Modele stacjonarne do użytku domowego.

Druk wolumetryczny aktywnie wkroczył w życie mieszkańców w 2005 roku. To wtedy pojawiły się pierwsze urządzenia, które posiadały pełną funkcjonalność tworzenia trójwymiarowego obrazu. Ale nawet dzisiaj niewielu użytkowników wie, jaka jest specyfika tego urządzenia. W tym artykule powiemy Ci, co drukuje drukarka 3D (3D), jak z nią pracować i co można na niej wydrukować.

Historia technologii

Pomysł tworzenia obiektów w kosmosie pojawił się już w 1953 roku, kiedy pojawiły się pierwsze zwykłe płaskie przetworniki ADC. Wtedy były jeszcze czarno-białe, ale już wtedy programiści myśleli o modelowaniu objętościowym.

Naukowcy z różnych krajów przez pół wieku. Pierwszy przełom należy do Chucka Hulla, który stworzył maszynę opartą na stereolitografii laserowej. Istotą projektu jest wykorzystanie fotopolimerów laserowych i ciekłych. Ruchoma platforma podstawy pomaga ukierunkować belkę i zbudować osiowe pionowe pasy zgodnie z podanymi obliczeniami. Następnie nakładają się poziome płyty, tworząc teksturę.

Polimer twardnieje pod wpływem wysokiej temperatury w warstwach nie szerszych niż 0,2 mm. W celu równomiernego zestalenia substancji na bieżąco pracują pędzle mechaniczne, zapewniając wysychanie powierzchni. Obszerny już przedmiot jest zanurzany w specjalnym roztworze, aby wygładzić szorstkość i wyeliminować nadmiar. W końcowej fazie próbka jest ponownie napromieniana. Minusem technologii był niezrównoważony skład żywicy - fotopolimer nie utwardził się wystarczająco lub odwrotnie, natychmiast. Zaletą drukarek SLA jest ich szybkość, ale sam sprzęt i materiały eksploatacyjne są drogie.

Scott Crump pod koniec lat 80. stworzył absolutnie nowa metoda, który polegał na nakładaniu warstwa po warstwie - FDM. To on leży u podstaw nowoczesnych urządzeń. Substancją zaangażowaną w pracę są termopłyty. Wyglądają jak motek twardych nici. Nakładane są warstwami, powtarzając kontur cyfrowego modelu.

Pierwsza dostępna na rynku drukarka pojawiła się w 1995 roku. Zostało to ogłoszone przez firmę 3D Systems. Ale produkt „Actua 2100” działał powoli, co było jego główną wadą. A już 10 lat później opracowano model Reprap, w którym wyeliminowano typowe błędy poprzedniej partii. Od tego momentu w świecie nauki i produkcji rozpoczął się etap modelowania trójwymiarowego.

Drukarka 3D: co to jest i jak działa rysunek 3D

Druk wolumetryczny, w zależności od zastosowania, może wykorzystywać różne zasady działania i skład polimerów, ale główną technologią pozostaje nawarstwianie warstw na obiekcie.

Etapy projektowania:

Różne technologie drukarek 3D

Na ten moment Konkurują ze sobą trzy rodzaje urządzeń:

• FDM (modelowanie topionego osadzania);
• LOM (produkcja przedmiotów laminowanych);
• SLA i STL (Stereolitografia).

Dostępne są również opcje takie jak:

• polijet;
• OBIEKTYW;
• LS (spiekanie laserowe);
• 3DP (druk trójwymiarowy).

Rozważmy niektóre z nich bardziej szczegółowo.

Instalacje stereolitograficzne – co to jest do druku 3D

SLA lub po prostu SL to zaawansowany system nadrzędny. Jego początki zostały zapoczątkowane przez Chucka Hulla, ale dalej w tej chwili wiele firm produkuje sprzęt w oparciu o zasadę stereolitografii. Opiera się na tych samych materiałach - płynnym fotopolimerze zatopionym w plastiku i laserze. Belka niejako mocuje pewne punkty w pojemniku z płynem, stopniowo unosząc się od dołu do góry warstwa po warstwie. Pozostały roztwór spływa, pozostawiając przedmiot do przeszlifowania.

Jest to bardzo wydajna metoda pod względem dokładności. Pozwala szybko osiągnąć wyniki z błędem zaledwie 10 mikronów. Ale sprzęt jest rzadko instalowany w domu, ponieważ praca z substancją żrącą bez przestrzegania odpowiednich standardów i środków ostrożności jest obarczona oparzeniami i toksycznym zatruciem organizmu.

Spiekanie laserowe - LS (spiekanie laserowe)

Metoda jest podobna do poprzedniej, ale ulepszona dzięki zastosowaniu nie ciekłego polimeru, ale jego sypkiej wersji. Korzyści z innowacji:

• W zaprawie często zdarzają się przypadki pękania obiektu nawet w trakcie budowy, ponieważ nic nie podtrzymuje jeszcze kruchej, ale już ciężkiej konstrukcji. W proszku wszystko jest inne - część nie może się złamać, ponieważ spoczywa na stałej substancji.
• Oprócz polimeru można stosować pokruszone cząstki brązu, stali, nylonu i tytanu.

Wady:

• Temperatura topnienia jest bardzo wysoka, więc ostygnięcie przedmiotu zajmie dużo czasu.
• Powierzchnia jest mniej monolityczna, ma więcej powietrza.
• Niektóre mieszaniny są niebezpieczne podczas przechowywania poza komorą azotową.

Co to jest drukowanie 3D metodą termoplastycznego łączenia warstwa po warstwie

Technologia LOM umożliwia nakładanie warstw papieru, plastiku lub aluminium wyciętych według wzoru i ich późniejsze sklejenie. Dokładne kontury są obliczane w wyspecjalizowanych systemach CAD, które pracują z modelami 3D. Funkcja strukturyzacji prostych i złożonych obiektów w oprogramowaniu firmy „ZVSOFT” pozwala na tworzenie organicznych kształtów poprzez narysowanie szkicu na prostej siatce, a następnie wygładzenie szczegółowo linii, opracowanie detali ręcznie lub automatycznie.

Korzystając ze specjalistycznych platform, modelowanie LOM staje się łatwe i wygodne.

Technologia FDM działa również z tworzywami termoplastycznymi. Jego konstrukcja polega na podawaniu materiału (filamentu z tworzywa sztucznego) przez ekstruder – głowicę drukującą mechanizmu. Warstwa kierunkowa wypalana jest za pomocą specjalnej dyszy. W ten sposób obiekt jest tworzony warstwa po warstwie od dołu do góry.

Z czego wykonane są produkty

Materiał bazowy może się różnić. Najpopularniejszym i początkowym elementem jest fotopolimer. Jest łatwy w obsłudze, ma niską temperaturę topnienia i jest wygodny na etapie obróbki końcowej - szlifowania. Został zastąpiony przez termoplast (typu ABS i PLA) - ulepszony materiał o wielu zaletach, w szczególności jest bezpieczniejszy i bardziej przyjazny dla środowiska.

