Использование принтера 3d: Применение 3D принтера: промышленность, производство, медицина, строительство

Содержание

Как 3D-печать меняет мир / Хабр


Новая эпоха технической революции

С каждым годом 3D-печать становится всё более массовой. По данным исследовательской группы CONTEXT, в 2015 году был отгружен 500-тысячный 3D-принтер, а к 2017 году продано около миллиона устройств. 3D-печать уже внедряется в качестве производственной технологии. Например, в 2016 году компания General Electric стала продавать авиационные двигатели с топливными форсунками, напечатанными на 3D-принтере. Ракеты Атлас-5 с деталями, напечатанными той же технологией, запустили в космос. Бренды Under Armour и New Balance пустили в продажу небольшие партии спортивной обуви, частично напечатанной на 3D-принтере, а компания Organovo запустила коммерческую биопечать тканей почек человека.

Пока что, это только фундамент. За всю историю человечества было множество технологических революций, каждая из которых проходила через три фазы. Первой идёт «концептуализация», когда формируются видения и идеи, которые определяют дальнейший путь. Затем «реализация», в течение которой кажущиеся ранее невозможными замыслы начинают частично реализовываться. И третья фаза — «массовая коммерциализация», когда предприятия осваивают производство и применение новой технологии.

И на какой же фазе находится 3D-печать? Применение 3D-принтера для превращения цифрового файла в физический объект уже получило широкое распространение. Например, в таких областях как инженерия, право, экономика, бизнес, география и искусство. Уже ведутся споры о последствиях обмена цифровыми объектами через интернет, чтобы тут же распечатать их на принтере (допустим огнестрельное оружие). Очевидно, что мы ещё далеки от того дня, когда персональные 3D-принтеры положат конец капитализму, передав производство в руки большинства. Тем не менее, не остаётся сомнений в том, что революция в области 3D-печати добралась до второй фазы — реализации.

К сему моменту изобретено достаточно методов изготовления твёрдых объектов путём печати их множеством тонких последовательных слоев. На самом деле, наиболее распространённые технологии 3D-печати существуют уже несколько десятилетий.

Хотя технология продолжает развиваться, предположу, что до последней революционной фазы — массовой коммерциализации — остаётся около десяти лет. Пионеры 3D-печати уже используют её для изготовления самых разных вещей. Тем не менее, этот рынок по-прежнему остаётся нишевым и ограничен в коммерческом применении. В частности, это компании где занимаются мелкосерийным, штучным производством или товаров, которые невозможно изготовить традиционными методами.

Несмотря на вышеупомянутое, мы должны помнить, что десять лет назад ни один промышленный сектор не сообщал о продаже продуктов, полностью или частично изготовленных с помощью 3D-принтера. Поэтому происходящее сейчас — впечатляет. По мере развития методов 3D-печати и появления новых, а также того, как старые процессы становятся быстрее и дешевле, стоит ожидать, что 3D-печать приблизиться к фазе массовой коммерциализации в конце 2020-х или начале 2030-х годов. Новаторы этой области планируют воспользоваться преимуществами технологии задолго до этого.


Технология 3D-печати

И как же устроена 3D-печать? В значительной степени, она является эволюцией 2D-печати, уже используемой повсеместно в офисах и домах.

Большинство из нас знакомы со струйными или лазерными принтерами, которые позволяют печатать документы или фотографии. Они создают их, управляя нанесением чернил или тонера на поверхность листа бумаги. Подобным образом и 3D-принтеры производят объекты, контролируя размещение и адгезию последовательных слоёв «строительного материала» в трёхмерном пространстве. По этой причине 3D-печать также известна, как «аддитивное производство слоёв» (ALM — Additive Layer Manufacturing) или «аддитивное производство» (АП или AM — Additive Manufacturing).

Чтобы напечатать объект на таком принтере, потребуется цифровая модель на компьютере. Её можно создать с помощью приложения для автоматизированного проектирования (САПР) или другого ПО под трёхмерное моделирование.

Также, цифровая модель может быть захвачена путём сканирования реального объекта 3D-сканером и обработкой с помощью CAD или других программ.

Затем модель необходимо пропустить через ещё одну программу «для нарезки», которая разделит цифровой объект на множество слоёв поперечного сечения — обычно толщиной около 0,1 мм. Эти цифровые ленты отправляются на 3D-принтер, который изготавливает их одну поверх другой, пока не будет сформирован реальный предмет.


3D-модель в Cura — популярной программе для нарезки с открытым исходным кодом


Та же модель, которую печатает настольный 3D-принтер Ultimaker


Готовая игрушка

То, как 3D-принтер вырисовывает объект по одному слою за раз, зависит от технологии, на которой он построен. Существует множество методов 3D-печати и их можно разделить на 4 категории.


  • К первой категории относятся принтеры, которые создают объекты путём экструзии расплавленного полужидкого материала из сопла печатающей головки.
    Чаще всего это термопластик, который быстро затвердевает, покинув печатающую головку. Другие 3D-принтеры, основанные на экструзии, производят объекты, выводя расплавленный металл или шоколадную глазурь (для печати кулинарных творений). Есть также принтеры, которые используют бетон, керамическую пасту или глину.
  • Вторая категория 3D-принтеров создаёт слои объектов путём выборочного затвердевания жидкой смолы, известной как «фотополимер», застывающий при воздействии лазера или другого источника света. Некоторые из таких машин создают слои объектов внутри резервуара с жидкостью. А другие выпускают слой смолы из печатающей головки, и используют ультрафиолет, чтобы закрепить его перед нанесением следующего слоя. Есть приборы, которые смешивают несколько разных фотополимеров в одном задании на печать, что позволяет им выводить цветные объекты, сделанные из нескольких материалов. В частности, один из таких принтеров —
    J750
    от Stratasys — предлагает палитру из 360 тысяч оттенков и может изготавливать объекты из смеси различных материалов.
  • Третья и самая распространённая категория оборудования создаёт слои, выборочно склеивая гранулы очень тонкого порошка. Такое «связывание гранулированных материалов» достигается путём нанесения клея на слои порошка или плавлением гранул лазером или другим источником тепла. Существует множество видов порошковой адгезии на основе различных материалов. К ним относятся нейлон, воск, бронза, нержавеющая сталь, кобальт-хром и титан.
  • Последняя категория 3D-принтеров построена на ламинировании. Последовательные слои вырезанной бумаги, металла или пластика склеиваются, образуя твёрдый объект. Если в качестве строительного материала используются листы бумаги — они разрезаются лезвием или лазером, затем склеиваются. На них можно распылять краску в процессе печати для создания недорогих полноцветных трёхмерных объектов.

Рынок и применение

3D-печать используется для создания прототипов, изготовления пресс-форм, прямого цифрового и индивидуального производств. Поставщики оборудования, программного обеспечения и материалов для 3D-печати уже обслуживают потребности различных секторов рынка. И сейчас мы рассмотрим эти области применения, чтобы понять за счёт чего развивается технология трёхмерной печати.


Быстрое прототипирование

Чаще всего 3D-принтеры применяются для быстрого прототипирования (RP — Rapid Prototyping). К этому относятся концепты и функциональные прототипы. Концепты представляют собой простые, нефункциональные «черновики» дизайна продукта (например, бутылка без съёмной крышки) и предназначены для того, чтобы художники могли воссоздать свои идеи в физическом формате. Функциональные прототипы напротив — более сложны и позволяют оценить форму, соответствие и функции каждой части продукта перед тем, как пустить его в производство.

Функциональные прототипы и концепты создавались ещё до появления 3D-принтеров с использованием трудоёмких методов и инструментов. Поэтому на их производство нередко уходят много дней, недель или даже месяцев, а стоимость составляет тысячи или десятки тысяч долларов. 3D-принтеры могут создавать концепты и функциональные прототипы за несколько дней или даже часов, и за небольшую часть от стоимости традиционными способами изготовления. К примерам из этой отрасли можно отнести концепты автомобилей для Формулы-1.

Помимо экономии времени и денег, печать прототипов позволяет выводить на рынок улучшенные продукты, поскольку дизайн обычно проходит через множество итераций. Например, производитель термосов Thermos использует 3D-принтеры компании Stratasys для изготовления прототипов за часы, а не дни, и за пятую часть стоимости производства от внешнего поставщика. Поскольку дизайнеры теперь могут «создавать столько прототипов, сколько потребуется», компания смогла доработать до совершенства такие характеристики продукта, как крепление крышки и удобство разливки.

Технология 3D-печати в цвете из различных материалов и металлов продолжает развиваться, поэтому ассортимент и качество продуктов, включая их компоненты, которые можно быстро прототипировать, продолжают увеличиваться. Так компания Nano Dimension продемонстрировала настольный 3D-принтер — DragonFly 2020, который может изготавливать функциональные прототипы печатных плат. Это оборудование использует струйную технологию для вывода высокопроводящих «наночернил» и может производить многослойные платы, включая все соединения между слоями. В то время, когда многие компании ждут дни или недели, чтобы получить прототип платы от внешнего поставщика, аппарат напечатает её за считанные часы.


Пресс-формы и другие инструменты производства

Помимо прототипов, 3D-принтеры используются для изготовления пресс-форм и других приспособлений для производственного оборудования. Пресс-форма нужна для того, чтобы отливать в ней металлы или пластмассы. Как и прототипы, пресс-формы традиционно изготавливались вручную. Поэтому применение 3D-принтеров поможет сэкономить время и деньги крупным производителям. Например, используя принтеры Fortus компании Stratasys, автомобильный гигант Volvo Trucks из Лиона во Франции сократил время, необходимое для изготовления некоторых комплектующих двигателей — с 36 дней до 2.

В августе 2016 года американская Oak Ridge National Laboratory напечатала на 3D-принтере инструмент для торцовки и сверления 5,34 x 1,34 x 0,46 м для компании Boeing. Он применяется при строительстве пассажирских самолётов, и был напечатан из армированного углеродным волокном пластика примерно за 30 часов. Раньше изготовление такой детали заняло бы три месяца. Как объяснил Лео Кристодулу из Boeing: «Инструменты аддитивного производства, такие как инструмент для триммирования крыла: сэкономят энергию, время, рабочую силу и производственные затраты. Также они являются частью нашей стратегии по применению технологии 3D-печати в производственных областях».

Ещё одно многообещающее применение — производство пресс-форм, используемых для литья металлов. 3D-принтеры способны изготавливать требуемые формы, а также любые дополнительные стержни, необходимые для размещения внутри них. Процесс осуществляется путём нанесения тонких слоёв формовочного песка, которые скрепляются связующим веществом. Полученные в результате 3D-распечатка формы отправляется в литейный цех, где в неё заливают расплавленный металл для получения готового изделия.

