Наука и Техника

Наука и Техника

 

У всякой эпохи свои задачи, и их решение обеспечивает прогресс человечества 
Генрих Гейне

 

Признайтесь себе, читатель, много ли вы знаете о технологии 3D-печати, хотя бы на уровне рядового чайника? Думаю, что не так уж многие из нас ответят на этот вопрос положительно. В лучшем случае мы слышали о том, что эта технология существует и немногие из нас воочию видели плоды её внедрения в нашу жизнь. 

Недавно, при пролистывании в очередной раз страничек Инета, попалась мне на глаза интересная и, главное, познавательная статья, объясняющая в простой и доступной форме это гениальное изобретение человечества, и я хочу Вас познакомить с ней. Кто-то уже многое из этого знает, видел или читал, а кто-то обнаружит для себя много интересного и расширит свои знания по этому вопросу.

Вы готовы к этому путешествию в таинственный мир знаний? Тогда, как говорят на Востоке, «облачившись в халат усердия и вооружившись посохом терпения» отправляемся в путь.

Предисловие

Сегодня мы живем в динамично развивающемся мире, в котором самые смелые идеи воплощаются буквально «по щелчку пальца» и чем дальше, тем больше новых технологий, ускоряющих этот бесконечный процесс.
В отличие от наших бабушек и дедушек, за 10 лет своей жизни мы можем наблюдать несколько технологических революций, кардинально изменивших нашу жизнь, например — появление компьютеров, сотового телефона, интернета и даже имплантации искусственных сердец и т.д.

Давайте вспомним,насколько было недоступно и дорого иметь сотовый телефон ? А интернет через «пищащий» 56k модем ? Прошло буквально несколько лет, и что мы видим сейчас ?
Почти у каждого сотовый и интернет под 100 Мегабит, через который можно за минуту из любой точки узнать почти любую информацию и получить услуги.

Сегодня на наших глазах вершится очередная революция. Революция — 3D печати. Уже сейчас мы можем распечатывать 3d объекты, начиная с простых фигурок, заканчивая живыми, пригодными к трансплантации человеческими органами. Пока это стоит приличных денег, но мы же знаем, что вскоре все становится доступным.

Совсем скоро, эта технология, войдет в каждый дом, как это сделали обычные принтеры, только теперь это откроет перед нами новые возможности! Зачем тратить время на походы в магазин, мучаясь при выборе, из того что есть — мы сами будем создавать и печатать нужны для нас вещи. Будущее из фантастических фильмов уже очень рядом.

Ничто не свободно так, как мысль человека Дэвид Юм

Что такое 3D печать и 3D принтер

15 января 2014 г.

Картинки по запросу картинки сайта make-3d.ru     make3d

Похожее изображение

С начала нового тысячелетия понятие «3D» прочно вошло в нашу повседневную жизнь. В первую очередь, мы связываем его с киноискусством, фотографией или мультипликацией. Но едва ли сейчас найдётся человек, который хотя бы раз в жизни не слышал о такой новинке, как 3D-печать.

Что же это такое и какие новые возможности в творчестве, науке, технике и повседневной жизни несут нам технологии трехмерной печати, мы и попытаемся разобраться в статье, приведенной ниже.

Но сначала немного истории. Хоть и много стали говорить о 3D печати только последние несколько лет, на самом деле эта технология существует уже достаточно давно. В 1984 году компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати для воспроизведения объектов с использованием цифровых данных, а двумя годами позже дала название и запатентовала технику стереолитографии.

Тогда же эта компания разработала и создала первый промышленный 3D принтер. Впоследствии эстафету приняла компания 3D Systems, разработавшая в 1988 году модель принтера для 3Д печати в домашних условиях SLA – 250.

Принтер для 3Д печати в домашних условиях SLA – 250

В том же году компанией Scott Grump было изобретено моделирование плавлеными осаждениями. После нескольких лет относительного затишья, в 1991 году компания Helisys разрабатывает и выпускает на рынок технологию для производства многослойных объектов, а через год, в 1992, в компании DTM выходит в свет первая система селективного лазерного спаивания.

