Что такое 3Д печать и ее технология

Технологии 3Д печати реализуют инновационный подход к производству самых разных изделий — от игрушек и предметов быта до инженерных прототипов, имплантов и прочего. Сегодня 3D принтеры доступны не только крупным исследовательским компаниям, но и малому бизнесу, частным потребителям и даже детям.

В этой статье рассмотрим основные особенности данной технологии: что означает 3D печать, каковы ее преимущества, виды, этапы, проблемы.

3Д печать — что это?

Современная 3Д печать — это методика создания практически любого трехмерного предмета на основе 3Д модели, спроектированной специальным программным обеспечением. Изделие изготовляется путем добавления все новых и новых слоев материала, пока не получится твердая, объемная, полностью реализованная модель.

---

Интересный факт! Основы 3Д печати были заложены еще в 80-е годы, однако в те времена доступ к инновационному оборудованию имели лишь некоторые высокотехнологичные отрасли. Стремительный прогресс в развитии техники, электроники, материалов и ПО позволил открыть возможности трехмерной печати практически для всех компаний и частных потребителей.

---

Применение устройств

Сегодня 3D принтеры часто используются в мастерских, студиях декора и интерьера, рекламных агентствах, а также в домашних условиях. Профессиональные устройства для трехмерной печати широко востребованы в машиностроении, стоматологии, ортопедии, ювелирном производстве и прочих отраслях.

Преимущества 3Д-печати

1. Оптимальный расход материала. В процессе 3Д-печати изделие буквально «выращивают», нанося слой за слоем. Если все сделано правильно, никаких отходов материала нет. Стоит учесть, что при некоторых видах традиционного производства отходы могут составлять больше 80% сырья.

2. Быстрое изготовления. Для производства изделия на 3D принтере понадобится в несколько раз меньше времени, чем для изготовления обычным способом.

3. Мобильность. Многие устройства для трехмерной печати отличаются компактным размером, а файлы с 3Д моделями можно вообще передавать онлайн.

4. Высокая точность. Технология наложения слоев обеспечивает полное соответствие заданным параметрам детали.

5. Прочность готового изделия. Изготовленные на 3Д принтере предметы на 20 – 30% прочнее, чем литые или кованные.

6. Более легкий вес. 3D печать позволяет снизить вес изделий почти на 50%, что особенно важно для отраслей машиностроения и авиастроения.

Основы 3D печати

3D модели для печати объемных предметов проектируются и воспроизводятся при помощи специального программного обеспечения. В зависимости от сложности модели сроки ее построения варьируются от нескольких часов до нескольких дней. 

---

Важно! Существуют как сложные модели 3Д принтеров со множеством настроек, так и простые с понятным управлением, доступные даже детям.

---

Методы 3Д печати

Трехмерная печать может быть цветной или монохромной. Сегодня используется больше 10 различных технологий, не считая разнообразные модификации, однако наиболее востребованными считаются FDM, SLA и SLS.

Виды 3Д печати

Технология плавления пластиковой нити широко распространена среди потребителей, в том числе и на любительском уровне. FDM-принтеры печатают трехмерные изделия путем расплавления и экструзии пластиковой нити, которая наносится слоями через сопло. Исходным сырьем служат термопласты ABS и PLA, а также их смеси. Как правило, FDM используется для быстрой печати несложных прототипов, а также для домашнего изготовления разных предметов.

---

Интересно знать! Для более сложных деталей лучше выбирать технологии SLA и SLS, обладающие высокой точностью и разрешением.

---

Качество изделий, изготовленных на FDM-принтере, можно улучшить при помощи полировки. 

3D печать технология

Стереолитография

SLA, или стереолитография — самая ранняя технология трехмерной печати, которая появилась еще в 80-х годах и до сих пор широко применяется на профессиональном уровне. SLA-принтеры изготовляют сложные изделия из жидких полимерных смол, которые отвердевают под воздействием лазера.

---

Комментарий эксперта: «При помощи стереолитографии можно создавать точные детализированные прототипы с идеально гладкой поверхностью, разных форм, со сложными узорами, функциональными деталями. Данная технология печати 3d принтера востребована в машиностроении, стоматологии, проектировании, ювелирном деле и многих других отраслях».