ExOne — одна из компаний, специализирующихся на производстве 3D-принтеров для аддитивного производства при помощи литейного песка. Как утверждает компания, с помощью 3D-печати форм и стержней из литейного песка производители могут не только сэкономить время и снизить затраты, но также повысить точность и отливать более сложные детали. Это связано с тем, что формам и стержням, напечатанным на 3D-принтере, не требуется постобработка, которая могла нанести им повреждения.


Сердечник, отлитый в форме, которая изготовлена на 3D-принтере ExOne

3D-принтеры также можно использовать для изготовления пресс-форм, которые нужны для литья пластмассовых деталей под давлением. Такие формы обычно стоят десятки тысяч долларов и традиционно изготавливаются из алюминия. Технически, 3D-принтер уже может изготавливать алюминиевые формы для литья под давлением с помощью металлического порошка. Но в настоящее время принтеры изготавливают такие формы из смолы при помощи фотополимеризации. Формы из пластмассы не такие износостойкие, как их алюминиевые аналоги. Но они дешевле, быстрее производятся и их можно использовать для изготовления до 200 пластиковых деталей, прежде чем потребуется замена.

Компания Bi-Link, базирующаяся в Блумингдейле штата Иллинойс, занимается 3D-печатью малотиражных пресс-форм для литья под давлением. Она изготавливает детали для производителей электроники и медицинского оборудования по всему миру. Принтер ProJet 3500 HD Max от 3D Systems создаёт форму за часы, вместо недель. Как отметил директор по исследованиям и разработкам Франк Зиберна: «Клиенты в восторге от этой услуги. Раньше приходилось ждать две-три недели, чтобы получить только инструменты, — не говоря уже о тестовых деталях. С помощью ProJet 3500 HD Max можно изготавливать для одного заказчика четыре различных конструкции в течение шести дней, отправив ему 10-12 деталей для каждой итерации за ночь».

Некоторые компании занимаются созданием машин, способных печатать объекты из воска (или его заменителей), чтобы создавать формы для литья по выплавляемым моделям. Восковой объект печатают на 3D-принтере, затем вокруг него формируют форму из такого материала, как гипс. После форма нагревается, в результате чего воск «выгорает» и стекает. Затем в форму заливают расплавленный металл или другой жидкий материал для создания готового изделия. Применение 3D-принтеров для создания восковых моделей довольно распространено в производстве ювелирных изделий и других отраслях, специализирующихся на сложных и дорогостоящих предметах. Как и пресс-формы для литья под давлением, восковые образцы являются расходным материалом, поскольку процесс создания готового изделия приводит к их разрушению.


Прямое цифровое производство

На нескольких нишевых рынках, 3D-принтеры уже используются для производства готовых промышленных компонентов и даже потребительских товаров. Такая разработка именуется как «прямое цифровое производство» (DDM — Direct Digital Manufacturing) и приобретает всё большую популярность, например, в авиации. Airbus и Boeing устанавливают десятки тысяч компонентов своих самолётов, напечатанных на 3D-принтере.

К другим отраслям DDM относятся автомобилестроение, медицина, производство ювелирных изделий и обуви. Одним из ведущих пионеров считается Nike. По словам главного операционного директора Эрика Спранка, компания «сделала ряд открытий в области дизайна и производства с помощью 3D-печати, которые позволят создавать совершенно новую индивидуальную систему амортизации обуви». С этой целью Nike строит «Центр Создания Передовых Продуктов» (Advanced Product Creation Center) площадью около 11-ти тысяч квадратных метров для размещения 3D-печати и других технологий проектирования и производства.

Вполне возможно, что в будущем с помощью 3D-принтера будет изготавливаться всё что угодно, включая даже человеческие органы. Наиболее заметно это в стоматологии: восковые модели, ортодонтические аппликации, примерки, хирургические шаблоны и модели виниров теперь печатаются на 3D-принтере.

Помимо создания неорганических протезов, существуют «биопринтеры», которые наращивают человеческую ткань, накладывая слой за слоем живые клетки. Такая технология может совершить революцию в области медицины, к примеру, убрав очереди в доноростве органов. Компания Organovo — пионер биопечати — уже продаёт распечатанные ткани печени и почек для использования при тестировании на наркотики.

В дополнение к биопечати тканей вне тела, биопечать на нём или внутри раны уже находится в стадии разработки. Она включает в себя печать слоёв культивированных клеток непосредственно на рану или даже внутри с использованием методов хирургии «замочной скважины». Когда такая технология станет достаточно продвинутой, пациенту просто потребуется ввести инструмент в рану, который удалит повреждённые клетки и заменит их новыми. Эти инструменты смогут даже залечить рану, образовавшуюся при их введении.


Индивидуальное производство

Параллельно с ростом промышленной 3D-печати наблюдается рост индивидуального производства. Это все ситуации, когда предприниматель печатает на 3D-принтере собственные вещи, минуя запуск производства на удалённой фабрике. На рынке уже есть несколько сотен профессиональных 3D-принтеров по цене от 230 долларов.

В дополнение к растущему количеству персональных машин, растёт количество бесплатных и платных трёхмерных моделей, которые можно загрузить для распечатки. На ресурсе Thingiverse размещено более миллиона бесплатных моделей – некоторые из них можно адаптировать под требования пользователя. Вполне возможно, что предоставление такого контента станет фундаментом для массового персонального производства, поскольку устранит необходимость в творческих и инженерных навыках.

В настоящее время персональные и профессиональные 3D-принтеры ограничены в возможностях применением термопластика или композитов, а также фотополимерных смол. Поэтому ассортимент и качество изделий, которые можно изготовить на таком оборудовании, остаются низкими. При этом, всё большее количество облачных сервисов 3D-печати, таких как Shapeways и i. materialise, позволяют любому загружать 3D-объект, который будет распечатан на промышленном оборудовании. Скорее всего, именно доступ к такой услуге – а не продажа персональных 3D-принтеров – станет движущей силой для революции индивидуального производства в течение следующих пяти-десяти лет.

Если большинство людей начнёт изготавливать требуемые им продукты самостоятельно – это окажет серьёзное влияние на многие отрасли. Компании, торгующие запчастями, уже опасаются угрозы массового изготовления личных вещей. Того же боятся представители транспортного секторов и логистики, потому что это изменит спрос на их услуги.

В 2014 году IBM Institute for Business Value опубликовал отчёт, в котором выделены четыре варианта будущего для индивидуального производства. И сейчас мы кратко с ним ознакомимся.


  • Двумя неизвестными является скорость, с которой будет развиваться технология 3D-печати, и готовность потребителей принять индивидуальное производство. Если технологии будут совершенствоваться медленно, а потребители не станут применять 3D-печать в домашних условиях, — тогда мы увидим «тихую революцию» с постепенными изменениями.
  • Есть и альтернатива: технологии развиваются медленно, но потребители желают стать производителями, — тогда нам ждёт
    «производственная революция»
    , когда всё больше необходимых вещей будет изготавливаться мелкими предпринимателями.
  • Ещё один вариант: технология 3D-печати совершит рывок, но потребители оставят её без внимания, — тогда такая печать станет основной технологией в промышленном производстве, и не окажет большого влияния на потребительский рынок.
  • И последний ход событий: 3D-печать быстро развивается, а потребители её активно используют, — тогда мы станем свидетелями «переосмысления потребления». Это означает появление крупных и мелких торговцев, предлагающих продукты, напечатанные на 3D-принтере по вашему запросу. Также появится множество людей, «печатающих» в своих домах, гаражах, на кухнях или в офисах и ангарах.

Я же предполагаю, что вовлечение потребителей в 3D-печать будет расти вместе с совершенствованием технологии, но медленными темпами.

Это означает, что в течение следующих нескольких десятилетий мы постепенно перейдём от «тихой революции» к «производственной революции», а затем и к «переосмыслению потребления».


Развитие индустрии 3D-печати

Существуют различные сегменты рынка 3D-печати, и находятся они на разных стадиях развития. Самые первые 3D-принтеры стали изготавливать прототипы в конце 1980-х годов, а использование печати для создания пресс-форм началось только через несколько лет после этого. Задолго до начала 2000-х появились первые готовые продукты и произведения искусства, распечатанные с помощью этой технологии. Наконец, изготовление на заказ стало возможным только в 2007 году с появлением первых 3D-принтеров с «открытым исходным кодом», которые частные лица могли себе позволить.

Я считаю, что половина всех прототипов станет изготавливаться на 3D-принтере уже к 2025 году. Однако, трёхмерная печать — не единственная технология быстрого прототипирования. Есть случаи, когда традиционные методы лучше подходят для производства прототипов. Невозможно представить, чтобы изобретатели перестали лепить вещи из глины, дерева, бумаги, металла, и всего остального, что есть в доступе на их кухнях, студиях, лабораториях, мастерских и сараях.

Что касается 3D-печати пресс-форм и инструментов производства — этот рынок в настоящее время отстаёт от быстрого прототипирования, но очень скоро станет основой аддитивного производства. Предполагаю, что для его насыщения потребуется минимум десятилетие. Поговорив с производителями промышленных 3D-принтеров — я в этом убедился. В большинстве отраслей, 3D-печать пресс-форм и других инструментов — представляет крупнейшую рыночную возможность.

В прямом цифровом производстве — такое только начинает происходить, хотя в настоящее время, это очень нишевый вид деятельности. Однако, в ближайшие десять лет или около того многие отрасли, в первую очередь авиакосмическая промышленность, автомобильный сектор, здравоохранение, мода, обувь и дизайнерские товары, будут использовать 3D-печать в качестве одной из своих основных производственных технологий. Это позволит создавать совершенно новые виды продукции и привлечёт внимание СМИ. И даже в этом случае, через 10 или 20 лет подавляющее большинство объектов в нашей жизни по-прежнему будет производиться традиционными методами.

Точно так же, в течение многих десятилетий изготовление личных вещей будет составлять нишевый сегмент рынка как в индустрии 3D-печати, так и в общемировом производстве. В настоящее время, не более 10% доходов индустрии 3D-печати формируется за счёт продажи персональных принтеров. Многие такие машины продаются компаниям, а не частным лицам. Но это не означает, что продажа персонального оборудования для домашнего использования не представляет рыночных возможностей.

Можно утверждать, что домашнее производство не станет движущей силой революции 3D-печати — и многие участники отрасли, с этим согласны. Тем не менее, буду ждать с нетерпением 3D-принтеров за 99 долларов, которые смогут изготавливать небольшие пластиковые предметы на основе модели, отправленной с планшета или смартфона.


Изготовление новых продуктов новыми способами

Как и предшествовавшая интернет-революция, 3D-печать позволяет компаниям и частным лицам достигать ранее невозможного. И причина не только в создании прототипов и старых вещей новыми способами. Она делает это в соответствии с новыми бизнес-моделями. Давайте обозначим эти ключевые преимущества.


