердых пластиков и вплоть до резины. Все они представлены в большом варианте цветов.
  • Невысокая стоимость принтера. Установки для цифровой светодиодной проекции обойдутся гораздо дешевле лазерных принтеров.
  • Многие потребители уверены, что точность DLP печати значительно ниже, чем SLA и относят это к недостаткам технологии. Но здесь не все так однозначно. Следует понимать, что точность светодиодной цифровой печати зависит от качества используемого фотополимера и самого принтера, температуры окружающей среды. Так, лучшим материалом будет состав, включающий пигменты и блокаторы света. Они будут препятствовать рассеиванию потока и, соответственно, полимеризации материала, примыкающего к модели.

Также важно следить и за температурой полимера в поддоне. Сам принтер во время работы будет выделять много тепла, что может привести к нежелательной полимеризации состава. Чтобы этого не произошло, следует понизить температуру в помещении. Но и недостаток тепла – не лучшее решение, ведь излучаемой порции ультрафиолета может быть недостаточно для полного затвердевания материала. Эта проблема во многих принтерах решена наличием опции автоматического подогрева фотополимера. Также на качество печати оказывает влияние точность самого принтера. Она напрямую связана с разрешением светодиодного проектора.  

Хороший материал + качественный принтер + соблюдение технологии – и точность печати не будет уступать лазерной стереолитографии. И единственный условный недостаток данной технологии будет сведен к нулю.

Применение технологии DLP 3D

Несмотря на то, что DLP 3D принтер появился относительно недавно, он нашел широкое применение во многих областях науки, производства, техники. Данную технологию используют при изготовлении мастер-копий и моделей для литья и прототипов функционального тестирования. С ее помощью печатают:

— виниры, зубы для протезирования, коронки и другие стоматологические изделия; 
— ювелирные изделия, в том числе и дизайнерской продукции;
— элементы сложных пространственных конфигураций малых объемов;
— игрушки, декоративные элементы, сувенирную продукцию;
— изделия медицинского назначения;
— элементы для сенсорных, измерительных устройств, систем «умного» освещения;
— матрицы для производства силиконовых форм и другие изделия, требующие высокой детализации.  

Широко данная технология трехмерной печати используется и в различных отраслях промышленности — благодаря ее высокому качеству, простоте использования, безотходности производства. 


Производители оборудования с технологией DLP 3D

Одним из ведущих производителей  3D принтеров, работающих по технологии  DLP, является итальянская компания SISMA S.p.A . История компании насчитывает уже  более полувека, основной специализацией всегда была разработка и производство высокоточного оборудования (ранее для обработки металлов, а теперь и для аддитивного производства).

С появлением  в промышленности такого материала, как пластик, лазерных систем и 3D технологий SISMA разработала новые решения для производства и включила в свою линейку лазерные 3D принтеры для печати металлом и пластиком. Оборудование разработано с использованием современных технологий: стереолитографии (SLA), лазерного спекания/плавления металлов (SLM/LMF), цифровой обработки светом (Digital Light Processing, DLP).  

В нашем каталоге представлены флагманские модели DLP 3D принтеров от компании SISMA: SISMA EVERES ZERO/UNO, SISMA EVERES VARIO и другое оборудование для аддитивного производства.

«Серния Инжиниринг» предлагает профессиональное оборудование для 3D печати DLP в Москве, Санкт-Петербурге и с доставкой в другие регионы РФ. Все товары имеют сертификаты соответствия и официальные гарантии. Если потребуются дополнительные консультации, свяжитесь с менеджерами компании по телефону, через электронную почту или форму обратной связи.

Применение большого фотополимерного принтера Liquid Crystal в бизнесе

О компании 

Компания Schüco является ведущим поставщиком высококачественных оконных, дверных и фасадных систем из алюминия, ПВХ и стали. Продукция Schüco во всем мире используется в многомиллионном количестве и отвечает самым высоким стандартам с точки зрения дизайна, комфорта, безопасности и энергоэффективности.


Как правило, продукция стандартизирована и составляет собой типовые проекты, которые слегка изменяются от здания к зданию, однако, иногда встречаются задачи, требующие особого внимания и нестандартного подхода к проектированию. Впрочем, не будем забегать вперед, к этой проблеме мы еще вернемся чуть позже. Все началось со звонка в наш отдел продаж и постановки задачи – приобретения фотополимерного принтера с большими размерами. Выбор пал на фотополимерный 3D принтер PhotoCentric Liquid Crystal Pro c рабочей областью аж 470 на 240 на 320мм. Подобное оборудование заказывают не часто и нам стало интересно, для чего его планируют применять? А вот для чего:

Предыстория

Мы заходим в здание гигантского бизнес парка в столичных Химках, на ленинградском шоссе, если бы вокруг было еще несколько высоток, создавалась бы впечатление, что мы находимся в Москве-Сити. Немудрено, именитые соседи в этом здании гремят названиями, как гром среди ясного неба.  Volvo, Ford-Sollers, Scania, это далеко не полный список располагающихся здесь брендов.

Поднявшись на нужный этаж, мы сразу сталкиваемся с примером использования 3D-печати в повседневности. Рамка видеофона явно выполнена на FDM 3D-принтере, однако замечаем мы это, только когда на данный факт указывает сам сотрудник компании. Первым опытом в 3D-печати московского офиса компании оказался FDM 3д принтер Prusa i3 Steel, вот кстати и он:



Его приобрели для того, чтобы упростить процесс презентации макетов профилей для клиентов и партнеров. И с этой задачей он справлялся довольно неплохо, до поры до времени.

Интересно, что для принтера оборудовали специальную камеру с отводом воздуха, подсветкой и всем необходимым. Помещение 3д-мастерской даже оборудовано обычной и камерой ночного вида, чтобы круглосуточно следить за процессом печати и успеть вмешаться в случае казусов.

В процессе использования Prus’ы, появились и более амбициозные проекты, чем простое макетирование. Поступил заказ на изготовление индивидуальной конструкции профиля для известного комплекса зданий в Москве – «Iskra Park». Замысел девелопера не позволял использовать существующие элементы в полной мере и потребовался принципиально новый подход. Так как процесс экструзии профиля предполагает многотысячный тираж, а сложную форму невозможно было изготовить другим способом, задачу поручили 3D-принтеру, и он вполне удачно с ней справился, не считая некоторых проблем с геометрией, пропусканием слоев и прочими прелестями FDM печати. Решено было выбрать другую технологию 3D-печати и I3 Steel на некоторое время ушел в сторону, открыв дорогу более продвинутой модели. Теперь, задачи по изготовлению контрольных прототипов и других полезных в хозяйстве предметов возложены на фотополимерного гиганта – Liquid Crystal Pro.

Обзор Liquid Crystal Pro

Расскажем немного об этом принтере:

Принтер представляет собой огромный стеклянно-металлический куб с прозрачными стенками красного цвета, чтобы избежать естественной засветки полимера, т. к. используется фирменный черный фотополимер типа засветки Day-Light.


На передней панели принтера расположились кнопка включения и логотип производителя. Органы управления как таковые, отсутствуют.


Открыв фронтальную дверь, мы обнаружим в камере опускающийся стол с рабочей платформой, кювету и направляющие, по которым перемещается консоль стола. Вернее, консоли как таковой здесь нет. Рабочая платформа просто вставляется в пазы на каретках оси Z.

В движение ось Z приводят трапециевидные винты, соединенные с шаговыми моторами, расположенными под платформой. Направляющие каретки оси, выполнены единым блоком и обладают запасом прочности позволяющем выдержать немаленький вес рабочего стола и не согнуться. Кювета, как и у аналогов вставляется сверху и фиксируется 4мя винтами, расположенными рядом с ручками для ее извлечения. К слову, пазы для кронштейнов рабочего стола тоже оборудованы удобными быстросъёмными защелками.

Кювета поистине огромна! Помимо большого размера, она обладает еще и внушительным весом! Рамка кюветы выполнена из фрезерованного алюминия целиком. Пленка кюветы сменная, крепится более чем на 30 винтов и надежно прилегает по краям при правильной затяжке.

После снятия кюветы нам открывается вид на почти 24х дюймовую LCD матрицу с разрешением 3840 на 2160пикселей. Такая матрица позволяет добиваться достаточно высокого качества печати, но изделия c особо тонкими элементами, ювелиркой и производством оснастки для стоматологических элайнеров, этот принтер может не справляться. В первую очередь, в его задачи входит печать объёмных предметов с максимальной гладкостью внешней поверхности и точностью размеров. Хотя, конечно же, это больше относится к типу используемой смолы. Однако заявленных 50 – 100 микрон принтер добивается с легкостью, благодаря чему закрывает все потребности своего владельца.

Liquid Crystal Pro не обладает встроенным контроллером и видео адаптером для формирования сигнала, поэтому ему требуется постоянное подключение к компьютеру, с которого уже выполняется управление и отправка модели на печать. Разобраться с поставляемым П.О. – Photocentric Studio не составит труда опытному 3d печатнику. Разных настроек в ней очень много, но в целом все похоже на аналогичные слайсеры – выбираем 3d-модель, размещаем ее на платформе, при необходимости, автоматически создаем поддерживающие структуры.

Программа умеет работать только с предустановленными, фирменными материалами. При первом запуске вас попросят выбрать модель принтера, тип полимера с которым вы планируете работать и останется только загрузить модель.

Так выглядит интерфейс Photocentric Studio, справа мы можем видеть окно настроек и опций, сверху расположилась панель быстрого доступа, а рабочее поле повторяет размеры и форму кюветы.
При первой загрузке, откроется окно параметров нашего объекта, где сразу можно будет прикинуть объём используемого полимера и другие параметры

Слайсер позволяет создавать автоматические поддержки, количество настроек довольно велики, что несомненно радует. При желании, получившиеся структуры можно поправить в ручном режиме.


Помимо этого, П.О. содержит встроенный анализатор геометрии модели, чтобы избежать ошибок и багов в 3D-модели. Работает он по принципу Autodesk Netfabb, но сильнее упрощен.



Для управления принтером запускается внешний модуль контроллера. В нем можно управлять рабочим столом, просматривать статус текущей операции и устанавливать, и проверять необходимые параметры печати. Все довольно стандартно и удобно.

Примеры изделий и процесс изготовления


Вернемся к самим изделиям. Что же печатают на этом 3D-принтере? 
В задачи аддитивного отдела компании входит изготовление контрольных образцов важных узлов крепления профильных конструкций. По ним отрабатываются посадочные отверстия и размеры, выявляются огрехи конструкции и проходит этап тестирования. После чего тот или иной узел отправляется на производство из необходимых материалов.




В среднем, один большой узел, или несколько маленьких занимают порядка 15ти часов печати, пленку в кювете необходимо менять каждые довольно часто, тк из-за ее замутнения, качество может сильно страдать. Фотополимер довольно сильно пахнет, поэтому при работе с ним длительное время необходимо использовать средства защиты такие как респиратор и одноразовые латексные перчатки.


Обработка изделий происходит здесь же. В распоряжении это мини «мастерской» две фирменные камеры засветки фотополимеров от XYZ Printing и Formlabs. Однако засвечивать готовые изделия при дневном свете оказалось удобнее, поэтому для особо крупных партий используют этот, знакомый многим метод.

Заключение

В заключении хотим сказать, что опыт использования 3D-принтеров у московского отделения Schüco, уже порядка 3х лет и такая импровизированная мастерская быстрого прототипирования оправдала себя уже не раз, экономя деньги на производстве тестовых партии новых изделий и локализуя этот процесс в одном месте.  
Самым важным этапом при работе с подобным оборудованием является этап наработки экспертизы в своей области, т.к. нюансов при решениях конкретных задач всегда возникает довольно много, и предугадать их заранее не представляется возможным. Одного только вида пластика и полимеров было опробовано более 6 вариантов. Да и к конструкции самих аппаратов появляются нарекания, которые хочется тут же исправить или доработать. Однако при правильном подходе и планировании вашей работы, аддитивное оборудование позволяет добиться существенной экономии на ставших уже традиционными процессах. И если вы работаете в подобной компании, или решаетесь открыть что-то свое, милости просим мы всегда рады новым партнерам и интересным задачам!

Что ж, мы познакомили вас с одним из многих примеров реального использования аддитивного оборудования и 3D-принтеров в бизнесе. Это не последний пример. В ближайшее время мы подготовим еще несколько материалов, а возможно объединим их в одну большую статью. Надеемся, статья была для вас полезна! Следите за обновлениями, дальше будет интереснее!
А на этом у нас все. С вами был 3DTool, увидимся в следующий раз!

Приобрести Prusa i3 Steel, PhotoCentric Lyquid Crystal Pro, или любой другой 3D-принтер, вы можете прямо сейчас на нашем сайте: 

https://3dtool.ru/product/3d-printer-bizon-prusa-i3-steel/?utm_source=3dtoday
https://3dtool.ru/product/3d-printer-liquid-crystal-pro/?utm_source=3dtoday

Если вам необходима помощь, консультация по приобретению, или другие вопросы, вы можете связаться с нашими менеджерами:

По почте: [email protected]
Или по телефону: 8(800) 775-86-69

Не забывайте подписываться на наш YouTube канал

Не забывайте подписываться на наши группы в соц.сетях:
Наш сайт
INSTAGRAM
ВКонтакте
Facebook


реальных приложений 3D-печати

3D-печать претерпела ряд изменений за эти годы. В первые дни 3D-печать была трудоемкой и дорогостоящей и не очень практичной для приложений вне промышленности. Однако с появлением современных более гибких и экономичных методов 3D-печати появились области, в которых 3D-печать стала практическим инструментом.

Запасные части

Одной из самых быстрорастущих областей 3D-печати является производство запасных частей.Одна из причин этого заключается в том, что детали можно печатать по требованию без необходимости их хранения на складе. Кроме того, если деталь больше не производится, замена может быть разработана и напечатана довольно легко по сравнению с другими производственными процессами. Индустрия запасных частей претерпевает огромные изменения из-за аддитивного производства. Теперь вы можете просто загрузить и распечатать сменную деталь на домашнем 3D-принтере.

Полезные предметы

Иногда практическое приложение не обязательно должно быть промышленным приложением для потребительского приложения; это может быть просто что-то функциональное.Как дизайнер, у вас есть возможность создать все, что вам нужно, практически для любой цели. С помощью 3D-печати вы можете взять этот дизайн и превратить его в работающий физический объект.

Подумайте о вещах, которые вы делаете каждый день дома или в офисе, которые можно было бы упростить. Или подумайте об организации и о том, где было бы полезно иметь что-то, предназначенное для определенной цели. Например, очень простая конструкция настенного кронштейна для подвешивания наушников возле компьютера.

Промышленные приложения

3D-печать используется во многих отраслях.

Профессиональный

Профессиональные приложения на сегодняшний день являются самой большой категорией, связанной с использованием 3D-печати. Хотя эта категория продолжает расти, есть несколько ключевых областей, в которых широко применяются технологии аддитивного производства.

Прототип

Первым и, безусловно, самым крупным применением технологии 3D-печати является разработка прототипов.На заре 3D-печати дизайнеры и инженеры поняли, что могут сэкономить время и деньги, печатая свои прототипы, а не подвергая их механической обработке. Сначала прототип нужно было отправить в сервисное бюро, если только компания не могла позволить себе один из немногих очень дорогих принтеров, которые были доступны в то время. Однако всего за последние несколько лет стоимость принтеров резко снизилась, а качество печати возросло до уровня, при котором даже недорогие принтеры могут печатать достаточно качественные детали для прототипирования.

Личный

С появлением недорогих 3D-принтеров в 2008 году появилась новая форма самовыражения, поскольку стала доступной продукция. Сразу же люди начали использовать свои принтеры для создания всех типов 3D-печатных проектов. В огромном количестве категорий вещей, которые печатаются на 3D-принтере, некоторые из наиболее популярных созданных моделей можно отнести к трем основным категориям: искусство и дизайн, косплей, игрушки и игры.

Наиболее активные технологии

Несмотря на то, что сегодня в мире 3D-печати используется ряд технологий, некоторые из них стали более распространенными. Это происходит по нескольким причинам, но основная причина — окончание действия патентов на несколько ключевых элементов каждой из этих технологий. Одним из общих факторов всех технологий 3D-печати является идея создания детали с использованием последовательных слоев материала.

ФФФ/ФДМ

Производство наплавленных нитей  (FFF) или Моделирование методом наплавления  (FDM) – это процесс 3D-печати, в котором используется нить пластиковой нити, выдавливаемая через нагретое сопло.Эта технология является самой популярной из всех технологий 3D-печати из-за того, что она проста в реализации и позволяет создавать очень качественные продукты. Это технология, которая существует с начала 1990-х годов и представляет собой процесс, разработанный С. Скоттом Крампом, коммерциализированный и продаваемый под аббревиатурой товарного знака FDM компанией Stratasys Inc.

.

По истечении срока действия первоначального патента возрос интерес, первоначально со стороны любителей и энтузиастов, к разработке технологии как для профессионалов, так и для потребителей. Сегодня существуют сотни принтеров, использующих эту технологию, стоимость которых варьируется от нескольких сотен долларов и выше.

Соглашение об уровне обслуживания

Стереолитография   – это термин, введенный Чаком Халлом в 1986 году после того, как он запатентовал его как метод создания трехмерных объектов с использованием УФ-излучения и жидкого фотополимера. В первоначальной конструкции использовался ультрафиолетовый лазер, который фокусировал луч на дне чана со смолой. Лазер затвердеет смолу для этого слоя, и модель будет поднята, а новый слой будет создан под предыдущим.Это построило 3D-объект, добавив последовательные слои.

Эта технология была выведена на рынок компанией 3D systems, разработавшей ряд 3D-принтеров SLA, которые используются до сих пор. Одним из основных преимуществ стереолитографии является возможность создавать детали очень высокого качества с мельчайшими деталями поверхности. Используя лазерный или DLP-проектор, современные принтеры могут воспроизводить детали размером всего в несколько микрон. Это делает стереолитографию идеальной для создания ювелирных украшений и других объектов с высокой детализацией.Как и в случае с FDM, срок действия патента на эту технологию также истек, что позволило вывести на рынок большое количество принтеров.

Важные вопросы

С появлением аддитивного производства на первый план вышел ряд проблем. Многие из этих проблем еще предстоит решить, и для их решения может потребоваться вмешательство правительств.

IP-защита

Защита интеллектуальной собственности сегодня является проблемой номер один, связанной с 3D-печатью и аддитивным производством.По некоторым оценкам, глобальные потери интеллектуальной собственности из-за 3D-печати превышают 100 миллиардов долларов в год. Аддитивное производство за несколько коротких лет разрушило то, на что у производства ушли десятилетия. Он перевернул традиционные цепочки поставок и позволяет пользователям обходить производителя и печатать в 3D физическую деталь, созданную на компьютере или отсканированную в 3D. Это позволяет пользователям печатать практически все, даже запатентованные и защищенные авторским правом проекты. И эта проблема будет продолжать расти вместе с ростом индустрии 3D-печати.

Традиционно у производителя была строго контролируемая цепочка поставок, начиная с первоначального проекта и заканчивая конечным продуктом. Если бы потребитель хотел один из этих продуктов, ему нужно было бы приобрести его либо на месте, либо через Интернет. Это дало производителю контроль над своей продукцией и своей интеллектуальной собственностью.

С появлением 3D-печати все изменилось. В настоящее время создано большое количество различных типов цепочек поставок.Каждая из этих новых цепочек поставок создает потенциальные риски кражи интеллектуальной собственности и если не прямой кражи, то, по крайней мере, потери контроля над этой собственностью.

Это реальность современной 3D-печати. Цифровые файлы реальных вещей переходят из рук в руки практически без контроля над тем, кто их создает и когда они создаются. Вот где была музыкальная индустрия во времена Napster. Сегодня разница заключается в том, как крупные игроки справляются с потерей контроля над интеллектуальной собственностью. До сих пор отрасли, наиболее затронутые 3D-печатью, сделали шаг назад и смотрят, куда все движется.Это не значит, что они не занимаются кражей IP; многие компании активно удаляют оскорбительные модели с таких сайтов, как Thingiverse и других. Именно умные компании видят будущее и хотят быть его важной частью.

Защита интеллектуальной собственности становится все более сложной проблемой с появлением 3D-печати. Многие обращаются к регулирующим органам и организациям, связанным с ИС, для разработки правил, с которыми может работать каждый. Это будет непростой задачей.

Безопасность и взлом

Компьютерная безопасность является главным приоритетом для каждой отрасли, связанной с компьютерами и киберпространством. Только недавно кибербезопасность и угрозы взлома вышли на первый план 3D-печати. Когда дело доходит до безопасности аддитивного производства, отрасль не считает это чем-то само собой разумеющимся. Есть несколько проблем, связанных с безопасностью, когда речь идет о технологии 3D-печати. Два самых обсуждаемых — это целенаправленное внедрение дефектов печати и кража файлов данных для печати с самого принтера.

Внесение дефекта в процесс печати может не затрагивать большое количество деталей.Однако когда речь идет о печати ответственных компонентов для авиационной, автомобильной и других отраслей промышленности, дефект печати может иметь катастрофические последствия. Возьмем, к примеру, печать сопла ракеты. Идеальный отпечаток будет соответствовать всем требованиям к дизайну и сможет выдерживать напряжения и деформации, для которых была разработана деталь. Когда дефект преднамеренно вводится по злонамеренным причинам, эта деталь больше не может функционировать должным образом и потенциально может быть причиной отказа детали.

Взлом компьютерной системы и кража данных не являются чем-то новым для мира киберпространства. Сегодня многие 3D-принтеры подключены напрямую к сетевым системам. Из-за этого они уязвимы для внешних злоумышленников. Теперь маловероятно, что средний человек столкнется с проблемой взлома его 3D-принтера и кражи его данных, но это остается проблемой для крупных производителей, которые относятся к этому очень серьезно.

Безопасность материалов

Одной из проблем, которая была частью производства с первых дней, является проблема безопасности материалов.Вопросы безопасности материалов, связанные с 3D-печатью, во многом зависят от используемого процесса. Изучение нескольких различных типов материалов позволяет выявить некоторые проблемы, связанные с обращением с этими материалами, и меры безопасности, которые необходимо соблюдать.

В принтерах

FDM или FFF для печати используются различные нити. Безопасность материала для широкого спектра нитей варьируется в широких пределах. PLA (полимолочная кислота) и ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) — два наиболее часто используемых материала для 3D-принтеров на основе нити.PLA — это термопластичный полиэфир, полученный из кукурузного крахмала. Обычно считается, что это довольно безопасный материал для работы, и его можно использовать практически во всех средах, учитывая, что всегда хорошо иметь циркуляцию чистого воздуха, независимо от того, какой материал вы печатаете.

ABS, с другой стороны, сделан из акрилонитрила, бутадиена и стирола и является продуктом на основе нефти. Газы и твердые частицы при печати нитями ABS выбрасываются в воздух и потенциально опасны для здоровья человека.Поэтому при печати ABS важно не только обеспечить хорошую вентиляцию, но и фильтрацию воздуха, выходящего из принтера.