---

Селективное лазерное спекание 

SLS, или селективное лазерное спекание — одна из самых распространенных технологий промышленной трехмерной печати. SLS-принтеры работают с полимерным порошком, расплавляя мелкие частицы лазерным лучом. Порошок, который еще не расплавился, фиксирует заготовку во время печати, благодаря чему отпадает необходимость в специальных опорах.

Данный метод позволяет изготовлять предметы сложных геометрических форм, с тонкими стенками и внутренними деталями. По прочности и некоторым другим механическим характеристикам отпечатанные изделия не уступают аналогам, которые отлиты под давлением. Чаще всего для печати SLS используют термопласт нейлон — прочный, эластичный и легкий; устойчивый к высоким температурам, влаге, ультрафиолету и механическим повреждениям.

Дополнительные типы 3д печати

• Электронно-лучевое плавление (EBM). Один из передовых методов 3Д печати, который часто используется для производства высококачественных изделий из титана. Плавление металлического порошка обеспечивает не лазерный луч, а мощный электронный, что позволяет получать монолитные детали высокой прочности.

• Ламинирование (LOM). Технология предусматривает производство трехмерных изделий путем поочередного склеивания слоев и последующей механической обработки. Основным сырьем для ламинирования является бумага. 

• Многоструйное моделирование (MJM). Профессиональный способ 3Д печати, используемый в разных промышленных отраслях. Принтеры MJM — дорогие и габаритные, способны печатать несколькими материалами одновременно, обеспечивают широкую гамму цветов. Как правило, сырьем служат фотополимерные продукты, которые могут отличаться по плотности и другим характеристикам.

Это далеко не все технологии аддитивной печати — с каждым годом появляются новые модификации, а старые способы совершенствуются. Каждая технология имеет свои преимущества и полностью раскрывает потенциал, когда используется по назначению. 

Подготовка к 3Д печати

Что нужно для 3Д печати? Кроме 3D принтера, вам понадобится исходное сырье (конкретный вид материала зависит от технологии печати) и файл 3D-модели.

Подготовка модели к 3D печати включает следующие этапы:

1. Создание 3D-модели. Для разработки трехмерной модели необходимо специальное программное обеспечение и определенные навыки. Кроме того, можно воспользоваться уже готовыми моделями — купить или скачать бесплатно. Время создания 3Д модели зависит от ее сложности: если простой вариант разрабатывается за пару часов, то на сложный может уйти целая неделя.

2. Выбор технологии и подходящего материала, а также расчет стоимости 3Д печати. Это ответственный этап, от которого во многом зависит качество результата и его экономическая целесообразность.

Когда оба этапа подготовки проведены, можно приступать непосредственно к печати изделия. Длительность процесса зависит от габаритов детали и скорости принтера. На небольшое изделие уходит несколько часов, на габаритное можно потратить весь день.

3D печать: проблемы

Как и любое оборудование, 3Д принтер не застрахован от сопутствующих проблем, которые могут приводить к дефектам на готовых изделиях. В худшем случае вместо задуманного прототипа вы можете увидеть на рабочем столе пластиковые макароны. 

Рабочие проблемы при 3Д печати могут быть:

• физические — подразумевают неполадки механизмов или дефекты деталей, которые можно устранить физическим путем. Это могут быть люфты, деформации сопла, натяжение ремней и т.п.;

• программные — как правило, это неправильно настроенный слайсер или проблемы с прошивкой. К примеру, неподходящая скорость печати или температура для плавления пластика.

3Д печать фото

Итоги. Уже не возникает сомнений, что будущее в создании прототипов принадлежит 3Д-технологиям, позволяющим реализовывать самые разные проекты как в промышленности, так и в быту. Интернет-магазин ID Smart предлагает вашему вниманию принтеры для трехмерной печати с различными характеристиками. В каталоге есть сложные профессиональные модели и простые принтеры со специальным ПО, которые подойдут даже для ребенка (возрастом от 6 лет).