Разовое и мелкосерийное производство

При использовании традиционных методов, разовое и мелкосерийное производство стоит дорого, а зачастую и непомерно. Когда вещи печатаются на принтере, практически нет разницы в стоимости на единицу — то есть не важно требуются 1, 100 или 1000 копий, поскольку нет затрат на инструменты и рабочих. Поэтому во многих ситуациях, когда требуется несколько сотен или меньше компонентов, 3D-печать станет наиболее экономичным способом. Именно по этой причине, 3D-печать так широко применяется в быстром прототипировании и находит всё большее применения при производстве пресс-форм и других инструментов.

Джей Лено, который увлекается коллекционированием автомобилей, уже пользуется 3D-печатью для разового производства. В качестве примера: когда на редком концептуальном автомобиле EcoJet потребовалось заменить некоторые сломанные вентиляционные отверстия, он обратился в 3D Systems. Компания отсканировала сломанные детали, отремонтировала их в цифровом виде с помощью программы CAD и отправила полученные данные поставщику услуг Quickparts. Там новые вентиляционные отверстия напечатали на 3D-принтере из лёгкого нейлонового материала с наполнителем из волокон под названием DuraForm HST. В результате были получены надёжные запасные части, у которых соотношение прочности и веса стало лучше, чем у оригинала.

3D-печать используют при изготовлении реквизита для телешоу, кино и театральных постановок. С помощью этой технологии SpaceX печатает камеры двигателя космического корабля Crew Dragon, а NASA напечатала около 70 деталей для марсохода.


Кастомизация и персонализация

Помимо упрощения мелкосерийного производства идентичных вещей, трёхмерная печать позволяет настраивать продукцию в соответствии со вкусами покупателя и его физическими потребностями. Например, компания Robot Bike Co. использует технологию, чтобы изготавливать раму горного велосипеда R160 под заказ. Она создаётся из углеродного волокна, проходящего между титановыми выступами, которые печатаются на 3D-принтерах Renishaw. На сайте Robotbike.co покупатель вводит свой рост, размер ног и размах рук, что позволяет получить раму индивидуально под себя.

Велосипед R160 — отличный пример реального продукта, который сочетает в себе детали, напечатанные на 3D-принтере, с другими стандартными компонентами. Это позволяет предложить продукт в соответствии с индивидуальными запросами экономичным способом. Я уверен, что со временем многие компании осознают потенциал «изделий на заказ» путём 3D-печати определённых деталей.


Оптимизация дизайна и сборки

Ещё одно ключевое преимущество 3D-печати состоит в том, что она снимает ограничения традиционных методов производства. Хотя дизайнер может придумать любой дизайн продукта, но если его компоненты нельзя отлить в форму, обработать и собрать — продукт никогда не появится на рынке. А в «дивном новом мире» 3D-печати можно создавать вещи, которые ранее было невозможно изготовить. Например, такой принтер может изготовить цепочку или ожерелье, состоящее из звеньев, которые не имеют разрывов и, следовательно, никогда не разойдутся.

Команда TransFIORmers, участвующая в соревнованиях по мотогонкам, использовала 3D-принтер Renishaw для печати из металла, чтобы изготовить новую подвеску оптимизированной конструкции. Первоначальный вариант вручную изготавливался из стали, и при этом — для сборки требовалось двенадцать деталей, которые необходимо сваривать вместе. Но с помощью 3D-печати, команда смогла объединить конструкцию в единый титановый компонент, который не требовал сборки, что привело к снижению веса на 40% — критически важной характеристики для гонок.

Используя пластмассовые или полимерные материалы, некоторые принтеры могут создавать рабочие, предварительно собранные, составные механизмы, такие как коробка передач. Традиционно, производство многокомпонентных изделий включает этап окончательной сборки. Но когда вещи напечатаны на 3D-принтере — в этом нет необходимости.


Свободный доступ к рынку

Помимо улучшения характеристик продуктов, трёхмерная печать позволит гораздо большему количеству людей стать производителями. Это связано с тем, что стоимость прототипов и производственных инструментов больше не будет чрезмерно высокой, поэтому 3D-печать делает малотиражное производство всё более жизнеспособным. Но что важнее, доступность сервисов услуг 3D-печати позволит практически любому талантливому художнику или дизайнеру найти рынок для своих творений.

Сегодня частному лицу или даже небольшой компании очень сложно вывести продукт на рынок, не говоря уже о глобальном масштабе. Одно из немногих исключений — это книгоиздание, где автор может создавать и распространять продукт, который печатается по запросу. Например, жители Великобритании могут заказать печатную книгу через Amazon и в течение восьми часов им доставят книгу, напечатанную на складе корпорации. Это нововведение позволяет авторам продавать книги без предварительной печати и распространения.

Аналогичным образом 3D-печать позволяет отдельным дизайнерам выпускать продукты на рынок без вложений в оборудование и предварительно изготовленные копии. Например, более 8 тысяч дизайнеров уже открыли интернет-магазины на площадке поставщика услуг 3D-печати — компании Shapeways. В качестве примера, рассмотрим магазин известного создателя ботов — Кидмехано (Kidmechano). Его творением являются «Modibot», которые представляют собой постоянно расширяющуюся линейку фигурок, напечатанных на 3D-принтере, с шарнирной конструкцией. Можно сравнить Modibot с Lego или Трансформерами.

Кидмехано использует платформу Shapeways для продажи более 400 различных фигурок и аксессуаров ModiBot, включая доспехи и оружие. Цены начинаются от нескольких долларов, и когда заказ сделан, Shapeways печатает всё, что требуется, отправляя готовый продукт покупателю, а Кидмехано — его долю выручки.


Цифровое хранение и транспортировка

Помимо обеспечения возможности мелкосерийного производства, экономичности и демократизации доступа к рынку, 3D-печать упростит хранение цифровых объектов и их транспортировку. Это означает, что в будущем станет два варианта отправки посылки. Первый заключается в отправке физического товара курьером или по почте, а второй — передачей цифрового файла через интернет для 3D-распечатки на месте получателем.

Многие регулярно публикуют тексты, фотографии и видео в интернете, а благодаря 3D-печати — цифровые объекты скоро будут добавлены в социальные сети. Таким образом, делая возможным цифровое хранение и транспортировку, 3D-печать сделает с вещами то, что компьютеры и интернет уже сделали для хранения и передачи информации.

В некоторых отраслях хранилище цифровых объектов уже начинает приносить пользу. Например, большинству стоматологов традиционно приходилось хранить огромное количество гипсовых слепков, снятых с ротовой полости пациентов. Хотя они использовалось только один раз, не было возможности предсказать: потребуются ли они в будущем, что привело к архивам с коробками и шкафами, заваленным гипсовыми моделями. Но теперь стоматологи переходят на цифровые технологии: 3D-сканеры и 3D-принтеры заменяют альгинатные формы и гипсовое литье. Это позволяет сохранять оттиски ротовой полости пациента в цифровом виде, для будущей 3D-распечатки в случае необходимости.


Экономия материалов и последствия для экологии

Помимо вышеупомянутых возможностей, 3D-печать экономит материалы производителям, что особенно важно для устойчивого развития. Сегодня фабрики начинают производство с блока металла или другого сырья, а затем режут его: обрабатывают токарным станком, напильником, сверлом или иным образом, чтобы сформировать окончательный продукт. Напротив, 3D-печать — это аддитивная деятельность, которая берёт такое количество материала, из которого состоит готовое изделие. Поэтому, мы получаем значительную экономию сырья, если изготавливать вещи при помощи этой технологии.

Кроме того, продукты 3D-печати могут иметь внутреннюю структуру, оптимизированную под расход минимального количества материалов. К примеру, пластиковые или металлические детали, напечатанные на принтерах, могут изготавливаться с внутренними полостями или открытой решёткой — чего почти невозможно добиться с использованием большинства традиционных технологий. Опять же, это приводит к экономии материалов, а также к созданию более лёгких деталей, которые, например, уменьшат потребление топлива самолётов и других транспортных средств.

3D-печать может оказаться краеугольным камнем будущего перехода к «местному цифровому производству» (LDM — Local Digital Manufacturing). Сегодня большая часть производства осуществляется на заводах, удалённых от своих клиентов. Как следствие, на хранение и транспортировку уходят огромные количества нефти и других ресурсов. Учитывая сокращение запасов природных ресурсов и меры по борьбе с изменением климата — в течение одного-двух десятилетий, такие способы перевозки и хранение могут оказаться невыполнимыми или культурно неприемлемыми. Таким образом, защита экологии может оказаться силой, стимулирующей массовое внедрение 3D-печати, чтобы способствовать изготовлению товаров на местных производствах.


Трудности можно преодолеть!

Как и любая новая технология, 3D-печать может иметь как негативные, так и позитивные последствия. К примеру, есть опасения, что дальнейшее её развитие сократит рабочие места. И это вполне вероятно для некоторых профессий. В особенности для тех, кто производит прототипы, пресс-формы и инструменты традиционными методами.

Вполне возможно, что занятость в странах, которые готовят продукцию на экспорт, станет сокращаться по мере освоения технологией местными производствами. В своём обращении «О положении страны» 2013 года президент Обама отметил 3D-печать, как технологию, «способную произвести революцию во всём, что мы делаем», и таким образом вернуть рабочие места из Азии обратно в США. Другими словами, глобальные экономические последствия развития 3D-печати были признаны на правительственном уровне одной из крупнейших экономик мира.

Очевидно, что трёхмерная печать поможет создать и новые рабочие места. Пройдет ещё много времени, прежде чем мы сможем печатать готовые продукты на 3D-принтере без помощи квалифицированного специалиста. По мере распространения технологии появятся новые вакансии, и такая занятость будет равномерно распределяться по региону — что не характерно для промышленных революций прошлого.

Некоторые отрасли также могут выиграть от распространения 3D-печати. Не в последнюю очередь, логистический сектор уже осознаёт эти возможности. Например, в июле 2014 года, в публикации Почтовой Службы США отмечалось, что оператор услуг может «получить огромную выгоду» от распространения 3D-печати по причине ожидаемого увеличения доставок мелких посылок. В частности прогнозировалось, что технология может привести к увеличению доходов местной службы доставки посылок на 486 миллионов долларов в год. Прогноз основывался на предположении, что большинство товаров, напечатанных на 3D-принтере, будут производиться в местных бюро обслуживания, откуда их нужно будет доставлять к домам людей.

Помимо воздействия на занятость, есть ещё две проблемы: нарушение прав интеллектуальной собственности и использование 3D-печати в преступных целях. Уже сейчас можно использовать бытовое оборудование для сканирования объекта, например модели Микки Мауса, а затем печати его пластиковой копии. Подобно тому влиянию, которое музыка в формате mp3 и интернет оказали на музыкальную индустрию — 3D-печать может повлиять на права интеллектуальной собственности.