Существует множество других типов нитей, доступных для печати на основе плавленых нитей. Каждый производитель может иметь разную рецептуру и использовать разные материалы. Материалы, которые можно добавить, такие как металлы, дерево, кирпич и другие, изменяют состав нити. Чтобы узнать о безопасности этих материалов, поищите паспорт безопасности материала у производителя.

В стереолитографии используются жидкие смолы, отверждаемые УФ-излучением, для создания трехмерных объектов. Многие из этих смол представляют собой смесь акриловой кислоты с фотоинициатором и могут вызывать раздражение кожи, дыхательных путей и глаз. Это одна из проблем, которые могут вызвать эти смолы, поэтому важно следовать всем инструкциям производителя принтера для безопасного обращения с материалами.

Селективное лазерное спекание, струйное распыление связующего и другие методы печати, основанные на мощности, требуют очень малых мощностей.Эти силы могут быть металлами, пластмассами или другими материалами, такими как гипс. Эти материалы могут представлять опасность для здоровья человека при вдыхании и неправильном обращении. Некоторые из них также могут стать взрывоопасными при возгорании от искры или пламени. Безопасное обращение с этими материалами может привести к дополнительным затратам на настройку печати.

Стивен Шейн является руководителем постпродакшна всех продуктов CADLearning от 4D Technologies, специализируясь на разработке продуктов CADLearning для мультимедиа и развлечений для Autodesk, Inc., программное обеспечение, включая программное обеспечение 3ds Max и программное обеспечение Maya.

 

Промышленное применение 3D-печати: Полное руководство

Промышленное применение 3D-печати:
Полное руководство


Введение

3D-печать, также известная как аддитивное производство, прошла долгий путь с момента ее появления. разработан в 1980-х гг. Хотя 3D-печать возникла как инструмент для быстрого прототипирования, в настоящее время она эволюционировала, чтобы охватить ряд различных технологий.

Эволюция 3D-печати привела к быстрому росту числа компаний, внедряющих эту технологию. Приложения и варианты использования различаются в зависимости от отрасли, но в основном включают вспомогательные инструменты, визуальные и функциональные прототипы и даже детали для конечного использования.

По мере увеличения количества потенциальных приложений для 3D-печати компании начинают искать способы создания новых бизнес-моделей и возможностей с помощью этой технологии.

В этом руководстве мы рассмотрим текущее состояние 3D-печати в различных отраслях, в том числе то, как эта технология используется в разных секторах.Мы надеемся, что это руководство поможет вам глубже понять, как 3D-печать используется для стимулирования инноваций и роста бизнеса, на примерах из реальной жизни.

ГЛАВА 1

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Аэрокосмическая и оборонная (A&D) промышленность является одним из первых пользователей 3D-печати, начиная с 1989 года. , три десятилетия спустя A&D представляет a 16.8% рынка аддитивного производства стоимостью 10,4 миллиарда долларов и вносит значительный вклад в текущие исследования в отрасли.

Продвижение AM в рамках A&D в значительной степени обусловлено ключевыми игроками отрасли, включая GE, Airbus, Boeing, Safran и GKN. Эти и другие компании определили преимущества 3D-печати:

  • Функциональные прототипы
  • Инструменты
  • Легкие компоненты

Как мы видим, 3D-печать для аэрокосмической отрасли не ограничивается прототипами.Настоящие функциональные детали также печатаются на 3D-принтере и используются в самолетах. Несколько примеров деталей, которые можно изготовить с помощью 3D-печати, включают воздуховоды (SLS), стеновые панели (FDM) и даже конструкционные металлические компоненты (DMLS, EBM, DED).

Преимущества 3D-печати для аэрокосмической и оборонной промышленности
 

Для таких отраслей, как аэрокосмическая и оборонная, где очень сложные детали производятся в небольших объемах, 3D-печать идеально подходит. Используя эту технологию, можно создавать сложные геометрические формы без необходимости вкладывать средства в дорогостоящее инструментальное оборудование.Это предлагает OEM-производителям и поставщикам аэрокосмической продукции экономичный способ производить небольшие партии деталей с минимальными затратами.

Снижение веса

Наряду с аэродинамикой и характеристиками двигателя вес является одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при проектировании самолета. Снижение веса самолета может значительно снизить выбросы углекислого газа, расход топлива и полезную нагрузку.

Здесь на помощь приходит 3D-печать: эта технология является идеальным решением для создания легких деталей , что приводит к значительной экономии топлива. В сочетании с инструментами оптимизации проектирования, такими как программное обеспечение для генеративного проектирования , возможности увеличения сложности детали практически безграничны.

Эффективность использования материалов

Поскольку в процессе 3D-печати детали производятся слой за слоем, материал по большей части используется только там, где это необходимо. В результате он производит меньше отходов, чем традиционные субтрактивные методы.

 

Доступные материалы для 3D-печати для аэрокосмической и оборонной промышленности варьируются от технических термопластов (например,грамм. ULTEM 9085, ULTEM 1010, PAEK, армированный нейлон) до металлических порошков (высокоэффективные сплавы, титан, алюминий, нержавеющая сталь).

 

Ассортимент доступных материалов для 3D-печати постоянно расширяется, открывая передовые аэрокосмические приложения.

Консолидация деталей

Одним из ключевых преимуществ 3D-печати является консолидация деталей: возможность интегрировать несколько деталей в один компонент. Сокращение количества необходимых деталей может значительно упростить процесс сборки и технического обслуживания за счет сокращения времени, необходимого для сборки.

Техническое обслуживание и ремонт 

Средний срок службы самолета может составлять от 20 до 30 лет, что делает техническое обслуживание, ремонт и капитальный ремонт (ТОиР) важной функцией в отрасли. Технологии 3D-печати металлом, такие как Direct Energy Deposition , обычно используются для ремонта аэрокосмической и военной техники. Лопатки турбин и другое высококлассное оборудование также можно восстанавливать и ремонтировать, добавляя материал на изношенные поверхности.

Компоненты ракет, напечатанные на 3D-принтере

3D-печать, особенно металлами, все шире используется в производстве ракет.Эта технология позволяет инженерам вводить новшества в конструкцию деталей ракет и производить их в более короткие сроки.

Одним из таких примеров является головка инжектора для ракеты-носителя Ariane 6, разработанная ArianeGroup, совместным предприятием Airbus Group и Safran.

Головка форсунки является одним из основных элементов двигательного модуля, который нагнетает топливную смесь в камеру сгорания.

 

Традиционно головки форсунок состоят из десятков или даже сотен деталей, которые необходимо обработать и сварить вместе.Напротив, 3D-печать позволяет изготавливать эти компоненты как единое целое.

В случае с головкой инжектора для ракеты-носителя Ariane 6 команда взяла конструкцию, которая изначально требовала 248 компонентов, и сократила ее до одной детали, напечатанной на 3D-принтере. В качестве материала для детали использовался сплав на основе никеля.

Деталь, которую невозможно было изготовить традиционными методами, была напечатана на 3D-принтере с использованием технологии SLM.

Раньше на литье и механическую обработку уходило более трех месяцев, а с помощью аддитивного производства время производства сократилось до 35 часов благодаря использованию 3D-принтера EOS M 400-4 с четырьмя параллельными лазерами.Дополнительным преимуществом стало снижение затрат на 50%.

3D-печатная головка инжектора для Ariane 6 Launcher [Image Credit: EOS]

Комплектующие самолеты

Прожектор: Airbus

3D-печатные пластиковые детали могут быть невероятно полезны для аэрокосмической приложений, таких как салоны самолетов.

Интерьер салона коммерческого самолета необходимо периодически обновлять, и этот процесс может включать замену таких компонентов, как стеновые панели.Необходимость настройки означает, что детали обычно производятся в небольших объемах. Быстрые сроки выполнения также являются обязательными.

Хорошим примером этого является Airbus. По состоянию на 2018 год компания произвела и собирается установить Разделительные панели, напечатанные на 3D-принтере на своем коммерческом самолете A320. Традиционно новые пластиковые компоненты производились с использованием литья под давлением — дорогой и сложной процедуры для небольших объемов, особых требований и высокой сложности.

С помощью 3D-печати (FDM) компания Airbus смогла производить компоненты со сложными характеристиками, такими как решетчатые структуры, без каких-либо дополнительных производственных затрат.Результат: дистанционные панели на 15 % легче, чем панели, созданные традиционными методами, что способствует снижению веса самого самолета.

Структурные компоненты для оборонных систем

В центре внимания: Nano Dimension и Harris Corporation

Когда дело доходит до обороны, 3D-печать может изменить способ производства концевых частей военной техники. Текущие оборонные применения варьируются от сложных кронштейнов и малых беспилотников-разведчиков до компонентов реактивных двигателей и корпусов подводных лодок .

Электроника 3D-печать — молодая, но все более растущая область интересов оборонных компаний. Благодаря этой технологии инженеры в настоящее время могут проектировать и производить прототипы сложных печатных плат и антенн собственными силами.

Для производителей это означает возможность ускорить процесс разработки продукта за счет устранения необходимости передачи дорогостоящих проектов третьим сторонам.

Антенны — важный пример того, как 3D-печать ускоряет процесс проектирования электронных устройств.

Возьмем случай Harris Corporation, которая вместе с Nano Dimension, производителем электронных систем для 3D-печати, добилась ключевого прорыва в 2018 году, когда она производила антенны с использованием 3D-печати.

Harris Corp. и Nano Dimension успешно объединились для производства 3D-печатной радиочастотной схемы [Изображение предоставлено Harris Corp.] от 3D-печати, используя эту технологию для производства нестандартного инструментального оборудования, такого как приспособления и приспособления, по запросу.

 

Французский производитель аэрокосмической техники Latécoère использовал 3D-печать, чтобы сократить время изготовления нестандартных инструментов. Ранее компания использовала фрезерные станки с ЧПУ для изготовления этих инструментов со сроком изготовления до шести недель. Теперь, с помощью 3D-принтеров FDM, Latécoère может создавать производственные инструменты всего за пару дней — сокращение времени выполнения заказа на 95%.

Компания утверждает, что этот новый подход к производству оснастки также снижает затраты на 40%. Примечательно, что инструменты эргономично настроены, что облегчает работу оператора и приводит к более быстрому и эффективному времени производства.

 

Аналогичным образом Moog Aircraft Group использует 3D-печать FDM для собственного производства таких инструментов, как координатно-измерительные машины (КИМ). В прошлом компания отдавала это приспособление на аутсорсинг, и этот процесс занимал от 4 до 6 недель. Теперь Moog использует 3D-печать самостоятельно, изготавливая приспособления для КИМ примерно за 20 часов. Светильники, которые раньше стоили более 2000 фунтов стерлингов, теперь можно сделать за пару сотен фунтов.

Запасные части

 

В центре внимания: Satair

Сильно полагаясь на запасные части и запасные части , аэрокосмическим компаниям все чаще требуются короткие сроки выполнения этой задачи.

Чтобы удовлетворить этот спрос, поставщики аэрокосмической промышленности должны найти способы более быстрого предоставления производственных услуг. Аддитивное производство позволяет быстро производить запасные части в момент необходимости. Это, в свою очередь, снижает потребность в огромных складских запасах, помогая снизить затраты на хранение запасов и обеспечить местное производство деталей.

Satair — дочерняя компания Airbus, которая специализируется на дистрибуции запасных частей, предлагая пластмассовые и металлические детали, изготовленные методом аддитивного производства.

Поставщик запасных частей использует 3D-печать для изготовления деталей и инструментов по индивидуальному заказу. Эта технология помогает значительно сократить время выполнения заказа и упростить сложную логистику цепочки поставок. Благодаря такому стратегическому подходу компания может сократить время оборота за счет быстрого производства запасных частей для операций технического обслуживания.

 

Аэрокосмическая и оборонная промышленность составляет значительную долю рынка аддитивных технологий. Причины этого просты: аддитивное производство предлагает огромную ценность, от улучшения характеристик самолетов до предложения более гибкого подхода к производству запасных частей.

 

Однако переход к производству требует аддитивного производства для преодоления определенных проблем. К ним относятся сертификация деталей, напечатанных на 3D-принтере, лучшая воспроизводимость процессов и безопасность.

 

Тем не менее, учитывая значительные инвестиции в разработку и сертификацию процессов и материалов для 3D-печати, будущее 3D-печати для аэрокосмической и оборонной промышленности, безусловно, выглядит блестящим.

Автомобильная промышленность  все больше использует аддитивное производство: только в 2019 году глобальные доходы от автомобильной AM достигли 1 доллара США.4 миллиарда. Эта цифра, по-видимому, только увеличится, поскольку, согласно отчету SmarTech, к 2025 году выручка, связанная с AM в производстве автомобильных деталей, достигнет 5,8 миллиарда долларов. В таких областях, как автоспорт и спортивные гонки , инструменты проектирования, такие как генеративный дизайн и оптимизация топологии, постепенно меняют традиционные подходы к проектированию деталей.

 

Хотя прототипирование в настоящее время остается основным применением 3D-печати в автомобильной промышленности, компании все чаще находят другие варианты использования, такие как инструменты.Кроме того, несколько автомобильных компаний начинают находить инновационные конечные приложения для 3D-печати, что свидетельствует о захватывающем развитии сектора.

 

Преимущества 3D-печати для автомобилей
 

Ускоренная разработка продукта

Прототипирование стало ключевой частью процесса разработки продукта, предлагая средства для тестирования и проверки деталей перед их производством. 3D-печать предлагает быстрый и экономичный подход к проектированию и производству деталей.Поскольку необходимость в инструментах отпадает, группы разработчиков могут значительно ускорить циклы разработки продуктов.

Большая гибкость проектирования

Возможность быстрого создания проектов дает разработчикам большую гибкость при тестировании нескольких вариантов дизайна. 3D-печать позволяет дизайнерам быстро вносить изменения и модификации в дизайн за короткое время.

Индивидуализация

3D-печать предлагает автопроизводителям экономичный и гибкий способ изготовления индивидуальных деталей.В сегменте роскоши и автоспорта компании уже используют эту технологию для производства персонализированных деталей как для внутренней, так и для внешней части автомобиля.

Создание сложной геометрии

Поскольку для большинства автомобильных компонентов требуется сложная геометрия, такая как внутренние каналы (для конформного охлаждения), тонкие стенки и мелкие сетки, аддитивное производство позволяет производить очень сложные детали, которые при этом остаются легкими и прочными.

Изготовленные на 3D-принтере сиденья

Компания Porsche недавно представила новую концепцию сидений для спортивных автомобилей, в которой используются 3D-печать и решетчатый дизайн.

Новые сиденья оснащены полиуретановыми 3D-печатными центральными секциями сиденья и подушки спинки, которые можно настроить по трем уровням жесткости: жесткий, средний и мягкий.

Своими индивидуальными сиденьями немецкий автопроизводитель берет пример с автоспорта, где индивидуальная подгонка сидений под конкретного водителя является нормой.

Porsche планирует напечатать на 3D-принтере 40 прототипов сидений для использования на европейских гоночных трассах уже в мае 2020 года, а отзывы клиентов будут использованы для разработки окончательных уличных моделей к середине 2021 года.

В будущем Porsche хочет расширить возможности индивидуальной настройки сидений, помимо их жесткости и цвета, путем персонализации сидений в соответствии с конкретными контурами тела клиента. В настоящее время 3D-печать остается единственной технологией, которая может обеспечить такой уровень персонализации.

Прототипы   

Создание прототипов было основным применением 3D-печати для автомобильных приложений. Благодаря возможности производить несколько итераций дизайна за более короткий промежуток времени, 3D-печать является эффективным инструментом для разработки продукта.В настоящее время технология развилась до такой степени, что ее можно использовать для создания функциональных прототипов с использованием высокоэффективных материалов, таких как ULTEM и PEEK.

Инструменты

В центре внимания: Ford Motor Company  

Для производства высококачественных деталей необходимы вспомогательные инструменты для производства и сборки. Хотя инструментальное оборудование (например, формы для литья под давлением, шаблоны и приспособления) не является прототипом или конечным элементом, оно остается жизненно важным элементом производственного процесса.

Благодаря таким технологиям 3D-печати, как FDM и SLS, автомобильные компании могут производить вспомогательные инструменты с меньшими затратами, что значительно повышает эффективность работы на заводе. Инструменты также могут быть настроены для улучшения функциональности при значительно меньших затратах, чем традиционные методы.

Отличным примером инноваций в области инструментов является компания Ford, которая в 2018 году была награждена за использование 3D-печати для изготовления инструментов.

Одним из отмеченных наградами инструментов компании стал сборочный подъемник, изготовленный с использованием FDM.Деталь, напечатанная на 3D-принтере, стоит на 50% меньше, чем обычная деталь, и значительно сокращает время выполнения заказа.


Уменьшение веса было ключевым фактором в этом случае использования — более легкое вспомогательное устройство для подъема облегчило бы работу и уменьшило бы травмы от повторяющихся движений. С помощью 3D-печати инженеры смогли изготовить значительно более легкое приспособление.


Запасные и запасные части

В центре внимания: Porsche

Затраты на хранение запасов составляют значительную часть расходов многих OEM-производителей и поставщиков автомобилей. В рамках традиционного производства массовое производство запасных частей является обычным явлением. Однако это часто приводит к длительным срокам доставки и высоким затратам на хранение.

 

Аддитивное производство может изменить способ производства и распространения запасных частей за счет производства по требованию. Это означает, что детали производятся на месте, в то время, когда это необходимо. Координация спроса и предложения таким образом может не только резко снизить стоимость запасов, но и сократить время доставки конечному потребителю.

Немецкий производитель автомобилей Porsche использует преимущества 3D-печати именно для этой цели. Для коллекционеров автомобили Porsche Classic могут быть очень востребованы. Однако отсутствие нужной детали может означать, что автомобиль больше не может функционировать. Тем не менее, относительно низкий спрос в сочетании с короткими производственными циклами означает, что складирование большого количества запчастей для таких автомобилей невозможно.

Здесь на помощь приходит 3D-печать.

В начале 2018 года компания объявила об использовании 3D-печати для производства запасных частей для своих редких и классических автомобилей.Сочетая технологию SLM для металлических компонентов и SLS для пластмасс, Porsche смогла предложить своим клиентам широкий выбор высококачественных редких деталей по минимальной цене.

Детали для конечного использования

В центре внимания: BMW

Одним из основных препятствий для использования аддитивного производства в производстве являются большие объемы производства, которые обычно требуются для автомобильной промышленности (более 100 000 деталей в год). Однако в последние годы произошли значительные улучшения в скорости и размерах промышленных принтеров, а также в большей доступности материалов.

В результате AM становится жизнеспособным производственным вариантом для некоторых серий производства среднего размера, особенно в таких областях, как автоспорт и автомобили класса люкс, где объемы производства ниже среднего.

Благодаря 3D-печати за последнее десятилетие более 1 миллиона деталей BMW оказалась в числе лидеров отрасли, когда речь идет о аддитивном производстве.

В случае торцевых деталей BMW успешно применила 3D-печать для изготовления металлического крепления для своего Родстер i8 модель .Инженеры создали оптимизированный кронштейн на крыше (крепление, которое помогает складывать и раскладывать мягкий верх автомобиля), который весит на 44% меньше, чем предыдущие версии.

Сегодня компания может напечатать на 3D-принтере до 238 таких деталей на платформу, что делает кронштейн крыши первым серийным автомобильным компонентом, изготовленным методом аддитивных технологий.

3D-печать сегодня постепенно меняет способ разработки автомобилей. Будь то коммерческий автомобиль, грузовик или гоночный автомобиль, технология предлагает автомобильным инженерам и дизайнерам инструменты для проверки пределов дизайна и производительности.

 

Тем не менее, ключевыми факторами более широкого распространения 3D-печати в автомобилестроении остаются возможность ускорить вывод продукции на рынок и снизить затраты на разработку продукта. По мере развития технологий 3D-печати перспектива крупномасштабного производства будет становиться все более вероятной.

ГЛАВА 3

Медицина и стоматология

Медицинская и стоматологическая промышленность является одной из самых быстрорастущих компаний, внедривших аддитивное производство.И поскольку 97% медицинских специалистов AM уверены, что использование 3D-печати будет продолжать расти в секторе , эта тенденция, похоже, сохранится. Применение аддитивного производства в медицинской промышленности, от медицинских устройств до протезов и даже биопечати, разнообразно и широко.  


Преимущества 3D-печати для медицины и стоматологии  

Что движет этим ростом? Геометрическая свобода, предоставляемая AM, и возможность предоставлять более персонализированный уход за пациентами с минимальными затратами чрезвычайно привлекательны. А в сочетании с компьютерной томографией 3D-печать можно использовать для предоставления индивидуальных решений для пациентов, таких как имплантаты и зубные протезы.

Усовершенствованные медицинские устройства

3D-печать — идеальная технология для создания или оптимизации конструкций медицинских устройств. Благодаря недорогому быстрому прототипированию производители медицинского оборудования имеют больше свободы в разработке новых продуктов, что помогает намного быстрее выводить новые медицинские устройства на рынок.

Персонализированное здравоохранение

Медицинская промышленность может использовать возможности 3D-печати для создания устройств для конкретных пациентов.Например, такие устройства, как протезы и имплантаты, можно производить быстрее и дешевле, чем при использовании традиционных методов производства.

В центре внимания: 3D-печать прозрачных капп

Прозрачные элайнеры — это стоматологические устройства, используемые для корректировки и выпрямления зубов. Подсчитано, что большинство прозрачных элайнеров в настоящее время производятся с использованием форм, напечатанных на 3D-принтере.

Ключевыми технологиями, обеспечивающими это, являются стереолитография (SLA) и струйная обработка материалов благодаря их высокой скорости и точности.В дополнение к этим процессам на основе смолы также набирает обороты порошковая технология HP Multi Jet Fusion.

Основной причиной использования 3D-печати при производстве прозрачных капп является возможность экономичной их настройки, поскольку прозрачные каппы по своей сути являются индивидуальным продуктом.

Один из примеров компании, использующей 3D-печать для прозрачных капп в компании Align Technology, крупнейшем производителе прозрачных капп, известной под брендом Invisalign. По сообщениям, в 2019 году компания производила более полумиллиона уникальных 3D-печатных деталей в день.

Учитывая такие объемы, неудивительно, что SmarTech Analysis, ведущая исследовательская фирма в области 3D-печати, назвала прозрачные выравниватели «самым крупным приложением для технологий 3D-печати в современном мире».

Учитывая постоянно растущие возможности 3D-печати, мы ожидаем, что компании, производящие прозрачные элайнеры, в конечном итоге перейдут на прямую 3D-печать элайнеров в течение следующих пяти лет.

 

Цифровая стоматология

Цифровая стоматология – внедрение цифровых технологий в стоматологическую практику – i трансформация стоматологического сектора.Традиционные процессы, используемые для создания слепков зубов, постепенно заменяются цифровыми технологиями, а настольные системы 3D-печати, 3D-сканеры и материалы становятся все более доступными.

 

Комбинируя внутриротовое сканирование и 3D-печать, зуботехнические лаборатории могут создавать такие стоматологические изделия, как коронки, мостовидные протезы и прикусные шины, идеально соответствующие анатомии пациента.

 

Уровень успеха в дентальной имплантологии также может быть увеличен с помощью 3D-печати, поскольку производятся индивидуальные хирургические шаблоны.Это повышает качество и точность стоматологических работ. Эти хирургические шаблоны можно производить быстрее и дешевле.