Może być również używany:

• nylon - wysoka wytrzymałość i odporność na zużycie;
• poliwęglan - szeroki zakres temperatur komfortowych dla produktu od -100 do +115 stopni;
• polietylen;
• alkohol poliwinylowy - szybko wiąże, ale rozpuszcza się w kontakcie z wodą;
• celuloza;
• polipropylen - nietoksyczny i niedrogi;
• flex - bardzo elastyczny i elastyczny;
• HIPS - wygodny, gdy potrzebujesz konstrukcji wielopoziomowych ze złożonymi połączeniami lutowniczymi i podporami;
• glassfil - przezroczysty i odporny na promieniowanie ultrafioletowe, naprężenia mechaniczne i działanie bakteriobójcze, dlatego jest często stosowany w medycynie;
• kompozycja ceramiczna - zawiera tylko drobinki ceramiczne, ale nadruk daje efekt kamienia;

• PVA to szybko rozpuszczający się polimer, który nadaje się do tymczasowego łączenia elementów konstrukcyjnych;
• PVD to cienkie tworzywo sztuczne, które nadaje się do pakowania produktów wentylowanych;
• PETG - półprzezroczysty materiał, który tworzy piękną błyszczącą powierzchnię, odpowiedni na elementy dekoracyjne;
• polioksymetylen - mocny jak metal, ale łatwy w obsłudze i lekki;
• DREWNO - niezawodna imitacja drewna przy zachowaniu właściwości pierwotnego materiału, czyli o silnych właściwościach pochłaniania wilgoci;
• ABS Antistatic - konwencjonalny polimer o działaniu antystatycznym do izolacji elektrycznej;
• GLOW - substancja luminescencyjna, która może pochłaniać i wydzielać światło;
• metal - kompozycja zawiera elementy brązu, aluminium i innych substancji, na wyjściu przedmiot przypominający prawdziwy wyrób metalowy.

Aplikacje do druku 3D

Sfery, w których jest realizowany Nowa technologia dużo, najpopularniejsze z nich to:

• Medycyna. Już dawno rozpoczęto produkcję protez według indywidualnych parametrów. Te sztuczne części ciała wyglądają i są prawie identyczne z naturalnymi.
• Leki. Do materiału pobierany jest biologicznie aktywny dodatek. W ten sposób wymagany element jest uzupełniany w dokładnej ilości.
• Inżynieria mechaniczna i technologia. Części zamienne i trudne w produkcji zespoły stały się łatwiejsze do wykonania przy użyciu drukowania niż przy użyciu kilku warsztatów.
• Elementy odzieży i obuwia. Wcześniej powstała produkcja elementów złącznych i elementów dekoracyjnych, ale wraz z pojawieniem się najcieńszego polimeru zaczęto produkować całe modele.
• Przedmioty sztuki.
• Biodrukowanie to nowy trend w medycynie. Prace wykonuje się na tkankach podobnych do żywych.

Wszystko o oprogramowaniu drukarki 3D

Modelowanie i drukowanie są niemożliwe bez specjalistycznego CAD. Firma ZVSOFT oferuje kilka programów dla efektywna praca z modelami 3D:

- podstawowy CAD z dużymi możliwościami obliczania i projektowania rysunków trójwymiarowych. Wśród możliwości:

• Twórz i edytuj modele za pomocą znanych narzędzi.
• Patrzenie na obiekt w perspektywie to funkcja DWIDOK.
• Rendering części sceny.
• Wyobrażanie sobie.
• Integracja duża liczba formaty.
• Wygodny interfejs.
• Praca z blokami dynamicznymi.
• Możliwość instalacji dodatkowych dodatków.
• Eksport do formatów obsługiwanych przez drukarki 3D (poprzez dodatkowe aplikacje).

- specjalistyczny CAD do projektowania trójwymiarowego. Zalety:

• Rozładunek rysunków wolumetrycznych o trudnej geometrii.
• Inżynieria odwrotna.
• Zasada modelowania hybrydowego.
• Układ warstw na różnych poziomach w jednym pliku.
• Kompatybilny z większością formatów.
• Biblioteka gotowych i uzupełnianych części.
• Wsparcie dla wszystkich formatów plików drukarek 3D.

– aplikacja, która trafia na platformę bazową. Przeznaczony jest do projektowania obiektów wolumetrycznych i tworzenia projektów, dlatego dużą wagę przywiązuje się do dopracowania detali. Zalety:

• Intuicyjny interfejs.
• Strukturyzacja.
• Praca z reliefami powierzchni w RenderZone.
• Zaokrąglanie linii.
• Rendering z obsługą oświetlenia.
• Narzędzie do analizy NURBZ.
• Bezpośredni eksport do STL.

W artykule opowiedzieliśmy o drukarce 3D - jak wygląda, do czego służy i do czego służy. Rozpoczynając pracę w przestrzeni trójwymiarowej, wybierz wygodne i wielofunkcyjne oprogramowanie.

Pojawiły się pytania o to, jak prawidłowo go kupić. Dzielę się moim doświadczeniem.

Pierwsza drukarka, jak pierwsza kobieta: każdy prawdziwy dzieciak powinien ją mieć, ale nie powiedzieli, po której stronie podejść do niego w szkole. Zdradzę ci tutaj sekret, tylko nie mów nikomu!

Mówimy o drukarkach klasy podstawowej za 150–300 USD. Dla prawdziwych studentów, którzy kupują technologa, programistę, inżyniera obwodów i masażystę wraz z drukarką, obowiązują zupełnie inne zasady.

Zasada numer 1 Musisz wziąć Chiny w Rosji

Ponieważ europejskie komponenty mogą być lepszej jakości, ale początkujący najprawdopodobniej nie zrozumieją różnicy. I wszystko może zostać złamane przez brak doświadczenia. Cóż, rosyjska produkcja na wielokrotności wyższa cena.

Ale głównym „ale” jest to, że nasze rosyjskie prawo celne uważa drukarkę za 200 dolarów za urządzenie przemysłowe i nakłada na nią 30% cła importowo-eksportowego. To nie jest zabawka ani kontrolowany model. Ma prawo, ale nie zawsze z niego korzysta.

Osobiście kupiłem drukarkę dla dziecka do celów edukacyjnych. I bierzesz to, aby zapoznać się z technologiami addytywnymi, a nie w celu zastąpienia importu. Ale zwyczaje są temu przeciwne. Chociaż ostatni raz nie jest zacięty.

Dlatego sprytni Chińczycy przysyłają nam drukarki z Rosji, więc nie musimy zajmować się odprawą celną (to w końcu osobna skrajność). Najważniejsze jest, aby znaleźć na aliexpress.com dokładnie sprytnego chińskiego sprzedawcę oferującego wysyłkę z Rosji, a nie z Chin. Nie ma znaczenia, jak to robią, ważne jest to, że to dostają – to jest zweryfikowane.

Jeśli zabierzesz go z zagranicy, pamiętaj, że wszystko związane z drukiem 3D będzie podlegało 30% cłu. Niektórzy trafili, ale większość przeszła.

Zasada nr 2 Który model drukarki 3D lepiej wybrać

Nie ma jeszcze wyraźnego lidera na podstawowym poziomie edukacji, takiego jak Lego w podstawowej robotyce. Dlatego z powodzeniem stosuje się technikę selekcji „Ja bym to zepsuła”: jeśli patrząc na zdjęcie drukarki na stronie sprzedawcy, taki pomysł przychodzi do głowy, to można go wziąć. Różnica pomiędzy różne modele nie podstawowe: wszystkie drukują, a jakość druku jest wystarczająca dla początkującego i niewystarczająca do produkcji przemysłowej. Wszystko inne smakuje i barwi, a nie zrozumiesz, dopóki tego nie spróbujesz. To do testowania pobierana jest pierwsza drukarka.

