Наверняка, каждый из вас встречался с понятием 3д печать, 3д принтер и аддитивное производство. На сегодняшний день технология быстрого прототипирования - одно из самых быстроразвивающихся направлений в промышленности. Попробуем разобраться в основных определениях:
Аддитивные технологии или 3д печать (Additive Manufacturing) – это послойное наращивание и синтез объекта с помощью компьютерных 3d технологий. Изобретение принадлежит Чарльзу Халлу, в 1986 г. сконструировавшему первый стереолитографический трехмерный принтер.
Большинство цифровых производственных методов основываются на удалении лишнего материала. Например, то же самое яблоко можно выточить, высверлить и выпилить из болванки. Такие технологии называются субтрактивными (от англ. «subtract» – «отнимать»). В 3D-печати все с точностью до наоборот: объект выстраивается крупинка за крупинкой, слой за слоем, с нуля. Отсюда и термин «аддитивный процесс» (от англ. «add» – «добавлять»).
3D-принтер - станок с программным управлением, выполняющий создание физического объекта по его 3d модели.
Примерный вид 3д принтера, печатающего пластиком.
В настоящее время существует множество различных технологий 3д печати и 3д принтеров, однако мы остановим на 3-х самых распространённых.
1) SLA (лазерная стереолитография) – технология аддитивного производства моделей, прототипов и готовых изделий из жидких фотополимерных смол. Отвердевание смолы происходит за счет облучения ультрафиолетовым лазером или другим схожим источником энергии.
Преимущества: |
Недостатки: |
+ Высокая точность печати (до 15 мк) |
- Высокая стоимость |
+ Отсутствие необходимости в постобработке |
- Хрупкость моделей |
+ Отсутствие ограничений по геометрии |
- Необходимость доп. оборудования |
Пример SLA печати
2) SLS (Выборочное лазерное спекание) – метод аддитивного производства, используемый для создания функциональных прототипов и мелких партий готовых изделий. Технология основана на последовательном спекании слоев порошкового материала с помощью лазеров высокой мощности.
Преимущества: |
Недостатки: |
+ Высокая точность печати (до 15 мк) |
- Высокая стоимость |
+ Отсутствие поддержек |
- Большие габариты |
+Высокая прочность изделий |
- Необходимость доп. оборудования |
Пример SLS печати
3) FDM (Моделирование методом послойного наплавления) – технология аддитивного производства по созданию трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели.
Самая распространённая модель 3д принтера технологии FDM - Prusa.
Данный вид печати далеко не самый точный, но имеющий ряд преимуществ, одной из которых является малая цена и относительная простота, которая позволяет из достаточно недорогих комплектующих собрать собственный станок огромному количеству энтузиастов, что в итоге вылилось в основание движения RepRap. Идея данного движения включает в себя создание машины (с чертежами и программным обеспечением в свободном доступе), способной к воспроизведению самой себя. Отсюда и появилось название проекта RepRap (от Replicating Rapid Prototyper, то есть самовоспроизводящийся механизм для быстрого изготовления прототипов. 29 мая 2008 года появился первый принтер, способный к частичному самовоспроизведению, названный Darwin.
Преимущества: |
Недостатки: |
+ Невысокая цена |
- Ограниченная точность печати (до 60 мкм) |
+ Небольшие габариты |
- Сложность работы с некоторыми пластиками |
+ Лёгкость постобработки изделий |
|
Т.к. наш курс рассчитан на изучение 3д принтеров именно технологии FDM, в дальнейшем при упоминании слова «3д принтер» и «печать» мы будем иметь в виду именно технологию FDM.
Короткая историческая справка.
Началось все с человека по имени Скот Крамп (S. Scott Crump) и его идеи использовать горячий клеевой пистолет, чтобы сделать маленького лягушонка в качестве игрушки для собственной дочери. За этим последовали идея автоматизации и смешивания пластика с воском, и уже 30 октября 1989 года Крамп подает заявку, чтобы запатентовать свое новое изобретение: аппарат для создания трехмерных объектов методом послойного наплавления. В том же году он вместе с женой он основывает компанию под названием Stratasys, которая до сих пор занимается производством и поддержкой принтеров, хотя и список технологий на текущий момент заметно расширился.
Скот Крамп, основатель Stratasys.
Применение 3д принтеров
3д печать может применятся в самых различных сферах человеческой жизни. Самыми основными из таких применений являются:
- Создание прототипов инженерных изделий.
- Мастер модели для литься.
- Макетирование.
- Реверс ижиниринг.
- Учебные пособия.
- Прототипы ювелирных украшений.
- Медицинские протезы в том числе и зубные.
- Дизайнерские проекты.
- Косплей и сувенирная продукция.
Макет готического собора
Механический протез кисти руки
Модель зубного протеза
Фигурка персонажа из игры на ПК
Действующая модель коробки передач.
Восковки для создания литьевых форм для ювелирных украшений.
Если резюмировать всё вышесказанное, то технологии аддитивного производства являются непревзойдённым средством для создания собственных инженерных и художественных проектов в короткие сроки.