 

Компания Formlabs, производитель настольных компьютеров SLA и SLS, подсчитала, что было проведено более 50 000 операций с использованием хирургических шаблонов, изготовленных на его машинах.

Имплантаты и протезы, напечатанные на 3D-принтере

Spotlight: Lima Corporate  

3D-печать может быть использована для создания индивидуальных протезов и ортопедических устройств из ряда сертифицированных биоматериалов.грамм. титановые) материалы.

Что касается имплантатов, то 3D-печать в настоящее время используется для создания протезов тазобедренных и коленных суставов, имплантатов для реконструкции черепа и спинных имплантатов.

По оценкам, по состоянию на 2019 год более 600 000 имплантатов будут изготовлены с помощью 3D-печати. К 2027 году это число превысит 4 миллиона.

Одной из компаний, специализирующихся на имплантатах, напечатанных на 3D-принтере, является Lima Corporate. Итальянская компания, одна из пионеров использования 3D-печати для ортопедических изделий, в настоящее время использует не менее 15 металлических 3D-принтеров для производства таких деталей, как вертлужные чашки, которые являются неотъемлемой частью протезов бедра.

В одном примере альпинист, нуждающийся в замене тазобедренного сустава, получил тазобедренный имплантат Лимы с вертлужной чашкой, напечатанной на 3D-принтере. Благодаря 3D-печати стало возможным изготовить чашу, которая имитирует пористую структуру натуральной кости, улучшая остеоинтеграцию — процесс, который позволяет имплантату стать постоянной частью тела.

В конечном итоге пациент снова смог ходить и карабкаться только через два с половиной месяца после имплантации.

Биопечать 

Spotlight: Organovo    

Хотя 3D-печать еще не может быть использована для 3D-печати частей тела, эту технологию можно использовать для 3D-печати частей тела.

Эта технология, известная как биопечать, используется для исследований и испытаний и имеет большой потенциал для регенеративной медицины. Вместо использования пластика или металлов 3D-биопринтеры наносят слой живых клеток, называемых биочернилами, имитируя ткани органов.

 

3D-биопечать  уже используется для изготовления относительно простых искусственных тканей и структур, таких как хрящи, кожа и кости, а также кровеносных сосудов и сердечных заплат.

Organovo — американская медицинская лаборатория и исследовательская компания, изучающая возможности использования 3D-печати для производства биопечатных тканей.Процесс биопечати превращает клетки, взятые из донорских органов, в биочернила. Затем эти клетки укладываются слой за слоем, образуя небольшие участки ткани.

 

Эти напечатанные на 3D-принтере ткани могут предоставить лучший способ тестирования новых лекарств и методов лечения, устраняя необходимость испытаний на животных или проведения рискованных клинических испытаний.

Хирургическое планирование и тестирование

Больницы все чаще используют 3D-печать в своих лабораториях для создания анатомических моделей пациентов.На основе МРТ и КТ пациента эти модели обычно создаются с использованием методов полноцветной 3D-печати, таких как Струйное распыление материала , чтобы они оставались очень точными и реалистичными.

Хирурги могут затем использовать эти напечатанные на 3D-принтере копии органов для планирования и отработки хирургической операции перед ее выполнением. Было доказано, что этот подход ускоряет процедуры, повышает хирургическую точность и минимизирует инвазию.

В настоящее время медицинский и стоматологический сектор оценивается в , представляющих 11% общего рынка аддитивного производства.Основным преимуществом 3D-печати в этом секторе является ее способность предоставлять более персонализированное медицинское обслуживание, а также возможности для улучшения дооперационного планирования и внедрения инноваций в области устройств.

 

Однако для того, чтобы 3D-печать действительно изменила медицинский и стоматологический рынок, необходимо решить ключевые проблемы, в первую очередь сертификацию процессов и устройств для 3D-печати.

 

При этом современные тенденции предполагают, что использование 3D-печати в медицине и стоматологии будет продолжать развиваться, прокладывая путь для более продвинутых приложений и новых решений для лечения.

Чтобы оставаться конкурентоспособными в постоянно меняющемся рыночном ландшафте, предприятия розничной торговли и отрасли, ориентированные на потребителя, должны уметь гибко адаптироваться к меняющимся потребительским требованиям и отраслевым тенденциям. Аддитивное производство отвечает этим требованиям, обеспечивая рентабельный подход к разработке, тестированию и производству продукции. От бытовой электроники до игрушек и спортивной одежды ключевые игроки в отрасли потребительских товаров все чаще признают 3D-печать ценным дополнением к существующим производственным решениям.

Кроме того, недавний рост промышленных настольных 3D-принтеров приблизил технологию к рукам дизайнеров и инженеров, ускорив возможности того, что может быть достигнуто в этом секторе.

Преимущества 3D-печати для потребительских товаров

Усовершенствованная разработка продукта

Перед запуском любого нового продукта его дизайн должен быть проверен, протестирован и одобрен. Этот процесс происходит на этапе разработки продукта. Прототипы и модели являются жизненно важным аспектом этого процесса, поскольку они обычно используются для исследования рынка, тестирования и проверки.

3D-печать значительно ускоряет этот процесс, позволяя быстро создавать прототипы и модели. Используя эту технологию, дизайнеры продуктов и инженеры могут разрабатывать и тестировать несколько итераций и выполнять повторяющиеся тесты в гораздо более короткие сроки.

Ускорение вывода продукта на рынок

Возможность ускорить разработку продукта напрямую влияет на скорость вывода продукта на рынок.Дело простое: имея возможность тестировать и проверять продукты быстрее, компании-разработчики продуктов и инженеры могут сократить время выхода на рынок.

Некоторые компании сделали еще один шаг вперед, начав 3D-печать продуктов для пилотных испытаний продуктов с потребителями. В 2015 году PepsiCo разработала несколько прототипов своего бренда чипсов Ruffles, впоследствии протестировав размеры с потребителями, чтобы определить, какой из них предпочтительнее. Затем самый популярный прототип был использован для создания новой машины для нарезки картофельных чипсов на заводах PepsiCo.

Это применение 3D-печати позволило PepsiCo гораздо быстрее вывести на рынок различные вкусы своего бренда Ruffles, при этом несколько вкусов доступны более чем на дюжине рынков по всему миру.

Массовая индивидуализация 

Возможно, самое большое влияние 3D-печати на потребительские товары заключается в потенциале создания персонализированных продуктов, адаптированных к требованиям потребителей.

При традиционном производстве, когда продукты обычно изготавливаются в массовом порядке, производство индивидуальных продуктов небольшими партиями крайне неэффективно и экономически невыгодно.

 

Эти ограничения устранены с помощью аддитивного производства, и компании уже пользуются возможностью предоставлять клиентам индивидуальные услуги.

 

Товары народного потребления

Обувь

Adidas, например, печатает на 3D-принтере промежуточные подошвы для своих кроссовок Futurecraft 4D с использованием собственной технологии Carbon Digital Light Synthesis™ . Одним из ключевых преимуществ использования 3D-печати таким образом является улучшение характеристик обуви для различных видов спорта благодаря различным свойствам промежуточной подошвы.

Единственную в своем роде конструкцию промежуточной подошвы с 20 000 распорок для лучшей амортизации невозможно создать с помощью традиционных технологий. Например, при литье под давлением или компрессионном формовании было бы практически невозможно создать промежуточную подошву с требуемыми переменными свойствами и потребовать сборки.

Adidas’s Futurecraft 4D кроссовки [Image Credit: Adidas]

Beauty & Cosmetics

Spectlight: Chanel

, в то время как 3D-печать исторически рассматривается как единственный заповедник промышленного производства, технологии также находят свое применение в индустрии красоты.

 

Французская модная компания Chanel — одна из компаний, демонстрирующих потенциал 3D-печати, выпустившая первую в мире 3D-печатную щеточку для туши в 2018 году. Щетка для туши Révolution Volume была создана с использованием SLS, технологии, в которой используется лазерный луч. для сплавления слоев полиамидного порошка.

 

Благодаря 3D-печати дизайн щеточки был оптимизирован — например, шероховатая зернистая текстура улучшает сцепление туши с ресницами.

 

Хотя 3D-печать может быть новинкой в ​​​​косметической промышленности, пионеры, такие как Chanel, демонстрируют, как эта технология может изменить способ производства косметических продуктов.

Образ кредит: Gillette

ювелирные изделия

Speclight: Boltenstern

При первых мысли, ювелирные изделия, возможно, не кажутся очевидным применением добавок. Однако эта технология приносит пользу производителям ювелирных изделий по двум причинам.Во-первых, это 3D-печать моделей для литья по выплавляемым моделям, которые дешевле и быстрее производить, чем традиционные методы.

 

Второй подход заключается в 3D-печати ювелирных изделий напрямую с использованием драгоценные металлы . Оба способа позволяют создавать нестандартные украшения с тонкими стенками и сложными деталями, которые было бы невозможно сделать другими способами.

 

Австрийская ювелирная компания BOLTENSTERN использовала 3D-печать для производства ювелирных изделий, таких как браслеты, серьги, ожерелья и запонки.

 

В партнерстве с COOKSONGOLD, поставщиком порошков драгоценных металлов, BOLTERNSTERN использовала технологию DMLS для создания ювелирной коллекции Embrace. По словам производителя ювелирных украшений, это первая коммерческая коллекция на рынке, напечатанная на 3D-принтере из золота и платины.

Благодаря различным формам, включая начало, облако и цветок, эта технология упростила достижение беспрецедентного уровня персонализации и очень сложных конструкций. Настраиваемый характер коллекции означает, что клиенты могут выбирать из множества комбинаций и вариаций.

Велосипеды

 

В центре внимания: Arevo & Franco Bicycles 

Несколько специализированных производителей велосипедов начали интегрировать компоненты, напечатанные на 3D-принтере, в свою продукцию.

Например, компания Franco Bicycles запустила новую линейку электровелосипедов с композитной рамой, напечатанной на 3D-принтере, которую производит калифорнийский стартап Arevo. Рама, входящая в линейку велосипедов Emery, используется в Emery ONE eBike, что делает его первым в мире велосипедом с рамой, напечатанной на 3D-принтере.

Одним из уникальных аспектов производства рамы из углеродного волокна, напечатанной на 3D-принтере, является то, что она была изготовлена ​​как единая деталь, а не как сборка из нескольких частей, что типично для традиционных велосипедных рам. Этому способствует запатентованный роботизированный процесс 3D-печати и запатентованное программное обеспечение для генеративного проектирования, разработанное компанией Arevo, занимающейся 3D-печатью.

Благодаря 3D-печати время изготовления велосипедной рамы Emery ONE сократилось с 18 месяцев до нескольких дней.Кроме того, компания также смогла значительно сократить затраты на разработку продукта.

По сравнению с новаторскими отраслями, такими как аэрокосмическая и медицинская, внедрение аддитивного производства в производстве потребительских товаров все еще относительно молодо. Тем не менее, в отрасли все больше признаются преимущества большей индивидуализации, более быстрого выхода на рынок и разработки продукта.

 

По мере развития аддитивного производства мы, вероятно, увидим, что все больше потребительских брендов будут следовать по пути первопроходцев в отрасли, подталкивая технологию к новым приложениям и возможностям.

ГЛАВА 5

Промышленные товары


Сектор промышленных товаров включает производство компонентов машин, инструментов и оборудования, используемых в производстве других товаров. С ростом производственных затрат и оцифровкой производства промышленные OEM-производители должны постоянно развиваться, чтобы поддерживать операционную гибкость и снижать затраты. Поэтому производители все чаще обращаются к 3D-печати, чтобы оставаться гибкими, быстро реагирующими и инновационными.

 

Ключевые преимущества 3D-печати промышленных товаров 

Сложность проектирования

Как мы видели в других отраслях, быстрое прототипирование является ключевым вариантом использования 3D-печати для сектора промышленных товаров. Изменения конструкции, на которые ушли бы месяцы при использовании традиционных методов производства, могут быть реализованы намного быстрее, часто менее чем за неделю, с использованием 3D-печати.

 

Сокращение времени выполнения заказа

Согласно отчету Sculpteo о состоянии отрасли за 2018 год , 52% работников сектора промышленных товаров больше всего отдают предпочтение 3D-печати из-за ее способности сокращать время выполнения заказа. Поскольку 3D-печать не требует инструментов, производители могут сократить время, необходимое для производства деталей, минуя трудоемкий и дорогостоящий этап производства инструментов.

 

Сложность конструкции

3D-печать — экономичная технология изготовления деталей сложной геометрии. Конструкции, которые в противном случае было бы невозможно создать с помощью обычного производства, теперь могут быть изготовлены с помощью 3D-печати.

 

Производство по запросу

Поскольку 3D-печать позволяет изготавливать физические детали из цифровых файлов за считанные часы, компании могут использовать новую модель производства деталей по запросу.

Применение промышленных товаров

В центре внимания: аддитивное производство Bowman  

Детали конечного использования

Крупные производители промышленных товаров уже исследуют аддитивное производство как средство производства. Например, 3D-печать помогает трансформировать производство подшипников в компании Bowman Additive Production, ведущем производителе подшипников в Великобритании.

Используя технологию HP Multi Jet Fusion и нейлоновый материал PA11, компания Bowman смогла изготовить каркас Rollertrain по индивидуальному заказу.Часть указывает на сложность производственного процесса; он содержит блокирующую конструкцию, в которой используются элементы качения для соединения каждой секции клетки.

Результат: подшипники с увеличенной на 70 % несущей способностью и увеличенным сроком службы до 500 %.

Инструменты 

В центре внимания: Eckhart and Wilson Tool International

Возможность 3D-печати производственных вспомогательных средств, таких как приспособления, датчики и приспособления, открывает новые возможности для производителей промышленных товаров.

В дополнение к шаблонам и приспособлениям, 3D-печать произвела революцию в производстве твердых инструментов, таких как пресс-формы, используемые в литье под давлением и литье под давлением . Традиционно пресс-формы фрезеруются на станках с ЧПУ и могут подвергаться нескольким итерациям проектирования, что занимает недели, если не месяцы, прежде чем будет достигнут окончательный дизайн. Это приводит к длительному и очень дорогостоящему процессу со значительными потерями материала.

Теперь вместо этого можно использовать технологии 3D-печати металлом, такие как DMLS или SLM, что позволяет компаниям, производящим инструменты, не только сокращать отходы материала, но и улучшать функциональность пресс-формы.Это может быть достигнуто за счет интеграции охлаждающих каналов более сложной формы в конструкцию, что существенно улучшает охлаждающие характеристики пресс-формы.

 

Eckhart, компания, предоставляющая производственные решения, недавно принял 3D-печать с целью замены существующих металлических инструментов эквивалентами, напечатанными на 3D-принтере. По словам компании, 3D-печатные инструменты предлагают множество преимуществ, включая улучшенную линию обзора, легкие компоненты, улучшенный дизайн и эргономику.

 

Wilson Tool International, крупнейший независимый производитель инструментов, — еще одна компания, которая признала преимущества аддитивного производства инструментов после запуска своего подразделения 3D-печати — Wilson Tool Additive — в конце 2018 года. Подразделение AM увидит компанию предлагает изготовленные на заказ приспособления, приспособления и инструментальное оборудование с использованием технологий FDM и полимеризации в ваннах. Выгоды? Клиенты могут рассчитывать на получение изготовленных на заказ гибочных инструментов и вспомогательных деталей в течение нескольких часов, а не дней или недель.

Запасные части

В центре внимания: Siemens Mobility  

Благодаря 3D-печати по запросу производители могут производить запасные части быстро и экономично. Такой подход удобен, например, когда устаревшее оборудование требует замены, которое может быть снято с производства или его трудно приобрести. 3D-печать запасных частей в момент необходимости также может помочь сократить запасы, минуя дорогостоящее хранение запасных частей, спрос на которые невелик.

Siemens Mobility является одним из примеров компании, использующей 3D-печать для производства запасных частей и инструментов по запросу в сервисном центре Siemens Mobility RRX Rail. Ожидается, что ежемесячно в депо будет прибывать около 100 поездов, поэтому 3D-печать будет играть важную роль в оптимизации производства запасных частей.

 

Детали, напечатанные на 3D-принтере, сокращают затраты и время выполнения заказа с недели до нескольких часов, а также обеспечивают большую оперативность.

Промышленным производителям 3D-печать предлагает новые способы улучшения производственных процессов, разработки новых бизнес-моделей и внедрения инноваций.

Хотя для дальнейшего ускорения внедрения технологии все еще необходимы дальнейшие усовершенствования, такие как повторяемость процессов и качество деталей, по мере того, как возможности промышленного аддитивного производства продолжают развиваться, а вместе с ними и применение технологии в этом секторе.

Чтобы подготовиться к этому будущему, промышленные OEM-производители должны учитывать необходимость внедрения стратегии AM в своих организациях.

ГЛАВА 6

Каково будущее 3D-печати?

В этом руководстве мы видели, как 3D-печать выходит за рамки быстрого прототипирования.Новые возможности серийного производства и полностью виртуальные складские запасы вскоре могут стать реальностью.

Промышленные приложения, описанные в этом руководстве, демонстрируют ценность 3D-печати для существующих производственных процессов. Хотя за этим переходом стоит несколько движущих сил, их можно в общих чертах разделить на две группы:

  • Инновации в процессах:  относится к большей гибкости и гибкости, которую 3D-печать привносит в производство и цепочки поставок.Он включает в себя оцифровку и децентрализацию производства, а также возможность создавать инструменты и запчасти по требованию.

  •  

  • Product Innovation : относится к расширенным возможностям проектирования для создания инновационных деталей и продуктов, включая сложные решетчатые конструкции и другие геометрические формы, облегчение, индивидуализацию, уменьшение количества деталей и многокомпонентную 3D-печать.

По состоянию на 2021 год мы видим, что 3D-печать делает огромный скачок вперед, указывая на еще более захватывающие возможности на горизонте.В нынешнем виде потенциал технологии только начинает полностью раскрываться. Однако по мере того, как компании из разных отраслей все больше переходят на более интеллектуальное цифровое производство, актуальность промышленной 3D-печати будет только расти.

16 самых крутых приложений для 3D-печати — слайд-шоу

Слайд-шоу

Все, от еды до моды и реальных частей человеческого тела.

  • 16 самых крутых приложений для 3D-печати


    3D-печать — это путь будущего, и он становится все более доступным.Но в дополнение к новому оборудованию создается большое количество программного обеспечения, чтобы соответствовать постоянно выпускаемым новым, лучшим, меньшим и более доступным машинам.

    Некоторые из следующих проектов просто невероятны: люди создают все, от продуктов питания и одежды до настоящих частей человеческого тела. Читайте нашу подборку самых крутых проектов.

    3D-печать… песни?


    Да, вы правильно прочитали. Помните, как в начале 2000-х вы смотрели триповое движущееся «представление» вашей песни на своем старом проигрывателе Windows Media? Это что-то вроде взрослой версии.Reify создала программное обеспечение, которое может слушать вашу музыку и создавать из нее прекрасные произведения искусства. Источник
  • Украшения из ткани

    Мода часто находится на переднем крае, поэтому неудивительно, что она начала набирать популярность в приложениях для 3D-печати. Что хорошо в приведенном выше, так это то, что вы можете использовать программное обеспечение и материалы для создания потрясающего печатного дизайна, а затем пришить его к существующему предмету одежды — это действительно аккуратный DIY и настраиваемый поворот.

    Некоторые из следующих проектов просто невероятны: люди создают все, от еды до моды и настоящих частей человеческого тела. Читайте нашу подборку самых крутых проектов.
    Источник

  • Кости

    Видите тот серый кусок в позвоночнике, который держит доктор? Это позвонок, напечатанный на 3D-принтере. Не только для развлечения — как настоящий позвонок, который вонзится в позвоночник реального человека.Этот человек — Минхао, у которого был обнаружен редкий рак костей, а злокачественная опухоль росла во втором позвонке, поэтому его нужно было заменить. Эта команда врачей напечатала ему новый из титанового порошка, который легкий и прочный, а его пористая структура поможет костям со временем срастись с ним.
    Источник

  • 3D 3D-очки?

    Найдите минутку и подумайте о том, что вы делали в 13 лет.Если ваш ответ похож на то, как вы ковыряетесь в носу и едва сдаете экзамен по алгебре, приготовьтесь чувствовать себя очень неадекватно. Очки-киборги, изображенные выше, представляют собой нечто вроде Google Glass DIY, созданное 13-летним подростком. Он напечатал оправы для очков на 3D-принтере и объединил их с другим высокотехнологичным оборудованием, чтобы создать свою собственную пару менее чем за 100 долларов.
    Источник

  • Здания

    Люди уже создают здания с помощью 3D-принтеров, но обычно печатают части здания, которые затем склеиваются.На фото выше здание другое. Все они будут напечатаны за один раз, как небольшие проекты 3D-печати на очень большом 3D-принтере. Соответственно, когда он будет завершен, он будет расположен в Эмиратах, а рабочие будут жить в близлежащем Музее будущего.
    Источник

  • Музыкальные инструменты

    Если вы страстный поклонник ремесла или пурист, который не думает, что технология может создать тот же тип инструмента, что и человек, вы можете не думать, что это круто .Но помимо того, что создавать запасные части стало проще и дешевле, чем раньше, это может сделать музыкальные инструменты более доступными, настраиваемыми и красивыми (по-своему).
    Источник

  • Обувь

    Если вам интересно, что надеть с этой потрясающей рубашкой, украшенной 3D-принтом, вот идеальный аксессуар: 3D-печатная обувь.3D-печать упрощает и удешевляет индивидуальный дизайн, а это означает, что ваши странно большие ноги обретут здесь дом.
    Источник

  • Автомобили

    Это не первый напечатанный на 3D-принтере автомобиль, но первый, собранный целиком с нуля! Это было сделано в выставочном зале Международной выставки производственных технологий в Чикаго, и только на сборку кузова ушло невероятных два дня.Еще круче, дизайн с открытым исходным кодом.
    Источник

  • Функциональная керамика

    Помимо точного и замысловатого вида, который ни один производитель керамики не смог бы воспроизвести вручную, он также был создан с помощью 3D-принтера, специально разработанного для производства безопасной в использовании керамики. Всего несколько лет назад это было возможно только с принтером промышленного размера, но художник, создавший эти керамические изделия, потратил 2 года на разработку принтера меньшего размера.
    Источник

  • Роботы

    Мы не собираемся составлять футуристический список футуристических печатных вещей без роботов! Тело этого робота было полностью построено с помощью 3D-печати, за исключением двигателя. Печать таким образом позволяет изготавливать более дешевые и прочные детали и не тратить материалы впустую.
    Источник

  • Beautiful Sugar

    То, что вы видите выше, — результат работы сахара, пищевого красителя и творчества — и, конечно же, причудливого 3D-принтера.Прямо сейчас 3D Systems ChefJet может сделать эти яркие и потрясающие кубики сахара (или бриллианты, или шарики) практически любой сложной и изящной формы, которую вы можете себе представить.
    Источник

  • Слепки

    Плюсы: вы можете избавиться от зуда, принять душ и иметь самый крутой на вид наручник. Минусы: нет крутых подписей от друзей (или постыдных рисунков, которые нельзя убрать).Нам кажется, что выбор очевиден! Они также лучше борются с сыпью и инфекциями, которыми можно заразиться при использовании традиционных гипсовых повязок.
    Источник

  • Дерево

    Вы не можете просто расплавить древесину и превратить ее в жидкий материал, но вы можете сделать то, что сделала компания выше, и смешать полимерную основу PLA с древесной пылью, чтобы получить этот потрясающий вид.Мы можем придумать массу удивительных приложений для 3D-проектов на основе дерева, но эти очки будут довольно хорошо смотреться с этой украшенной рубашкой и туфлями из прошлого. Однажды вы просто оденетесь полностью в одежду, напечатанную на 3D-принтере.
    Источник

  • Чехлы для протезов

    На тот случай, если внешний вид протеза в стиле Железного человека был недостаточно крутым, теперь есть невероятно выглядящие 3D-печатные чехлы для протезов. Это позволяет людям с ампутированными конечностями придать некоторый стиль своему внешнему виду с помощью протеза, а также использовать 3D-печать, почему бы и нет?
    Источник

  • Еда

    Хлоя Рутцервельд, по сути, взглянула на кусочки сахара, которые были раньше, и сказала: «Фу, гадость». (Не осуждай нас, Хлоя). Она хотела сделать что-то столь же потрясающее, но гораздо более полезное, чем чистый сахар.Поэтому она работала с исследовательской группой, чтобы создать то, что вы видите выше: распечатанное тесто со спрятанными внутри семенами. Через несколько дней семена прорастают в грибы и другие травы, которые можно есть!
    Источник

  • Ручки для 3D-печати

    Используя быстро затвердевающую нить, эта ручка буквально позволяет вам просто рисовать в воздухе и сохраняет свою форму во время движения. Однако самое классное в этом проекте то, насколько он воплощает в себе дух 3D-печати — удивительного способа создания, доступного для всех.
    Источник

14 ключевых приложений и примеров 3D-печати, которые вы должны знать 2022

Студент бизнеса заходит в лабораторию 3D-печати.