Затем, в 1993 году основывается компания Solidscape, которая и приступает уже к серийному производству принтеров на струйной основе, которые способны производить небольшие детали с идеальной поверхностью, причём при относительно небольших затратах.

Тогда же Массачусетский университет патентует технологию трёхмерной печати, подобную струйной технологии обычных 2D принтеров. Но, пожалуй, пик развития и популярности 3D печати всё же пришёлся на новый, 21 век.

В 2005 году появился первый 3D принтер, способный печатать в цвете, это детище компании Z Corp под названием Spectrum Z510, а буквально через два года появился первый принтер, способный воспроизводить 50% собственных комплектующих.

Z510

В настоящее время круг возможностей и сфер применения 3Д печати постоянно растёт. Этим технологиям оказалось подвластно всё — от кровеносных сосудов до коралловых рифов и мебели. Впрочем, о сферах применения данных технологий мы поговорим чуть позже.

Итак, что же представляет из себя печать на 3d принтере?

Вкратце — это построение реального объекта по созданному на компьютере образцу 3D модели. Затем цифровая трёхмерная модель сохраняется в формате STL-файла, после чего 3D принтер, на который выводится файл для печати, формирует реальное изделие.

Сам процесс печати – это ряд повторяющихся циклов, связанных с созданием трёхмерных моделей, нанесением на рабочий стол (элеватор) принтера слоя расходных материалов, перемещением рабочего стола вниз на уровень готового слоя и удалением с поверхности стола отходов.

Циклы непрерывно следуют один за другим: на первый слой материала наносится следующий, элеватор снова опускается и так до тех пор, пока на рабочем столе не окажется готовое изделие.

Как работает 3D принтер?

Применение трехмерной печати – это серьезная альтернатива традиционным методам прототипирования и мелкосерийному производству. Трёхмерный, или 3д-принтер, в отличие от обычного, который выводит двухмерные рисунки, фотографии и т. д. на бумагу, даёт возможность выводить объёмную информацию, то есть создавать трёхмерные физические объекты.

Катушки

На данный момент оборудование данного класса может работать с фотополимерными смолами, различными видами пластиковой нити, керамическим порошком и металлоглиной.

121112234308

Что такое 3d принтер?

В основу принципа работы 3d принтера заложен принцип постепенного (послойного) создания твердой модели, которая как бы «выращивается» из определённого материала, о котором будет сказано немного позже. Преимущества 3D печати перед привычными, ручными способами построения моделей — высокая скорость, простота и относительно небольшая стоимость.

Например, для создания 3D модели или какой-либо детали вручную может понадобиться довольно много времени — от нескольких дней до месяцев. Ведь сюда входит не только сам процесс изготовления, но и предварительные работы — чертежи и схемы будущего изделия, которые всё равно не дают полного видения окончательного результата.

В итоге значительно возрастают расходы на разработку, увеличивается срок от разработки изделия до его серийного производства.

3D технологии же позволяют полностью исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге — ведь программа позволяет увидеть модель во всех ракурсах уже на экране, и устранить выявленные недостатки не в процессе создания, как это бывает при ручном изготовлении, а непосредственно при разработке и создать модель за несколько часов.

При этом возможность ошибок, присущих ручной работе, практически исключается.

Напечатано на 3D принтере

Напечатано на 3D принтере

Что такое 3d принтер: видео

Существуют различные технологии трёхмерной печати. Разница между ними заключается в способе наложения слоёв изделия. Рассмотрим основные из них.

Наиболее распространенными являются SLS (селективное лазерное сплетение), НРМ (наложение слоев расплавленных материалов) и SLA (стереолитиография).

Наиболее широкое распространение благодаря высокой скорости построения объектов получила технология стереолитографии или SLA.

Технология SLA

Технология работает так: лазерный луч направляется на фотополимер, после чего материал затвердевает.

В качестве фотополимера используется полупрозрачный материал, который деформируется под действием атмосферной влаги.