Zasada numer 3 Jak wybrać sprzedawcę

Jak już wspomniano w pierwszej regule, sprzedawca musi być sprytny. I ogólnie to wszystko. To wszystko, co można wiarygodnie ustalić. Wszystko inne jest zawodne.

Jedna paczka zajmuje dużo czasu, druga szybko. Zasadniczo jest to nasz urząd celny i pocztowy. Wszystkie paczki docierają do Moskwy, a do odprawy celnej można je wysłać do Briańska lub gdzie indziej. Oczywiście potem znowu przez Moskwę. Jeśli zabierzesz z dostawą z Rosji, opóźnienie spowodowane cłem jest wykluczone.

Sprzedawcy zazwyczaj wysyłają w ciągu tygodnia, a jeśli się spóźnią, pieniądze zostaną zwrócone automatycznie. Jedna drukarka jest zdrowa i zdrowa, a druga z awariami i brakami. Chińczycy też są hackami i mogą im też zabraknąć odpowiedniego opakowania. Nie da się tego przewidzieć. Sfilmuj cały proces od otrzymania przesyłki do inwentaryzacji jej zawartości, to naprawdę pomoże w uzyskaniu odszkodowania, jeśli w ogóle.

Jeden sprzedawca udziela cennych porad dotyczących montażu i konfiguracji, podczas gdy inni nie mogą odpowiedzieć. Nie licz na wsparcie techniczne, to majsterkowanie, co w języku rosyjskim oznacza „zrób to sam”.

Ani recenzje, ani liczba zamówień, ani obietnice sprzedawcy nie są decydującym czynnikiem przy wyborze sprzedawcy. Sprzedawca może się zmienić niepostrzeżenie. Recenzje mogą dotyczyć innego produktu. Wiedzą, jak oszukiwać.

To loteria, zaakceptuj ją i nie cierpij, jeśli coś nie pójdzie po Twojej myśli.

Zasada nr 4 Co zabrać w zestawie

Nie ma sensu wybierać opcji „+ trzy paczki plastiku w prezencie”. To nie jest prezent, jest wliczony w cenę. W Rosji plastik nie jest droższy, poszukaj rosyjskich specjalnych sklepów internetowych i weź go taniej, jeśli go potrzebujesz. Chiński plastik może być zarówno dobry, jak i zły.

Nie ma sensu rekrutować różnych części zamiennych, ale jeśli naprawdę chcesz, możesz to wziąć. Dysze się zapychają, można je czyścić i wymieniać. Elementy grzejne wypalają się. Końcowe przystanki to śmieci. I tak dalej, coś takiego możesz nawigować według własnego gustu. Czego naprawdę trzeba się domyślać, najlepiej jest więc wziąć drugą drukarkę tego samego typu na części zamienne, tak.

Wystarczy pobrać oprogramowanie. To nic nie kosztuje, wystarczy poprosić sprzedawcę o przesłanie sterowników, oprogramowania układowego i bootloadera, a także odpowiedniego dla nich Arduino IDE. Całość waży w granicach 10Mb, więc e-mail jest odpowiedni.

Naprawdę potrzebujesz programisty. Pojawiają się posty typu „dwa dni, kiedy drukarka działała i przestała działać”. To wyciek oprogramowania. Lub bootloader uległ awarii. Raczej jedno lub drugie. Bootloader to pierwsza część oprogramowania, która uruchamia główną część. Aby pisać na płytce drukarki bootloadera, potrzebujesz programatora. Główne oprogramowanie układowe jest zapisywane na płytce bez programatora.

Zasada nr 5 Zapomnij o wsparciu technicznym

Sprzedawcy nie produkują drukarek 3D, tylko je sprzedają. Jeśli ktoś, kto rozumie przypadkiem okaże się, że jest w obsłudze sprzedawcy i ma czas, to ci coś powie. Ale 3D to cała nauka, milion niuansów i miliard opcji, więc na pewno nie otrzymasz wykładów. Czytaj w Internecie i nie denerwuj się Chińczykami. Wszystko jest do rozwiązania, wystarczy to znaleźć. Jeśli nie masz czasu, nie rób tego wcale.

Zasada #6 Argumentuj

Nie ma potrzeby potwierdzania odbioru na Ali przy odbiorze przesyłki. Potwierdzasz nie fakt odbioru, ale kompletność i funkcjonalność. Więc sprawdź. Z uczuciem, naprawdę, powoli.

Tak, napiszą do Ciebie i poproszą o pośpiech. Odpowiedź jest prosta: potrzebujesz więcej czasu na sprawdzenie.

Jeśli czas się skończy, musisz otworzyć spór. Podstawa sporu: możliwe wady. „Może one nie istnieją, musimy to rozgryźć”.

Jeśli czegoś nie da się włączyć/rozpocząć, a Chińczycy nie pomagają, należy wezwać arbitrów Ali. Aby to zrobić, musisz bardzo szczegółowo określić, czego się spodziewałeś (jak według Ciebie powinno działać), co w tym celu zrobiłeś, a co nie wyszło. Musisz także przygotować wysokiej jakości zdjęcia i filmy. Zdjęcie należy oznaczyć do wyjaśnienia. Film musi mieć odpowiednią jakość, aby uzyskać spokojny wygląd.

Przesłanie wideo o pojemności 500 MB przez świetną chińską zaporę sieciową nie jest łatwe, prawie niemożliwe. Dlatego musi być ściśnięty. Można to zrobić na YouTube, jest dobry żądło.

Zwrot pieniędzy zależy od jakości przygotowania bazy dowodowej. Dlatego konieczne jest, aby każdy ważny krok był filmowany. Na poczcie otrzymaliśmy tort z tektury - winni są Chińczycy, źle je spakowali. Zamieniłeś przewody i wszystko się wypaliło? Winni są Chińczycy - nie ma instrukcji, przewody nie są oznaczone. Najważniejsze jest to, że z drugiej strony zapory możesz zrozumieć, że dołożyłeś wszelkich starań. Aby to zrobić, sfilmuj proces odbioru na poczcie, proces otwierania itp. itp. I być bardzo podobnym do prawdy.

I na zakończenie przedstawię moją sprawę dotyczącą sporu.

Drugiego dnia drukarka się nie włączyła.

Jak się później okazało, jeśli przeciąga się osie tam iz powrotem rękami, silniki pracują w trybie generatora i tablica nie jest przed tym chroniona. Nie ma potrzeby przesuwania silników rękami (szybko).

Otwarto spór.

Chińczycy zasugerowali, aby spróbować przebłyskiwać.

Chińczycy nie mieli oprogramowania układowego. Sugerowane wyszukiwanie w sieci.

Prześlij film z procesu nieudane oprogramowanie układowe. Dokładniej, pierwsze znalezione oprogramowanie układowe nie zostało nawet skompilowane. Chińczycy nic z tego nie rozumieli, więc to wystarczyło.

Napisałem w sporze że płyta nie działa, firmware nie jest wgrany.

Chińczycy zaproponowali wysłanie zastępczej płyty.

Zaznaczyłem, że drukarka jest na DR dziecka i płatność nie przyjdzie za dwa tygodnie.

Chińczycy oferowali wysyłkę ekspresową. Zgodziłem się.

Po otrzymaniu i sprawdzeniu utworu zamknąłem spór.

Od piątego do dziesiątego czasu znaleziono oprogramowanie układowe, dla którego można było wybrać wersję IDE do kompilacji.

Nie udało się zabłysnąć. Istniała możliwość awarii bootloadera.