Звучит как установка на шутку. Но как директор MakerLab, лаборатории 3D-печати в бизнес-школе Гиса при Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн, д-р.Вишал Сачдев постоянно видит, как это происходит.

«Первый вопрос, который возникает у людей: что мне делать с [принтерами]?» — сказал он. «Большинство людей на самом деле не привыкли что-то делать. Они привыкли покупать вещи».

Чтобы показать новичкам возможности технологии, Сачдев и его команда начинают с «повседневных предметов», таких как брелки и скрепки.

Его первым личным проектом 3D-печати, как смутно помнит Сачдев, была расческа.

Это было еще в 2012 году.Как и многие люди в то время, Сачдев слышал о 3D-печати — ее почти десять лет преподносили как следующую большую вещь, — но на самом деле он мало чем занимался. Он был профессором бизнеса, а 3D-печать обычно считалась прерогативой инженеров. Он предлагает новый послойный метод создания всего, от космических жилищ до украшений. В конечном счете, это технология производства, а не бизнес-предложение. Верно?

Нет, по словам коллеги Сачдева, доктораАрик Риндфлейш. Он убедил Сачдева в том, что 3D-печать также имеет большое значение для бизнеса. Это может изменить целые бизнес-модели, трансформировать цепочки поставок и изменить поведение потребителей. Если бы люди могли печатать физические объекты со своих рабочих столов, возможно, они стали бы относиться к ним по-другому.

Сачдев был заинтригован. Он распечатал свою расческу. Затем, в 2013 году, он и Риндфлейш открыли MakerLab, первую (и единственную) лабораторию 3D-печати в бизнес-школе. Сегодня автономная лаборатория имеет парк из 20 3D-принтеров, которые печатают полимолочной кислотой или нитью PLA — разновидностью пластика.

Хотя 3D-печать имеет некоторые проблемы с масштабируемостью — она не такая быстрая, как сопоставимые методы, особенно для больших партий, — она затронула множество областей. С небольшой помощью Сачдева мы собрали несколько способов его использования в различных отраслях, от моды до аэронавтики.

Приложения для 3D-печати

  • Здравоохранение (Thera-Solutions, BioLife4D, Materialise)
  • Аэронавтика/космические путешествия (GE Aviation, SpaceX, NASA)
  • Продукты питания (Natural Machines, Hershey’s, Barilla)
  • Мода (Monoqool, New Balance , Studio XO)
  • Строительство (Rael San Fratello, White Clouds)
Здравоохранение

Здравоохранение 3D-принтеры

не умеют вести себя у постели больного — они больше похожи на футуристические хлебницы, чем на медсестер. Тем не менее, они могут косвенно заботиться о больных и инвалидах, распечатывая артефакты, начиная от вспомогательных устройств и заканчивая почти функциональными человеческими сердцами. (Профессионалы используют реалистичные сердца для проверки на токсичность.) Другими словами, 3D-печать дает врачам и медсестрам новый набор инструментов, от простых до научно-фантастических.

 

Thera-Solutions

Thera-Solutions: более крепкая хватка

Местонахождение: Чикаго

Как используется 3D-печать: fun ctionalhand, флагманский продукт Thera-Solutions, на самом деле не имеет формы руки.Это больше похоже на улучшение руки; основатели компании — эрготерапевт и физиотерапевт — разработали его для людей, которые борются с подвижностью пальцев. Простое устройство из пластика и шнура облегчает захват. Пользователи просто заарканивают «ложку, или зубную щетку, или ручку», — объяснил доктор Сачдев, и затягивают петлю на пластиковой ручке, напечатанной на 3D-принтере.

Он бы знал: Thera-Solutions произвела первый запуск 150 забавных рукояток в MakerLab. «Было очень здорово работать над проектом, который может положительно повлиять на чье-то качество жизни», — сказал доктор.Сачдев.

Несмотря на то, что им может пользоваться каждый, этот инструмент был разработан специально для детей. Другими словами, это дешево и долговечно. Он также многогранен, доступен как горизонтальный, так и вертикальный захват. На сегодняшний день его надежный захват помогает пользователям держать бутылки с водой, размешивать смесь для торта и даже выполнять точные задачи, например красить ногти.

 

BioLife4D

BioLife4D: Нарушение донорства органов

Местонахождение: Чикаго

Как используется 3D-печать: Пересадка органов — это ужасное испытание, часто связанное с длинным списком ожидания и неопределенным будущим. Однако BioLife4D стремится изменить это с помощью 3D-печати функциональных человеческих сердец, процесса, называемого «биопечатью». На данный момент, используя желатиноподобные чернила, сделанные из человеческих стволовых клеток, команда успешно напечатала миниатюрное сердце с функциональной структурой: четыре основные камеры, желудочки и т. д. Команда надеется увеличить размеры своих сердец отсюда. Конечная цель, согласно футуризму, состоит в том, чтобы «напечатать полноразмерные человеческие сердца, которые можно было бы трансплантировать пациентам, подобно замене батарейки в часах».

 

Materialise

Materialise: персонализированные имплантаты бедра и плеча

Местонахождение: Левен, Бельгия

Как она использует 3D-печать: Эта компания, базирующаяся в ЕС, управляет фабрикой 3D-печати с восемью моделями принтеров, способных работать с более чем 30 материалами, что означает, что она может печатать практически все. Тем не менее, некоторые из его наиболее примечательных творений — это изготовленные на заказ имплантаты плеча и бедра. Процесс работает следующим образом: штатные инженеры просматривают компьютерную томографию пациента и разрабатывают дизайн титанового имплантата с учетом физиологии этого пациента. На сегодняшний день имплантаты Materialise помогают пациентам вылечиться от болезней, включая артрит и огнестрельные ранения.

 

Аэронавтика и космические путешествия

Аэронавтика и космические путешествия

Обычно массовое производство сложной машины означает производство миллиона различных деталей.Однако 3D-печать меняет это. Как сказал один из первых новаторов в области 3D-печати Ави Райхенсталь в своем выступлении на Ted Talk: «Принтеру все равно, какую форму он создает — самую элементарную или самую сложную». Другими словами, технология упрощает производство сложных конструкций.

Это было благом для авиационной промышленности. В наши дни процесс производства реактивных и ракетных двигателей часто включает детали, напечатанные на 3D-принтере.

 

GE Aviation

GE Aviation: новая оптимизация производства

Местонахождение: Атланта, Джорджия.

Как используется 3D-печать: Для двигателя LEAP компании GE Aviation, используемого в самолетах Boeing и Airbus, требуется 19 металлических форсунок для реактивного топлива. Когда-то каждую насадку собирали из 20 разных частей, каждую выковывали по-своему. 3D-печать упростила процесс — теперь форсунки можно печатать как единое целое, не требуя сборки.

Эта технология практически заменила традиционное производство, когда речь шла о форсунках, пояснил Сачдев. На сегодняшний день GE напечатала более 30 000 форсунок новым способом, и команда настолько увлечена 3D-печатью, что приобрела компанию, которая напечатала самые первые из них. Сейчас компания работает над другими проектами, которые позволят еще более полно интегрировать 3D-печать в производственные процессы GE.

 

SpaceX

SpaceX: полностью напечатанный на 3D-принтере двигатель

Местонахождение: Хоторн, Калифорния

Как компания использует 3D-печать: Основное видение SpaceX — сделать коммерческие космические путешествия такими же доступными, как полеты на Землю — не имело бы смысла без 3D-печати. SpaceX уже давно экспериментирует с технологией производства, которая может радикально снизить стоимость ракетных двигателей.Сначала компания создала ракету Falcon, двигатель которой имел клапан, напечатанный на 3D-принтере. Затем появился SuperDraco, двигатель которого был полностью напечатан на 3D-принтере из .

До сих пор SpaceX утверждала, что 3D-печать повышает долговечность и снижает затраты. Однако во время недавнего испытания двигатель SuperDraco, похоже, взорвался, что вызвало некоторые вопросы о деталях, напечатанных на 3D-принтере. Керри Стивенсон пишет, что в условиях экстремального космического путешествия каждый из многих слоев металлического объекта, напечатанного на 3D-принтере, функционирует как «шов», уязвимый для разрыва.Это все еще неясно, но SpaceX почти наверняка проведет дальнейшее расследование, прежде чем отправлять пилотируемые миссии.

 

НАСА

НАСА: Детали легкого космического корабля

Местонахождение: Вашингтон, округ Колумбия.

Как используется 3D-печать: Беспилотная капсула Orion, которую НАСА разрабатывает для полета на Луну, будет оснащена новым облегченным двигателем благодаря 100 напечатанным на 3D-принтере деталям. Каждая из них будет напечатана из специальной пластиковой нити, разработанной специально для космических путешествий.Сверхпрочный материал дешевле и легче металла, что делает капсулу более аэродинамической.

Пластик также менее чувствителен к статическому электричеству. «В космосе… материалы будут накапливать заряд», — сказал Скотт Севчик агентству Рейтер. (Шевцик — вице-президент по производственным решениям в Stratasys, одной из фирм, разработавших данный пластик.) «Если бы электроника космического корабля была поражена током, это могло бы привести к значительным повреждениям».

 

Продукты питания

Продукты питания

Большинство 3D-принтеров не могут печатать что угодно — их внутренние механизмы были разработаны для печати на определенном материале, таком как пластик или металл.Или расплавленный шоколад. Да, некоторые 3D-принтеры могут печатать еду, но только если она имеет пастообразную текстуру. На самом деле, ультра-эксклюзивный всплывающий ресторан Food Ink предлагает только блюда, напечатанные на 3D-принтере: подумайте о десертах, расположенных идеальной спиралью, и блюдах из морепродуктов в форме лобстеров.

Еда

, напечатанная на 3D-принтере, предназначена не только для элитных обедов. Эта технология также может влиять на домашнюю кухню, добавляя новые дизайны и возможности пасты.

 

Natural Machines

Natural Machines: робот-су-шеф

Местонахождение: Барселона, Каталония, Испания

Как она использует 3D-печать: Эта компания производит не столько настольный 3D-принтер, сколько настольный.Foodini, пищевой принтер размером с тостер, позволяет создавать порции нестандартного размера, дизайна и сервировки. Домашние повара просто программируют его интерфейс с сенсорным экраном, предварительно загружая предлагаемые формы, и помещают свежие ингредиенты в пять капсул принтера. Затем он производит съедобные творения, такие как гуакамоле, геометрическое печенье и даже масляную скульптуру в форме человеческой головы.

 

Hershey’s

Hershey’s: печатные поцелуи

Местонахождение: Херши, Пенсильвания.

Как компания использует 3D-печать: В 2014 году компания Hershey’s представила 3D-принтер для шоколада: CocoJet, созданный в сотрудничестве с 3D Systems. (Эта компания является законной — технический директор Чак Халл изобрел 3D-печать.) Если кажется, что превратить пластиковый принтер в принтер для шоколада — это довольно просто, подумайте еще раз. CocoJet требовал кропотливой настройки.

«Шоколад имеет совсем другие свойства плавления и охлаждения, чем что-то вроде пластика», — сказал TechCrunch Джефф Мундт, менеджер по маркетингу Hershey.

Готовая машина могла бы печатать фотографии на плитках шоколада или создавать замысловатые решетчатые мега-поцелуи. Но поскольку последнее заняло некоторое время (около 90 минут), Hershey’s ограничил использование принтера 2D во время своего пребывания в Chocolate World, тематическом парке Hershey’s Pennsylvania.

 

Barilla

Barilla: паста в форме луны

Местонахождение: Парма, Эмилия-Романья, Италия

Как используется 3D-печать: В мире макаронных изделий форма решает все.Он влияет на вкус блюда, на то, как оно впитывает соус, и на то, как оно выглядит на тарелке. Именно поэтому компания Barilla ежегодно проводит конкурс на лучший 3D-дизайн пасты. Один прошлый победитель: Lune, сферический дизайн с кратерами, вдохновленный луной.

3D-принтеру Barilla размером с холодильник требуется от двух до трех минут, чтобы напечатать девять кусочков макарон из манной крупы, а это означает, что процесс печати не намного быстрее, чем у людей-ремесленников. Тем не менее, Barilla по-прежнему глубоко инвестирует в свои возможности.На самом деле, они недавно создали дочернюю компанию BluRhapsody, которая специализируется на пасте, напечатанной на 3D-принтере.

 

Мода

Мода

Хотя 3D-принтеры универсальны, они не всемогущи. Хотя они преуспевают в печати материалов, подобных пластику, печать всего, что драпируется или приятно на ощупь, остается непомерно дорогим. Это делает ткань неприемлемой на данный момент.

Тем не менее, одежда далеко не единственная вещь, которую мы носим. Пластиковые аксессуары, от солнцезащитных очков до обуви, идеально вписываются в современный гардероб.Некоторые из них напечатаны на 3D-принтере, но, как ни странно, это не сандалии Jelly. (Они пластиковые, но изготовлены методом литья под давлением.)

 

Monoqool

Monoqool: очки, адаптированные к вашему лицу

Местонахождение: Фреденсборг, Дания

Как она использует 3D-печать: Эта датская компания печатает на 3D-принтере очки с простой минималистичной эстетикой. Дизайн настолько обтекаемый, что даже не требуются винты — крючковатые металлические дужки просто защелкиваются в легкой оправе очков, напечатанной из полиамидного порошка.Но простота окончательного вида противоречит работе, которая происходит за кулисами. Технические специалисты настраивают каждый дизайн Monoqool в соответствии с формой лица, стилем и предпочтениями клиента.

 

New Balance

New Balance: кроссовки как батуты

Местонахождение: Бостон

Как компания использует 3D-печать: Компания New Balance впервые обратилась к компании Formlabs, занимающейся 3D-печатью, с амбициозным, немного безумным проектом: изобретением пенопласта.В частности, компания хотела переосмыслить пену, которую она использовала для межподошвы кроссовок, слой обуви, который поглощает удары. New Balance искал более упругий и прочный материал.

Formlabs представила совершенно новое вещество: Rebound Resin, жидкость, которая может быть напечатана в виде сложной решетки и затвердевать под воздействием ультрафиолетового излучения. New Balance теперь использует это вещество, а не пену, в своих кроссовках Triple Cell, которые обеспечивают различный уровень поддержки стопы.

«Это больше похоже на эластичный батут, чем на пену». Об этом Wired рассказала Кэтрин Петрекка, генеральный менеджер студии инновационного дизайна New Balance.

 

Studio XO

Studio XO: одежда Леди Гаги

Местонахождение: Лондон, Англия/Великобритания

Как используется 3D-печать: Вероятно, самым известным нарядом Леди Гаги было платье из сырой говядины, но это был далеко не единственный ее модный эксперимент. В 2013 году она вышла на красную дорожку в двух разных предметах одежды, напечатанных на 3D-принтере — или элементах «архитектуры тела» — от Studio XO, высокотехнологичного британского дома моды.Один наряд Гаги, белый Anemone, имел силуэт, похожий на пузырь; Тем временем черное Parametric Sculpture Dress имело более извилистую, извилистую форму и отличалось головным убором-прорезью-повязкой на глазу из легкого пластика. Для создания черного изделия команда дизайнеров черпала вдохновение в работах скульптора Джеффа Кунса, а также в собственных полетах фантазии.

«Вещи, которые были только плодом нашего воображения, теперь мы можем увидеть в CAD [и] 3D-печати», — сказала VICE соучредитель Studio XO Нэнси Тилбери.

 

Строительство

Строительство

Через сто лет словосочетание «напечатать дом» могло бы заменить в просторечии выражение «построить дом».Несколько компаний уже разработали технологию и материалы для 3D-печати нестандартных цементных корпусов всего за 24 часа. Это тоже дешево — иногда всего 10 000 долларов.

Это лишь один из способов, которым 3D-печать потрясла основы строительной отрасли. Некоторые учреждения экспериментируют с печатью Adobe или используют модели, напечатанные на 3D-принтере, для иллюстрации новых архитектурных концепций.
 

Раэль Сан-Фрателло

Раэль Сан-Фрателло: Жилье из бесплатных материалов

Местонахождение: Окленд, Калифорния.

Как используется 3D-печать: В этой архитектурной студии, возглавляемой дуэтом мужа и жены Рональдом Раэлем и Вирджинией Сан-Фрателло, бетон — лишь один из материалов, из которых они печатают дома на 3D-принтере. Они также экспериментировали с различными материалами, которые менее творческие умы могут счесть «мусором».

«Мы… пытались использовать резину из переработанных шин, стекла из разбитых ветровых стекол и соль из залива Сан-Франциско», — рассказали они журналу Architect Magazine.

Раэль и его студенты-архитекторы также экспериментировали с типографиями из глины.Хотя Раэль, конечно, не придумал эту идею с нуля — на самом деле, он вырос в глинобитном доме в Колорадо — он сделал инновацию, объединив грязь и технологию 3D-печати.


 

Белые облака

Белые облака: точные модели зданий

Местонахождение: Огден, Юта

Как используется 3D-печать: Может быть сложно визуализировать строительный проект, основываясь только на чертеже или компьютерном моделировании.White Clouds предлагает альтернативу: сверхточную миниатюру, напечатанную на 3D-принтере. (3D-принтер компании имеет такое высокое разрешение, что способен напечатать человеческий волос.) Модели компании, сделанные из смолы, пластика и материала, похожего на песчаник, помогают архитекторам и их сотрудникам донести свое видение. После того, как здание построено, модели также служат убедительными дисплеями, привлекая внимание так же, как кукольный домик.

 

Изображения из Shutterstock, социальных сетей и веб-сайтов компаний.

Каковы приложения для 3D-печати в космосе?

Опубликовано 27 января 2022 г. автором: Джейми Д.

В бесконечность… и дальше! Кто не слышал культовую фразу из «Истории игрушек», которая так точно отражает стремление человечества исследовать все, что только возможно? Есть причина, по которой космос известен как последний рубеж, теперь мы достигли концов земного шара, это следующий регион, где мы можем использовать человеческие инновации и наше врожденное желание исследовать.Возможно, неудивительно, что аддитивное производство теперь также используется для дальнейшего расширения человечества. От спутников до ракет, еды и многого другого — мы подробно рассмотрели некоторые из самых инновационных способов 3D-печати, которые в настоящее время используются в космосе!

Тестирование 3D-печати на МКС

Одним из основных способов использования 3D-печати в космосе в настоящее время является тестирование, когда астронавты на МКС пытаются выяснить, является ли AM жизнеспособной технологией для использования даже в условиях микрогравитации.Например, Incus и Европейское космическое агентство (ESA) объединились для тестирования процесса производства металла на основе литографии Incus, чтобы выяснить, будет ли он жизнеспособным для создания деталей на лунной базе с использованием металлолома или существующих поверхностных материалов. В настоящее время на МКС также проводятся эксперименты, чтобы определить, можно ли в будущем использовать биопечать, по словам Европейского космического агентства, «для поддержки лечения длительных космических экспедиций и планетарных поселений». Эти эксперименты проводятся в BioFabrication Facility, и недавно команда из Уэйк Форест выиграла конкурс НАСА со своей технологией создания выращенных в лаборатории тканей печени человека с использованием AM.Хотя есть еще больше экспериментов, в том числе в аддитивном производственном комплексе Redwire.

Фото: Incus GmbH

AM может создавать структуры на Луне

Вы слышали о 3D-печатных домах на Земле, но знаете ли вы, что НАСА и другие организации также изучают его потенциал для жилья на Луне и других планетах? Космическая колонизация или гипотетическое постоянное поселение на небесных объектах, отличных от Земли, уже несколько лет рассматривается многими организациями, поскольку они проводят исследования, чтобы выяснить, возможно ли это.И краеугольным камнем для многих является то, сможем ли мы создать поселения, и аддитивное производство рассматривается как возможное решение. Существует ряд проектов, начиная с Project Olympus ICON, целью которого является тестирование и разработка прототипов для возможной будущей полномасштабной системы аддитивного строительства, которая могла бы печатать инфраструктуру на Луне. У Redwire есть аналогичная идея, поскольку они отправили материалы для исследования Redwire Regolith Print (RRP) на МКС, чтобы определить, будет ли возможно 3D-печать с лунным реголитом, рыхлой породой и почвой для создания мест обитания на других планетах. и луна.И многие другие, в том числе Marsha Design от AI SpaceFactory, который стал победителем конкурса NASA Centennial Challenge 3D Printed Habitat Challenge, проектов Luyten и ESA.

Фото: ICON

3D-печать используется для изготовления спутников

Аддитивное производство также все чаще используется в космосе для спутников. В настоящее время есть проекты ряда компаний, включая Boeing и Airbus, которые использовали аддитивное производство для создания все более сложных и легких деталей для своих спутников.Например, в прошлом году Airbus использовал метод аддитивного многослойного производства (ALM) для изготовления радиочастотных (РЧ) компонентов для двух спутников Eurostar Neo и 3D-печатных двигателей для наноспутников с ионным двигателем. Совсем недавно компания Fleet Space в Австралии даже объявила, что будет запускать напечатанные на 3D-принтере спутники рядом с созвездием Центавра.