Что ещё тревожнее, уже возможно напечатать огнестрельное оружие на 3D-принтере. В настоящее время, персональный 3D-принтер за 230 долларов способен изготовить только одноразовый пластиковый пистолет. Но когда появится доступная возможность печати из металла, у нас возникнут серьёзные проблемы.

Последнее «минное поле», связанное с 3D-печатью и изготовлением личных вещей, — это здоровье и безопасность. Сегодня почти все продукты, которые мы покупаем, соответствуют определённым стандартам и проходят испытания. При этом производители несут ответственность за любые несчастные случаи и травмы, которые могут возникнуть в результате выхода их из строя или неисправности. Но кто будет нести ответственность, если, например, ребёнок загрузит бесплатную игрушку с сайта, распечатает её и отдаст младшему — а тот проглотит отломанный от неё кусок и задохнётся? Будет ли вина лежать на человеке, разработавшем объект; сайте, через который он был опубликован, производителе 3D-принтера, поставщика расходных материалов или на родителе, который это допустил? Сейчас нет ответа на этот вопрос. И довольно скоро, мы не сможем это игнорировать.


В мире первопроходцев

Революция 3D-печати, как и любая другая технологическая революция — продукт действий, энергии и видения тех людей, которые достаточно храбры, чтобы её осуществить. За последние несколько лет мне посчастливилось взять интервью у многих пионеров 3D-печати. И поскольку моя цель — захватить ваше воображение, а не сосредотачиваться на деталях и технических подробностях, поэтому я задал им фундаментальный вопрос: «Почему вы выбрали именно эту технологию?».

Одним из первых, с кем я общался, стал Ансси Мустонен — руководитель финской компании по 3D-печати и дизайну AMD-TEC. По мнению Ансси, 3D-печать позволяет предоставить клиентам качественный уровень обслуживания:


«Мы живем в беспокойном мире, но благодаря этой технологии можно предоставить клиентам качественные услуги. Что касается прототипов: у меня нет времени программировать и отправлять заказы внешним поставщикам для получения деталей. 3D-печать — не единственный способ изготовления, но она быстрее при создании сложных форм и конфигураций, чем традиционные методы».

Константин Иванов, соучредитель и генеральный директор 3DPrintus.ru, рассказал мне, как технология позволяет предлагать новые виды продуктов и услуг:


«3D-печать предоставляет решения, которые находятся на пересечении производства и цифровых технологий интернета. Наши клиенты открыли для себя лёгкий способ создания и производства практически всего. Я уверен, что главное преимущество для них — это возможность использовать простой интерфейс, чтобы получить свой продукт».

Гэри Миллер, управляющий директор сервиса услуг печати 3D Print Bureau в Великобритании, рассказал похожую историю, хотя и с осторожностью в прогнозах:


«Мы используем 3D-печать, потому что это быстрее: сокращается время выполнения заказа и доступна практически любая геометрия! Я начинал с принтера Objet более десяти лет назад, тогда был всего один материал. Прошли годы, и теперь есть около 2 тысяч материалов для печати. Только представьте, где мы будем через десять лет! Правда, сколько бы сырья у вас ни было, нужно передать его в надёжные руки. Нужен опыт в своей отрасли, чтобы понять, где эта техногия подходит, а где — только увеличит стоимость. Раньше скептически относился к тому, что 3D-печать перейдет в производство, но в первой половине 2016 года мы наблюдали прогресс и увеличение заказов. Приятно наблюдать, как развивается 3D-печать и появляются новые материалы».

Один из самых интересных разговоров состоялся с Джоном Коббом, исполнительным вице-президентом по корпоративным вопросам гиганта 3D-печати Stratasys в США. Вскоре после начала разговора, Джон сосредоточился на потенциале технологии для изменения дизайна и распространения продукции:


«В 3D-печати много внимания уделяется её адаптации к традиционным производственным процессам. Меняются основы дизайна, что позволяет изменить способ производства продуктов, а затем методы распространения. Представьте, что возникла проблема с водопроводом. Вы фотографируете это на смартфон и отправляете в Home Depot (американская торговая сеть по продаже инструментов для ремонта и стройматериалов). И уже через час или два собираете трубопровод — заменив нестандартную деталь. Возможно, на это уйдёт ешё лет пять, но мы уже движемся в этом направлении».

Миранда Бастийнс, директор бельгийской службы 3D-печати i.materialise, сосредоточила внимание на новых рыночных возможностях с другой точки зрения:


«Трёхмерная печать помогает создать мир, в котором продукты соответствуют нашим ожиданиям или индивидуальному стилю, и где у каждого есть возможность владеть чем-то уникальным. Вещи не только лучше удовлетворяют потребности и интересы потребителей, но и появляется возможность продавать собственные товары другим. Например, ювелирный дизайнер может предложить новое кольцо мировой аудитории и проверить спрос на дизайн. Если заказов нет — это больше не проблема (печать только по запросу) — а если есть, то кольца будут распечатаны, доставлены заказчику, а творец получит свою долю выручки».

Люси Бирд, основатель компании Feetz, также признает потенциал 3D-печати для создания продуктов с «лучшей посадкой». Feetz — это «цифровой сапожник», который использует 3D-принтеры для изготовления обуви по индивидуальному заказу. Как сказала мне Люси:


«Эта технология меняет способы производства и потребления вещей. Мы можем изготавливать персонализированные продукты расходуя меньше ресурсов, а переработать их будет гораздо проще».

Марк Сондерс — директор Центра Глобальных Решений (Global Solutions Centres) компании Renishaw, производящей 3D-принтеры. Он также сосредоточился на возможностях, которые технология предлагает производителям:


«Всё больше компаний стремятся использовать потенциал 3D-печати для улучшения характеристик продукции, делая её более эффективной и лучше адаптированной к применению. Уникальная возможность создавать сложные геометрические формы из высококачественных материалов открывает огромный потенциал для инноваций как в дизайне продуктов, так и в бизнес-моделях. Мы ожидаем, что аддитивное производство будет играть ключевую роль в дальнейшем развитии процессов и улучшении продуктов».

Наконец, Сильвен Премонт — основатель магазинов 3D-принтеров iMakr и сайта My Mini Factory, посвящённого 3D-контенту, — отметил, как технология раскрепощает воображение:


«Доступность трёхмерной печати даст волю творчеству: мы сможем изобретать, проектировать и изготавливать практически всё — в кратчайшие сроки и по невысокой цене. Также появится возможность загружать контент, готовый к печати и легко адаптируемый к собственным потребностям. Следующее поколение будет спрашивать своих родителей: а как вы раньше обходились без 3D-принтера?»

Новый рубеж

Как видно из интервью, 3D-печать продолжает вызывать интерес среди её пионеров. И многие крупные производители, применяющие традиционные технологии, уже меняют направление в сторону этой технологии.

Никто не может предсказать будущее 3D-печати. Тем не менее, есть веские основания полагать, что технология окажет радикальное воздействие на многие производственные сектора. В настоящее время большинство 3D-принтеров всё ещё печатают прототипы. Но менее чем через десять лет — это изменится. Вполне возможно, что в будущем, десятки миллионов людей станут летать на самолётах с печатными компонентами, стоматологические кабинеты станут оснащать оборудованием, напечатанном на 3D-принтере, и мы будем носить обувь с печатными деталями.



Это только первая глава из книги Кристофера Барнатта «3D Printing». Вот, о чём автор поведает в продолжении:


«В оставшихся главах книги я намерен исследовать мир 3D-печати, основываясь на конкретных примерах, информацию о поставщиках, исследованиях, отчетах компаний, интервью и других источниках. Также выскажу собственные взгляды и мнение. Но главное — предоставлю читателю достаточно информации, чтобы решить, является ли 3D-печать следующей промышленной революцией».

Книгу можно приобрести как в цифровом, так и печатном варианте через сайт автора.
Также, на его ютуб-канале есть записи с выставок TCT Show 2017-2019 годов, на которых представляют последние разработки в 3D-печати.

Как правильно выбрать 3D-принтер? — Руководства по покупкам DirectIndustry

Технология Принципы работы Комментарии
Моделирование методом послойного наплавления (FDM) 3D-принтер нагревает филамент (PLA, ABS, PET и т. д.) для придания ему мягкости и пластичности и откладывает его последовательными слоями на лоток.Если на детали имеются хрупкие участки (например, лоток на узком основании), необходимо предусмотреть места опоры, которые будут удалены после изготовления детали. Принтеры, предназначенные для общедоступного использования. Вы можете использовать эту технологию для создания прототипов, например, для изготовления запасных деталей машин в рамках послепродажного обслуживания.Изготовленные детали могут иметь хороший уровень точности в зависимости от принтера, однако, для сложных деталей мы рекомендуем выбирать технологию SLS.
Производство методом наплавления нитей (FFF)
Селективное лазерное спекание (SLS) В 3D-принтере используется лазерный луч, благодаря которому затвердевает  порошок (полиамид, керамика или стекло) для производства деталей с высоким уровнем детализации.Для изготовления сложных деталей или деталей с хрупкими зонами опоры не нужны, так как хрупкие участки поддерживаются неиспользованным порошком. Детали, как правило, имеют песчаный вид на выходе из принтера и должны пройти стадию полировки для получения хорошей отделки.Детали из SLS обладают отличными механическими свойствами.
Прямое лазерное спекание металлов (DMLS) В 3D-принтере используется лазерный луч, благодаря которому затвердевает порошок (сталь, нержавеющая сталь, кобальт-хром, алюминий, титан и т.д.) для производства деталей, которые могут иметь высокий уровень детализации. Эти принтеры находят все более широкое применение в таких передовых отраслях промышленности, как авиастроение, автомобилестроение и медицина.Они представляют собой значительные первоначальные инвестиции, а также высокую стоимость технического обслуживания, но позволяют производить очень сложные детали, механические характеристики которых сопоставимы с характеристиками деталей, полученными традиционным способом (механическая обработка или литье).
Электронно-лучевая плавка (EBM) В 3D-принтере используется лазерный луч, благодаря которому затвердевает порошок (сталь, нержавеющая сталь, кобальт-хром, алюминий, титан и т. д.) для производства очень сложных деталей, которые не могут быть сфабрикованы другим способом. Процесс производства осуществляется в вакууме, что предотвращает окисление незатвердевшего порошка. Это означает, что его можно сразу же использовать повторно.Данная технология может применяться только для проводящих материалов. Он быстрее, но менее точная, чем лазерная технология (DMLS).
Лазерная стереолитография (SLA) В этих 3D-принтерах для затвердевания смолы используется ультрафиолетовое излучение. Полученные детали имеют очень высокую точность и качественную отделку поверхности.Данная технология особенно ценится за скорость как при изготовлении прототипов, так и при изготовлении пресс-форм.
Digital Light Processing (DLP) В этой технологии используется проектор, который не требует горизонтального перемещения и обеспечивает скорость печати выше, чем SLA.
Polyjet Эти принтеры сочетают излучение ультрафиолетового света с проецированием микрокапель фотополимерного материала (который затвердевает под действием ультрафиолетового света). Данная технология позволяет комбинировать различные материалы, которые могут иметь различные механические характеристики в зависимости от потребностей (например, жесткие или гибкие материалы).Она используется как в производстве игрушек, так и в аэрокосмической промышленности.
Многоструйное моделирование (MJM) Эти принтеры распыляют раствор, который затвердевает по мере охлаждения. Они оснащены несколькими печатающими головками, одна из которых используется для создания подложки (например, из воска) одновременно с деталью. Изготавливаемые детали отличаются высокой точностью и могут состоять из нескольких материалов, в зависимости от количества печатающих головок.Эта технология используется в ювелирном деле для изготовления форм. 3D-принтеры, используемые в строительстве или гражданском строительстве, также работают а счет распыления.
Струйное нанесение связующего (Binder Jetting)Технология склеивания порошков (Powder Binding) Эти принтеры распыляют связующее вещество, которое может иметь цвет, на наносимый слой за слоем порошок. Эта техника позволяет изготавливать очень сложные цветные детали. Однако, необходимо удалять избыток порошка продувкой или всасыванием.