W przypadku płyty Melzi istnieje kilka opcji bootloadera. Od 10 do 20 razy znaleziono odpowiedni bootloader i normalnie nie da się go uszyć za pierwszym razem.

Po sflashowaniu bootloadera główny firmware jest wgrywany bez problemów.

Poprawiłem ustawienia w oprogramowaniu dla mojej drukarki i od tego czasu wszystko działa bezproblemowo. Generalnie nie ma problemu.

Trzy tygodnie później nadeszła druga wypłata.

Dziecko jest zachwycone. Wydruki z przyjemnością. Oto co wpisałem wczoraj:

Powodzenia i niech żarnik będzie z tobą! :)

I tak, cashback naprawdę działa. Sprawdziłem i używam. Teraz jest promocja i dają jeszcze więcej. Wypłacam do Megafon i możesz też płacić na Ali ze swojego konta telefonicznego (MTS i inne). Tak więc w rzeczywistości Pryusha wychodzi mniej niż 10 tysięcy rubli.

drukowanie 3d opiera się na technologii narastania warstwa po warstwie ciał stałych z różnych materiałów. Modele wolumetryczne drukowane są z plastiku, betonu, hydrożelu, metalu, a nawet żywych komórek i czekolady. W tym artykule przedstawimy krótka recenzja najbardziej popularne materiały do ​​druku 3D.

Plastik ABC

Tworzywo ABS jest znane jako styren butadienowo-akrylonitrylowy. To jeden z najlepszych Kieszonkowe dzieci do druku 3D. Taki plastik jest bezwonny, nietoksyczny, odporny na uderzenia i elastyczny. Temperatura topnienia tworzywa ABC wynosi od 240 °C do 248°C. Dostępna jest w sprzedaży detalicznej w postaci proszkowej lub cienkiej plastikowej nici nawiniętej na szpulki.

Modele 3D wykonane z tworzywa ABS są trwałe, ale nie tolerują bezpośredniego światła słonecznego. Za pomocą takiego plastiku można uzyskać tylko nieprzezroczyste modele.

Tworzywo ABS do druku 3D

Akryl

Akryl wykorzystywany jest w druku 3D do tworzenia przezroczystych modeli. Przy stosowaniu akrylu należy wziąć pod uwagę następujące cechy: materiał ten wymaga wyższej temperatury topnienia niż tworzywo ABS, bardzo szybko się schładza i twardnieje. W rozgrzanym akrylu pojawia się dużo małych pęcherzyków powietrza, które mogą powodować wizualne zniekształcenia gotowego produktu.

Produkty drukowane akrylowe

Beton

Obecnie wykonano próbki testowe drukarek 3D do druku betonem. To ogromne urządzenia drukujące, które z mozołem, warstwa po warstwie, „drukują” detale konstrukcyjne i konstrukcje z betonu. Taki drukarka 3d może „wydrukować” dom mieszkalny piętrowy o łącznej powierzchni 230 m2 w zaledwie 20 godzin.

Do druku 3D stosuje się ulepszony gatunek betonu, którego formuła jest w 95% taka sama jak betonu konwencjonalnego.

Produkty drukowane betonem

hydrożel

Naukowcy z University of Illinois (USA) wydrukowali bioroboty o długości 5-10 mm za pomocą drukarki 3D i hydrożelu. Komórki tkanki serca zostały umieszczone na powierzchni biorobotów, które rozprzestrzeniły się po hydrożelu i zaczęły się kurczyć, wprawiając robota w ruch. Takie roboty hydrożelowe mogą poruszać się z prędkością 236 mikrometrów na sekundę. W przyszłości zostaną wprowadzone do organizmu człowieka w celu wykrywania i neutralizacji nowotworów i toksyn, a także transportu leków do miejsca przeznaczenia.

Drukowane w 3D bioroboty hydrożelowe

Papier

Niektóre drukarki 3D używają jako nośnika zwykłego papieru A4. Ponieważ papier jest niedrogim i niedrogim materiałem, modele papierowe są również niedrogie i dostępne dla użytkowników. Takie modele drukowane są warstwami, z każdą kolejną warstwą papieru wycinaną przez drukarkę i naklejaną na poprzednią. Modele papierowe drukują się szybko, ale brakuje im trwałości ani estetyki. Idealnie nadają się do szybkiego prototypowania projektu komputerowego.

Modele 3D wydrukowane z papieru

Gips

Materiały gipsowe znajdują szerokie zastosowanie w nowoczesnym druku 3D. Modele wykonane z gipsu są krótkotrwałe, ale mają bardzo niski koszt. Takie modele idealnie nadają się do wykonywania obiektów przeznaczonych do prezentacji. Można je pokazać klientom i klientom jako próbkę, doskonale oddadzą kształt, strukturę i wielkość oryginalnego produktu. Ponieważ modele gipsowe są bardzo odporne na ciepło, stosuje się je jako próbki odlewnicze.

Model 3D wydrukowany z gipsu

włókno drzewne

Wynalazca Kai Parthi opracował specjalne włókno drzewne do drukowania 3D. Włókno składa się z drewna i polimeru i ma podobne właściwości do poliaktydu (PLA). Połączony materiał pozwala uzyskać trwałe i solidne modele, które wyglądają jak wyroby drewniane i pachną świeżo przetartym drewnem. W tej chwili innowacyjny materiał używany tylko w samoreplikujących się drukarkach RepRap.

Model 3D wydrukowany z włókna drzewnego

lód

W 2006 roku dwóch kanadyjskich profesorów otrzymało grant na opracowanie technologii druku 3D figurek lodowych. Przez trzy lata uczyli się tworzyć małe obiekty lodowe za pomocą drukarek 3D. Druk odbywa się w temperaturze -22°C, a materiałami eksploatacyjnymi są woda i eter metylowy podgrzane do temperatury 20°C.

Figurka drukowana na lodzie

proszek metalowy

Żaden plastik nie zastąpi metalu o przyjemnym, miękkim połysku i wysokiej wytrzymałości. Dlatego w druku 3D często wykorzystuje się proszki z metali lekkich i szlachetnych: miedzi, aluminium, ich stopów, a także złota i srebra. Jednak modele metalowe nie mają wystarczającej odporności chemicznej i mają wysoką przewodność cieplną, dlatego do proszku metalowego dodawane są wtrącenia z włókna szklanego i ceramiki w celu drukowania.

Drukowana w 3D biżuteria z proszków metalowych

Nylon

Druk nylonowy ma wiele wspólnego z drukiem ABS. Wyjątkiem jest wyższa temperatura druku (ok. 320°C), wysoka chłonność wody, dłuższy czas utwardzania, konieczność opróżniania ekstrudera ze względu na toksyczność składników nylonowych. Nylon jest dość śliskim materiałem, do jego użycia konieczne jest wyposażenie ekstrudera w kolce. Mimo tych niedociągnięć nylon jest z powodzeniem stosowany w druku 3D, ponieważ części wykonane z tego materiału nie są tak sztywne jak te z tworzywa ABS, a do nich można zastosować zawiasy przesuwne.

Filament nylonowy do druku 3D

Produkty nylonowe drukowane w 3D

Polikaprolakton (PCL)

Polikaprolakton ma właściwości zbliżone do biodegradowalnych poliestrów. Jest to jeden z najpopularniejszych materiałów eksploatacyjnych do druku 3D. Ma niską temperaturę topnienia, szybko twardnieje, zapewnia doskonałe właściwości mechaniczne gotowym produktom, łatwo rozkłada się w organizmie człowieka i jest dla człowieka nieszkodliwy. Ponadto może być stosowany jednocześnie w kilku technologiach druku 3D: SLS, ZCorp i FDM.