Фото предоставлено: Fleet Space

Исследование и колонизация Марса

Колонизация другой планеты еще может показаться научной фантастикой, но для некоторых она все больше становится реальностью.Человек уже много лет пытается «покорить» Марс, и 3D-печать — выбранный инструмент для помощи в этих усилиях. Действительно, его часто считают одним из самых многообещающих способов заселить знаменитую красную планету. Например, в 2020 году НАСА запустило на Марс марсоход Perseverance с одиннадцатью металлическими деталями и инструментами, напечатанными на 3D-принтере. Это позволило добиться малой массы и высокоточного наведения, недостижимого при обычном производстве. Цель «Настойчивости» — поиск признаков древней микробной жизни.
Еще один проект исходит от Технологического университета Делфта, который разработал роботов Zebro, которые смогут прокладывать туннели под поверхностью Марса для создания подземных жилищ с помощью 3D-печати. Роботы могут общаться друг с другом и выполнять задачи: копать туннели и строить 3D-печатные конструкции. Подземное жилое пространство может быть пригодным для потенциальной колонизации, поскольку оно менее подвержено тепловым изменениям. Наконец, последний амбициозный проект в этой области был завершен ICON и Big-Bjarke Ingels Groups для НАСА: они создали реалистичную симуляцию 3D-печатной среды обитания под названием Mars Dune Alpha.Цель состоит в том, чтобы «перевезти» его на Марс для поддержки длительных исследовательских космических миссий.

Предварительный просмотр того, как будет выглядеть Mars Dune Alpha (фото предоставлено ICON)

Подруливающие устройства, напечатанные на 3D-принтере

Аддитивное производство все чаще используется в аэрокосмической отрасли и, в частности, в космических исследованиях для различных целей. Это связано с тем, что он позволяет изготавливать более легкие, дешевые и более эффективные детали благодаря уникальной геометрии, возможной с AM, а также используемым материалам.Одно из таких применений включает использование аддитивного производства для двигателей. Одним из примеров является лунный посадочный модуль Griffin.

Команда Griffin Mission One (GM1) Astrobotic в партнерстве с Agile Space Industries создала специальные 3D-печатные двигатели для лунного посадочного модуля Griffin, известные как двигатели управления ориентацией (ACT). Гриффин будет использоваться НАСА для доставки марсохода Volatines Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) к Южному полюсу Луны в 2023 году. Миссия особенно важна, поскольку марсоход будет использоваться для картирования наличия льда на Луне.

VIPER НАСА на поверхности Луны (фото предоставлено NASA Ames/Daniel Rutter)

Ракетные двигатели, напечатанные на 3D-принтере

Многие компании хотят быстро разработать ракетные двигатели, и самый простой способ сделать это — изменить производственные процессы. В результате космические компании обращаются к 3D-печати. Все чаще и чаще инженеры используют процесс SLS для 3D-печати деталей ракетных двигателей из порошка медного сплава, который может выдерживать высокие температуры. Если мы сосредоточимся на использовании ракетных двигателей, напечатанных на 3D-принтере, мы можем найти несколько недавних проектов, таких как проект испанской компании Pangea.Эта компания разрабатывает и выпускает в производство передовые 3D-печатные устройства сгорания из инновационных материалов. Они разработали ракетный двигатель, напечатанный на 3D-принтере, который на 15% эффективнее традиционных.


Одна из самых важных компаний в космическом секторе, НАСА, также разрабатывает ракеты завтрашнего дня в рамках проекта RAMPT (Технология быстрого анализа и производства двигателей). Благодаря этому НАСА использует аддитивное производство для создания больших космических ракетных двигателей.И, наконец, производитель 3D-принтеров SPEE3D получил от правительства Австралии грант в размере 1,5 миллиона долларов на проект по использованию его запатентованной технологии холодного распыления для печати ракетных двигателей из металлических материалов, среди прочих примеров.

Ракеты, напечатанные на 3D-принтере

Помимо производства конкретных деталей, аддитивное производство также используется в аэрокосмической промышленности для создания 3D-печатных ракет. Эта растущая тенденция позволяет отраслевым компаниям снижать вес конечных деталей.Среди них Relativity Space, американский стартап, который в последние годы демонстрирует экспоненциальный рост и позиционирует себя как одну из компаний, занимающихся 3D-печатью, которая привлекла наибольшее количество средств. Его проект Terran R направлен на то, чтобы стать первой полностью напечатанной на 3D-принтере многоразовой ракетой, которая сможет выводить более 20 000 кг на низкую околоземную орбиту (НОО) в многоразовой конфигурации. Запуск Terran R запланирован на 2024 год с мыса Канаверал.

С другой стороны, SpaceX начала внедрять аддитивное производство примерно в 2014 году с целью создания деталей для своих ракет.На сегодняшний день, стремясь колонизировать Марс к 2050 году, SpaceX использует 3D-печать металлом (DMLS) для оптимизации производственного процесса. Фактически технология позволяет строить ракеты, которые можно использовать повторно столько раз, сколько необходимо.

3D-печать еды в космосе

Еще одна проблема, с которой сталкивается аэрокосмическая промышленность, — это создание продуктов питания, напечатанных на 3D-принтере. Фактически, в последние годы появилось несколько проектов, сочетающих 3D-технологии с космической едой. В одном из них главную роль играет израильская компания Aleph Farms, объявившая в 2019 году о своем проекте по 3D-печати мяса на борту Международной космической станции (МКС).Благодаря 3D-принтеру Bioprinting Solutions им удалось создать мясо на основе клеток, которое сохраняет текстуру, вкус и структуру классического стейка. Для этого на Земле были собраны бычьи клетки и отправлены в космос, где их культивировали. В дополнение к этому, Aleph Farms также участвовала в так называемой миссии: космическая еда. Это консорциум экспертов в области космоса, продуктов питания и технологий, создающих комплексный подход к питанию человека в космосе. Вместе с кулинарным и инженерным опытом компании Astrea они стремятся разработать новые космические продукты, которые помогут астронавтам преуспеть в этой области.

Фото: Фермы Алеф

Еще одна такая инициатива исходит от SMRC в сотрудничестве с НАСА, которые стремились производить продукты питания для длительных космических миссий. Цель состояла в том, чтобы создавать блюда с помощью 3D-печати, которые сохраняли бы приятный вкус и в то же время содержали бы питательные вещества, не портясь на протяжении всей миссии. НАСА также в настоящее время реализует проект, в котором будет отмечена работа нескольких компаний, разрабатывающих инновационные способы доставки еды в космос. Из всех участвующих организаций 4 сделали ставку на 3D-печать: это BigRedBites, ALSEC, Electric Cow и KEETA.

3D-печатная одежда SpaceX для космонавтов

Еще одним применением аддитивного производства в космосе является создание одежды, необходимой для космических полетов. SpaceX создала скафандры и шлемы, напечатанные на 3D-принтере, которые можно легко воспроизвести с помощью настольных 3D-принтеров. Каждый шлем имеет забрало, клапаны, замки и микрофоны, а скафандры отвечают требованиям космических путешествий. Для изготовления этой одежды использовался метод печати шлемов FDM, так как он позволяет использовать более широкий спектр передовых материалов, таких как PEKK.

Фото: SpaceX

Что вы думаете об этих приложениях для 3D-печати в космосе? Дайте нам знать в комментариях ниже или на наших страницах в Facebook и Twitter! Не забудьте подписаться на нашу бесплатную еженедельную рассылку новостей, где все последние новости в области 3D-печати будут доставляться прямо на ваш почтовый ящик!

границ | Руководство по 3D-принтеру для разработки и применения электрохимических элементов и устройств

Введение

Мы переживаем четвертую промышленную революцию, более известную как Индустрия 4.0. Способы производства и управление отраслями сильно изменились за последнее десятилетие. Ускоренный прогресс был обусловлен исследованиями и разработками (НИОКР) более чистых технологий с более умными, быстрыми, дешевыми и более качественными производственными процессами (Almada-Lobo, 2016). В этом контексте новая технология 3D-печати выделяется в последнее десятилетие и обещает произвести революцию в производстве в нескольких секторах, таких как исследования и разработки, аэрокосмическая промышленность, промышленность, диагностика, здравоохранение, стоматология, машиностроение, гражданское строительство, образование, пищевая промышленность. , искусства и др.(Huang et al., 2013; Канада, 2014; Siebert and Teizer, 2014; Wong and Pfahnl, 2014; Gupta et al., 2015; Micallef, 2015; Pallottino et al., 2016; Iyer et al., 2017; Derossi. et al., 2018; Hamilton et al., 2018; Jones and Spencer, 2018; Prakash et al., 2018; Javaid and Haleem, 2020; Zhu et al., 2021)

3D-печать определяется как аддитивное производство ( AM) технология, созданная для построения трехмерных объектов. Соответственно, AM — это процесс, который создает 3D-объекты (полые или заполненные) путем отложения исходного материала слоями.(Bell and Bell, 2014) Самым популярным примером AM является каменная кладка: строительство конструкций с использованием соединенных или не соединенных блоков, таких как кирпичные стены. Некоторые детали можно построить, удалив сырье, например, вырезав объект из дерева. Этот метод известен как субтрактивное производство. Многие машины, такие как токарные станки и обрабатывающие центры, используют компьютерное числовое управление (ЧПУ) для выполнения субтрактивных производственных процессов (Minhat et al., 2009; Ertekin et al., 2013).

Хотя технология 3D-печати получила известность совсем недавно, она восходит к началу 1980-х годов, когда Хидео Кодама впервые описал нечто похожее на то, что несколько лет спустя стало называться методом стереолитографии (SLA).В 1984 году Чак Халл, основатель 3D Systems, разработал первую машину для быстрого прототипирования (3D-принтер), а первый патент был выдан в 1986 году. Два года спустя Карл Декард запустил еще одну технологию, селективное лазерное спекание (SLS), и в В следующем, 1989 году, Стивен Скотт Крамп, соучредитель Strasys, разработал технологию принтеров для моделирования методом наплавления (FDM). Термин FDM был запатентован Strasys, и поэтому была создана новая номенклатура с открытым исходным кодом для обозначения принтеров, использующих плавленые нити в качестве сырья: изготовление плавленых нитей (FFF) (Tully and Meloni, 2020).

Среди бесконечных возможностей применения в химии одной из областей исследований, которая получила большую пользу от достижений 3D-печати, является электрохимия. Исследовательские группы в области электрохимии и/или электроанализа в настоящее время ищут стандартизированные и индивидуальные способы производства электрохимических устройств, которые были бы более эффективными, недорогими, устойчивыми и более долговечными. Среди основных объектов исследования — электроды (анод, катоды, сенсоры, биосенсоры и иммуносенсоры) (Сильва и др., 2015; Дуарте и др., 2017 г.; Ханичерч и др., 2018 г.; Сильва и др., 2018 г.; Кардосо и др., 2019 г.; Cardoso et al., 2020a; Rocha et al., 2020), электрохимические ячейки (Raju, Basha, 2005; Жакеев и др., 2017; Cardoso et al., 2018; Katseli et al., 2020; Lim et al., 2020), микрожидкостные системы (Duarte et al., 2017; Rossi et al., 2018), среди прочего (Zhu et al., 2016; Cardoso et al., 2020b), особенно в отношении приложений для хранения энергии (батареи и суперконденсаторы) (Zhang et al. ., 2020), расщепление воды (Ambrosi, Pumera, 2016; Zambiazi et al., 2020), выделение водорода (Iffelsberger et al., 2020), топливные элементы (Bian et al., 2018) и сенсоры (Cardoso et al., 2020b). Столкнувшись с этой проблемой, 3D-печать оказалась удивительно полезной для изготовления неограниченного количества индивидуальных электрохимических устройств.

Даже несмотря на эту краткую историческую эволюцию 3D-печати, некоторые проблемы все еще требуют решения. В ходе этого обзора мы подробно объясним основы, необходимые для начала печати в 3D, а основные этапы всего процесса представлены на схеме 1.Первый вопрос, который необходимо решить, — что необходимо для печати 3D-объектов. К сожалению, 3D-принтеры не так просты в использовании, как струйные принтеры. Необходимо учитывать несколько факторов, таких как применение, выбор оборудования, сырья и уровень знаний оператора. Далее будут выделены основные преимущества и недостатки технологий 3D-печати, и, наконец, будет представлено их использование в электрохимических приложениях с особым акцентом на разработку электрохимических элементов.Кроме того, мы расскажем о новых тенденциях в области 3D-принтеров и о том, как они могут способствовать процессу исследований и разработок в области химии. Кроме того, здесь будут представлены типы 3D-принтеров и доступное сырье, а параметры программного обеспечения для создания, настройки и преобразования 3D-деталей в команду принтеру для выполнения задания будут подробно представлены в дополнительной информации SI

.

СХЕМА 1 . Блок-схема основных этапов процесса 3D-печати.

Типы 3D-принтеров

Мы начнем это путешествие с представления нескольких типов 3D-принтеров, которые в настоящее время доступны на рынке: FDM или FFF, SLA, SLS, цифровая обработка света (DLP), Multi Jet Fusion (MJF). , прямое лазерное спекание металлов PolyJet (DMLS), электронно-лучевая плавка (EBM) и другие. Основные части 3D-принтеров типа FFF и SLA показаны на рисунке 1.

РИСУНОК 1 . Схематическая диаграмма: (A) Cartesian FFF и (B) SLA 3D-принтеров (Источник: Произведено автором).

Наиболее распространенной технологией 3D-печати является Cartesian FFF, в которой в качестве сырья для создания 3D-объектов используется термопластичная нить. Как подробно описано в следующих строках, принтеры Cartesian FFF могут быть открытыми или закрытыми, с прямым приводом или боуденом, с фиксированной или подвижной станиной, но все они имеют некоторые общие черты, которые определяют их классификацию, которая выходит за рамки типа нитей, используемых в качестве сырье. Эти принтеры имеют три оси ( X , Y и Z ), которые определяют положение объекта в печатной платформе.Движение осей X , Y и Z может изменяться в зависимости от производителя принтера, но они всегда будут следовать декартовой системе координат. Эти движения также могут выполняться столом при движении вперед-назад или вверх-вниз, а также через экструдер. Экструдер, в свою очередь, присутствует в каждом FFF-принтере, и именно он отвечает за создание 3D-объектов. Кроме того, он разделен на две части: холодный наконечник, который втягивает жесткую нить, и горячую часть, где нить плавится до тех пор, пока она не станет достаточно жидкой, чтобы выйти через сопло и попасть на печатную платформу.Платформа для печати может быть горячей или холодной, однако большинство 3D-принтеров, выпускаемых в настоящее время, используют на своих машинах горячие платформы. Основным преимуществом горячего слоя является возможность использования нитей, которым нужна горячая поверхность для прилипания слоев друг к другу. (Wang et al., 2017; Rodríguez-Panes et al., 2018; Cardoso et al., 2020b)

Наконец, основными общими частями принтера FFF являются сопла. Существует несколько типов насадок с различными размерами отверстия от 0,1 до 1.0 мм и из разных материалов. Они напрямую связаны с двумя очень важными параметрами печати: скоростью печати и разрешением построенных объектов. Таким образом, чем меньше отверстие сопла, тем быстрее может быть печать и тем лучше будет готовое изделие. Наиболее распространенным материалом, используемым для изготовления сопла, является латунь, но также могут использоваться другие материалы, такие как гальванизированная медь, закаленная сталь, нержавеющая сталь и другие.

Вторая по популярности технология 3D-печати, более известная как полимеризация в ванне (ВП), использует в качестве сырья для печати фотополимеризуемую смолу, состоящую из мономеров и олигомеров, сшивающего агента и фотоиндикатора в ванне.(Tully and Meloni, 2020; Carrasco-Correa et al., 2021) В этом случае смола отверждается или затвердевает, когда источник света избирательно контактирует с ней. В настоящее время существует три технологии VP: SLA, цифровой световой процесс (DLP) и LED-LCD или MSLA.

В 3D-принтере SLA используется ультрафиолетовый лазер с отверстием луча от 150 до 300 мкм, который сканирует поверхность ванны с фотоактивированной смолой. Плотный трехмерный объект формируется за счет движения двух зеркал гальванометра: одного по оси X и другого по оси Y ; таким образом, луч облучает только затвердевающую область.Для сокращения времени печати 3D-принтеров SLA была создана технология 3D-печати DLP. В то время как SLA использует ультрафиолетовый лазер, DLP использует цифровой проектор для одновременного создания единого изображения каждого слоя с помощью DMD и набора линз, которые проецируют изображение на смолу.

Последней технологией 3D-печати является LED-LCD, хотя она была создана как эволюция 3D-принтеров DLP, они больше конкурируют с 3D-принтерами SLA. 3D-принтеры LED-LCD имеют принцип работы, аналогичный DLP, но они используют светодиодную матрицу в качестве источника света и ЖК-устройство вместо DMD.ЖК-устройства, помимо того, что блокируют или пропускают свет, также могут фильтровать его за счет изменения интенсивности света независимо для каждого пикселя и улучшают качество печатной поверхности, чтобы оно было таким же хорошим, как отпечатки SLA.

Как упоминалось ранее, существует несколько типов 3D-принтеров, в которых используется различное сырье, такое как полимерный порошок, металлический порошок, стекло, керамика, гипс и другие. Далее мы кратко расскажем о технологиях SLS, прямого лазерного спекания металлов (DMLS), многоструйного моделирования (MJF) и электронно-лучевой плавки (EBM), поскольку они чаще используются в промышленности, хотя их особенности очень интересны для исследования внутри и за пределами академии.

Технологии SLS и DMLS имеют одинаковый принцип работы, разница заключается в сырье, используемом для производства деталей: 3D-принтеры SLS используют полимерный порошок, а 3D-принтеры DMLS используют порошок алюминия или титана. Во время печати объектов тонкий слой пыли рассеивается на платформе внутри рабочей камеры, затем принтер нагревает порошок до температуры чуть ниже точки плавления сырья, и лазерный луч сканирует определенную область объекта. порошок, таким образом рисуя прототип объекта.Это лазерное сканирование происходит в поперечном сечении 3D-модели, механически сплавляя частицы до создания одного цельного куска. После печати деталей рабочая камера быстро охлаждается, чтобы гарантировать соответствующие механические свойства и предотвратить деформацию конструкции. После достижения комнатной температуры деталь можно вынуть из камеры сборки. Преимущество этого метода в том, что, в отличие от технологий FFF и VP, вы можете повторно использовать оставшуюся пыль от печати, поскольку сохраняются их свойства.(All3 dp, 2021; Formlabs, 2021)

3D-принтеры типа EBM работают очень похоже на DMLS, разница заключается в источнике тепла, используемом для спекания металлического порошка. В этих принтерах используется электронный луч, который создается пушкой из вольфрамовой нити накала под вакуумом. Пушка с ускорением проецирует электронный луч на слой металлического порошка, осажденного в камере построения, выборочно сплавляя их до тех пор, пока объект не будет сформирован. Технология MJF является последним примером 3D-принтеров в этом руководстве, они работают путем выборочного нанесения фьюзера на тонкий слой нейлонового порошка с помощью струйной матрицы.Нейлоновый порошок расплавляется слой за слоем, пока объект не будет окончательно сформирован. После этого вся оставшаяся пыль удаляется встроенной вакуумной системой, которая также удаляет остаточную пыль с напечатанного объекта. Наконец, детали окрашиваются в заранее выбранный цвет, обычно черный.

Таким образом, мы представляем в таблице 1 основные преимущества и недостатки 3D-принтеров FFF и VP.

ТАБЛИЦА 1 . Преимущества и недостатки 3D-принтеров FFF и VP.

После этого краткого обзора работы различных типов 3D-печати мы более подробно представим сырье, используемое каждой технологией, сосредоточив внимание на 3D-принтерах FFF и VP.

Сырье для 3D-принтера

После выбора наиболее подходящей технологии для желаемого применения другим фактором, который необходимо учитывать, является используемое сырье, например, нити и смолы чаще всего используются для 3D-принтеров с открытым исходным кодом. . Поиск материалов, отвечающих потребностям различных областей, укрепил сотрудничество между исследовательскими группами, а также укрепил отношения между академическими кругами и промышленностью и, следовательно, ускорил разработку новых нитей и смол.Нити, например, имеют очень разные физические, химические и механические свойства в зависимости от характеристик их полимерного предшественника. (Zaharia et al., 2017; Gümperlein et al., 2018; Singh et al., 2020; Carrasco-Correa et al., 2021) Хотя на рынке существуют сотни нитей, наиболее используемые и/или наиболее перспективные для НИОКР мы будем выделять: полимолочная кислота (PLA), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), полиэтилентерефталат, модифицированный гликолем (PETG), термопластичный полиуретан/термопластический эластомер (TPU/TPE), полипропилен (PP), Taulman Tritan High Tensile Polyester (тритан), поликетоны (PEEK), полиэфиркетонкетон (PEKK) и полиэфиримид (PEI).Химическая структура полимеров представлена ​​на схеме 2.

СХЕМА 2 . Химическая структура полимеров, используемых в качестве сырья для 3D-печати.

PLA – это нить, с которой легко обращаться, поэтому она больше всего подходит для начинающих операторов. Универсальность PLA тесно связана с одним из его основных преимуществ — биоразлагаемостью. С другой стороны, PLA имеет низкую термическую и механическую стойкость, он также очень гигроскопичен, что может сделать деталь потенциально хрупкой, а при неправильном использовании может вызвать некоторые проблемы, такие как засорение сопла.Процесс печати с использованием PLA происходит быстрее из-за относительно более низких температур печати от 180 до 230°C.

Второй наиболее часто используемой нитью является АБС-пластик, он обладает высокой ударопрочностью, хорошей термостойкостью и умеренной гибкостью. ABS имеет быстрое сжатие, которое вызывает деформацию деталей, делая конечный объект в большинстве случаев бесполезным. Чтобы уменьшить эти проблемы, рекомендуется использовать закрытый принтер, чтобы избежать попадания воздуха в объект во время печати, однако принтер должен оставаться в проветриваемом месте, поскольку при нагревании АБС-пластик выделяет токсичные пары.Температура печати филаментом ABS выше, чем у PLA, и варьируется от 210 до 250°C, что увеличивает время печати, так как принтер дольше нагревается. PLA и ABS являются наиболее используемым сырьем для изготовления электрохимических элементов и их композитов в сочетании с проводящими агентами для датчиков. (Cardoso et al., 2020b)

Другими нитями, не так хорошо изученными для электрохимических применений, но все же обладающими заметными преимуществами, являются PETG, TPU/TPE, PP, Tritan, PEEK и PEI.На рис. 2 показаны некоторые характеристики сырья, такие как стоимость, возможность вторичной переработки, биоразлагаемость, гибкость, гидрофобность, биосовместимость и температура печати. Когда 3D-печатные устройства сочетают в себе такие характеристики (например, биоразлагаемость/гибкость), можно создавать многообещающие практичные датчики для измерений в неводных средах.

РИСУНОК 2 . Графическое представление характеристик исходных полимерных материалов, используемых для 3D-печати FFF (Источник: создано автором на основе данных Ерохина и др., 2019; Лигон и др., 2017; Appropedia.org; и производители Rosemount Analytical Inc. и Curbell Plastics).