3D принтеры и их применение во всех сферах жизни человека

Некоторые предприниматели махнули рукой на появление нового оборудования и его внедрение в производство. В то время как другие, более предприимчивые бизнесмены, уже давно используют его в своей деятельности. Что такое 3D принтеры и их применение в быту и бизнесе можно узнать, ознакомившись с этой статьей.
Желание быстро создавать предметы уже не раз описано в фантастических рассказах и кинокартинах. Волшебные приборы, которые бы делали это, намеревались создать многие ученые. Первые удачные попытки были сделаны в 80-х годах прошлого века.
Стереолитограф – именно так назывался прибор, запатентованный Чарльзом Халлом в 1986 году. Благодаря его появлению и были созданы первые 3D-принтеры. Если сначала некоторые сомневались в его функциональности, то сегодня спорить с этим не удастся никому.
Быстрое прототипирование применяется во всех сферах жизни: производство, архитектура, мода, образование и даже медицина. Вы удивитесь, но с помощью огромных 3D-принтеров в Китае создают даже жилые дома!
3D принтер применение которого может быть полезным в любых сферах жизни человека, сегодня доступен каждому желающему. Их используют владельцы коммерческих организаций и люди, создающие 3D-фигуры прямо у себя дома.
Этому способствует массовое распространение и значительное снижение цены на такую технику. Сегодня приобрести ее достаточно просто, если вы готовы заплатить за товар от 400 до 10 тысяч долларов.

Принципы работы 3D-принтера или как создать предмет за полчаса

Как можно быстро напечатать предмет и какой материал понадобится для этого? Многим известно, что область применения 3D принтеров не просто широка, а безгранична. Поэтому модели в 3D-формате могут быть напечатаны из любого материала.

Сегодня вам могут предложить печатать фигуры из:

  1. пластика;
  2. нейлона;
  3. дерева;
  4. металла;
  5. еды.

Каким образом осуществляется печать интересует многих. На самом деле все обстоит достаточно просто: расходный материал, загружающийся в принтер накладывается слой за слоем, моделируя нужный объект. Понятное дело, что вам понадобится исходный файл, который вы будете печатать.
Чаще всего для этих целей используются файлы формата STL, которые доступны всем желающим. Так, любой рисунок в 3D-формате может появиться у вас уже через полчаса.

Что можно создать с помощью 3D-принтеров?

3D принтер применение в бизнесе которого стало очень широко распространенным явлением, может приносить хороший доход. Эффективность всех направлений предпринимательской деятельности, связанные с производством, может быть повышена благодаря использованию таких новинок техники.
Что можно напечатать с помощью современных 3D-принтеров?

  1. Объемные детали, использующиеся в машиностроении, создании яхт, велосипедов и скутеров. С помощью быстрого прототипирования изготовляют любые монолитные детали.
  2. Прототипы предметов, которые невозможно напечатать по причине их большого размера. Очень удобной для архитекторов является возможность создавать модели зданий.
  3. Предметы, одноразовое производство которых обходится очень дорого. Например, компания хочет создать новую модель емкости для шампуня. Рассмотреть ее и подержать в руках можно уже через полчаса после создания графического файла и его распечатки.
  4. 3D принтер применение в промышленности которого стало возможным, может напечатать обувь, одежду, ювелирные украшения.
  5. Пластиковое или металлическое оружие. Последние разработки привели к тому, что каждый желающий может создать нужное ему оружие благодаря новым технологиям печати. Стоит заметить, что власти не упустили это из виду. Печать и распространение оружия на 3D-принтерах запретили.
  6. Еду. Лучшие кулинарные фантазии могут быть реализованы благодаря принтеру, печатающему едой.
Необычные сферы применения 3D-принтеров

Многих порадовало не только появление 3D-принтеров, но и 3D-сканеров. Они считывают данные о реальных объектах и создают цифровые файлы, с помощью которых осуществляется печать. Благодаря этому, каждый человек может заказать или напечатать 3D-фигурку, в точности повторяющую черты любого человека, животного или птицы.
Применение 3D принтера в стоматологии является очень удобным механизмом создания имплантатов и протезов. Их индивидуальное изготовление занимало очень много времени и не всегда модель имела соответствие, обеспечиваемое чудо-принтером. Причем стоят такие протезы в несколько раз дешевле.

Новый 3D принтер применение в медицине которого практикуется во всех развитых странах, позволяет вывести лечение некоторых болезней на качественно новый уровень.
К примеру, мальчику из Америки понадобился протез руки. Доктора предложили воспользоваться высококачественным изделием, выполненным под заказ. Стоимость его превышала несколько тысяч долларов. Но смелые родители не отчаялись. Отказавшись от предложения, они напечатали 3D-модель руки на принтере.
Пройдет несколько лет и ученые создадут технологии, спасающие человеческие жизни. Напечатанная щитовидная железа, кость или даже череп, смогут решить проблемы имплантации навсегда. Как видим, приложенные усилия исследователей стоили того. А пока мы читали эту статью продвинутые модельеры напечатали кроссовки и платья, созданные по собственным рисункам.

 

Видео о применении 3D принтера

О том как творчески можно починить любую вещь:

И о тех вещах, которые могут пригодиться для дома:

 

comments powered by HyperComments

Две трети из ста ведущих промышленных компаний уже используют 3D-печать

Многие любители 3D-печати могут отметить, что за последний год технологии в этой области значительно ушли вперед. Новые компании и технологические инновации появляются почти каждый день, и многие промышленные гиганты также экспериментируют с технологиями 3D-печати.

Хотя это можно назвать лишь предположениями, исследования международного гиганта PricewaterhouseCoopers (PwC) подтверждают, что все действительно так. Новое исследование PwC показало, что две трети из ста ведущих промышленных компаний сегодня используют технологии 3D-печати или более простые технологии быстрого создания опытных образцов в том или ином виде.

Да, «две трети» звучит, пожалуй, даже более впечатляюще, чем самые оптимистичные прогнозы энтузиастов, но большинство компаний просто экспериментируют с возможностями 3D-печати. Они скорее пытаются понять, как можно использовать эти технологии для оптимизации производственных процессов, таким образом, о полномасштабном применении 3D-печати речь пока не идет.

Как мы видим, «всего лишь» 24,6 % компаний, попавших в выборку исследования PwC, используют эту технологию на этапе создания опытных образцов, в то время как доля промышленных компаний, использующих 3D-печать для прототипирования и производства, составляет еще более скромные 9,6 %. На рисунке ниже показано, что в 33.3% случаев технология 3D-печати не используется вообще.

В отчете PwC отмечено, что по мере роста производительности и удобства работы с 3D-принтерами, а также при наличии возможности ведения одновременной печати несколькими материалами для производства активных компонентов и систем, эта технология найдет применение не только в сфере производства опытных образцов.

Эксперты PwC предсказывают технологии 3D-печати блестящее будущее, тем не менее, путь к нему будет тернист. Объем мирового рынка 3D-печати уже составляет 2,5 млрд долларов и к 2018 году может вырасти до 16,2 млрд долларов , при этом совокупные темпы годового роста могут составить впечатляющие 45,7 %.

Таблица 1: Примеры использования 3D-печати в различных отраслях промышленности

Отрасль

Примеры использования 3D-печати в ближайшем будущем

Автомобильная промышленность

  • Объединение нескольких компонентов в один комплексный узел

  • Создание производственного оборудования

  • Производство деталей и запасных частей

  • Ускорение цикла разработки продукции за счет быстрого создания опытных образцов, контроля формы и совместимости

Аэрокосмическая промышленность

  • Создание деталей сложной геометрии, недостижимых обычными способами

  • Контроль плотности, жесткости и других свойств материала детали; производство деталей с переменными характеристиками

  • Создание более легких деталей

Фармацевтическая промышленность / медицина

  • Планирование хирургических операций с помощью точных анатомических моделей, полученных на основе томографического сканирования или МРТ

  • Разработка ортопедических имплантатов и протезов по индивидуальным меркам

  • Использование трехмерных анатомических моделей для обучения

  • Биопечать живых тканей для испытаний лекарственных средств

Розничные продажи

  • Создание игрушек, ювелирных изделий, игр, аксессуаров для дома и других изделий по индивидуальным заказам

  • Печать запасных частей или компонентов для автомобилей или предметов для дома

Спорт

  • Создание продукции сложной геометрии, недостижимой обычными методами

  • Создание защитной экипировки по индивидуальным меркам для повышения удобства и безопасности

  • Создание подошв для футбольных бутс на основе биомеханических данных

  • Создание опытных образцов из разных материалов и цветов для испытаний продукции

Обзор областей применения 3D-печати на производстве

В то время как эксперты PwC уверяют, что 3D-печать может скоро стать рентабельной технологией для производства высококачественной продукции в промышленных объемах, отмечается, что некоторые недостатки этой технологии еще нужно преодолеть, перед тем как она действительно станет реальностью. Из сообщения SwC:«Перед индустрией 3D-печати стоит несколько задач. Возможность быстрой подготовки опытных образцов продукции по-прежнему останется важным преимуществом, однако в одиночку этот фактор не способен переломить ситуацию таким образом, чтобы 3D-печать стала массовым явлением. Внимание производителей может привлечь возможность печати более функциональных или готовых образцов продукции в объемах, значительно превышающих объемы производства прототипов. […] Кроме того, 3D-печать должна дополнить возможности по выпуску компонентов, изготавливаемых вручную, а со временем стать доминирующим методом производства, что позволит создавать компоненты, изготовление которых иными способами невозможно».