Polikaprolakton do drukarki 3D

Poliwęglan (PC)

Poliwęglan jest twardym tworzywem sztucznym, które jest w stanie zachować swoje właściwości fizyczne w warunkach skrajnie wysokich i skrajnie niskich temperatur. Charakteryzuje się wysoką nieprzezroczystością, wysoką temperaturą topnienia i nadaje się do obróbki ekstruzyjnej. Jednocześnie jego synteza wiąże się z szeregiem trudności i nie jest przyjazna środowisku. Służy do drukowania ciężkich modeli w kilku technologiach druku 3D: SLS, LOM i FDM.

Polilaktyd (PLA)

Polilaktyd to najbardziej biokompatybilny i przyjazny dla środowiska materiał do drukarek 3D. Powstaje z resztek biomasy, kiszonki z buraków cukrowych lub kukurydzy. Mając wiele pozytywnych właściwości, polilaktyd ma dwie istotne wady. Po pierwsze wykonane z niego modele są krótkotrwałe i stopniowo rozkładają się pod wpływem ciepła i światła. Po drugie, koszt produkcji polilaktydu jest bardzo wysoki, co oznacza, że ​​koszt modeli będzie znacznie wyższy niż podobnych modeli wykonanych z innych materiałów. Stosowany w technologiach druku 3D: SLS i FDM.

Filament polilaktydowy i produkty drukowane polilaktydem na drukarce 3D

Polipropylen (PP)

Polipropylen jest najlżejszym ze wszystkich obecnie istniejących tworzyw sztucznych. W porównaniu z HDPE gorzej się topi i lepiej jest odporny na ścieranie. Jednocześnie jest podatny na działanie aktywnego tlenu i odkształca się w niskich temperaturach.

Polipropylen do druku 3D

Polifenylosulfon (PPSU)

Ten materiał trafił do druku 3D z przemysłu lotniczego. Praktycznie nie pali się, charakteryzuje się odpornością na ciepło, wysoką twardością. Przypomina zwykłe szkło, ale przewyższa je siłą. Stosowany w technologiach druku 3D: SLS i FDM.

Polietylen niskociśnieniowy (HDPE)

To najpopularniejszy rodzaj plastiku na świecie, z którego powstają butelki PET, kanistry, rury, folie, torby itp. W druku 3D polietylen o niskiej gęstości jest niedoścignionym liderem. Materiał ten można wykorzystać w dowolnej technologii druku 3D.

Buty z polietylenu drukowanego w 3D

Czekolada

Brytyjscy naukowcy zaprezentowali publiczności pierwszą czekoladową drukarkę 3D, która drukuje dowolne czekoladowe figurki zamówione przez operatora. Drukarka nakłada każdą kolejną warstwę czekolady na poprzednią. Ze względu na zdolność czekolady do szybkiego krzepnięcia i twardnienia po schłodzeniu, proces drukowania jest dość szybki. W niedalekiej przyszłości takie drukarki będą poszukiwane w cukierniach i restauracjach.

Drukarka do czekolady w akcji

Inne materiały

Istnieją drukarki 3D przeznaczone do drukowania gliny, proszku wapiennego, żywności, żywych komórek organicznych i wielu innych niesamowitych materiałów. Można się tylko domyślać, jakie materiały do ​​druku 3D zostaną wykorzystane w najbliższej przyszłości.

Od początku nowego tysiąclecia koncepcja „3D” mocno wkroczyła w nasze codzienne życie. Przede wszystkim kojarzy nam się z kinem, fotografią czy animacją. Ale prawie nie ma teraz osoby, która przynajmniej raz w życiu nie słyszała o takiej nowości, jak druk 3D.

Co to jest i jakie nowe możliwości w kreatywności, nauce, technologii i życiu codziennym przynoszą nam technologie druku 3D, postaramy się to rozgryźć w poniższym artykule.

Ale najpierw trochę historii. Chociaż w ciągu ostatnich kilku lat dużo się mówiło o drukowaniu 3D, w rzeczywistości ta technologia istnieje od dawna. W 1984 roku Charles Hull opracował technologię druku 3D do odtwarzania obiektów z wykorzystaniem danych cyfrowych, a dwa lata później nazwał i opatentował technikę stereolitografii.

W tym samym czasie firma ta opracowała i stworzyła pierwszą przemysłową drukarkę 3D. Następnie pałeczkę przejęła firma 3D Systems, która w 1988 roku opracowała model drukarki SLA-250 do drukowania 3D w domu.

W tym samym roku modelowanie topionego osadzania zostało wynalezione przez Scotta Grumpa. Po kilku latach względnego spokoju, w 1991 roku Helisys opracowuje i wprowadza na rynek technologię do produkcji obiektów wielowarstwowych, a rok później, w 1992 roku, w DTM zostaje wypuszczony pierwszy system selektywnego lutowania laserowego.

Następnie, w 1993 roku, powstała firma Solidscape, która rozpoczęła masową produkcję drukarek atramentowych, które są w stanie wytwarzać małe części o idealnej powierzchni i przy stosunkowo niskich kosztach.

Jednocześnie University of Massachusetts opatentował technologię druku 3D podobną do technologii atramentowej konwencjonalnych drukarek 2D. Być może jednak szczyt rozwoju i popularności druku 3D nadal przypada na nowy, XXI wiek.

W 2005 roku pojawiła się pierwsza zdolna do drukowania w kolorze, jest to pomysł firmy Z Corp o nazwie Spectrum Z510, a dosłownie dwa lata później pojawiła się pierwsza drukarka, która potrafiła odtworzyć 50% własnych komponentów.

Obecnie wachlarz możliwości i zastosowań druku 3D stale się powiększa. Tym technologiom okazało się wszystko – od naczyń krwionośnych po rafy koralowe i meble. Jednak o obszarach zastosowania tych technologii porozmawiamy nieco później.

Czym więc jest drukowanie 3D?

W skrócie jest to konstrukcja rzeczywistego obiektu na podstawie modelu 3D stworzonego na komputerze. Następnie cyfrowy trójwymiarowy model jest zapisywany w formacie pliku STL, po czym drukarka 3D, na którą plik jest wyprowadzany do druku, tworzy rzeczywisty produkt.

Sam proces drukowania to seria powtarzalnych cykli związanych z tworzeniem modeli trójwymiarowych, nakładaniem warstwy materiałów eksploatacyjnych na pulpit (windę) drukarki, opuszczaniem pulpitu do poziomu gotowej warstwy i usuwaniem odpadów z powierzchnia stołu.

Cykle następują nieprzerwanie jeden po drugim: kolejna warstwa materiału jest nakładana na pierwszą warstwę, podnośnik jest ponownie opuszczany i tak dalej, aż gotowy produkt znajdzie się na biurku.

Jak działa drukarka 3D?

Zastosowanie druku 3D to poważna alternatywa dla tradycyjnych metod prototypowania i produkcji małoseryjnej. Drukarka trójwymiarowa lub 3D, w przeciwieństwie do konwencjonalnej, która drukuje dwuwymiarowe rysunki, zdjęcia itp. na papierze, umożliwia drukowanie trójwymiarowych informacji, czyli tworzenie trójwymiarowych obiektów fizycznych.

W tej chwili sprzęt tej klasy może pracować z żywicami fotopolimerowymi, różnymi rodzajami włókien plastikowych, proszkiem ceramicznym i glinką metalową.

