Чертежи 3д принтера

Создание чертежа для 3D принтера

3D-принтер — это инновационное устройство, позволяющее создавать самые настоящие 3D объекты, причем из самых различных материалов, таких как полимеры, пластики, гипс и ряд металлов. Деталями, в качестве примера могут служить: сушилка для полотенца, компрессор для газовой турбины, чехол для сотового телефона – все это можно напечатать.

Основная творческая работа, это 70% от всего объема работ, заключается в правильном выполнении подготовительного чертежа или эскиза. Эта промежуточная операция считается самой творческой частью, очень хорошая разминка для вашего пространственного мышления. При выполнении чертежа необходимо соблюсти все пропорции, размеры и продумать как упростить сложные конструктивные особенности будущей детали.

Завершающим эскизным этапом является проверка с фото, картинки будущей модели, перепроверка всех геометрических параметров. Далее, нужно позаботиться о подготовке графического файла 3D модели, который будет необходим для 3D принтера. В качестве программного продукта можно использовать как продукт для любителя, так и для профессионала. К примеру, это могут быть: Polygon, Axon 2, MakerWare, SolidWorks, Компас3D, 3dsmax и т.д. Если вам нужна какая то определенная деталь или сборочная единица, можно попробовать поискать готовые решения в Интернете, есть много сайтов готовых бесплатно предложить для скачивания чертежи и 3D модели уже представленных в формате для 3D принтера.

В большинстве случаев для печати используют формат файла STL, а также в некоторых случаях XYZ. Практически все принтеры имеют свой собственный софт для управления печатью, причём часть — коммерческие, часть с открытым исходным кодом.

Итак эскиз готов, 3D модель для принтера готова, загружаем формат в принтер и принтер начинает обрабатывать программно вашу модель, как правило это может занять до 10 минут, это зависит от того на каком материале будет происходить печать и от сложности детали. Наконец, тухнет красная лампочка и загорается зеленая, модель проверена и обработана, в печатающую головку подается расплавленный материал и начинается неспешная печать.

Будьте осторожны, обязательно используйте принтер с закрытым защитным экраном! Сама печать может занимать от нескольких минут, до нескольких часов. После можно уже будет извлечь полученную модель, финишный цвет ее будет зависеть от того какой краситель вы будете использовать при подготовке материала печати.

Успешных вам 3D моделек!

ВСТУПЛЕНИЕ

Как оказалось модификаций корпусов огромное количество. В этом легко убедиться на страницах RepRap WiKi. Перед окончательным выбором пришлось поставить следующие задачи — минимизировать количество печатанных на 3D принтере деталей и выполнить корпус из недорогих и доступных в нашей стране материалов. Выбор пал на Reprap Prusa i3. Этот вариант как мне показалось обладает достаточно высокой прочность конструкции корпуса будущего станка. Но на сайте автора предлагается комплект из МДФ. Я решил попробовать исполнить идею из дибонда толщиной 6мм. Покопавшись в сети, я таки раздобыл чертежи. Перед заказом построил модели всех деталей в 3D и попытался выполнить сборку. К своему недоумению обнаружил, что не все детали нормально стыкуются.

ДОРАБОТКА КОРПУСА

Раз уж так вышло, то всю следующую неделю я потратил на переработку чертежей деталей. Детали выполнялись с учетом резки на «лазере». Для изготовления опытного образца я решил выполнить отверстия для стыковки панелей большего размера на всякий «пожарный» случай. Также мне показался достаточно хлипким держатель стола. По этой причине пришлось сделать его немного массивней. Так как возможности напечатать пластиковые детали самостоятельно у меня нет, то перед отправкой на изготовление деталей каркаса все-таки было решено проверить их совместимость с печатанными деталями, выбор которых шел параллельно.

С тем, что получилось можно ознакомиться на рисунке выше. Сборка нарисована — можно приступать к покупке материала.