Эксперты PwC указывают на возможности усовершенствования, которые необходимо будет реализовать, для того чтобы 3D-печать стала действительно массовой технологией производства. Наиболее важными аспектами являются соотношение цена/качество продукции 3D-принтеров, а также увеличение скорости печати, гибкости работы и разнообразие используемых материалов.

Развивающийся рынок 3D-принтеров занимает особую нишу, в которой сочетаются большие возможности и относительно низкая цена.

Особое внимание в отчете уделяется вопросу необходимости создания 3D-принтеров «среднего класса», обладающих большинством качеств промышленных принтеров при доступной цене. К счастью, несколько подобных образцов уже существуют. Например, принтеры компаний FSL3D и Formlabs отличаются более высоким разрешением печати и обеспечивают выпуск деталей малого размера, используя технологию стереолитографии, при этом их цена составляет несколько тысяч долларов. Настольные принтеры компании MarkForged могут распечатывать предметы из углепластика всего за 5000 долларов. Принтер CubeJet компании 3D Systems стоит 5000 долларов, предоставляет возможность цветной печати, сочетая в себе качества профессионального оборудования и относительно низкую цену.

Развитие доступной 3D-печати может стать ключевым фактором для перехода 3D-печати в сферу массовых технологий. «Есть немалые основания ожидать, что темпы развития 3D-печати увеличатся в ближайшие несколько лет, несмотря на то, что степень и характер этих изменений будут существенно отличаться в зависимости от различных технологий и производителей».

Однако многочисленные усовершенствования в других сферах 3D-печати также могут ускорить развитие технологии в целом. В первую очередь принтеры должны стать значительно быстрее и не требовать очистки экструзионной головки при работе. И такое развитие является не просто теоретической возможностью. Эндрю Богиер (Andrew Boggier), главный инженер компании FSL3D, считает, что «есть множество способов увеличить скорость печати, используя высококачественные компоненты, а также оптимизируя конструкцию и движение лазеров». К примеру, в принтере Form 1+ используются лазеры, мощность которых в четыре раза выше, что позволяет печатать на 50 % быстрее по сравнению с предыдущим поколением принтеров Form 1.

Наконец, чтобы сделать 3D-принтер обязательным инструментом производственного процесса, данная технология должна обеспечивать возможность печати как компонентов устройств, так и готовой продукции.

Во-первых, для этого принтер должен работать с несколькими материалами одновременно: «Большинство принтеров работают только с каким-то одним материалом: пластмассой, металлом, керамикой, деревом или органическими материалами. Чтобы создавать более полезную продукцию и расширить рынок, 3D-принтеры должны обрабатывать несколько типов материалов за один цикл печати».

В свою очередь это приведет к необходимости решения задачи по установке в изделия таких компонентов, как датчики, электроника и устройства питания, таким образом все изделие будет изготавливаться за один цикл печати. К счастью, «в настоящий момент специалисты по исследованию и разработке прилагают немалые усилия в различных сферах, включая материалы, способы печати и сочетание инновационных и традиционных методов производства».

Этого также можно добиться за счет разработки чернил для 3D-принтера, на основании которых можно создавать все электронные компоненты. В качестве примера в отчете указывается исследование Дженнифер А. Льюис (Jennifer A. Lewis) (отделение инженерных и прикладных наук факультета искусств и наук Гарвардского университета) о блоках литий-ионных аккумуляторов, которые можно печатать с помощью специальных чернил.

Интересный отчет PwC предсказывает технологиям 3D-печати блестящее будущее. Если преодолеть все указанные препятствия – бесспорно. Множество инноваций и революционных областей применения в повседневной жизни не могут не убедить в том, что это будущее стремительно приближается.

Опубликовано: 3D Printing Technology

Применение 3D-печати в инновационных технологиях и отраслях

Печать на 3D-принтере становится привычной технологией, о ней говорят в новостях и пишут в интернете. Ведь это именно то будущее, к которому стремиться человечество давно. Оно активно внедряется в привычные и не очень сферы нашей жизни.

Аэрокосмическая отрасль

Покорение космоса и его освоение все чаще фигурирует в новостях и разговорах. И тут нельзя обойтись без новейших технологий, таких как 3D-печать. С помощью неё возможна печать привычных частей корабля с облегчением массы благодаря использованию специальных принтеров.
Это может привести к дополнительному финансированию всей отрасли трёхмерной печати, скорейшему её развитию и доступности массам.

Детали

3D-печать активно используется для создания запчастей при конструировании двигателей. Она позволяют значительно сократить время печати и затрачиваемые на это материальные средства.

От конструктора требуется трехмерная модель, контроль процесса печати и испытания, для понимания, что нужно усовершенствовать.
Если трехмерная печать позволяет конструировать космические аппараты, то ее активное массовое внедрение — вопрос времени.

Корпус космического шаттла

Беспилотные летательные аппараты

Производство спутника обходится существенно дешевле строительства ракеты, а с помощью технологии 3D-печати можно еще удешевить его изготовление. При этом спутники также, как их привычные аналоги готовы выдержать перегрузки при выведении на орбиту.
Это даёт понимание того, что 3D-принтеры на сегодняшний момент могут производить детали с высокой износостойкостью, хотя отрасль все еще активно развивается.

Спутник

Крылья летательных аппаратов

Легкие материалы, которые используются в конструкции крыла, могут стать намного легче, если они будут напечатаны с помощью трехмерной печати. От этого облегчится летающий аппарат без потери прочности конструкции.

Высокая прочность напечатанных крыльев позволит выполнить заданную задачу, а тот факт, что лишь малая часть спутников возвращается на Землю, позволит улучшить экологическое положение, так как для производства нужно будет использовать меньше добываемых ресурсов.

Крыло самолёта

Военная отрасль

Очень быстро развивающаяся отрасль, которая восхищает людей с каждым годом средствами, затрачиваемыми на её развитие. С активным использованием трехмерного сканирования и печати появилась возможность удешевления и ускорения производства.

Стрелковое оружие

Есть рабочий образец от американского гаражного инженера, который сумел не только сконструировать, но и изготовить пистолет на 3D-принтере. Он ничем не отличается от классического оружия, кроме использованных материалов и внешнего вида.

Так трехмерная печать дает возможность сократить трудовые и материальные ресурсы при производстве.

Оружие изготовленное с помощью на 3D-принтере

Боеприпасы

Тот же мастер из Америки сумел к своему пистолету изготовить патроны, также изготовленные с помощью трехмерной печати. Его испытания показали, что никаких видимых повреждений нет после пробных выстрелов, что говорит о масштабном производстве и эксплуатации нового типа боеприпасов, что также может использоваться государством в собственных интересах.

Пули с помощью трехмерной печати

Обмундирование и защита

Если ведётся использование в аэрокосмической отрасли, которая предъявляет высокие требования к применяемым материалам и времени износостойкости, то что говорить о производстве защиты.

3D-принтер может печатать металлической крошкой, например, шлемы и бронежилеты. Их вес при этом будет меньше, чем у аналогов из кованых пластин.

Трехмерная печать отвечает высоким стандартам, применяемым в вооруженных силах и при ее использовании возможно сокращение расходов на военную отрасль.

Бронежилет

Автомобильная

Самая привычная отрасль для общества, давно и планомерно развивающаяся, одна из первых, которая начала использовать конвейер. Однако, постоянно требующая материалов инноваций, ведь наш мир не стоит на месте и ожидания потребителя должны оправдываться при выборе транспортного средства. Все это и может дать использование 3D-печати.

Нестандартные запчасти

Речь пойдет о декоративных деталях кузова. Например, бампер, который будет нестандартной формы или с характерными для бренда-производителя тонкостями, которые сложно достичь отливом, но запросто можно напечатать на 3D-принтере.

Это дает возможность для придания автомобилю уникального вида не только на заводе или в салоне производителя, но и покупателем в домашних условиях.

Бампер машины на 3D-принтере

Стандартные детали

Машина требует за собой качественного и дорогого ухода, но даже в такое рутинное для автолюбителя дело можно внести инновации. Например, замена втулки замка крышки бензобака, которую можно изготовить с помощью 3D-принтера. Если ее своевременно не заменить, то появляется риск больше не открыть бензобак. Также трехмерная печать использовалась фольксвагеном для создания колесных дисков, в том числе колпаков, после этого было нанесено специальное покрытие и отполированы. Если не знать из чего они изготовлены, то очень похожи на обычные диски. 
Это один из примеров, который можно привести. Небольшие запчасти при должном навыке можно самостоятельно изготовить и установить. А с ассортиментом 3D-принтеров, которые могут помочь в изготовлении можете ознакомиться по ссылке: https://cvetmir3d.ru/3d-printery/

Втулка замка крышки бензобака

Аксессуары

Автомобильные держатели есть практически у любого автолюбителя. И именно их сейчас можно печатать на 3D-принтере — это позволит увеличить выбор для потребителя.
По своим качествам не отличаются от привычных, но при этом появилась возможность изготовить самостоятельно под свои нужды и запросы.

Инновационные технологии

Область применения 3D-печати постоянно удивляет нас сферами, в которых уже используется. Строительство неотъемлемая часть нашей жизни и поэтому при постройке собственного дома нужно присмотреться к привлечению трехмерной печати в этом.

Держатель

 «Холодный» кирпич

Пористый материал по своей форме очень схожий с кирпичом, получил широкое распространение на территориях с жарким климатом. Этот проект не новинка в мировом строительстве, он применялся еще до нашей эры. Просто ее доработали с помощью новейших технологий и изготовили с помощью них. Это позволило снизить затраты на охлаждение помещений. Принцип работы образовывать прохладную сетку ограждать от горячего воздуха с улицы.
Даже такие давно известные технологии в настоящее время возможно модернизировать под современные требования строительства, благодаря использованию трехмерной печати. 

“Холодный кирпич”

Замена гипса при переломах

Трехмерная печать позволила упростить работу не только дантистов, но и травматологам. Возможна печать бандажей, которые помогут заживлению переломанных костей, при этом пациент не будет испытывать неудобств, так как печатный аналог легче гипсового и не перекрывает доступ к кожному покрову.
Все эти факторы позволяют при переломах не испытывать неудобств. В будущем это позволит увеличить пропускную способность травматологического кабинета и помочь большему количеству пациентов.

Лангетка при переломе 

Заключение

Давно привычные сферы нашей жизни всегда нуждаются в их совершенствовании и модернизировании. И сейчас то самое время, когда стоит принимать данные улучшения и активно их использовать. 3D-печать позволяет внести инновации и упростить тяжелый труд.
Трехмерная печать перспективная технология, которая уже сейчас меняет нашу жизнь. 