После отвердевания он легко поддаётся склеиванию, механической обработке и окрашиванию. Рабочий стол (элеватор) находится в ёмкости с фотополимером. После прохождения через полимер лазерного луча и отвердения слоя рабочая поверхность стола смещается вниз.

Технология SLS

Спекание порошковых реагентов под действием лазерного луча – оно же SLS — единственная технология 3D печати, которая применяется при изготовлении форм, как для металлического, так и пластмассового литья.

Пластмассовые модели обладают отличными механическими качествами, благодаря которым они могут использоваться для изготовления полнофункциональных изделий. В SLS технологии используются материалы, близкие по свойствам к маркам конечного продукта: керамика, порошковый пластик, металл.

Устройство 3d принтера выглядит следующим образом: порошковые вещества наносятся на поверхность элеватора и спекаются под действием лазерного луча в твёрдый слой, соответствующий параметрам модели и определяющий её форму.

Технология DLP

Технология DLP – новичок на рынке трехмерной печати. Стереолитографические печатные аппараты сегодня позиционируются, как основная альтернатива FDM оборудованию. Принтеры данного типа используют технологию цифровой обработки светом. Многие задаются вопросом, чем печатает 3d принтер данного образца?

Вместо пластиковой нити и нагревающей головки для создания трехмерных фигур используются фотополимерные смолы и DLP-проектор.

Ниже вы можете увидеть, как работает 3d принтер видео:

Впервые услышав про DLP 3d принтер, что это такое – вполне резонный вопрос. Несмотря на замысловатое название, устройство почти не отличается от других настольных печатных аппаратов. К слову, его разработчики, в лице компании QSQM Technology Corporation, уже запустили в серию первые образцы высокотехнологичного оборудования. Выглядит оно следующим образом:

Технология EBM

Стоит отметить, технологии SLS/DMLS – далеко не единственные в области печати металлом. В настоящее время для создания металлических трехмерных объектов широко используется электронно-лучевая плавка. Лабораторные исследования показали, что использование металлической проволоки для послойного наплавления при изготовлении высокоточных деталей малоэффективно, поэтому инженеры разработали специальный материал – металлоглину.

Металлическая глина, использующаяся в качестве чернил во время электронно-лучевой плавки изготавливается из смеси органического клея, металлической стружки и определенного количества воды. Для того чтобы превратить чернило в твердый объект, его нужно нагреть до температуры, при которой клей и вода выгорят, а стружка сплавится между собой в монолит.

EBM 3d принтер: как работает

Примечательно, что данный принцип также используется при работе с SLS принтерами. Но в отличие от них, EBM-аппараты генерируют для плавки металлоглины направленные электронные импульсы вместо лазерного луча. Нужно сказать, что данный метод обеспечивает высокое качество печати и отличную прорисовку мелких деталей.

На сегодняшний день продаются только промышленные принтеры, использующие EBM технологию. Вот как выглядит один из них:

arcam-3d-printer-ebm-1

На видео, представленном ниже, наглядно продемонстрированы возможности 3d принтера, приспособленного для электронно-лучевой плавки:

Технология НРМ (FDM) HPM

Даёт возможность создавать не только модели, но и конечные детали из стандартных, конструкционных и высокоэффективных термопластиков. Это единственная технология, использующая термопластики производственного класса, обеспечивающие не имеющую аналогов механическую, термическую и химическую прочность деталей.

Картинки по запросу картинки сайта make-3d.ru

Печать по технологии НРМ выгодно отличается чистотой, простотой использования и пригодностью для применения в офисе. Детали из термопластика устойчивы к высоким температурам, механическим нагрузкам, различным химическим реагентам, влажной или сухой среде.

Растворимые вспомогательные материалы позволяют создавать сложные многоуровневые формы, полости и отверстия, которые было бы проблематично получить обычными методами. 3D-принтеры, действующие по технологии НРМ, создают детали слой за слоем, разогревая материал до полужидкого состояния и выдавливая его в соответствии созданными на компьютере путями.