ПОИСКИ МАТЕРИАЛА

На этом этапе работы меня ждало первое разочарование! Дня три потратил на обзвон поставщиков. Но так и не смог отыскать запланированный дибонд толщиной 6мм — либо «не сезон» либо такой толщины не возят. Пришлось задуматься о переходе на другой материал. Выбор пал на полистирол и монолитный поликарбонат. Обе позиции также оказались трудноступными… При этом поликабонат оказался более подходящим по прочности. Но и более дорогим. В итоге, с огромным трудом, мне удалось купить лист белого полистирола 6мм. И снова пришлось вернуться за компьютер для правки чертежей. Поскольку листовой полистирол обладает глянцевой поверхностью лишь с одной стороны, расширил перечень деталей — вместо некоторых двух одинаковых деталей пришлось сделать две зеркально отображенные. Для того, чтобы глянцевая поверхность оказалась снаружи.

ПРОИЗВОДСТВО

Поисковик выдал огромную кучу фирм, занимающихся лазерной резкой. Но только единицы готовы были взяться за резку полистирола. И эти единицы не захотели связываться с моим маленьким заказом! Замкнутый круг — для того, чтобы заказать большую партию, требуется выполнить опытный образец. А опытный образец содержит слишком маленькое количество резки… Пробежавшись по своим старым поставщикам, мне все-таки удалось уговорить лазерщиков попробовать вырезать мои детали. Радости было целое море… И как оказалось зря! После недели попыток так и не удалось подобрать режим резки — либо кромка плавилась, либо получалась буквально волнистая линия реза. В итоге, потеряв всякую надежду сделать свой комплект лазером, обратился к фрезерному станку с ЧПУ. При этом я отчетливо понимал, что фреза на внутренних углах обязательно оставит радиуса, которые затем придется «уничтожать» руками. Отправил заказ и погрузился в длительное ожидание…

СБОРКА КАРКАСА

Настал радостный день — забрал свои детали.
Резали фрезой диаметром 2мм. Как видно на фото ниже на внутрених углах остались скругления.

Взялся за концелярский нож, надфиля и приступил к обработке. Как только все доработал, сразу начал собирать каркас. Все детали состыковались без затруднений. Правда и на данном этапе не обошлось без косяков — пока прикручивал правую стойку, левую поленился подтянуть винтом. И по нелепой случайности она выпала из пазов рамки, упала на стол, затем на пол. И, конечно же, откололся небольшой кусок.

Не приятно, но как говорится — «к лучшему». Если сломалось, значит тонкое место. В следующей редакции внесу изменение в чертеж. А пока посадил обломок на клей и продолжил. На фото ниже вид собранного каркаса.

В целом все сложилось… После сборки каркаса приступаем к основанию. Здесь более кропотливая и аккуратная работа.
Сперва прикручиваем с обратной стороны держателя стола три направляющие стола. Для более надежной фиксации я использовал самоконтрящиеся гайки. На данном этапе главное не фиксировать основательно направляющие — необходимо оставить возможность небольшого смещения для того, чтобы установить без перекоса подшипники на валы. Крепим фиксатор ремня оси Y.
Далее одеваем держатель стола на валы, фиксируем валы в «УГОЛКАХ ОСНОВАНИЯ», устанавливаем и фиксируем шпильки М8.

После того, как собраны левая и правая направляющие, одеваем поперечные шпильки, обозначаем их фиксацию на уголках гайками — зажимать до упора не стоит!

Фиксировать необходимо по-месту. Поочередно устанавливаем основание в пазы рамы обеими сторонами, фиксируем гайки. Это позволит проконтролировать отсутствие перекосов основания и симметрично установить шпильку, крепящуюся к боковым панелям (хорошо видно на рисунках ниже).

Вставляем по два подшипника в каждый «КОРПУС ХВОСТОВИКА ПОД 625ZZ». Всего их два. Одну из получившихся деталей крепим в «ДЕРЖАТЕЛЬ ХВОСТОВИКА ОСИ Y», вторую — в «КОРПУС ХВОСТОВИКА ОСИ X». При этом мне показались лишними упоры для подшипников. Они слишком большого диаметра и мешают свободному вращению подшипников. По этой причине я их срезал.

Устанавливаем на свои места моторы осей Y и Z. Провода моторов осей Z лучше закрепить на рамке скотчем.

После того, как собрано основание, предварительно крепим его к корпусу. Сильно затягивать гайки на данном этапе не стоит. После установки нагревателя стола и экструдера потребуется проконтролировать положение стола…
На установке направляющих осей X и Z, думаю, подробно останавливаться не стоит. Здесь все предельно просто! Единственное — для стыковки моторов со шпилькой М5 я использовал силиконовый шланг подходящего диаметра и стяжки (немного сэкономил на специализированных переходниках).
Как только закончил с осями и направляющими X и Z, сразу установил каретку и решил проверить как будет двигаться узел экструдера. Оказалось, что держатель экструдера цепляет каркас принтера.