Как выбрать и применять 3D-принтер для стоматологии?

Еще совсем недавно, 3D-печать воспринималась как технология будущего, при реализации которой было больше вопросов, чем ответов. Сегодня 3D стоматология – это возможность быстро смоделировать 3Д челюсть, внести необходимые коррективы в модель и выполнить ее печать здесь же, у стоматологического кресла.

В сравнении с другими технологиями, изготовление зубных протезов на 3D принтере имеет существенные преимущества, и они очевидны для всех участников этого процесса: как специалистов, так и пациентов. Несмотря на стремительное развитие этой сферы, технической информации, так же как и рекомендаций относительно выбора 3D-принтера, очень мало и мы решили восполнить этот пробел. Основными факторами выбора в этом случае является технология печати, качество, надежность и стоимость оборудования и расходных материалов.

Из статьи вы узнаете, как делать модели для 3Д принтера, о технологиях 3D-печати, их преимуществах и недостатках.

Как используется 3D принтер в стоматологии

3Д печать в стоматологии применяется для создания функциональных протезов из полимерных материалов и металлов, с их помощью можно изготавливать кости, суставы. Все это позволило навсегда изменить медицину и стандарты в ней. В стоматологии эта сфера развивается особенно быстро, поскольку протезирование очень востребовано, поэтому вложенные средства окупаются максимально быстро.

Для чего нужен 3D принтер в стоматологии? Наличие принтера дает возможность полностью отказаться от ручного моделирования коронок, протезов и прочих ортопедических и ортодонтических конструкций, позволяет избежать многочисленных доработок, примерок. Все просто: с помощью сканирования получают высокоточные цифровые слепки, которые передаются на персональный компьютер, а все последующие моделирование и виртуальная примерка осуществляется в специальном программном обеспечении.  

3D-принтеры в стоматологии используются для изготовления:

  • коронок;
  • имплантатов;
  • моделей из гипса;
  • мостовидных протезов;
  • бюгельных протезов;
  • демонстрационных и разборных моделей челюстей.

Применение 3D принтера в стоматологии не ограничивается изготовлением ортопедических изделий — оборудование широко используется для создания ортодонтического инструментария.

Преимущества использования 3D-печати

Современные 3Д технологии в стоматологии позволяют изготавливать качественные, с длительным сроком службы ортопедические изделия — мосты, коронки, виниры и т.д. Это значительно упрощает и ускоряет работу специалиста. Большой ассортимент изготавливаемых изделий позволяет решать практически любые задачи в протезировании. Использование 3D принтеров в стоматологии — возможность создавать необходимое специалисту количество экземпляров за один сеанс работы. Все проекты хранятся в архиве и в последующем могут быть использованы для повторной печати.

Отныне пациенту не нужно ждать несколько дней момента изготовления моделей из гипса. Все происходит в его присутствии: специалист создает трехмерную модель челюсти с помощью сканера, данные с которого передаются непосредственно в программное обеспечение. Здесь вносятся необходимые коррективы, выполняется виртуальная «примерка» и модель может передаваться на печать. Поэтому основными достоинствами технологии являются скорость и точность, что позволяет экономить время и предлагать услуги самого высокого качества.

Технология печати: основные этапы 

Изготовление зубных протезов с 3D-технологией происходит за несколько этапов:

  • Сканирование. Для получения трехмерных цифровых моделей используют магнитно-резонансную томографию, КТ или интраоральный сканер. 
  • Обработка в ПО. Для работы с цифровыми моделями используется специализированное программное обеспечение, которое позволяет выполнять обработку, вносить коррективы, выбирать нужные области.
  • 3D-печать. Сама печать зубов человека на 3D принтере имеет различия (в зависимости от используемой технологии). Например, 3D-печать методом стереолитографии, позволяет создавать модели из фотополимерных смол, которые используются в качестве шаблонов для изготовления гипсовых форм или моделей для оттиска капов. При использовании лазерной спекающей установки возможно прямое изготовление готовых изделий. 

Технологии 3D печати в стоматологии

Несмотря на большие достижения в области 3D-печати, развитие технологии было не таким быстрым, как кажется. Чтобы добиться высоких результатов и оптимизировать рабочий процесс понадобилось около двадцати лет. Впервые имплантат был напечатан еще в 2012 году, и тогда же пациенту была вживлена титановая челюсть, которая также была создана с помощью принтера. С тех пор многое изменилось, и сегодня 3D-печать доступна всем специалистам, которые могут оценить ее преимущества на собственном опыте.

Стоматологический 3Д принтер может работать по следующим технологиям:

SLA-технология


Стереолитография – метод печати, при котором лазер выборочно воздействует на емкость со смолой через участок печати. Происходит послойная полимеризация смолы в определенных местах с постепенным образованием трехмерной модели.

Технология гарантирует получение изделий с высоким качеством поверхности и чаще всего используется в современных устройствах для 3D-печати. Оборудование для зуботехнической лаборатории, работающее по SLA-технологии, позволяет работать с большей областью построения, с большим набором материалов, что дает возможность решать самые разнообразные задачи в стоматологической практике.

Чтобы использовать новый материал нужно просто установить другой картридж и емкость со смолой. Основные преимущества SLA-технологии:

  • широкая область печати;
  • высокоточная печать;
  • достаточный выбор материалов;
  • простая эксплуатация.

В числе недостатков – низкая скорость печати.

DLP-технология

Химический процесс идентичен SLA-технологии, но для инициации процесса полимеризации используется проектор. В сравнении со SLA-печатью данный метод печати позволяет работать с меньшей рабочей площадью. Из-за особенностей используемого источника света, при печати по данной технологии, возможно появление воксельных линий. Качество поверхности здесь ниже, чем у SLA-моделей, но зато скорость печати выше.

Оборудование для стоматологии, работающее по DLP-технологии, имеет следующие преимущества:

  • высокая точность изделий;
  • возможность использования широкого ассортимента материалов;
  • простая эксплуатация.

Основной недостаток: небольшая область печати.

PolyJet-технология

PolyJet-печать идентична струйной печати, но вместо чернил из сопел выделяются капли жидкой смолы, полимеризация которых происходит под действием света. В определенный период времени данная технология была достаточно популярна, но из-за высокой стоимости оборудования и больших размеров принтеров, ее развитие происходит не так стремительно. Кроме этого, качество поверхности у PolyJet ниже, чем при SLA-печати. Изготовление протезов происходит очень быстро, но из-за дорогих расходных материалов технология применяется для печати узкого спектра изделий.

Основные преимущества PolyJet-технологии:

  • создание высокоточных изделий;
  • высокая скорость печати.

В числе недостатков: дорогостоящее оборудование, дорогие расходные материалы, небольшой ассортимент материалов.

SLS-технология

Возможно ли на 3D принтере сделать протез верхней челюсти? Да, и для этого используются технологии SLS, которая позволяет создавать готовые изделия из титана. В основе технологии – спекание специального порошкового состава с помощью лазерного луча. Готовые изделия имеют малую пористость, а высокая механическая прочность достигается без дополнительного обжига.

Основные преимущества SLS технологии:

  • высокая точность;
  • работа с металлом.

Недостатки: дорогостоящее оборудование, материалы и обслуживание.

Заключение

Технология PolyJet является достаточно дорогой, а результаты печати, в сравнении с результатами печати по другим технологиям, несовершенны. Поэтому лучшим выбором для решения практически любых задач в стоматологической ортопедии и ортодонтии, являются SLA и DLP принтеры, которые гарантируют получение качественных результатов.

как технология используется на орбите

Содержание статьи:

Несовершенные поверхности не подходят для космоса

Печать деталей и целых космических кораблей в 3D-принтере — действительно захватывающая перспектива. Она позволит сократить отходы от производства, а также поможет создавать более легкие и топливосберегающие ракеты. Тем не менее, в этой технологии кроется серьезная проблема.

3D-печать дает несовершенные поверхности. Это становится очевидным, когда смотришь на деталь, напечатанную 3D-принтером, в микроскоп. Она может сгодиться на Земле, но космос требует другого уровня точности, так как там ошибки практически недопустимы. На поверхности с изъянами могут появиться трещины, а еще ей угрожают повреждения от бесчисленных объектов, летающих в космосе.

3D-печать в невесомости усложняется

Теперь мы не говорим, что 3D-печать в космосе, вообще без гравитации, невозможна. Однако организовать этот процесс нелегко.

Базовая конструкция 3D-принтера остается прежней, однако печать в невесомости требует особых дополнений. В космосе сила тяжести уже не скрепляет слои предмета перед их охлаждением, поэтому сам материал должен быть липким и не давать им отделяться друг от друга.

Популярная FDM-печать почти невозможна без гравитации

FDM-печать — это известный стандарт: на него можно натолкнуться, введя в Google «3D-печать». Если у вас есть 3D-принтер, высока вероятность, что это FDM-принтер. FDM-печать хороша, но некоторые считают, что существуют более функциональные и точные технологии, которые используют порошок или фотополимер.

Однако невесомость делает эти процессы практически невозможными. Отсутствие силы тяжести затрудняет объединение частей во время печати. Тем не менее, есть компании, которые сейчас работают с NASA, чтобы найти потенциальные альтернативы FDM-печати.

Детали иногда получаются клейкими

Как уже упоминалось выше, из-за отсутствия гравитации 3D-принтеры должны удерживать детали на месте и скреплять слои во время FDM-печати. Было зафиксировано несколько случаев, когда предметы застревали на сборочных плитах так крепко, что повреждались и они сами, и принтер.

Хотя в космосе множество раз успешно распечатывали на 3D-принтере различные объекты, иногда возникают проблемы, указывающие, что процесс еще не идеален.

Не все инструменты получится распечатать на 3D-принтере

Одно из самых больших преимуществ наличия 3D-принтера на корабле — возможность отправляться в космос налегке. Все необходимые инструменты и запчасти можно просто напечатать. Но как разобраться, что все-таки взять с собой, а с чем справится 3D-принтер? 

Хотя исследователи прилагают все усилия, чтобы убедиться в безопасности космического полета, люди и корабли всегда подвергаются воздействию непредвиденных факторов, которые сложно предугадать. Что взять с собой, а что оставить 3D-печати — нелегкий выбор.

Строительство «домов» может стать логистическим кошмаром 

Когда люди наконец доберутся до планеты X, вероятно, они не захотят работать в суровых условиях. Возможно, жилые помещения и лаборатории будут созданы с помощью 3D-принтеров. Его использование на другой планете будет сложным и потребует подключения к процессу робототехники и искусственного интеллекта. 

Не говоря уже о том, что принтер понадобится защитить от метеоров, перепадов температур и любых других воздействий окружающей среды. Тем не менее, недавно NASA провело конкурс, на котором рассматривались идеи по созданию среды для 3D-печати при исследовании дальнего космоса. Результаты были впечатляющими и решали некоторые из проблем, упомянутых выше.