Co to jest drukarka 3d?

Zasada działania drukarki 3d opiera się na zasadzie stopniowego (warstwowego) tworzenia modelu bryłowego, który niejako „wyrasta” z pewnego materiału, co zostanie omówione nieco później. Przewaga druku 3D nad zwykłymi, ręcznymi metodami budowania modeli to duża szybkość, prostota i stosunkowo niski koszt.

Na przykład ręczne tworzenie dowolnej części może zająć sporo czasu — od kilku dni do miesięcy. W końcu obejmuje to nie tylko sam proces produkcyjny, ale także prace wstępne - rysunki i schematy przyszłego produktu, które wciąż nie dają pełnej wizji końcowego rezultatu.

W rezultacie koszty rozwoju znacznie wzrastają, wydłuża się okres od opracowania produktu do jego masowej produkcji.

Z kolei technologie 3D pozwalają całkowicie wyeliminować pracę ręczną oraz konieczność wykonywania rysunków i obliczeń na papierze – w końcu program pozwala zobaczyć model pod każdym kątem już na ekranie, a także wyeliminować zidentyfikowane niedociągnięcia nie w trakcie tworzenia, jak ma to miejsce w przypadku produkcji ręcznej, ale bezpośrednio podczas opracowywania i tworzenia modelu w kilka godzin.

Jednak możliwość błędów tkwiących w Wykonany ręcznie, jest praktycznie wykluczony.

Co to jest drukarka 3d: wideo

Istnieją różne technologie druku 3D. Różnica między nimi polega na sposobie nakładania warstw produktu. Rozważmy główne.

Najczęstsze to SLS (selektywny splot laserowy), HPM (nakładka z materiału stopionego) i SLA (stereolitografia).

Ze względu na dużą prędkość budowania obiektów najczęściej stosowaną technologią jest stereolitografia lub SLA.

Technologia SLA

Technologia działa tak: wiązka lasera kierowana jest na fotopolimer, po czym materiał twardnieje.

Jako fotopolimer można zastosować różne materiały. Ich właściwości fizyczne i mechaniczne mogą się znacznie różnić między sobą. Jednak żadnemu producentowi nie udało się jeszcze stworzyć naprawdę trwałego materiału. Właściwości wytrzymałościowe żywic są porównywalne z właściwościami żywic epoksydowych.

Po utwardzeniu można go łatwo sklejać, obrabiać mechanicznie i malować. Blat znajduje się w pojemniku z fotopolimerem. Po przejściu wiązki laserowej przez polimer i stwardnieniu warstwy powierzchnia robocza stołu przesuwa się w dół.

Technologia SLS

Spiekanie odczynników proszkowych pod działaniem wiązki laserowej - znanej również jako SLS - jest jedyną technologią druku 3D, która jest wykorzystywana do produkcji form do odlewania metali i tworzyw sztucznych.

Modele plastikowe posiadają doskonałe właściwości mechaniczne, dzięki czemu można je wykorzystać do produkcji w pełni funkcjonalnych produktów. Technologia SLS wykorzystuje materiały o właściwościach zbliżonych do marek produktu końcowego: ceramika, sproszkowane tworzywo sztuczne, metal.

Urządzenie drukarki 3D wygląda tak: substancje proszkowe są nakładane na powierzchnię windy i spiekane pod wpływem wiązki laserowej w stałą warstwę, która odpowiada parametrom modelu i określa jego kształt.

Technologia LCD

Do niedawna, około 2017 roku, żywiczne drukarki 3D były drogie. Jednak wynalezienie druku opartego na półprzezroczystych matrycach LCD radykalnie zmieniło sytuację. Do połowy 2019 roku można kupić fotopolimerową drukarkę 3d dobra jakość za około 30 000 rubli.

Matryca LCD do drukarki 3d to ekran podobny do ekranu komórka. Sama taka matryca nie emituje światła. Może zmieniać tylko stopień przepuszczalności światła w różnych obszarach. W ten sposób powstaje obraz warstwy druku. Ale źródło promieniowania znajduje się za matrycą LCD. Tym samym, aby stworzyć taką drukarkę 3D, wystarczyła jedynie wymiana lampy emitującej na źródło promieniowania ultrafioletowego. Przypomnijmy, że zdecydowana większość fotopolimerów zamarza pod wpływem promieniowania UV.

Technologia DLP

Technologia DLP to nowość na rynku druku 3D. Drukarki stereolitograficzne są dziś pozycjonowane jako główna alternatywa dla sprzętu FDM. Drukarki tego typu przy użyciu cyfrowej technologii przetwarzania światła. Wiele osób zastanawia się, czym drukuje drukarka 3d z tego przykładu?

Zamiast plastikowego żarnika i głowicy grzewczej do tworzenia trójwymiarowych figur stosuje się żywice fotopolimerowe i projektor DLP.

Poniżej możesz zobaczyć, jak działa drukarka 3d wideo:

Słysząc po raz pierwszy o drukarce 3D DLP, co to jest, jest całkowicie rozsądnym pytaniem. Pomimo zawiłej nazwy urządzenie prawie nie różni się od innych drukarek biurkowych. Nawiasem mówiąc, jego twórcy, reprezentowani przez firmę
Firma QSQM Technology Corporation wprowadziła już do serii pierwsze próbki sprzętu high-tech. To wygląda tak:

Technologia EBM

Warto zauważyć, że technologie SLS/DMLS nie są jedynymi w regionie. Obecnie do tworzenia metalu Obiekty 3D szeroko stosowane topienie wiązką elektronów. Badania laboratoryjne wykazały, że stosowanie drutu metalowego do osadzania warstwa po warstwie w produkcji części o wysokiej precyzji jest nieskuteczne, dlatego inżynierowie opracowali specjalny materiał - glinę metalową.

Glinka metaliczna używana jako atrament podczas topienia wiązki elektronów jest wykonana z mieszaniny kleju organicznego, wiórów metalowych i pewnej ilości wody. Aby atrament zamienił się w stały przedmiot, należy go podgrzać do temperatury, w której spali się klej i woda, a wióry połączą się w monolit.

Drukarka 3d EBM: jak to działa

Warto zauważyć, że zasada ta stosowana jest również podczas pracy z drukarkami SLS. Ale w przeciwieństwie do nich, maszyny EBM generują ukierunkowane impulsy elektronowe zamiast wiązki laserowej, aby stopić metaliczną glinkę. Muszę powiedzieć, że ta metoda zapewnia wysoką jakość druku i doskonałe rysowanie drobnych detali.

Do chwili obecnej sprzedawane są wyłącznie drukarki przemysłowe wykorzystujące technologię EBM. Oto jak wygląda jeden z nich:

Poniższy film demonstruje możliwości drukarki 3d przystosowanej do topienia wiązki elektronów:

Technologia HPM (FDM) HPM

Umożliwia tworzenie nie tylko modeli, ale również finalnych części ze standardowych, konstrukcyjnych i wysokowydajnych termoplastów. Jest to jedyna technologia, która wykorzystuje tworzywa termoplastyczne klasy produkcyjnej, aby zapewnić niezrównaną wytrzymałość mechaniczną, termiczną i chemiczną części.

Druk HPM wyróżnia się czystością, łatwością obsługi i przydatnością do użytku biurowego. Części termoplastyczne są odporne na wysokie temperatury, naprężenia mechaniczne, różne chemikalia, środowisko mokre lub suche.