Придется делать проставку между кареткой и держателем экструдера. Вырезал из того же полистирола 6мм. С ней перемещению узла ничего не мешает…
Теперь можно приступать к сборке экструдера. Первым делом устанавливаем подшипник 608ZZ на ось, отрезанную из остатков направляющих валов. Затем полученную сборку — в «ФИКСАТОР ПРОВОЛОКИ».

После этого по плану шла сборка всего экструдера. Но вмешался очередной косяк поставщика. Я поленился делать самостоятельно осевой болт конструкции и решил его заказать на ebay. Продавец обещал, что расстояние от головки болта до засечек будет 25мм. На самом деле оказалось почти на два мм меньше и засечки никак не совпадали с отверстием для проволоки! Но это даже лучше… Потому, как мне казалось, весьма затруднительным регулировать положение засечек в экструдере в случае «жесткого» их размещения относительно головки болта. Было принято решение срезать головку и нарезать резьбу М8.

Теперь на более длинную резьбу я накрутил гайку с нейлоновой вставкой, установил ось в «БОЛЬШОЕ КОЛЕСО» экструдера. Собрал экструдер, заметил на сколько необходимо «подвинуть» засечки. Разобрал конструкцию, подтянул гайку с нейлоновой вставкой — тем самым отрегулировал положение засечек. Собрал экструдер.

На рисунке ниже хорошо видно как совместились положения отверстия для проволоки и засечек. При этом мне не пришлось городить «бусы» с шайбами. Такая конструкция оси показалась более подходящей и простой для регулировки.

Настало время натягивать ремни осей X и Y… Конструкция начинает приобретать законченный вид.

Далее основательно установил экструдер и нагреватель стола.

Убедился в том, что движению экструдера по всей рабочей зоне ничего не мешает. Отрегулировал положение основания и закрутил гайки крепления к каркасу. Осталось только установить крышки на оси Z.

Их я решил добавить для исключения «лишних» перемещения осей Z! Также мне не понравилось, что шпилька M5 в базовой конструкции не фиксируется сверху. Я использую миниатюрный подшипник для свободного вращения оси и одновременно ее фиксации.

Корпус собран! Приступаем к размещению электроники.

РАБОТА НАД НЕДОСТАТКАМИ

При достаточно продолжительной работе с принтером выявились недостатки в строении его каркаса.
1) Из-за отсутствия механической связи между двумя направляющими осями Z рамка, выполненная из полистирола, не обладает достаточной жесткостью. Это заметно при сильном касании одной из Z осей принтера.
2) При высоких температурах подогреваемого стола было хорошо заметно как существенно провисали углы держателя стола со стороны одного подшипника. Там, где располагаются два подшипника прогибы были незначительными.
Приняв во внимание перечисленные выше моменты, я доработал детали каркаса:

Как видно из рисунков внесены следующие дополнения:
— держатель осей стал единой деталью;
— добавились связывающие держатель осей и раму уголки;
— добавлено дополнительное место крепления боковой стойки к раме;
— боковые стойки стали массивней, что позволило конструкции стать более устойчивой (раньше каркас постоянно заваливался до момента установки осей);
— держатель подогреваемого стола оснастил дополнительным подшипником.

НАБОР ДЛЯ СБОРКИ КАРКАСА

В феврале в моем интернет-магазине (я сейчас активно работаю над его созданием) будут доступны наборы для сборки каркаса из прозрачного акрила (2200 руб.), белого полистирола (2200 руб.) и МДФ (1500 руб.- бюджетный вариант). Пока я работаю над интернет-магазином присылайте заявки на адрес электронной почты ZhilDV@mail.ru. Каркасы всех трех типов в наличии.
Набор состоит из следующих деталей:
01. FRAME v1.0 (РАМА) 1шт.
02. SIDE PANEL v1.0 (БОКОВАЯ ПАНЕЛЬ) 2шт.
03. Z-MOTOR HOLDER v1.0 (ДЕРЖАТЕЛЬ Z-ДВИГАТЕЛЯ) 2шт.
04. FIXING CORNER OF Z-MOTOR HOLDER v1.0 (УГОЛОК ДЕРЖАТЕЛЯ ДВИГАТЕЛЯ) 4шт.
05. AXIS HOLDER v1.0 (ДЕРЖАТЕЛЬ ОСЕЙ) 1шт.
06. HEATED BED MOUNT v1.0 (ДЕРЖАТЕЛЬ ПОДОГРЕВАЕМОГО СТОЛА) 1шт.
07. FIXING CORNER OF AXIS HOLDER v1.0 (УГОЛОК ДЕРЖАТЕЛЯ Z ОСЕЙ) 2шт.
Сравнить на вид возможно по фотографиям ниже.