PETG является перерабатываемым материалом, одобренным FDA, и имеет диапазон температур печати от 210 до 230 °C, но для установки оптимальной температуры печати необходима очень тонкая настройка, что затрудняет работу с этим материалом для начинающих. Однако их преимущества того стоят, он обладает высокой механической и ударной стойкостью, эластичен, гидрофобен, биосовместим, плохо деформируется.Поскольку PETG считается безопасным для пищевых продуктов, его основное применение — использование предметов домашнего обихода и пищевых контейнеров. Полипропилен обладает хорошей эластичностью, высокой усталостной и химической стойкостью, очень прочен. Для печати полипропиленом температура экструдера должна быть от 215 до 230°C. ТПУ, с другой стороны, обладает более высокой эластичностью и гибкостью, чем полипропилен, имеет очень высокую стойкость к истиранию, а также очень устойчив к ударам. Как и PETG, с ним непросто обращаться. Температура его экструзии колеблется от 225 до 235°C.

Чтобы идти в ногу с развитием технологии 3D-печати, было создано несколько высокопроизводительных нитей. Tritan, PEEK, PEKK и PEI представляют собой нити с очень высокой механической и термической стойкостью. Они довольно легкие и относительно просты в печати. Кроме того, Tritan является материалом, одобренным Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, и имеет диапазон температур печати 260–280 °C, что делает его подходящим вариантом для использования на настольных 3D-принтерах. В отличие от PEEK, PEKK и PEI, эти нити требуют высокой температуры экструзии около 350°C.Данные, обобщенные на рис. 2, показывают, что нити в основном химически устойчивы к неорганическим растворам. Однако это не относится к химической стойкости к органическим растворителям. Наивысшую химическую стойкость к органическим растворителям показал ПП, за ним следуют ПЭТГ и тритан. (Erokhin et al., 2019; Appropedia 2021)

Как и в случае с нитями, очень важно правильно выбрать смолу для конкретного применения. Смолы предпочитают те, кто хочет создавать объекты с более высоким разрешением деталей, с гладкой, плотной или менее пористой поверхностью, помимо простоты отделки после печати.Кроме того, время является определяющим фактором при выборе принтеров, в которых вместо нитей используются смолы. Вообще говоря, они делятся на две группы: стандартные смолы и усовершенствованные смолы. Стандартные смолы являются наиболее распространенными, они имеют превосходную экономическую выгоду, они предлагают хорошие механические свойства, они полупрозрачны и могут быть окрашены в различные цвета, и их наиболее обычное применение — печать прототипов для различных целей. Некоторые смолы обладают свойствами, сходными с нитями, например, zABS, напоминающий нить из АБС.Группа передовых смол предназначена для более специфических применений и широко используется в машиностроении, стоматологии, медицине, играх и ювелирных изделиях. В эту категорию входят смолы на биологической основе, прозрачные, смываемые водой, гибкие, биоразлагаемые, заливаемые, флуоресцентные и быстро отверждаемые. В рамках своих особенностей они имеют лучшую механическую стойкость, лучшее разрешение печати, слабый запах, более высокую точность, влагостойкость, устойчивость к царапинам и другие.

Важным примечанием является то, что при каждом применении необходимо учитывать цвет нитей и смол, поскольку краситель, используемый при производстве сырья, может влиять на свойства продукта.Например, если целью является разработка композитного электрода на основе PLA и графита, и вы используете нить белого цвета (белый цвет обычно изготавливается из TiO 2 ). Необходимо учитывать все факторы, чтобы гарантировать, что эффективность этого электрода будет такой же, как у его предшественников, без учета цвета нити PLA. Например, TiO 2 внутри нити может придать фотокаталитические свойства конечному устройству, напечатанному на 3D-принтере (Browne et al., 2020).

Примеры применения 3D-принтеров в электрохимических устройствах

Электрохимические ячейки, напечатанные на 3D-принтере, для датчиков и других приложений

В этом разделе мы представим коллекцию публикаций, посвященных использованию 3D-принтеров в разработке электрохимических устройств.С 2012 года наблюдается экспоненциальный рост статей, посвященных технологии 3D-печати, связанной с электрохимией, как сообщалось в предыдущих работах критических обзоров, посвященных разработке электрохимических датчиков с использованием этой технологии (Cardoso et al., 2020b; Hamzah et al., 2018). Технология 3D-печати диверсифицировала и расширила возможности разработки и производства конкретных электрохимических элементов для нескольких приложений. Как упоминалось ранее, многие публикации посвящены использованию этой технологии в электрохимии и электроаналитических методах, но мало сообщений о разработке электрохимических элементов.Здесь мы представим примеры электрохимических ячеек, созданных на 3D-принтере, и их соответствующие приложения. В Таблице 2 обобщено множество конструкций ячеек в соответствии с приложениями, предложенными различными исследовательскими группами.

ТАБЛИЦА 2 . 3D-печатные электрохимические элементы, включая микрожидкостные устройства и носимые платформы, их соответствующие технологии печати, полимеры и области применения.

Согласно поиску, проведенному в базе данных Web of Science® с использованием ключевых слов «3D-печать» и «электрохимические элементы», мы можем выделить некоторые пионерские работы с использованием методов 3D-печати SLA и FFF в различных случаях.До SLA и FFF мы можем упомянуть простую электрохимическую ячейку с 3D-печатью, изготовленную с использованием ацетоксисиликонового полимера, отвержденного при комнатной температуре в течение 12 часов, что позволило проводить вольтамперометрические измерения и высветило потенциал 3D-печати (Symes et al., 2012). SLA был исследован раньше, чем FFF, и в пионерской работе Сноудена и соавторов (Snowden et al., 2010) была представлена ​​электрохимическая (U-образная) проточная ячейка, в которой рабочий электрод (электрод, легированный алмазом) помещался на дно ячейка в тонкослойной конфигурации, а контрэлектрод сравнения (проволока Ag/AgCl) вводился через выходной канал.Общий процесс изготовления, 3D-печати и последующей обработки занял 6–8 часов для устройства высотой 10 см (показано в таблице 2, линия A), отнимал много времени и использовал жидкую смолу, состоящую из акрилового олигомера. , пентаакрилат дипентаэритрита, триакрилат пропоксилированного триметилолпропана, фотоинициатор и стабилизаторы. Разрешение намного выше, чем у 3D-печатных устройств FFF, однако более длительное время изготовления, необходимость последующей обработки и отверждения, а также использование токсичных смол — вот некоторые недостатки, которые делают SLA менее популярным, чем FFF.Тем не менее, одна из первых работ по разработке функциональных электрохимических ячеек с помощью 3D-принтера FFF относится к 2014 году. По этому случаю Ponce de Leon et al. (2014) использовали два 3D-принтера с ABS для создания неделимой проточной ячейки с относительно большим размером (площадь электрода 49 см 2 ). Принтер UP!2 Plus (от PP3DP) использовался для изготовления электролитного канала, а принтер Ultra® 3SP (от Envision TEC) использовался для изготовления концевых пластин. Затем его охарактеризовали с помощью обычного окислительно-восстановительного зонда K 4 Fe(CN) 6 /K 3 Fe(CN) 6 для анализа массопереноса и сравнения с другими проточными ячейками, изготовленными с помощью традиционной механической обработки (Ponce De Леон и др., 2014). Авторы предложили использовать эту напечатанную на 3D-принтере ячейку для исследования электроосаждения, коррозии и электрохимического восстановления (удаление металла или усовершенствованные процессы окисления), а также топливных элементов (показаны в таблице 2, строка B).

Для создания проточных хемилюминесцентных ячеек использовались две разные 3D-технологии: с использованием 3D-принтера MJM (3D System) и с использованием фрезерного станка с ЧПУ (Datron). Ячейки были сконструированы с особенностями, первая с одной зоной обнаружения, а вторая с двумя отдельными зонами обнаружения.Обе системы сравнивали с обычными системами с использованием проточно-инжекционного анализа (FIA) и ВЭЖХ с быстрыми хемилюминесцентными реакциями (Spilstead et al., 2014). Проточная микроячейка была разработана с использованием 3D-принтера SLA для измерения электрохимической нагрузки водорода in situ посредством циклической вольтамперометрии с использованием измерений зонда Кельвина (Schimo et al., 2015), что, вероятно, является одной из первых работ с использованием технологий 3D-принтеров для разработка электрохимических элементов. В 2016 году была описана разработка ферментативных реакторов на бумажной основе для обнаружения глюкозы с использованием ячейки для анализа с периодической инъекцией (BIA), напечатанной на 3D-принтере.BIA — это портативная аналитическая система, которая обеспечивает быстрый анализ в сочетании с амперометрическими детекторами, поскольку в ней используется электронная микропипетка, которая точно контролирует объем и скорость введения, которые являются фундаментальными характеристиками, влияющими на текущую реакцию (Rocha et al., 2018). Ячейка BIA (внутренний объем 100 мл) имела низкую стоимость производства (5 долларов США) и была построена за 4 часа с использованием 3D-принтера FFF с ABS от Prusa Movtech (MovtecH Comercial Tecnologia LTDA-ME) (Dias et al., 2016). ). Электрод с трафаретной печатью, модифицированный берлинской лазурью (также известной как искусственная пероксидаза), селективный к амперометрическому обнаружению H 2 O 2 (продукт, образующийся в ферментативных реакторах), помещали внутрь ячейки, а электронную микропипетку собраны над ячейкой BIA для контроля скорости ввода и объема стандартных растворов и растворов образцов.Глюкоза была ферментативно преобразована с помощью H 2 O 2 , обнаруженного на электроде, что позволило косвенно определять глюкозу. Еще одна работа, о которой стоит упомянуть, принадлежит Cardoso et al. (2018), которые разработали многофункциональную проточную ячейку, используемую для амперометрического обнаружения нескольких наркотиков как с помощью FIA, так и с помощью BIA с использованием нескольких рабочих электродов, включая электроды, напечатанные на 3D-принтере (Cardoso et al., 2018). Преимуществом данной электрохимической ячейки является возможность использования как стационарных, так и проточных режимов (ФИА и БИА), а также несколько типов рабочих электродов, с общим объемом электролита 80 мл.Части ячейки, напечатанные на 3D-принтере FDM, были изготовлены в течение 6 часов с использованием нити ABS, но нить PLA также может использоваться для создания этой многоцелевой электрохимической ячейки. Миниатюрные противоэлектроды и электроды сравнения помещались через верхнюю крышку ячейки, а между рабочим электродом и металлической пластиной, используемой для электрического контакта, помещалось резиновое уплотнительное кольцо. Следовательно, для этих электрохимических элементов, напечатанных на 3D-принтере, требуются другие детали, которые не были напечатаны на 3D-принтере. Та же исследовательская группа сообщила о портативной, механизированной и полностью напечатанной на 3D-принтере платформе, которая включает в себя автоматический пробоотборник, шприцевой насос для инъекций и электрохимическую ячейку (Mendonça et al., 2019). Эта платформа (43 × 28 × 15 см) может манипулировать микрообъемами (0,5 мкл) из лотка для образцов, содержащего 68 флаконов, и вводить через электрод с трафаретной печатью, помещенный внутри электрохимической ячейки, напечатанной на 3D-принтере (внутренний объем от 50 до 10 мл), используя шприцевой насос, напечатанный на 3D-принтере. В этом отчете показано потенциальное применение 3D-печати для создания механизированных аналитических систем. Все эти электрохимические элементы последовательно представлены в таблице 2 (линии C-F).

Предыдущие примеры электрохимических ячеек, изготовленных с помощью 3D-печати, были разработаны для возможности вставки обычных электродов (рабочих, противодействующих и эталонных) или, чаще, миниатюрных электродов.Учитывая потенциал 3D-принтеров для изготовления электродов, в литературе приведены примеры полных электрохимических ячеек, напечатанных на 3D-принтере, содержащих трехэлектродную систему, также изготовленную с помощью 3D-печати. Для достижения этой цели требуются проводящие нити для 3D-принтеров FFF, и есть некоторые коммерчески доступные источники на основе PLA или ABS. Проводящий элемент представляет собой материал на основе углерода, и производители сообщают о наличии частиц углерода, графена или сажи в полимерной матрице.Также возможно лабораторное производство проводящих нитей и раздел о недавнем обзоре Cardoso et al. (2020b) посвящен электрохимическим датчикам, созданным с помощью 3D-печати.

Системы BIA с перевернутыми рабочими электродами были созданы на основе электрохимических ячеек, разработанных для системы ВЭЖХ, с дефисом в конце хроматографической колонки. Сообщалось о напечатанном на 3D-принтере электрохимическом элементе, разработанном для ВЭЖХ (Elbardisy et al., 2020), который показан в таблице 2, строка G. Эта электрохимическая ячейка, содержащая собранную трехэлектродную систему, применялась для определения запрещенного наркотика, называемого NBOMes (различные химические структуры) с помощью амперометрического обнаружения.Были оценены различные рабочие электроды, в том числе 3D-печатные электроды из углерода и PLA, однако электроды с трафаретной печатью показали самые высокие аналитические характеристики.

Полный электрохимический элемент, напечатанный на 3D-принтере, был описан Richter et al., 2019 (Таблица 2 — строка H) (Richter et al., 2019). Три электрода были напечатаны с использованием проводящего PLA, содержащего технический углерод, в виде прямоугольных пластин (3 см × 1,5 см) и толщиной 0,75 мм, а эталон был модифицирован Ag/AgCl для повышения стабильности приложения потенциала.Противоэлектроды и электроды сравнения собираются через крышку, которая имеет идеальные отверстия для их введения, а рабочий электрод помещается на дно ячейки и прижимается винтами, напечатанными на 3D-принтере. Отсек для кюветы (крышка, дно, винты и корпус) был напечатан из АБС-пластика (внутренний объем 5 мл). Все части клетки были напечатаны с использованием экструдера с прямым приводом на 3D-принтере FFF. Другие электрохимические элементы с очень похожей конструкцией (таблица 2 — строка I) были предложены той же исследовательской группой (Cardoso et al., 2019; Castro et al., 2020), в котором все части клетки печатаются на 3D-принтере подряд, кроме электродов. Рабочие электроды были напечатаны на 3D-принтере с использованием нитей графена-PLA, и одним из интересных применений является их использование в качестве пробоотборника (тампона) остатков огнестрельного оружия или взрывчатых веществ. В качестве противоэлектрода и электрода сравнения в обоих случаях использовались миниатюрная платина и Ag/AgCl/KCl соответственно. Одним из недостатков этих типов ячеек является необходимость сборки перед использованием; однако преимуществом является возможность повторного использования после очистки воды с минимальным загрязнением между анализами; кроме того, эту ячейку можно распечатать с помощью более простого 3D-принтера FFF без необходимости использования 3D-принтера с двойным экструдером.Многие другие конструкции могут быть оценены в зависимости от электрохимического применения.

Электрохимическая ячейка, напечатанная на 3D-принтере, предназначена для простого соединения электродов с кабелями от потенциостата (Silva et al., 2020), как показано в таблице 2 – линия J (A – изображение электрода; B – 3D-печатные электроды ; C — напечатанная на 3D-принтере ячейка; D — собранная ячейка с разъемами). Эта ячейка работает с большим объемом, чем предыдущая версия, но электрическое соединение электродов можно считать более надежным.Рабочий электрод внутри этой ячейки был предложен в качестве биосенсора для обнаружения биомолекул в биологических жидкостях и пробах воды.

Была изучена другая конструкция для изготовления электрохимических ячеек для экспериментов с использованием обычных электродов и ввода газа, например, в отчете Escobar et al. (2020) (Эскобар и др., 2020). Авторы исследовали химическую реакцию между CO 2 и гидразином с использованием 3D-печатной ячейки FFF (таблица 2 – строка K: изображения A и B являются схемами, а изображение C представляет собой реальное изображение), конструкция которого представляет собой конфигурацию с разделенным отсеком. для каждого электрода, соединенного между собой жидкостным каналом.Впуск газа происходит через центральную емкость (объемом 20 мл), на которой размещен рабочий электрод, а выход газа происходит через боковой отсек, на котором размещен противоэлектрод.

Katseli и соавторы сообщили об изготовлении полной электрохимической ячейки для определения Hg(II) с использованием 3D-принтера FFF с двойным экструдером, в котором использовались две коммерческие нити: непроводящий PLA и проводящий PLA, содержащий 22% масс. технический углерод от Proto Pasta® (Katseli et al., 2020). Электрохимическая ячейка имела коробчатую форму (2 × 2 × 1 см, описанную в Таблице 2 — линия L), и три электрода были напечатаны с использованием проводящей нити на дне ячейки, пересекая боковую стенку для установления электрического соединения. Внутренний объем ячейки составлял 2–3 мл, и определение Hg значительно улучшалось после добавления раствора для золочения. Одна из критических замечаний по поводу заявленной конструкции, которую необходимо учитывать, — это установка рабочего электрода в центральном положении ячейки между противоэлектродом и электродом сравнения.Другой проблемой является потребность в золотой пленке, сформированной электроосаждением перед анализом, что приводит к дополнительным этапам и затратам. Для преодоления этого недостатка та же исследовательская группа предложила другую электрохимическую ячейку, в которой рабочий электрод может быть удален из ячейки для применения для концентрирования ртути перед вольтамперометрическим анализом (Kokkinos et al., 2020). Большим преимуществом этого устройства является одностадийное изготовление готового к использованию электрохимического устройства без необходимости сборки перед использованием (таблица 2 — строка М).

Комбинация двух методов 3D-печати была предложена для изготовления электрохимических устройств, и некоторые примеры выделены в отдельном разделе в таблице 2. FFF и струйная печать использовались для создания электрохимического устройства, напечатанного на 3D-принтере, для определения нитратов. в воде. FFF использовали для изготовления ячейки из АБС и противоэлектрода из углерод-АБС. Электрод сравнения представлял собой Ag/AgCl/KCl в агаре с соединением, напечатанным на 3D-принтере. Рабочий электрод представлял собой Ag, нанесенный методом струйной печати на гибкую подложку, электрохимически обработанную перед определением нитратов.Полная собранная система компактна, как показано в таблице 2 – строка N (выделена интегрированная ячейка, схема с различными частями и рабочий электрод из Ag, напечатанный с помощью струйной печати) (Sibug-Torres et al., 2021).

Было продемонстрировано сочетание 3D-принтеров FFF с 3D-ручкой для изготовления электрохимических датчиков. Ручную 3D-ручку можно использовать для создания крошечных электродов на платформах, напечатанных на 3D-принтере, что позволило разработать несколько электрохимических устройств (таблица 2 — строки от O до Q).Первые два примера относятся к электрохимическим устройствам, аналогичным коммерчески доступным электродам с трафаретной печатью, с использованием FFF или SLA для изготовления индивидуального шаблона для дальнейшего покрытия проводящими углеродными нитями с использованием 3D-ручки (Cardoso et al., 2020a, и Cardoso et al. ., 2020с). Реальное изображение устройства, построенного с использованием SLA, представлено в таблице 2 (Cardoso et al., 2020c). Недавно сообщалось о другом примере использования FFF и 3D-ручки, в котором сборочная ячейка была изготовлена ​​с помощью FFF, а 3D-ручка использовалась для нанесения проводящей углеродной нити на созданный шаблон, который служил в качестве противоэлектрода и электрода сравнения (Ferreira et al., 2021). Различные плоские рабочие электроды были оценены для скринингового анализа наркотиков. В Таблице 2 показано, как устройство собрано и в каком положении расположены три электрода внутри ячейки.

Использование 3D-ручки для изготовления по запросу миниатюрных электродов на платформах для 3D-печати открывает большие перспективы для разработки новых микрожидкостных устройств, а также систем «лаборатория на чипе».

Микрофлюидные электрохимические устройства, напечатанные на 3D-принтере

Благодаря свободе дизайна, была предусмотрена возможность 3D-печати микрофлюидных электрохимических устройств, и этот раздел посвящен примерам некоторых потенциальных применений.В таблице 2 также представлен второй отдельный раздел, иллюстрирующий некоторые из этих устройств. 3D-печать позволила разработать микрожидкостные каналы с электродами, вставленными вдоль основного канала с помощью различных стратегий. O’Neil et al., 2019 г., сообщили об изготовлении электрохимической системы с микрожидкостным потоком за один этап (один канал длиной 50 мм с размером поперечного сечения 1,5 × 1,0 мм) с использованием 3D-принтера FFF с двумя экструдерами 2 ), используя непроводящий PLA и проводящий PLA, содержащий графен (от Black Magic®), как показано в Таблице 2 – линия R.Устройство состояло из гидродинамического жидкостного канала, напечатанного с использованием непроводящего PLA, содержащего резервуары на обоих концах системы для потока внутрь и наружу. Вдоль канала с помощью проводящей нити были напечатаны два электрода (первый служил рабочим электродом, а второй — псевдореферентным или противоэлектродом). Система обеспечивала скорость потока от 0,5 до 3,5 мл мин -1 . Эта работа продемонстрировала одну из многих других возможностей изготовления микрофлюидных устройств с электродами, встроенными после одноэтапного изготовления.

Baltima и соавторы предложили напечатанную на 3D-принтере микрожидкостную ячейку в сочетании с системой последовательного анализа инъекций (SIA) с тремя электродами, встроенными вдоль канала (Baltima et al., 2021), как показано в таблице 2 — строка S. Это жидкостное устройство было изготовлено FFF с использованием PLA в аналогичной конструкции, описанной O’Neil et al., 2019. Сочетание жидкостных устройств, напечатанных на 3D-принтере, с системой SIA ​​обеспечивает значительное улучшение пропускной способности проб и может быть автоматизировано. Автоматизированная последовательность анализа включает заполнение поддерживающим электролитом, аспирацию образца или стандартных растворов, аспирацию раствора Bi(III) для образования пленки in situ со скоростью потока от 1.8 и 0,6 мл мин -1 . Система была остановлена ​​для анодно-десорбционного вольтамперометрического анализа, а затем очищена от нижнего потока для следующего анализа.

О другой стратегии изготовления микрофлюидных устройств (таблица 2 — строка T) сообщили Pol et al. (2019), которые объединили 3D-печать с технологией трафаретной печати для создания платформы для потенциометрического обнаружения сульфидов (Pol et al., 2019). С помощью 3D-принтера FFF была изготовлена ​​микрожидкостная платформа, содержащая два параллельных канала, один из них с мешалкой для пробоподготовки (два входа для раствора), а второй — для введения вспомогательного электролита (один вход).Эти каналы подключены близко к выходному раствору, на котором расположены оба электрода (рабочий и эталонный). Электроды сравнения и рабочие электроды были изготовлены трафаретной печатью красками Ag/AgCl и Ag/Ag 2 S соответственно.

Микрожидкостное устройство на основе нитей, помещаемое в платформу, напечатанную на 3D-принтере, было предложено Carvalho et al. (2021) (Таблица 2 – строка U). Хлопковые нити работали как микрожидкостные каналы, ответственные за перенос раствора от точки инъекции к электрохимическому обнаружению, называемому микро-FIA.Платформа для 3D-печати содержала трехэлектродную систему (все они были напечатаны на 3D-принтере с использованием проводящего PLA, содержащего технический углерод), а также опору для нитей для выполнения микрофлюидного определения нитритов (в качестве проверки концепции). . Эта новаторская платформа демонстрирует еще одно потенциальное применение 3D-печати для разработки микрожидкостных электрохимических устройств.