Для печати по технологии НРМ используется два различных материала — из одного (основного) будет состоять готовая деталь, и вспомогательного, который используется для поддержки. Нити обоих материалов подаются из отсеков 3D-принтера в печатающую головку, которая передвигается зависимости от изменения координат X и Y, и наплавляет материал, создавая текущий слой, пока основание не переместится вниз и не начнется следующий слой.

Когда 3D-принтер завершит создание детали, остаётся отделить вспомогательный материал механически, или растворить его моющим средством, после чего изделие готово к использованию.

Интересно, что в наши дни популярностью пользуются не только автоматические настольные HPM принтеры, но и приспособления для ручной печати. Причем, правильно было бы назвать их не печатными устройствами, а ручками для рисования трехмерных объектов.

Ручки сделаны по той же схеме, что и принтеры, использующие технологию послойного наплавления. Пластиковая нить подается в ручку, где плавится до нужной консистенции и тут же выдавливается через миниатюрное сопло! При должной сноровке получаются вот такие оригинальные декоративные фигурки:

Ну и конечно, так же, как и технологии, отличаются друг от друга и сами принтеры. Если у вас принтер, работающий по SLA, то технологию SLS на нём применить будет невозможно, т. е. каждый принтер создан только под определённую технологию печати.

Цветная 3D-печать

Данная технология единственная в своем роде, которая позволяет получать объекты во всем доступном диапазоне оттенков. Примечательно, что окрашивание изделий происходит непосредственно во время их изготовления. С ее помощью получаются фотореалистичные объекты. Это и вызывает неподдельный интерес к ней со стороны дизайнеров.

Зачастую в качестве исходного материала применяют порошок, созданный на основе гипса. Щетки и ролики формируют не очень толстый слой расходника. Дальше с помощью подвижной головки на необходимые участки наносятся микрокапли клееобразного вещества (перед этим его окрашивают в нужный цвет). Оно напоминает по своему составу цианокрилат. Послойно создается готовый разноцветный объект. Финальная обработка изделия цианоакрилатом обеспечивает ему блеск и жесткость.

Промышленные и настольные цветные 3D-принтеры

Современный рынок предлагает различные многоцветные 3D-принтеры. С их помощью создаются разноцветные объекты в домашних условиях. Большинство агрегатов предназначено для профессионального использования.

Профессиональная цветная печать на 3D-принтере осуществляется с помощью:

1. Линейки Zрrintеr от известной торговой марки 3D Sуstems. Эти устройства могут создавать габаритные разноцветные объекты. Снабжаются 5-ю картриджами и системой автоматической загрузки порошка. Техника практически на 100% автоматизирована, поэтому настройка или контроль процесса печати не обязателен. Весят модели около 340 килограмм. Стоимость в пределах 90-130 тысяч долларов.

3dcorp_ruZprinter-450-1

2. Полноцветный 3D-принтер Мсor Iris. Разноцветные изделия создаются путем склеивания отдельных бумажных клочков. Данный агрегат от Мсоr Тесhnologies Ltd создает объемные фотореалистичные модели с неплохими показателями прочности. Может генерировать до миллиона цветов. Стоит 15 тысяч долларов.

mcor3

mcoriris6

Настольные модели для домашнего использования:

1. Цветной 3D-принтер 3D Тоuch. Данный агрегат работает по технологии FDМ. Модель может снабжаться одной, двумя или даже тремя экструзионными головками. Работает с АВS или РLА-пластиком. Весит ни много ни мало 38 килограмм. Стоимость – около 4 тысяч долларов.

2. 3D-принтер трехцветный ВFB 3000 РАNTHER – первый цветной принтер, который был выпущен на рынок. Сегодня его стоимость составляет около 2,5 тысяч долларов. В качестве рабочего материала применяется стандартная пластиковая нить. Для работы понадобится нить трех цветов.