Rozpuszczalne materiały pomocnicze pozwalają na tworzenie skomplikowanych wielopoziomowych kształtów, ubytków i otworów, które byłyby problematyczne do uzyskania konwencjonalnymi metodami. Drukarki HPM 3D tworzą części warstwa po warstwie, podgrzewając materiał do stanu półpłynnego i wytłaczając go zgodnie z generowanymi komputerowo ścieżkami.

Do druku HPM wykorzystywane są dwa różne materiały - jeden (główny) będzie gotową częścią, a drugi pomocniczy, który służy do podparcia. Filamenty obu materiałów podawane są z wnęk drukarki 3D do głowicy drukującej, która porusza się w oparciu o zmiany współrzędnych X i Y i stapia materiał, tworząc obecną warstwę, aż podstawa opadnie i rozpocznie się kolejna warstwa.

Gdy drukarka 3D zakończy tworzenie części, pozostaje mechaniczne odseparowanie materiału pomocniczego lub rozpuszczenie go detergentem, po czym produkt jest gotowy do użycia.

Co ciekawe, w dzisiejszych czasach popularne są nie tylko automatyczne stacjonarne drukarki HPM, ale także ręczne urządzenia drukujące. Co więcej, słusznie byłoby nazywać je nie urządzeniami drukującymi, ale piórami do rysowania obiektów trójwymiarowych.

Pióra wykonane są w taki sam sposób jak drukarki wykorzystujące technologię utrwalania. Plastikowa nić jest podawana do długopisu, gdzie topi się do pożądanej konsystencji i jest natychmiast wyciskana przez miniaturową dyszę! Przy odpowiednich umiejętnościach uzyskuje się te oryginalne figurki dekoracyjne:

I oczywiście, podobnie jak technologie, same drukarki różnią się od siebie. Jeśli masz drukarkę, która działa zgodnie z SLA, to nie będzie można na niej zastosować technologii SLS, czyli każda drukarka została stworzona tylko dla określonej technologii drukowania.

Kolorowy druk 3D

Jest to jedyna w swoim rodzaju technologia pozwalająca na uzyskanie obiektów w całej dostępnej gamie odcieni. Warto zauważyć, że barwienie produktów następuje bezpośrednio podczas ich wytwarzania. Za jego pomocą uzyskuje się fotorealistyczne obiekty. Powoduje to autentyczne zainteresowanie nią ze strony projektantów.

Często jako materiał wyjściowy stosuje się proszek na bazie gipsu. Pędzle i wałki tworzą niezbyt grubą warstwę materiałów eksploatacyjnych. Ponadto za pomocą ruchomej głowicy mikrokropelki substancji podobnej do kleju są nakładane na niezbędne obszary (wcześniej są pomalowane na pożądany kolor). W swoim składzie przypomina cyjanoakrylan. W warstwach tworzony jest gotowy wielokolorowy obiekt. Ostateczna obróbka produktu cyjanoakrylanem zapewnia mu połysk i sztywność.

Kolorowe drukarki 3D przemysłowe i stacjonarne

Współczesny rynek oferuje różne wielokolorowe drukarki 3D. Z ich pomocą powstają kolorowe przedmioty w domu. Większość jednostek jest przeznaczona do użytku profesjonalnego.

Profesjonalny druk kolorowy na drukarce 3D realizowany jest za pomocą:

1. Władcy Zrrinterów od znanego znak towarowy Systemy 3D. Urządzenia te mogą tworzyć wielowymiarowe obiekty wielokolorowe. Dostarczany z 5 wkładami i systemem automatyczne pobieranie proszek. Technika jest prawie w 100% zautomatyzowana, więc konfigurowanie lub kontrolowanie procesu drukowania nie jest konieczne. Modele ważą około 340 kilogramów. Koszt waha się w granicach 90-130 tysięcy dolarów.

2. Pełnokolorowa drukarka 3D Mcor Iris. Wielokolorowe produkty powstają poprzez sklejanie pojedynczych skrawków papieru. Ta jednostka firmy Mcor Technologies Ltd tworzy trójwymiarowe fotorealistyczne modele z dobrymi wskaźnikami wytrzymałości. Potrafi wygenerować do miliona kolorów. Kosztuje 15 tysięcy dolarów.

Modele stacjonarne do użytku domowego:

1. Kolorowa drukarka 3D 3D Touch. To urządzenie działa w technologii FDM. Model może być dostarczony z jedną, dwiema lub nawet trzema głowicami wytłaczającymi. Współpracuje z plastikiem ABS lub PLA. Waży nie mniej niż 38 kilogramów. Koszt to około 4 tys. dolarów.

2. Trójkolorowa drukarka 3D BFB 3000 PANTHER to pierwsza kolorowa drukarka wprowadzona na rynek. Dziś jego koszt to około 2,5 tysiąca dolarów. Jako materiał roboczy stosuje się standardowy gwint z tworzywa sztucznego. Do pracy potrzebujesz nitki w trzech kolorach.

3. Jednym z najtańszych modeli jest ProDesk3D. Do tworzenia produktów wykorzystywany jest system pięciu wkładów. Możliwość pracy z plastikiem PLA lub ABS. Drukarka wyposażona jest w system przeróbka samochodu. Kosztuje tylko 2 tys. dolarów. Niestety nie może pochwalić się wysoką rozdzielczością druku.

Aplikacje do druku 3D

Druk 3D otworzył ogromne możliwości eksperymentowania w dziedzinach takich jak architektura, budownictwo, medycyna, edukacja, projektowanie odzieży, produkcja na małą skalę, biżuteria, a nawet w przemyśle spożywczym.

Na przykład w architekturze druk 3D pozwala na tworzenie trójwymiarowych modeli budynków, a nawet całych dzielnic z całą infrastrukturą – skwerami, parkami, drogami i oświetleniem ulicznym.

Dzięki zastosowaniu w tym przypadku taniego kompozytu gipsowego koszt gotowych modeli jest niski. A ponad 390 tysięcy odcieni CMYK pozwala ucieleśnić każdą, nawet najbardziej śmiałą wyobraźnię architekta w kolorze.

drukarka 3d: zastosowanie w branży budowlanej

W budownictwie są wszelkie powody, by sądzić, że w niedalekiej przyszłości proces wznoszenia budynków będzie znacznie szybszy i łatwiejszy. Kalifornijscy inżynierowie stworzyli system druku 3D dla dużych obiektów. Działa na zasadzie dźwigu budowlanego, wznosząc ściany z warstw betonu.

Taka drukarka może zbudować piętrowy dom w zaledwie 20 godzin.

Potem robotnicy będą musieli tylko wykonać prace wykończeniowe. Drukarki 3D House 3D stopniowo zdobywają silną pozycję w produkcji małoseryjnej.

Zasadniczo technologie te są wykorzystywane do produkcji ekskluzywnych produktów, takich jak obiekty artystyczne, figurki do gier fabularnych, prototypowe modele przyszłych produktów lub dowolne części konstrukcyjne.

W medycynie dzięki technologiom druku 3D lekarze byli w stanie odtworzyć kopie ludzkiego szkieletu, co pozwala im dokładniej wypracować techniki zwiększające gwarancje. udany operacje.

Drukarki 3D są coraz częściej wykorzystywane w dziedzinie protetyki w stomatologii, ponieważ technologie te pozwalają uzyskać protezy znacznie szybciej niż w przypadku tradycyjnej produkcji.