Другая конструкция микрофлюидного устройства для FIA была предложена с использованием SLA и трех графитовых электродов, вставленных внутрь клетки (Senel and Alachkar, 2021).Авторы использовали карандашные графитовые электроды, подвергнутые электрохимической обработке, а затем примененные для определения клозапина (табл. 2 – линия V).

Большинство примеров, показанных до сих пор, были получены с помощью 3D-печати FFF. Методы VP (включая SLA) обладают огромным потенциалом для изготовления микрожидкостных устройств, но недостаточно исследованы сочетание этого метода 3D-печати с электрохимическими детекторами, вероятно, из-за низкого разрешения напечатанных деталей (Waheed et al., 2016). Об одном интересном примере микрожидкостного устройства со встроенными многоразовыми электродами сообщили Erkal et al. (2014), которые использовали полиструйное моделирование высокого разрешения (PJM) и смолу на основе акрилата (Erkal et al., 2014). Этот метод 3D-печати позволил изготовить единую канальную платформу размером 500 × 500 мкм, работающую со скоростью потока 6 мкл мин -1 , что позволяет интегрировать обычные рабочие макроэлектроды, а также микроэлектроды (залитые в эпоксидную смолу) для биоаналитических исследований. приложений, когда доступны небольшие объемы проб (таблица 2 – строка W).

Носимые датчики, напечатанные на 3D-принтере

Аддитивное производство стало мощным инструментом для создания новых носимых датчиков, которые можно считать адаптивными электрохимическими ячейками, способными отслеживать химические соединения в биологических жидкостях в режиме реального времени. В этом разделе будет показано несколько примеров творческих систем, разработанных с помощью 3D-печати и проиллюстрированных в таблице 2. Один из первых примеров 3D-печатного устройства, которое можно использовать в качестве кольца, был представлен группой Джозефа Ванга (Sempionatto et al., 2017). Авторы сообщили о напечатанном на 3D-принтере устройстве, содержащем встроенную электронику и электрод, напечатанный методом трафаретной печати (покрытый полутвердым электролитом на основе агарозы), собранный в кольцо с Bluetooth-связью с компьютером. Электрохимическое устройство было оценено для обнаружения 2,4-динитротолуола (ДНТ), который является загрязнителем, обычно связанным со взрывчатым веществом ТНТ, и H 2 O 2 (продукт разложения взрывчатых веществ на основе пероксида) в жидкости и паре. фазы (таблица 2 – строка X).

Следуя концепции кольцеобразного устройства, Кацели сообщил о носимом устройстве для определения уровня глюкозы, напечатанном на 3D-принтере (Katseli et al., 2020). Отличие от предыдущего примера заключается в том, что электроды также были напечатаны на 3D-принтере внутри кольца, напечатанного на 3D-принтере, поэтому это полноценный носимый датчик, напечатанный на 3D-принтере (Таблица 2 — линия Y). Обнаружение глюкозы стало возможным после электроосаждения золота на 3D-печатном электроде из сажи / PLA для электрокаталитического окисления глюкозы, обнаруженного в поте до и после еды.Устройство является гибким и готовым к использованию для непрерывного мониторинга уровня глюкозы без необходимости использования фермента.

Другой интересный пример носимого устройства с возможностью 3D-печати для анализа пота был представлен Диасом и его соавторами (Dias et al., 2019). Напечатанное на 3D-принтере устройство было прикреплено к телу добровольца, а пот собирался с помощью напечатанного на 3D-принтере резервуара, в который был помещен гибкий электрод с термопечатью. Устройство было способно контролировать ионы цинка в поте с помощью анодной инверсионной вольтамперометрии с использованием рабочего электрода, модифицированного висмутом.

Одним из важных преимуществ технологии 3D-печати при разработке носимых датчиков является изготовление гибких устройств с интегрированной в устройство электрохимической системой. Следовательно, можно предусмотреть множество возможностей для таких приложений.

Другие электрохимические элементы и электроды

3D-принтер DLP использовался для изготовления пористых углеродных электродов, используемых в качестве анодов для микробных топливных элементов (МТЭ). Формат, в котором были построены МФЦ, значительно увеличил метаболическую активность микроорганизмов.Аноды, напечатанные на 3D-принтере, показали лучшие электрохимические результаты, чем те, которые использовали анод из углеродной ткани и анод из щетки из углеродного волокна в тех же условиях (Bian et al., 2018).

Спектроэлектрохимические ячейки были изготовлены из ABS с использованием 3D-принтера FFF и использовались для изучения структурных изменений берлинской лазури при различных смещениях напряжения (dos Santos et al., 2019), а также для проведения вольтамперометрии иммобилизованных микрочастиц ( да Силвейра и др., 2021).

Как и все оборудование, 3D-принтеры также имеют свои преимущества и недостатки, среди которых в качестве основных преимуществ указывается низкая стоимость, малое время производства и использование небольшого количества сырья.Однако у печатных изделий есть и недостатки, такие как ограниченная термостойкость и относительная сложность эксплуатации машин. Например, печать электрохимических ячеек значительно повышает повторяемость и воспроизводимость измерений, так как они изготавливаются специально для каждого анализа или метода, что является одновременно и большим преимуществом, и недостатком, так как это устройство почти не используется в ситуации кроме того, для чего он был разработан.

В недавнем обзоре использования 3D-принтеров для производства систем электрохимического обнаружения авторы процитировали публикации, которые показывают, как исследователи расширили спектр приложений для 3D-принтеров, например, для создания аксессуаров для оборудования в дополнение к электрохимическим устройствам и субстраты для этих устройств (Carrasco-Correa et al., 2021).

Заключение и перспективы

В этом обзоре мы систематизированно представили этапы производства объектов с использованием технологий 3D-печати и привели примеры того, как эта технология используется для разработки электрохимических устройств.В этом смысле открывается несколько возможностей для производства нитей и смол, которые могут улучшить процесс печати и расширить спектр применения в химии, например, нити, которые могут выдерживать высокие температуры без изменения своих физических, химических или механических свойств. Как упоминалось в начале этой статьи, 3D-принтеры работают как небольшие фабрики и очень быстро модернизируются, как 3D-принтеры с замкнутым циклом. Эти достижения позволят печатать целые электрохимические системы без необходимости использования какой-либо другой технологии.Другой возможностью является быстрое производство запасных частей для старого оборудования, постоянная проблема в университетах развивающихся и слаборазвитых стран. Приложение, которое уже стало реальностью, — это прототипирование корпусов и компонентов для консолей, то есть 3D-принтеры можно использовать даже для изготовления портативных потенциостатов, печатая все физические части и многие их компоненты.

Вклад авторов

AS участвовал в разработке и реализации обзора, а AS, GS, RM и NF в написании рукописи.

Финансирование

Эта работа была поддержана Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro – FAPERJ (постдокторская стипендия PDR10 2020: E-26/0003/003487/2020, Apoio às Universidades Estaduais: E -26/010.101141/2018, JCNE/2018: E-26/203.023/2018) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) (финансовый код 001), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq1) (4277333) /2018-6 и 307271/2017-0) Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Bioanalitica (INCTBio, грант CNPq №.465389/2014–7) и Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) (APQ-03141-18).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим профессора Рикардо Кунья Мишеля (Федеральный университет Рио-де-Жанейро — UFRJ) за научные обсуждения и Эдуардо Ариэля Понцио (Федеральный университет Флуминенсе-UFF) за поддержку исследований по этой теме.

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2021.684256/full#supplementary-material

Сокращения

Бутадиленитрил АБС, акрил стирол; AM, аддитивное производство; BIA, периодический анализ; САПР, автоматизированное проектирование; ЧПУ, компьютерное числовое управление; DLP, цифровая обработка света, DMD, цифровое микрозеркальное устройство; DMLS, полиструйное прямое лазерное спекание металлов; EBM, электронно-лучевая плавка; FDA, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов; FDM, моделирование наплавленного осаждения; FFF, производство плавленых нитей; FIA, анализ потока-впрыска; ВЭЖХ, высокоэффективная жидкостная хроматография; МТЭ, микробные топливные элементы; MJF, многоструйный синтез; MJM, многоструйное моделирование; PEEK, поликетоны; PEI, имид полиэфира; PEKK, полиэфиркетонкетон; PETG, модифицированный полиэтилентерефталатгликолем; PLA, полимолочная кислота; ПП, полипропилен; SLA, стереолитография; SLS, селективное лазерное спекание; TPE, термопластичный эластомер; ТПУ, термопластичный полиуретан; Tritan, высокопрочный полиэстер Taulman tritan; В.П., кубовая полимеризация.

Ссылки

Алмада-Лобо, Ф. (2016). Революция Индустрии 4.0 и будущее систем управления производством (MES). Джим 3, 16–21. doi:10.24840/2183-0606_003.004_0003

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Балтима А., Панагополу Х., Эконому А. и Коккинос К. (2021). Жидкостная электрохимическая микроячейка, напечатанная на 3D-принтере, для последовательного инжекторного/струйного анализа тяжелых металлов. Анал. Чим. Acta 1159, 338426. doi:10.1016/j.aca.2021.338426

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бянь Б., Ши Д., Цай X., Ху М., Го К., Чжан С. и др. (2018). Пористый углеродный анод, напечатанный на 3D-принтере, для повышения выработки энергии в микробном топливном элементе. Nano Energy 44, 174–180. doi:10.1016/j.nanoen.2017.11.070

CrossRef Full Text | Google Scholar

Браун М. П., Урбанова В., Плутнар Дж., Новотны Ф. и Пумера М. (2020). Неотъемлемые примеси в электродах, напечатанных на 3D-принтере, ответственны за катализ в направлении расщепления воды. Дж. Матер. хим. А. 8, 1120–1126. doi:10.1039/C9TA11949C

Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Cardoso, R.M., Castro, S., Stefano, JS, and Muñoz, R.A.A. (2020a). Рисование электрохимических датчиков с помощью ручки для 3D-печати. Дж. Браз. хим. соц. 31, 1764. doi:10.21577/0103-5053.20200129

CrossRef Full Text | Google Scholar

Cardoso, R.M., Kalinke, C., Rocha, R.G., dos Santos, P.L., Rocha, D.P., Oliveira, P.R., et al. (2020б).Электрохимические датчики аддитивного производства (3D-печать): критический обзор. Аналитика хим. Acta 1118, 73–91. doi:10.1016/j.aca.2020.03.028

CrossRef Full Text | Google Scholar

Cardoso, R.M., Rocha, D.P., Rocha, R.G., Stefano, J.S., Silva, R.A.B., Richter, E.M., et al. (2020с). Ручка для 3D-печати в сравнении с настольными 3D-принтерами: изготовление электродов из сажи/полимолочной кислоты для однокапельного обнаружения 2,4,6-тринитротолуола. Аналитика хим.Acta 1132, 10–19. doi:10.1016/j.aca.2020.07.034

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Cardoso, R. M., Mendonça, D. M. H., Silva, W. P., Silva, M. N. T., Nossol, E., da Silva, R. A. B., et al. (2018). 3D-печать для электроанализа: от многоразовых электрохимических ячеек до датчиков. Аналитика хим. Acta 1033, 49–57. doi:10.1016/j.aca.2018.06.021

CrossRef Full Text | Google Scholar

Cardoso, R. M., Castro, S. V. F., Silva, M.N.T., Lima, A.P., Santana, M.H.P., Nossol, E., et al. (2019). Гибкое устройство, напечатанное на 3D-принтере, сочетающее в себе отбор проб и обнаружение взрывчатых веществ. Датчики Активаторы B: Хим. 292, 308–313. doi:10.1016/j.snb.2019.04.126

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карраско-Корреа, Э. Дж., Симо-Альфонсо, Э. Ф., Эрреро-Мартинес, Х. М., и Миро, М. (2021). Растущая роль 3D-печати в производстве систем обнаружения. Trac Trends Anal. хим. 136, 116177.doi:10.1016/j.trac.2020.116177

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Карвалью, Р. М., Феррейра, В. С., и Лукка, Б. Г. (2021). Новое 3D-печатное микрожидкостное устройство на основе нити со встроенным электрохимическим детектором: первое применение в анализе нитритов в окружающей среде. Анал. Методы 13, 1349–1357. doi:10.1039/d1ay00070e

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Castro, S.V.F., Lima, A.P., Rocha, R.G., Cardoso, R.M., Montes, R.H.O., Santana, M.H.P., et al. (2020). Одновременное определение свинца и сурьмы в остатках огнестрельного оружия с использованием 3D-печатной платформы, работающей как пробоотборник и датчик. Аналитика хим. Acta 1130, 126–136. doi:10.1016/j.aca.2020.07.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

da Silveira, G.D., Quero, RF, Bressan, LP, Bonacin, JA, de Jesus, DP, and da Silva, J.A.F. (2021). Готовая к использованию электрохимическая ячейка, напечатанная на 3D-принтере, для In Situ Вольтамперометрия иммобилизованных микрочастиц и рамановская спектроскопия. Аналитика хим. Acta 1141, 57–62. doi:10.1016/j.aca.2020.10.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Деросси А., Капорицци Р., Аззоллини Д. и Северини К. (2018). Применение 3D-печати для индивидуальных продуктов питания. Кейс по разработке фруктового перекуса для детей. Дж. Фуд Инж. 220, 65–75. doi:10.1016/j.jfoodeng.2017.05.015

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Диас А. А., Кардосо Т. М. Г., Кардосо Р. М., Duarte, L.C., Muñoz, R.A.A., Richter, E.M., et al. (2016). Ферментативные реакторы на бумажной основе для периодического инъекционного анализа глюкозы на напечатанной на 3D-принтере клетке в сочетании с амперометрическим детектированием. Датчики Активаторы B: Хим. 226, 196–203. doi:10.1016/j.snb.2015.11.040

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Диас А.А., Шагас К.Л.С., Сильва-Нето Х.д. A., Lobo-Junior, E.O., Sgobbi, L.F., de Araujo, W.R., et al. (2019). Экологически безопасное производство гибких графитовых электродов для носимых устройств, контролирующих содержание цинка в поте. Приложение ACS Матер. Интер. 11, 39484–39492. doi:10.1021/acsami.9b12797

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Дос Сантос, М. Ф., Катич, В., Дос Сантос, П. Л., Пирес, Б. М., Формига, А. Л. Б., и др. (2019). 3D-печатная недорогая спектроэлектрохимическая ячейка для измерений комбинационного рассеяния на месте. Анал. хим. 91, 10386–10389. doi:10.1021/acs.analchem.9b01518

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Дуарте, Л.C., Шагас, К.Л.С., Рибейро, Л.Е.Б., и Колтро, В.К.Т. (2017). 3D-печать микрожидкостных устройств со встроенными чувствительными электродами для создания и измерения размера микрокапель на основе бесконтактного определения проводимости. Датчики Активаторы B: Хим. 251, 427–432. doi:10.1016/j.snb.2017.05.011

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Эльбардиси, Х. М., Рихтер, Э. М., Крапнелл, Р. Д., Даун, М. П., Гоф, П. Г., Белал, Т. С., и др. (2020). Универсальная аддитивная (3D-печатная) проточная ячейка с настенной струей для высокоэффективного жидкостного хроматографо-амперометрического анализа: применение для обнаружения и количественного определения новых психоактивных веществ (NBOM). Анал. Методы 12, 2152–2165. doi:10.1039/d0ay00500b

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Эркал Дж. Л., Селимович А., Гросс Б. К., Локвуд С. Ю., Уолтон Э. Л., Макнамара С. и др. (2014). 3D-печатные микрожидкостные устройства со встроенными универсальными и многоразовыми электродами. Лаб. Чип 14, 2023–2032 гг. doi:10.1039/c4lc00171k

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ерохин К. С., Гордеев Е. Г., Анаников В.П. (2019). Выявление взаимодействий слоистых полимерных материалов на границе раздела твердое тело-жидкость для построения диаграмм совместимости растворителей для приложений 3D-печати. науч. Rep. 9, 20177. doi:10.1038/s41598-019-56350-w

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Эртекин Ю., Чобанеску Хусану И., Белу Р. и Чжоу Дж. (2013). Виртуальная 3D-лаборатория для станков с ЧПУ и автоматизации. в ежегодной конференции и выставке ASEE, материалах конференции.doi:10.18260/1-2—22742

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Эскобар Дж. Г., Ванечкова Э., Новакова Лахманова Ш., Вивальди Ф., Хейда Дж., Кубишта Дж. и др. (2020). Разработка полностью интегрированной 3D-печатной электрохимической платформы и ее применение для исследования химической реакции между углекислым газом и гидразином. Электрохим. Acta 360, 136984. doi:10.1016/j.electacta.2020.136984

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Феррейра, П.A., de Oliveira, F.M., de Melo, E.I., de Carvalho, A.E., Lucca, B.G., Ferreira, V.S., et al. (2021). Электрохимическая ячейка, напечатанная на 3D-принтере с несколькими датчиками, для вольтамперометрического скрининга лекарств. Аналитика хим. Acta 1169, 338568. doi:10.1016/j.aca.2021.338568

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гюмперляйн И., Фишер Э., Дитрих-Гумперляйн Г., Карраш С., Новак Д., Йоррес Р. А. и др. (2018). Острые последствия для здоровья настольной 3D-печати (моделирование наплавленным напылением) с использованием материалов акрилонитрилбутадиенстирола и полимолочной кислоты: экспериментальное исследование воздействия на людей-добровольцев. Воздух в помещении 28, 611–623. doi:10.1111/ina.12458

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гупта М.К., Мэн Ф., Джонсон Б.Н., Конг Ю.Л., Тиан Л., Йех Ю.-В. и др. (2015). Капсулы с программируемым высвобождением, напечатанные на 3D-принтере. Нано Летт. 15, 5321–5329. doi:10.1021/acs.nanolett.5b01688

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гамильтон, К. А., Алиси, Г., и в Хет Панхуис, М. (2018). 3D-печать Vegemite и Marmite: новое определение «макетных досок». Дж. Фуд Инж. 220, 83–88. doi:10.1016/j.jfoodeng.2017.01.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хамза Х. Б., Шафи С. А., Абдалла А. и Патель Б. (2018). Проводящие материалы для 3D-печати для изготовления электрохимических датчиков: мини-обзор. Электрохим. Комм. 96, 27–31. doi:10.1016/j.elecom.2018.09.006

Ханичерч К.С., Римансайб З. и Иравани П. (2018). Анодное инверсионное вольтамперометрическое определение цинка на трехмерном печатном углеродном электроде из нановолокна-графита-полистирола с использованием углеродного электрода псевдоэталона. Датчики Активаторы B: Хим. 267, 476–482. doi:10.1016/j.snb.2018.04.054

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хуанг С. Х., Лю П., Мокасдар А. и Хоу Л. (2013). Аддитивное производство и его влияние на общество: обзор литературы. Междунар. Дж. Адв. Произв. Технол. 67, 1191–1203. doi:10.1007/s00170-012-4558-5

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Иффельсбергер К., Нг С. и Пумера М. (2020). Каталитическое покрытие 3D-печатных структур посредством электрохимического осаждения: случай халькогенида переходного металла MoSx для реакции выделения водорода. Заяв. Матер. Сегодня 20, 100654. doi:10.1016/j.apmt.2020.100654

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Айер, В., Чан, Дж., и Голлакота, С. (2017). «3D-печать объектов, подключенных к беспроводной сети», в ACM Trans. График , 36, 1–13. doi:10.1145/3130800.3130822

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джавид, М., и Халим, А. (2020). Приложения 3D-печати для решения необходимой задачи печати стволовых клеток. клин. Эпидемиол. Глоб.Здоровье 8, 862–867. doi:10.1016/j.cegh.2020.02.014

CrossRef Full Text | Google Scholar

Джонс, О.А.Х., и Спенсер, М.Дж.С. (2018). Упрощенный метод 3D-печати молекулярных моделей для химического образования. J. Chem. Образовательный 95, 88–96. doi:10.1021/acs.jchemed.7b00533

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Канада, Ю. (2014). Метод проектирования, разделения и печати 3D-объектов с заданным направлением печати. Междунар.Симп. Флекс. автомат. 360, 136984. doi:10.1016/j.electacta.2020.136984

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кацели В., Эконому Э. и Коккинос К. (2021). Адресуемое смартфоном электрохимическое кольцо, напечатанное на 3D-принтере, для неферментативного самоконтроля уровня глюкозы в человеческом поте. Анал. хим. 93, 3331–3336. doi:10.1021/acs.analchem.0c05057

Кацели В., Томаидис Н., Эконому А. и Коккинос К. (2020). Миниатюрная интегрированная электрохимическая ячейка, напечатанная на 3D-принтере, для определения следовых вольтамперометрических значений Hg(II). Датчики Активаторы B: Хим. 308, 127715. doi:10.1016/j.snb.2020.127715

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коккинос К., Эконому А., Пурнара А., Манос М., Спанопулос И., Канацидис М. и др. (2020). Распечатанная на 3D-принтере вольтамперометрическая ячейка «лаборатория в шприце» на основе рабочего электрода, модифицированного высокоэффективным сорбентом Ca-MOF для определения Hg(II). Датчики Активаторы B: Хим. 321, 128508. doi:10.1016/j.snb.2020.128508

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лигон, С.К., Лиска Р., Штампфл Дж., Гурр М. и Мулхаупт Р. (2017). Полимеры для 3D-печати и индивидуального аддитивного производства. Хим. Ред. 117, 10212–10290. doi:10.1021/acs.chemrev.7b00074

Lim, A., Kim, J., Lee, H.J., Kim, H.-J., Yoo, S.J., Jang, J.H., et al. (2020). IrO2 с низкой нагрузкой, нанесенный на Pt, для катализа электролиза воды PEM и регенеративных топливных элементов. Заяв. Катал. Б: Окружающая среда. 272, 118955. doi:10.1016/j.apcatb.2020.118955

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мендонса, Д.M.H., Rocha, D.P., Dutra, G.S.V., Cardoso, R.M., Batista, A.D., Richter, E.M., et al. (2019). Портативная платформа, напечатанная на 3D-принтере, для механизированной обработки и ввода микрообъемов в сочетании с электрохимическим обнаружением. Электроанализ 31, 771–777. doi:10.1002/elan.201800834

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Микаллеф, Дж. (2015). «Методы 3D-сканирования», в Beginning Design for 3D Printing (Беркли, Калифорния: Apress), 339–348. doi:10.1007/978-1-4842-0946-2_10

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Минхат, М., Вяткин В., Сюй X., Вонг С. и Аль-Байя З. (2009). Новая открытая архитектура ЧПУ, основанная на модели данных STEP-NC и функциональных блоках IEC 61499. Робототехника и компьютеризированное производство 25, 560–569. doi:10.1016/j.rcim.2008.03.021

Полный текст CrossRef | Google Scholar

О’Нил, Г. Д., Ахмед, С., Халлоран, К., Януш, Дж. Н., Родригес, А., и Терреро Родригес, И. М. (2019). Одноэтапное изготовление электрохимических проточных ячеек с использованием многокомпонентной 3D-печати. Электрохим. коммун. 99, 56–60. doi:10.1016/j.elecom.2018.12.006

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Паллоттино Ф., Хакола Л., Коста К., Антонуччи Ф., Фигорилли С., Сейсто А. и др. (2016). Печать на еде или Food Printing: обзор. Пищевая биопрок. Технол 9, 725–733. doi:10.1007/s11947-016-1692-3