КАРКАС ИЗ МДФ ПАНЕЛИ

Изначально я как-то с сомнением относился к изготовлению каркаса из МДФ. Но решил попробовать. В итоге сомнения развеялись… Собранный каркас из этого материала оказался достаточно прочным и, на мой взгляд, при аккуратном использовании вполне может стать основанием для 3D принтера. Резались детали лазером. По этой причине кромка имеет эффектный темный вид. МДФ самый дешевый из представленных на Ваш суд материалов. Да и обрабатывается на достаточно высокой скорости. Что позволило получить самую низкую себестоимость и, соответственно, конечную цену.

Присутствуют, конечно же, и недостатки. Основным недостатком является низкая износостойкость МДФ. Другими словами многочисленная сборка-разборка каркаса нежелательна (можно повредить направляющие шипы) и требуется аккуратное использование.

Также при сборке каркаса из МДФ желательны шайбы (по-возможности усиленные) для увеличения площади прижима. Что немного удорожит конструкцию.

КАРКАС ИЗ ПРОЗРАЧНОГО АКРИЛА (ОРГСТЕКЛА)

Перед выбором материала для каркаса своего первого принтера я знал, что лазерная резка акрила выходит значительно легче, чем полистирола. В этом я убедился на деле. Главным достоинством, я считаю, практически идеальную кромку и то, что на момент резки с листа акрила нет необходимости удалять защитную пленку. Что позволяет сохранить детали более «свежими» к этапу сборки.

К недостаткам я могу отнести только то, что при сборке (закручивании винтов) возможно повредить детали. Но это в редком случае при чрезмерном усилии зажима. У меня сборка прошла гладко :)! Но вероятность, в отличии от полистирола, есть. И это необходимо помнить…

  • Тема 3d печати становится все более популярной, но многие люди все же не понимают сам принцип действия этих чудо-машин. Это и не странно, так как на рынке, в текущий момент предоставлено довольно большое количество устройств, которые различаются своими «внутренностями», но объединяет их одно – возможность создавать трёхмерные изделия из самых различных материалов.

    Первые 3d принтеры были изготовлены ещё в 80-х годах прошлого столетия, а в 90-х основатель компании Stratasys, Скотт Крамп, разработал технологию печатных оттисков, которая в будущем получила название FFF, или же метод наплавления. Чуть поздней была основана компании 3D Systems, к сегменту производства 3d принтеров присоединилась Solidscape, которая ранее занималась созданием двухмерных принтеров. Первые устройства были довольно громоздкими, собственно, как и все технологии того времени, и стоили огромных денег, так что позволить себе такое устройство в своём доме, обычному человеку было просто нереально.

    Сейчас же ситуация кардинально изменилась, а 3d принтеры становятся все более похожими на своих двухмерных собратьев. Возможно, в скором будущем именно они станут стандартом как для домашнего, так и промышленного использования.

    Существует довольно большое разнообразие 3d принтеров, каждый из которых работает по определённой технологии. Где-то задействуются физические факторы и принципы, где-то химические. Назвать какую-то конкретную технологию лучшей, чем другие пока что нельзя, потому что каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, а до стандартизации устройств ещё очень далеко, так как каждый день открываются новые возможности и потенциал технологии ещё не раскрыт.

    В этой статье мы рассмотрим принцип действия 3d принтеров, которые работают по технологии FFF – моделирование методом наплавления. Существует ещё одно название этой технологии – FDM, которое несёт тот же смысл. Различие между этими двумя понятиями состоит лишь в том, что технология FDM (FusedDepositionModeling) является торговой маркой одного из гигантов производства 3D-принтеров, а термин FFF был придуман энтузиастами, для того, чтобы обойти различные юридические ограничения.