Nie tak dawno niemieccy naukowcy opracowali technologię pozyskiwania ludzkiej skóry. Do jego produkcji wykorzystywany jest żel uzyskany z komórek dawcy. A w 2011 roku naukowcom udało się odtworzyć żywą ludzką nerkę.

Jak widać, możliwości, jakie otwiera druk 3D w niemal wszystkich obszarach ludzkiej działalności, są naprawdę nieograniczone.

Drukarki tworzące kulinarne arcydzieła odwzorowujące protezy i narządy ludzkie, zabawki i pomoce wizualne, ubrania i buty nie są już wytworem wyobraźni pisarzy science fiction, ale realiami współczesnego życia.

A jakie inne horyzonty otworzą się przed ludzkością w nadchodzących latach, prawdopodobnie może to ograniczyć tylko wyobraźnia samego człowieka.

Dziś możemy śmiało powiedzieć, że nie sposób wyobrazić sobie współczesnej cywilizacji bez technologii druku 3D i nie sposób wymienić innej tak dynamicznie rozwijającej się technologii.

przez karty historii

Według wielu eksperci komputerowi założycielem druku 3D i twórcą pierwszej konwencjonalnej drukarki był Anglik Babbage. W 1822 r. zaczął tworzyć tak zwany „silnik dużej różnicy”, przeznaczony do wykonywania obliczeń i ich drukowania. Jak wszystkie wielkie rzeczy, pomysły Babbage'a znacznie wyprzedziły swój czas i 20 lat później projekt nadal nie został zrealizowany.

Silnik dużych różnic Babbage

Ponad 100 lat minęło przed sekundą, tym razem podjęta została bardziej udana próba stworzenia drukarki. Pierwsza czarno-biała drukarka została wydana w 1953 roku. Minęły kolejne 23 lata i Firma IBM tworzy pierwszą kolorową drukarkę atramentową. Obecnie liczba drukarek w biurach i innych organizacjach ustępuje tylko liczbie komputerów.

W drugiej połowie lat 80. nastąpił kolejny przełom technologiczny. W 1986 roku amerykański Chek Hull sformułował koncepcję druku 3D, a dwa lata później jego rodak Scott Crump opracował opartą na niej technologię FDM – formowanie poprzez rozkład topiącego się materiału. Wszystkie obecnie działające drukarki trójwymiarowe zawdzięczają jej swój wygląd.

Jak działa drukarka 3D

W porównaniu z drukarką drukowaną, która przenosi tekst elektroniczny na płaski papier, drukarka 3D obsługuje informacje trójwymiarowe. Jednym słowem, odtwarza obiekt takim, jakim jest.

Jak drukuje drukarka 3D? Najpierw na komputerze tworzony jest cyfrowy model obiektu za pomocą program specjalny. Ona niejako „dzieli” model na warstwy, po czym do akcji wkracza drukarka. Podobnie jak jej drukarski „brat”, drukarka 3D ma jednak własny atrament, składający się z kompozytowego proszku.

Około 10 lat temu używano tylko jednego rodzaju „atramentu” - plastiku ABC. Dziś jest ich ponad setka – polipropylen, beton, celuloza, nylon, proszki metali, gips, czekolada i wiele innych.

W trakcie pracy materiał źródłowy zamienia się w masę, którą nakłada się warstwa po warstwie na powierzchnię roboczą przez specjalną dyszę. Po nałożeniu kolejnej warstwy można na nią nałożyć powłokę klejącą, a następnie ponownie warstwę „tuszu”. I tak dalej, aż do całkowitego odtworzenia obiektu. Pracę drukarki 3D można zobaczyć na filmie.

Ale to ogólna zasada praca drukarki 3D, tzw. technologia szybkiego prototypowania. Na jej podstawie opracowano kilka metod. Oto tylko kilka z nich.

Stereolitografia (SLA)

Jedna z pierwszych technologii druku 3D. Jako materiał budowlany stosuje się mieszaninę płynnego polimeru ze środkiem utwardzającym, nieco podobną do żywicy epoksydowej. Polimeryzacja, a następnie utwardzanie mieszaniny następuje pod działaniem lasera ultrafioletowego.

Model jest formowany w cienkich warstwach na ruchomym podłożu z otworami przymocowanymi do mikrowindy, która porusza się w górę lub w dół na głębokość jednej warstwy. Podczas zanurzania w ciekłym polimerze wiązka lasera jest utrwalana w miejscach, które mają zostać utwardzone. Po utworzeniu jednej warstwy obrabiany przedmiot uniesie się (niżej).

Ta technologia została opracowana przez firmę 3D Systems. Ma to wiele wspólnego z technologią. drukowanie atramentowe. Cechą urządzenia i zasadą działania tej drukarki 3D jest to, że wykorzystuje ona kilka (do kilkuset) dysz umieszczonych w rzędach na głowicy drukującej.

Atrament staje się płynny po podgrzaniu, a po nałożeniu warstwa po warstwie na powierzchnię roboczą twardnieje w temperaturze pokojowej. Głowica porusza się w płaszczyźnie poziomej, a przemieszczenie w pionie w miarę tworzenia każdej nowej warstwy odbywa się poprzez opuszczanie blatu.

Selektywne spiekanie laserowe (SLS)

Prawdziwym przełomem było wprowadzenie technologii druku 3D w obróbce metali. Jak to działa? Cechą tej technologii jest to, że funkcję płynu roboczego pełni proszek kompozytowy składający się z cząstek o średnicy od 50 do 100 mikronów. Proszek nakładany jest poziomymi, jednolitymi cienkimi warstwami, a na końcowym etapie niektóre obszary są spiekane wiązką lasera.

Jedną z głównych zalet spiekania laserowego jest jego wyjątkowa opłacalność i prawie całkowity brak odpadów w porównaniu z tradycyjnymi mechanicznymi metodami obróbki metalu – wiercenie, frezowanie, cięcie, odlewanie i inne, a także minimalne wykończenie.

Warunkiem koniecznym do spiekania laserowego jest środowisko azotowe o minimalnej zawartości tlenu, ponieważ proces przebiega w wysokich temperaturach.

Ta lista technologii druku 3D nie jest ograniczona. Uzupełnieniem jest sklejanie folii warstwa po warstwie, utrwalanie warstwa po warstwie, drukowanie warstwa po warstwie za pomocą stopionej nici polimerowej oraz naświetlanie promieniami ultrafioletowymi przez fotomaskę.

Co jeszcze wydrukować

Po ustaleniu, jak działa drukarka 3D, pora powiedzieć, co można z nią zrobić już dziś. Podobnie jak modne i bardzo wygodne ubrania jest „przymierzana” przez przedstawicieli różnych dziedzin nauki i przemysłu. Jak się okazało, można wydrukować prawie wszystko, od towarów konsumpcyjnych wykonanych z plastiku po panele słoneczne, części do silników odrzutowych i protez medycznych.

Wojsko i budowniczowie „popatrzyli” na technologię druku 3D. Nie tak dawno na MSK została dostarczona drukarka 3D opracowana na zlecenie NASA, za pomocą której kilka niezbędne narzędzia. Całkiem możliwe, że w ten sposób podczas przyszłej misji marsjańskiej poszczególne części zamienne będą musiały być produkowane bezpośrednio na pokładzie statku kosmicznego.

Rozważana jest również opcja budowy marsjańskich domów z wykorzystaniem druku 3D, do których z Ziemi będą dostarczane specjalne drukarki budowlane. Podstawą „atramentu” dla nich będzie gleba marsjańska.