Источник.

Фото: NASA

Как пользоваться 3D-принтером

Пошаговые инструкции по использованию 3D-принтера? Во многих различных технологиях используются одни и те же основные шаги, которые мы рассмотрим далее, но каждый 3D-принтер также может быть проще или сложнее в использовании в зависимости от его функций.

Шаг 1. Подготовьте проект к 3D-печати

К этому моменту важно, чтобы деталь была готова к печати, и вы выбрали материал. Эта часть может быть разработана вами самостоятельно с помощью CAD (автоматизированного проектирования), взята из 3D-сканирования или взята из перечня существующих проектов.

Прежде чем приступить к печати, вам необходимо перевести свой дизайн в «координаты», понятные 3D-принтеру, а также сообщить ему важные параметры, такие как материал, из которого вы печатаете.

Это известно как «нарезка», потому что включает в себя нарезку 3D-проекта на, как вы уже догадались, слои. Обычно это делается в программе, известной как программное обеспечение для нарезки или подготовки к печати. Наше программное обеспечение для нарезки Ultimaker Cura поставляется с множеством предварительно настроенных параметров, поэтому подготовка к печати обычно занимает всего несколько секунд.Или, если вы предпочитаете детальный контроль над процессом печати, вы также можете использовать сотни пользовательских настроек. После того, как нарезка будет завершена, ваш файл готов к печати.

Подготовка 3D-печати с помощью программного обеспечения Ultimaker Cura

Шаг 2. Настройка принтера

Вы также можете выполнить этот шаг первым, если хотите. Или вам может вообще не понадобиться, например, если вы регулярно печатаете однотипные детали.

Но прежде чем приступить к печати, убедитесь, что загружен правильный материал.3D-принтеры FFF, такие как Ultimaker, также позволяют выбирать различные размеры сопла: меньшее сопло дает более детализированные отпечатки, а большее сопло сокращает время печати. Если вы используете программное обеспечение Ultimaker вместе с 3D-принтером Ultimaker, оно проверит конфигурацию вашего принтера и предложит вам изменить что-либо.

Шаг 3. Отправьте файл на принтер

Когда вы будете готовы к работе, вам нужно отправить файл на 3D-принтер. Есть два основных способа сделать это.Один из них — загрузить файл на устройство хранения данных (например, на USB-накопитель), поместить его в принтер и запустить задание на печать через интерфейс принтера. Другой вариант — отправить задание удаленно на сетевой принтер через локальную сеть или облако. Удаленная печать особенно полезна, если вы не находитесь в том же месте, что и ваш 3D-принтер.

Шаг 4 – 3D-печать

Теперь можно сесть и расслабиться! Или, если вы на работе, займитесь чем-нибудь другим, пока принтер выполняет свою работу.

Время печати зависит от размера и уровня детализации напечатанного объекта, а также от типа 3D-принтера. На 3D-принтере FFF, таком как Ultimaker, изготовление небольшого компонента или грубого прототипа может занять всего несколько часов. Большинство деталей будут готовы на следующий день, если вы оставите принтер включенным на ночь. А если вам нужен очень крупный и детализированный отпечаток, возможно, вам придется подождать пару дней.

Некоторые платформы для 3D-печати позволяют контролировать задание на печать. Вы можете сделать это с помощью цифровой фабрики Ultimaker, а с принтером Ultimaker S3 или Ultimaker S5 даже просматривать ход работы через веб-камеру.

После завершения печати извлеките из принтера. В зависимости от выбранного вами материала и процесса печати могут потребоваться некоторые заключительные шаги вручную, прежде чем он будет готов к использованию. С 3D-принтером FFF эта «постобработка» часто представляет собой не более чем отслаивание небольшого края материала вокруг детали. Другие методы, такие как SLA или SLS, обычно требуют более сложной постобработки, например, удаления рассыпчатого порошка из камеры SLS-принтера.

С помощью платформы Ultimaker вы можете подготовить печать, выбрать принтер с требуемой настройкой, а затем отправить задание на печать — и все это дистанционно.Просто соберите его, когда закончите

Легко ли пользоваться 3D-принтерами?

Это может зависеть от многих факторов, но в целом 3D-печать является одним из самых доступных производственных процессов. По сравнению с литьем под давлением или обработкой с ЧПУ, 3D-принтеры — это гораздо более простой способ изготовления деталей и моделей, поэтому они работают как настольная технология везде, от школ до офисов.

Но есть несколько моментов, о которых следует знать, чтобы сделать процесс 3D-печати беспроблемным:

  • Выбор материала . Возможно, это ключевая область, в которой все 3D-принтеры не созданы одинаковыми.Проверьте, какие материалы может печатать 3D-принтер, иначе вы можете удивиться, обнаружив, что у вас есть только один или два материала. Хуже того, некоторые производители принтеров разрешают вам печатать только из своих материалов, так что вы привязаны к их использованию навсегда. Ищите 3D-принтер, совместимый с широким спектром материалов, в том числе изготовленных сторонними производителями, чтобы вы могли использовать почти безграничные возможности на рынке и получать выгоду от открытых инноваций

  • Автоматизация — потенциально существуют сотни параметры и конфигурации, используемые каждый раз при 3D-печати, такие как температура принтера или то, как сопло будет перемещаться для создания отпечатка.Но мы в Ultimaker не считаем, что это должно усложнять работу пользователя. Например, наши катушки с материалами поставляются со встроенными чипами NFC, поэтому принтер знает, что загружено, предварительно настроенные профили печати в нашем программном обеспечении значительно сокращают время настройки для каждой печати, и вы можете управлять всем сквозным процессом из одного места с помощью Ultimaker. Digital Factory

  • Поддержка и обслуживание . Если что-то пойдет не так, это может вызвать разочарование и повлиять на вашу производительность.Поэтому убедитесь, что ваш 3D-принтер поставляется с комплексной поддержкой и гарантией. Просмотрите информацию об устранении неполадок, ответы на часто задаваемые вопросы и другие ресурсы, чтобы легко решать проблемы самостоятельно и оставаться продуктивным.

Что вам нужно для 3D-печати?

Ваш 3D-принтер должен поставляться со всем необходимым для начала работы прямо из коробки. Ниже мы перечисляем самое необходимое, а также дополнительные опции, о которых полезно знать:

  • 3D-принтер — хорошо, это очевидно

  • его можно купить у поставщиков 3D-печати

  • Программное обеспечение — Некоторые бренды принтеров поставляют свои собственные, или вам, возможно, придется найти совместимую программу. Обратите внимание, что существует два типа программного обеспечения для 3D-печати: программное обеспечение для подготовки к печати (или нарезки) и программное обеспечение для управления принтером (или заданием на печать). . Например, масло или консистентная смазка для технического обслуживания или вспомогательные клеящие вещества для поверхности сборки. Все, что вам нужно для начала работы с Ultimaker, поставляется в комплекте.

  • Инструменты (большинство дополнительных) . Для некоторых 3D-принтеров может потребоваться один или два основных инструмента для изменения конфигурации или обслуживания.(Опять же, с Ultimaker все необходимое поставляется в комплекте.) В противном случае, если вы собираетесь часто использовать свои 3D-принтеры и вам нужно будет выполнять некоторую постобработку отпечатков, полезно иметь несколько инструментов под рукой. Мы создали руководство по инструментам для 3D-принтеров FFF

  • Периферийные устройства (дополнительно) . Они могут расширить функциональные возможности вашего 3D-принтера. Например, для некоторых наших принтеров вы также можете добавить Air Manager, который закрывает 3D-принтер и фильтрует до 95 % UFP (сверхмелких частиц), или Material Station, которая хранит филамент в оптимальной среде и автоматически загружает материал, когда катушка закончилась

Кроме того, все, что вам нужно, это источник питания и чистое, безопасное рабочее место для вашего 3D-принтера.Дополнительные советы по этим темам можно найти в наших бесплатных подробных технических документах.

Как вы используете 3D-принтер дома?

Любители и предприниматели годами используют настольные 3D-принтеры дома, но в то время, когда удаленная работа стала более распространенной, чем когда-либо, это важный вопрос.

Как правило, для рабочего места рекомендуются те же рекомендации по настройке, что и выше. Но тщательно подумайте о двух ключевых моментах — безопасности и пространстве. Принтеры SLS и SLA требуют тщательной обработки опасными химическими веществами, прежде чем неиспользованную смолу или порошок можно будет утилизировать вместе с бытовыми отходами. А поскольку дома, вероятно, не хватает места, выбор широкоформатного принтера, такого как Ultimaker S5 Pro Bundle, может оказаться непрактичным по сравнению с меньшим устройством, таким как Ultimaker 2+ Connect или Ultimaker S3.

3D-принтеры различаются по размеру. Проверьте размеры, прежде чем устанавливать его в выбранном вами месте

Это еще не все…

Откройте для себя более широкий мир 3D-печати, ознакомившись с нашими ответами на эти распространенные вопросы:

12 вариантов использования 3D-принтеров в домашних условиях

Помимо множества тестовых устройств, у Мартина теперь работает четвертый собственный 3D-принтер, и он печатает в качестве хобби для друзей, семьи и себя.Он с удовольствием делится своим опытом с каждой новой статьей.

Уведомление: Ссылки, отмеченные *, являются партнерскими ссылками. Я зарабатываю на квалификационных покупках, если вы решите совершить покупку по этим ссылкам — без каких-либо дополнительных затрат для вас!


3D-принтеры штурмом захватывают частные домохозяйства. Отчасти это связано с тем, что цены на модели начального уровня резко упали, и сейчас вы можете купить качественные модели по цене от 200 до 300 долларов. Количество 3D-моделей, которые вы можете распечатать онлайн, также неуклонно растет.Многие причины, говорящие в пользу 3D-принтера дома, приводят к постоянному увеличению продаж производителей.

Если вам нужно больше причин для покупки 3D-принтера, чем обещание творческого хобби с бесконечными возможностями, ознакомьтесь с этой статьей, чтобы найти еще 12.

И если вам интересно, какие принтеры лучше всего подходят для вас как новичка, ознакомьтесь с нашим руководством по лучшим 3D-принтерам для начинающих.

Развлекаюсь

Печатаете ли вы миниатюры для своего стола, игрушки для ваших детей, ваши собственные фигурки , или просто декоративные элементы для вашего дома , множество вариантов использования 3D-принтеров в домашних условиях дает вам много простора для творчества !

бесконечные возможности 3D-печати предлагают вам всегда новые вещи, которые вы можете изучить и попробовать. Для вдохновения у вас есть собственное творчество, а также творчество многих других любителей. На таких веб-сайтах, как Thingiverse