3. Одна из самых дешевых моделей – РroDеsk3D. Для создания изделий используется система из пяти картриджей. Возможна работа с РLA или АВS-пластиком. Принтер снабжен системой автоматической настройки. Стоит всего 2 тысячи долларов. К сожалению, не может похвастаться высокими показателями разрешения печати.

p1010037-3

Области применения 3D печати

3D печать открыла большие возможности для экспериментов в таких сферах как архитектура, строительство, медицина, образование, моделирование одежды, мелкосерийное производство, ювелирное дело, и даже в пищевой промышленности.

В архитектуре, например, 3D печать позволяет создавать объёмные макеты зданий, или даже целых микрорайонов со всей инфраструктурой — скверами, парками, дорогами и уличным освещением.

Благодаря используемому при этом дешёвому гипсовому композиту обеспечивается низкая себестоимость готовых моделей. А более 390 тысяч оттенков CMYK позволяют в цвете воплотить любую, даже самую смелую фантазию архитектора.

Zprint8506

3d принтер: применение в области строительства

В строительстве есть все основания предполагать, что в недалёком будущем намного ускорится и упростится процесс возведения зданий. Калифорнийскими инженерами создана система 3D печати для крупногабаритных объектов. Она работает по принципу строительного крана, возводящего стены из слоёв бетона.

Такой принтер может возвести двухэтажный дом всего в течение 20 часов.

После чего рабочим останется лишь провести отделочные работы. 3D House Постепенно завоёвывают прочные позиции 3D принтеры и в мелкосерийном производстве.

Другие применения

В основном эти технологии используются для производства эксклюзивных изделий, таких как предметы искусства, фигурки персонажей для ролевых игр, прототипов моделей будущих товаров или каких-либо конструктивных деталей.

В медицине благодаря технологиям трёхмерной печати врачи получили возможность воссоздавать копии человеческого скелета, что позволяет более точно отработать приёмы, повышающих гарантии успешного проведения операций.

Всё большее применение находят 3D принтеры в области протезирования в стоматологии, так как эти технологии позволяют намного быстрее получить протезы, чем при традиционном изготовлении.

Не так давно немецкими учёными была разработана технология получения человеческой кожи. При её изготовлении используется гель, полученный из клеток донора. А в 2011 году учёным удалось воспроизвести живую человеческую почку.

Как видим, возможности, которые открывает 3D печать практически во всех сферах деятельности человека поистине безграничны.

Принтеры, создающие кулинарные шедевры, воспроизводящие протезы и органы человека, игрушки и наглядные пособия, одежду и обувь — уже не плод воображения писателей — фантастов, а реалии современной жизни.

А какие ещё горизонты откроются перед человечеством в ближайшие годы, наверное, это может быть ограничено только фантазией самого человека.

Метки: , , , , , , , , ,

Отзывов (114) на «Горизонты науки и техники: История создания и применение технологии 3D-печати в XXI веке»

  1. Magnificent web site. Lots of useful information here.

    I am sending it to several friends ans also sharing in delicious.

    And certainly, thanks on your sweat!

  2. Pretty nice post. I just stumbled upon your weblog and

    wished to say that I have truly enjoyed browsing your blog

    posts. In any case I'll be subscribing to your

    feed and I hope you write again soon!

  3. Thanks for some other informative site.

    The place else may just I am getting that type

    of information written in such an ideal way? I have a venture that I am simply now running on, and I've

    been on the look out for such info.

  4. Good post. I learn something new and challenging on websites

    I stumbleupon every day. It's always exciting to read articles from

    other writers and practice a little something from other websites.

  5. You should be a part of a contest for one of the best sites on the net.

    I am going to highly recommend this web site!

  6. Hi, the whole thing is going nicely here and ofcourse every one is

    sharing data, that's in fact fine, keep up writing.

  7. This piece of writing gives clear idea for the new

    viewers of blogging, that really how to do blogging and site-building.

  8. What's up, I log on to your blog on a regular basis.

    Your humoristic style is witty, keep doing what you're doing!

  9. I think the admin of this website is in fact working hard in favor of his site,

    because here every data is quality based material.