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Пол Р., Сеспедес Ф., Габриэль Д. и Баеза М. (2019). Полностью интегрированный сульфид-селективный датчик, напечатанный методом трафаретной печати, на потенциометрической микрожидкостной платформе, напечатанной на 3D-принтере. Датчики Активаторы B: Хим. 290, 364–370. doi:10.1016/j.snb.2019.03.132

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Понсе Де Леон, К., Хасси, В., Фразао, Ф., Джонс, Д., Руджери, Э., Цорцатос, С., и др. (2014). 3D-печать корпуса полимерной электрохимической ячейки и его характеристика. Хим. англ. Транс. 41, 1–6. doi:10.3303/CET1441001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Пракаш С., Бхандари Б. Р., Годой Ф. К. и Чжан М.(2019). «Будущее 3D-печати пищевых продуктов», в Основы 3D-печати пищевых продуктов и приложений , 373–381. doi:10.1016/B978-0-12-814564-7.00013-4

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Раджу, Т., и Баша, Калифорния (2005). Дизайн и разработка электрохимической ячейки для системы опосредованного электрохимического окисления-Ce(III)/Ce(IV). Хим. англ. J. 114, 55–65. doi:10.1016/j.cej.2005.09.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Рихтер Э.М., Роша, Д.П., Кардозо, Р.М., Киф, Э.М., Фостер, К.В., Муноз, Р.А.А., и соавт. (2019). Полная аддитивная (3D-печатная) электрохимическая сенсорная платформа. Анал. хим. 91, 12844–12851. doi:10.1021/acs.analchem.9b02573

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Роча Д. П., Кардосо Р. М., Тормин Т. Ф., де Араужо В. Р., Муньос Р. А., Рихтер Э. М. и др. (2018). Анализ периодической инжекции лучше, чем когда-либо: новые материалы для улучшенного электрохимического обнаружения и применения на месте. Электроанализ 30, 1386–1399. doi:10.1002/elan.201800042

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Роча Р. Г., Стефано Дж. С., Кардосо Р. М., Замбиази П. Дж., Бонацин Дж. А., Рихтер Э. М. и др. (2020). Электрохимический синтез берлинской лазури из примесей железа в графеновых электродах, напечатанных на 3D-принтере: амперометрическая сенсорная платформа для перекиси водорода. Talanta 219, 121289. doi:10.1016/j.talanta.2020.121289

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Родригес-Панес, А., Клавер, Дж., и Камачо, А. (2018). Влияние производственных параметров на механическое поведение деталей из PLA и ABS, изготовленных методом FDM: сравнительный анализ. Материалы 11, 1333. doi:10.3390/ma11081333

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Росси С., Пульизи А. и Беналья М. (2018). Аддитивные технологии производства: 3D-печать в органическом синтезе. ChemCatChem 10, 1512–1525. doi:10.1002/cctc.201701619

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шимо, Г., Burgstaller, W., and Hassel, A.W. (2015). Потенциодинамическое проникновение водорода в палладиевый зонд Кельвина по сравнению с микроэлектрохимической ячейкой, напечатанной на 3D-принтере. Электрохимия коммун. 60, 208–211. doi:10.1016/j.elecom.2015.09.005

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Семпионатто Дж. Р., Мишра Р. К., Мартин Танг А. Г., Танг Г., Накагава Т., Лу Х. и др. (2017). Носимая кольцевая сенсорная платформа для обнаружения химических угроз. Датчик ACS 2, 1531–1538.doi:10.1021/acssensors.7b00603

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сенел М. и Алачкар А. (2021). Лаборатория в карандаше Graphite: напечатанная на 3D-принтере микрожидкостная сенсорная платформа для измерения уровня антипсихотического клозапина в режиме реального времени. Лаб. Чип 21, 405–411. doi:10.1039/d0lc00970a

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сибуг-Торрес С. М., Го Л. П., Кастильо В. К. Г., Пауко Дж. Л. Р. и Энрикес Э.П. (2021). Полностью интегрированная электрохимическая ячейка, напечатанная на 3D-принтере, с модифицированным Ag-электродом, напечатанным на струйной печати, для вольтамперометрического анализа нитратов. Аналитика хим. Acta 1160, 338430. doi:10.1016/j.aca.2021.338430

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зиберт С. и Тейзер Дж. (2014). Мобильное 3D-картографирование для съемки проектов земляных работ с использованием системы беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Автоматизация в строительстве 41, 1–14. doi:10.1016/j.autcon.2014.01.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сильва, А.Л., Корреа, М.М., Де Оливейра, Г.К., Мишель, Р.К., Семаан, Ф.С., и Понцио, Э.А. (2018). Разработка и применение рутинного прочного композитного электрода из графита/поли(молочной кислоты) для быстрого одновременного определения Pb2+ и Cd2+ в ювелирных изделиях с помощью анодной инверсионной вольтамперометрии с прямоугольной волной. New J. Chem. 42, 19537–19547. doi:10.1039/c8nj03501f

Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сильва А. Л., Пинто Э. М., Понцио Э. А., де Фигейредо Э. К. и Семан Ф.С. (2015). Биоинспирированные химически модифицированные электроды для электроанализа .

Сильва, В.А.О.П., Фернандес-Джуниор, В.С., Роча, Д.П., Стефано, Дж.С., Муньос, Р.А.А., Бонасин, Дж.А., и др. (2020). 3D-печатные электроды с уменьшенным оксидом графена/полимолочной кислотой: новый прототип платформы для сенсорных и биосенсорных приложений. Биосенс. Биоэлектрон. 170, 112684. doi:10.1016/j.bios.2020.112684

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сингх, С., Сингх Г., Пракаш К. и Рамакришна С. (2020). Текущее состояние и будущие направления производства плавленых нитей. J. Производственный процесс. 55, 288–306. doi:10.1016/j.jmapro.2020.04.049

CrossRef Full Text | Google Scholar

Сноуден, М. Е., Кинг, П. Х., Ковингтон, Дж. А., Макферсон, Дж. В., и Анвин, П. Р. (2010). Изготовление проточных ячеек с универсальным каналом для количественного электроанализа с использованием прототипирования. Анал. хим. 82, 3124–3131. дои: 10.1021/ac100345v

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Spilstead, K.B., Learey, J.J., Doeven, E.H., Barbante, G.J., Mohr, S., Barnett, N.W., et al. (2014). Напечатанные на 3D-принтере и фрезерованные на станке с ЧПУ проточные кюветы для обнаружения хемилюминесценции. Таланта 126, 110–115. doi:10.1016/j.talanta.2014.03.047

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Саймс, М. Д., Китсон, П. Дж., Ян, Дж., Ричмонд, С. Дж., Купер, Г. Дж. Т., Боуман, Р.В. и др. (2012). Интегрированное реактивное ПО, напечатанное на 3D-принтере, для химического синтеза и анализа. Природа Хим. 4, 349–354. doi:10.1038/nchem.1313

Талли, Дж. Дж., и Мелони, Г. Н. (2020). Руководство ученого по покупке 3D-принтера: как правильно выбрать принтер для вашей лаборатории. Анал. хим. 92, 14853–14860. doi:10.1021/acs.analchem.0c03299

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Влахоу Э., Маргарити А., Папаефстатиу Г.С. и Коккинос, К. (2020). Вольтамперометрическое определение Pb(II) электродом из угольной пасты, модифицированным Ca-MOF, интегрированным в устройство, напечатанное на 3D-принтере. Sensors 20, 4442. doi:10.3390/s20164442

Waheed, S., Cabot, J.M., Macdonald, N.P., Lewis, T., Guijt, R.M., Paull, B., et al. (2016). 3D-печатные микрожидкостные устройства: возможности и барьеры. Лаб. Чип 16, 1993–2013 гг. doi:10.1039/c6lc00284f

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ван, X., Цзян М., Чжоу З., Гоу Дж. и Хуэй Д. (2017). 3D-печать композитов с полимерной матрицей: обзор и перспективы. Композиты B: англ. 110, 442–458. doi:10.1016/j.compositesb.2016.11.034

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Захария К., Габор А.-Г., Гавриловичи А., Стэн А.Т., Идораси Л., Синеску К. и др. (2017). Цифровая стоматология — приложения для 3D-печати. J. Междисциплинарный. Мед. 2, 50–53. doi:10.1515/jim-2017-0032

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Замбиази, П., де Мораес А., Когачи Р., Апаресидо Г., Формига А. и Бонасин Дж. (2020). Эффективность окисления воды с помощью 3D-печатных электродов, модифицированных аналогами берлинской лазури. Дж. Браз. хим. соц. 31, 2307–2318. doi:10.21577/0103-5053.20200088

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Жакеев А., Ван П., Чжан Л., Шу В., Ван Х. и Сюань Дж. (2017). Аддитивное производство: открытие эволюции энергетических материалов. Доп. науч. 4, 1700187. doi:10.1002/advs.201700187

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Чжан М., Мэй Х., Чанг П. и Ченг Л. (2020). 3D-печать структурированных электродов для аккумуляторных батарей. Дж. Матер. хим. А. 8, 10670–10694. doi:10.1039/d0ta02099k

Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Zhu, C., Liu, T., Qian, F., Han, T.Y.-J., Duoss, E.B., Kuntz, J.D., et al. (2016). Суперконденсаторы на основе трехмерных иерархических графеновых аэрогелей с периодическими макропорами. Нано Летт. 16, 3448–3456. doi:10.1021/acs.nanolett.5b04965

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Zhu, Z., Ng, DWH, Park, HS, and McAlpine, MC (2021). Многофункциональные материалы, напечатанные на 3D-принтере с помощью технологий изготовления с использованием искусственного интеллекта. Нац. Преподобный Матер. 6, 27–47. doi:10.1038/s41578-020-00235-2

CrossRef Full Text | Google Scholar

12 лучших приложений для 3D-принтеров (для любых целей!) 2022

Внутри каждого устройства находится программное обеспечение, которое заставляет его работать.Без программного обеспечения для 3D-принтеров, которое позволит вам печатать, все наши 3D-принтеры были бы не чем иным, как дорогими пресс-папье странной формы. Благодаря приложениям для 3D-принтеров это программное обеспечение может быть проще в навигации и еще более практичным в использовании.

Приложения для 3D-принтеров бывают разных форм для самых разных целей, и все они имеют свои собственные цели, надстройки, уловки и точки фокусировки, чтобы проекты 3D-печати выполнялись именно так, как мы этого хотим.

В зависимости от вашего оборудования и того, что вы хотите получить от своего 3D-принтера, может быть сложно выбрать, какое приложение для 3D-принтера загрузить на свой телефон или планшет, поэтому здесь мы рассмотрим некоторые из самых популярных приложения для самых популярных операционных систем, как они работают и каково их идеальное использование.

Что такое приложение для 3D-печати?

Приложение для 3D-печати — это собственное или стороннее приложение, которое вы можете загрузить на свой смартфон или планшет для проектирования, загрузки, изменения и мониторинга проектов 3D-печати.

Проще говоря, приложения для 3D-печати — это программное обеспечение, похожее на пульт дистанционного управления Smart TV, которое вы можете подключить к своему 3D-принтеру, чтобы изменять настройки, приостанавливать и перезапускать проекты и даже отслеживать состояние 3D-принтера во время печати.

Хотя большинство приложений для 3D-печати предназначены для упрощения повседневного и индивидуального использования 3D-принтеров, некоторые из них предназначены для экспертов или промышленных целей, чтобы обеспечить более сложные или профессиональные проекты и печать.

Приложения для печати MakerBot

  • Совместимость: iOS и Android

MakerBot — компания, занимающаяся 3D-печатью, которая предоставляет оборудование и ресурсы для всех видов 3D-печати, включая приложения для 3D-принтеров. Их главная цель с этими приложениями — доступность и оптимизация процесса печати как для новичков, так и для опытных дизайнеров.

MakerBot Mobile — отличное приложение для 3D-принтеров для начинающих

MakerBot Mobile — это удобное для начинающих приложение для 3D-печати, которое знакомит новичков с миром 3D-печати благодаря подробным руководствам и инструментам даже для самых новых производителей.

MakerBot предназначен не только для начинающих, поскольку он предлагает расширенные возможности, позволяющие вносить небольшие изменения и касания, которыми могут воспользоваться пользователи 3D-принтеров любого уровня квалификации.

Thingiverse

  • Совместимость: iOS и Android

Thingiverse — это сайт, на котором многие владельцы 3D-принтеров могут бесплатно делиться и скачивать дизайны и проекты.

Благодаря множеству одноранговых проектов, доступных для всех, Thingiverse также существует в виде приложения MakerBot, чтобы исключить посредника по сравнению с доступом к Thingiverse на рабочем столе.

С помощью приложения Thingiverse вы можете загружать файлы STL прямо на свой телефон, чтобы отправить их на свой 3D-принтер, чтобы он мог приступить к работе! И наоборот, это также отличное приложение для 3D-принтера для тех, кто хочет легко загружать и делиться своими творениями с другими.

Приложение Thingiverse также поощряет экспертные оценки и поддержку сообщества, связанные со многими проектами на их сайте. Многие создатели выражают желание услышать, как другие использовали их файлы, а также были ли они изменены для различных целей или обновлены по сравнению с исходным дизайном.

Morphi

Morphi — это эксклюзивное приложение Apple для 3D-принтеров, которое позволяет пользователям проектировать на лету. Он поставляется с предварительно загруженными формами и дизайнами, которые можно сразу же использовать для практики или для тестирования 3D-принтера, но его основная цель — создавать новые проекты с нуля.

Morphi предназначен для дизайнеров и ориентирован на творчество. Изображения и формы можно снимать, поворачивать, изменять и добавлять по мере необходимости через интерфейс сенсорного экрана. После того, как форма завершена, ее можно детализировать в соответствии со спецификациями пользователя.

Morphi постоянно обновляется, и разработчик, похоже, сосредоточился на использовании его как приложения для 3D-принтера для экспертов, так и в качестве образовательного инструмента, объединяющего науку, искусство и математику в свою основную структуру.

Приложения для 3D-принтеров для всех возрастов

Blokify

Вероятно, самое интересное из всех приложений в этом списке. Blokify использует интересный подход к 3D-моделированию, переняв безудержный успех видеоигры, ставшей инструментом творчества — или, возможно, наоборот. Вокруг — Майнкрафт!

Те, кто знаком с такими играми, как Minecraft или Lego, найдут Blokify очень образовательным и удобным для начинающих приложением для 3D-печати, которое использует красочный и мультяшный интерфейс, похожий на простую игру из строительных блоков.

После того, как эти проекты будут готовы, их можно отправить прямо на 3D-принтер, чтобы заставить его работать!

Blokify, приложение для 3D-принтеров.

Blokify — это приложение для 3D-принтеров, которое определенно ориентировано на более молодую аудиторию и предназначено для обучения детей основам 3D-печати и программного обеспечения для 3D-дизайна. Тем не менее, взрослые новички также найдут удобный для начинающих интерфейс освежающим, когда они впервые открывают для себя новые технологии.

Любые творения, созданные с помощью приложения для 3D-принтеров Blokify, можно загрузить в онлайн-галерею, чтобы ими могли наслаждаться, скачивать и распечатывать другие.Blokify также подключается к таким приложениям, как Facebook и Instagram, чтобы делиться ими публично или в частном порядке.

Tinkerplay — простое приложение для 3D-принтеров для проектирования отпечатков

  • Совместимость: iOS, Android и ОС Windows

Еще одно приложение для 3D-принтеров, предназначенное для более молодой аудитории. 3D-печать, но и более сложные махинации взаимосвязанных частей.

Что отличает Tinkerplay от других приложений для 3D-принтеров, так это то, что он фокусируется на отдельных макетах моделей, состоящих из нескольких частей, чтобы научить механике взаимосвязи и важности правильного измерения деталей перед печатью.

С помощью приложения для 3D-принтера Tinkerplay модели можно объединять с готовыми формами в полностью завершенные модели, похожие на фигурки, которые можно отправлять в виде файлов STL на 3D-принтер. После завершения, будь то с помощью готовых моделей или пользовательской сборки, каждую часть все еще можно выбрать отдельно, чтобы увидеть, как каждая часть работает сама по себе или по отношению к другим.

Хотя Tinkerplay несколько сложнее вышеупомянутого приложения для 3D-принтеров Blokify, оно по-прежнему является приложением для 3D-принтеров, предназначенным для любого новичка в 3D-печати, независимо от того, насколько он молод или неопытен.Дети и взрослые найдут много нового в Tinkerplay, будь то 4 или 40 лет.

Простота — это ключ к Tinkerplay. По словам разработчика Tinkerplay, представителя Tinkercad Сары О’Рурк Кинг:

«Магия Tinkerplay заключается в том, что он достаточно интуитивно понятен для четырехлетнего ребенка, но по-прежнему вдохновляет и привлекает детей старшего возраста и взрослых. Мы верим в возможность сделать Tinkercad простым».

В дополнение к этому вице-президент Autodesk Самир Ханна говорит: страсть к 3D-моделированию и 3D-печати.С Tinkerplay мы предоставляем еще один отличный инструмент, предназначенный для детей всех возрастов, которые хотят играть, творить и мастерить. ’

GCodeSimulator — приложение для 3D-принтера для имитации отпечатков

В то время как многие приложения для 3D-принтеров сосредоточены на проектировании и операциях дистанционного управления, приложение для 3D-принтера GCodeSimulator дополняет их, также фокусируясь на моделировании.

GCodeSimulator позволяет пользователям не только создавать новые дизайны, но и моделировать процесс 3D-печати, чтобы точно отображать, как дизайн будет напечатан и в какое время.Он также действует как устройство дистанционного управления и мониторинга, позволяя вам видеть, как продвигается печать в режиме реального времени.

Элементы управления с сенсорным экраном позволяют управлять всеми тремя осями (X, Y и Z), предоставляя пользователям полную демонстрацию конечного продукта еще до начала печати.

Эти функции превращают GCodeSimulator в приложение для 3D-принтера, которое превращает любое устройство Android в пульт дистанционного управления с сенсорным экраном для вашего 3D-принтера, оптимизируя все, от проектирования и модификации до моделирования и активного создания.

Приложения для 3D-принтеров для ПК

Слово «приложения» часто заставляет нас думать о портативных устройствах, таких как смартфоны и планшеты, но существуют также приложения для 3D-принтеров для настольных ПК, которые могут выполнять больше и быстрее функций, чем их мобильные аналоги.

Meshmixer — приложение для 3D-принтера для редактирования и исправления файлов STL

  • Совместимость: Mac и Windows проецирует в один отпечаток, используя его титульный сетчатый интерфейс.

    Благодаря механике 3D-скульптуры Meshmixer можно использовать для создания невероятно сложных 3D-отпечатков с дополнительными функциями, помогающими в процессе печати, такими как сглаживание, автоматическое выравнивание и ориентация слоя, а также выравнивание поверхности.

    Наряду с более мелкими репродукциями, такими как украшения, игрушки и статуэтки, Meshmixer используется для более крупных проектов, таких как заводские машины, протезы, ортопедические стельки и ремонт автомобилей.

    Sketchup — отличное приложение для 3D-принтеров для проектирования моделей

    • Совместимость: Mac и Windows

    Подобно упомянутому выше приложению Thingiverse, Sketchup можно загрузить для настольных ПК, которое действует как приложение для 3D-принтера и онлайн-галерею для дизайнеры, чтобы загружать и делиться своими творениями с другими пользователями.

    Эти творения затем доступны для скачивания, модификации и просмотра другими пользователями, что делает его системой, основанной на сообществе, которая позволяет дизайнерам всех уровней опыта просматривать свои проекты и наслаждаться ими.

    Приложения для 3D-принтеров (сканирование)

    В то время как большинство приложений, связанных с 3D-печатью, предполагают проектирование с помощью сенсорных экранов, которые есть на большинстве интеллектуальных устройств, приложения для 3D-сканирования предлагают другой способ подготовки проектов и форм для отправки на ваш 3D-принтер.

    Используя камеру смартфона для создания нескольких непрерывных снимков 3D-объекта, подобных панорамному снимку, элементарную 3D-модель объекта можно записать на устройство с помощью приложения для 3D-сканера.Этот процесс дает базовую форму, которую можно отправить в предпочитаемое вами программное обеспечение для моделирования для изменения при подготовке к печати.

    Приложения для 3D-сканирования действительно требуют времени, терпения и твердой руки, чтобы по-настоящему овладеть ими, но они могут отлично сэкономить время и даже позволяют создавать 3D-печатные проекты, которые было бы трудно создать с нуля.

    Sony 3D Creator

    • Совместимость: только для Android

    Sony 3D Creator, возможно, одно из самых удобных для начинающих приложений для 3D-сканирования, содержит подробные учебные пособия и руководства, чтобы даже самые новые новички могли начать сканирование объекты и формы для 3D-печати.

    После завершения сканирования изображение преобразуется в проволочную сетку, которую можно изменить в приложении перед отправкой на 3D-принтер. Встроенное подключение к социальным сетям также означает, что модели и модели можно загружать на такие сайты, как Facebook и Instagram, чтобы делиться ими с друзьями и подписчиками.

    Qlone

    • Совместимость: iOS и Android

    Как и Sony 3D Creator, Qlone — еще одно приложение для 3D-сканирования, предназначенное для начинающих, включая встроенные в приложение руководства пользователя, которые описывают все функции от первоначального запуска до экспорта файлов.

    Qlone отличается от многих бесплатных приложений для сканирования 3D-принтеров тем, что поставляется с печатным «матом», который действует как гигантский QR-код, сообщая камере вашего устройства, на чем сфокусироваться. С помощью этого коврика сканер может игнорировать все, что находится за пределами определенного пространства, что снижает риск аномалий или нежелательных сканирований фоновых форм.

    Qlone также может сканировать в разрешении 4K, в зависимости от вашего устройства, поэтому он идеально подходит для тех, кто хочет сканировать модели для более сложных и замысловатых 3D-отпечатков.

    Canvas

    Canvas — это приложение для 3D-сканера, отличающееся тем, что оно не предназначено специально для использования с 3D-принтером. Вместо этого Canvas был разработан как инструмент для профессионалов-дизайнеров интерьеров, позволяющий сканировать целые комнаты и дома за короткий промежуток времени.

    Затем эти 3D-сканы можно сохранить и повторно просматривать, чтобы вносить изменения, запускать симуляции и тестировать дизайн интерьера, декорирование и ремонт в веб-программе просмотра Canvas.

    Хотя Canvas может быть не тем приложением для 3D-сканера, которое понравится большинству пользователей 3D-принтеров, это очень интересный инструмент, с которым можно поиграть, если вы заинтересованы в создании 3D-моделируемых пространств в виртуальной среде.

    Capture 3D

    Хотя Capture 3D можно использовать как приложение для 3D-сканера для личных целей, особое внимание в нем уделяется обмену творениями с коллегами и друзьями.

    Все сканы, сделанные с помощью Capture 3D, можно сохранить как 2D-, так и 3D-изображения в форматах OBJ и PLY. Через встроенную ссылку на iMessage и Slack этими сканами можно поделиться с коллегами или другими энтузиастами в любой форме, которая подходит вам и желаемым получателям.

Опубликовано в категории: Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.