  10. stress:

    Wow that was unusual. I just wrote an incredibly long comment but after I clicked

    submit my comment didn't show up. Grrrr... well I'm not writing

    all that over again. Anyway, just wanted to say great blog!

  11. If you desire to improve your familiarity simply keep visiting this web site

    and be updated with the latest information posted

    here.

  12. Heya i am for the primary time here. I found this board

    and I in finding It truly useful & it helped me out

    a lot. I hope to present something again and help others such as you helped me.

    Have a look at my blog post — ดูหนังออนไลน์

  13. Good day! This is kind of off topic but I need some advice from an established blog.

    Is it difficult to set up your own blog? I'm not very techincal but I can figure things out

    pretty fast. I'm thinking about setting up my own but I'm not sure where to begin. Do you have any ideas or suggestions?

    With thanks

  14. Hey! Do you use Twitter? I'd like to follow you if that would be okay.

    I'm absolutely enjoying your blog and look forward to new posts.

  15. Asking questions are in fact fastidious thing if you are

    not understanding anything completely, however this article offers fastidious understanding yet.

  16. Your mode of describing everything in this piece of writing is genuinely good, all

    can easily understand it, Thanks a lot.

  17. Keep this going please, great job!

  18. You can certainly see your skills in the article you write.

    The world hopes for more passionate writers like you who are not afraid to

    mention how they believe. Always follow your heart.

  19. Hello, the whole thing is going perfectly here and ofcourse every one is sharing

    data, that's really excellent, keep up writing.

  20. Excellent read, I simply passed this onto a pal who was doing some research on that

    particular. Additionally, he actually purchased me lunch as I located it for him.

    Maintain creating and assisting people!

    Have a look at my site landscaping dubai uae — Marquita,

  21. As the admin of this site is working, no uncertainty very shortly

    it will be famous, due to its feature contents.

  22. bookmarked!!, I love your site!

  23. My brother recommended I would possibly like this blog.

    He was once entirely right. This put up actually made my day.

    You cann't believe just how much time I had spent for this information! Thank you!

  24. Greetings! Very useful advice within this post! It is the little changes that

    produce the largest changes. Thanks a lot for sharing!

  25. you're truly a excellent webmaster. The site loading pace

    is incredible. It sort of feels that you're doing any

    unique trick. Also, The contents are masterpiece.

    you've done a great process in this topic!

  26. Pretty part of content. I simply stumbled upon your web site and

    in accession capital to claim that I get actually enjoyed account your blog posts.

    Any way I'll be subscribing on your feeds and

    even I fulfillment you get right of entry to persistently quickly.

  27. Sale Damian mug's:

    Why viewers still use to read news papers when in this technological globe all is existing on web?

  28. Hey there would you mind sharing which blog platform

    you're working with? I'm looking to start my own blog in the near future but I'm

    having a hard time making a decision between BlogEngine/Wordpress/B2evolution and

    Drupal. The reason I ask is because your design and style seems different then most blogs and I'm looking

    for something unique. P.S My apologies for

    being off-topic but I had to ask!

  29. Fantastic website. A lot of useful info here. I'm sending it to some pals ans additionally sharing in delicious.

    And obviously, thank you to your sweat!

  30. Highly descriptive post, I enjoyed that bit.

    Will there be a part 2?

  31. What's up, I would like to subscribe for this webpage to get most

    recent updates, thus where can i do it please assist.

  32. Your style is very unique in comparison to other people I have read stuff

    from. Thank you for posting when you have the opportunity, Guess I will just bookmark

    this site.

  33. That is a great tip especially to those fresh to

    the blogosphere. Short but very accurate info… Appreciate your sharing

    this one. A must read post!

  34. Its such as you learn my mind! You appear to grasp a lot about this, like you wrote the book in it or something.

    I think that you simply could do with some % to force the message house a little bit, but instead of that, that is wonderful blog.

    A fantastic read. I will certainly be back.

наверх Счетчик PR-CY.Rank