    Что такое FFF-технология и как она работает?

    Сам термин FFF – это набор слов, описывающий процесс работы с определённым материалом, который используется в соответствующих принтерах. В 3d принтерах, работающих по такой технологии в качестве наполнителя, чаще всего используется специальный термопластик, который во время нагревания приобретает полужидкое состояние, а после охлаждения – затвердевает.

    Термопластик подаётся при помощи экструдера (механизма отвечающего за подачу материала) на печатающую головку, которая слой за слоем создаёт изделие.

    Большинство нестандартных, например, пищевых принтеров работает именно по принципу FFF технологии, но с небольшими модификациями. Из тех же устройств, которые созданы для работы с пищей, убирается нагревающая часть и устанавливается дополнительный контейнер, хранящий съедобный наполнитель.

    Работа в трёх измерениях – принцип работы направляющих

    Самая сложная часть 3d принтеров – это подвижные элементы. Недостаточно просто установить несколько шаговых двигателей, подключить их к питанию и заставить двигать экструдер. Нужно научить их правильно работать и точно выставлять головку, которая отвечает за подачу материала.

    Для того чтобы можно было создавать полноценные, объёмные объекты, принтер должен работать по трём направляющим: высота, ширина и длина. То есть механизмы должны организовать печать так, чтобы объект, во время создания мог быть обработан по осям XYZ. Такой эффект может достигаться при помощи движений печатающей головки, платформы, либо комбинировании обоих этих способов. В математике, движение в трех направлениях называется «декартовой системы координат». Но не переживайте – мы не будем углубляться в математические теории.

    Если вам ещё не стало понятно, пожалуй, можно провести аналогию с обычным 2D-принтером. Эти устройства создают изображения на плоскостях X и Y. Как только вы отправляете документ на печать, компьютер просчитывает все необходимые координаты и передаёт их принтеру. Последний, в свою очередь, начинает передвигать печатающую головку влево — вправо, а колесики внутри перемещают лист на новую строку.

    Каждый 3d принтер построен аналогичным способом, а все три оси являются линейными. Они расположены под прямым углом друг к другу и не меняют своего положения в процессе печати. Для движений вдоль осей используются зубчатые ремни, шкивы, стержни, моторчики и др.

    Хотя двигатели имеют относительно небольшие размеры, они обладают достаточной мощностью, чтобы направлять головку или печатную платформу, с точностью до миллиметра. В 3d принтерах используются довольно дорогостоящие двигатели, так как механизмы низкой ценовой категории не обеспечат необходимую точность. К тому же дешёвые двигатели издают достаточно большое количество шума, даже несмотря на то, что они постоянно совершенствуются.

    Экструдер

    Само понятие «Экструдер» применяется не только в проектировании и создании 3d принтеров, оно используется для того, чтобы обозначить то устройство, которое отвечает за подачу разогретого материала, в случае 3d принтеров – это раскалённая нить. Экструдеры – это та часть 3d принтеров, которая постоянно модифицируется и дополняется, для того, чтобы разработчики смогли использовать самые различные материалы. Некоторые подающие головки интегрируются в устройство накала нити, другие устанавливаются отдельно и соединяются при помощи так называемых шлейфов.

    Если говорить о терминологии, то с определением некоторых частей 3d принтеров возникают трудности, так как сама технология ещё относительно молода и не все называется стандартными именами. Главное запомнить то, что экструдеры подают материал при помощи выдавливания (методом экструдирования). Сам материал укладывается слоями до тех пор, пока изделие не будет полностью готово, но об этом немного позже.

    Каждый из видов расположения экструдеров, независимо от того, интегрированная ли это система или же удалённая, имеет свои преимущества и недостатки.

    Интегрированная система не нуждается в создании сложной системы подачи материала на саму головку, поэтому во время печати редко возникают какие-либо проблемы, но в отличие от удалённых – цельные механизмы тяжелее в весе и гораздо медленней в работе. Эти характеристики заметно снижают саму скорость печати устройств, но часть времени компенсируется простотой замены пластиковой нити.

    В удалённых же системах для подачи материала на печатающую головку, используются специальные полые трубки (Боуден-кабель). Они обеспечивают не только постоянную подачу нити на экструдер, но и могут работать в обратном направлении, если это необходимо (режим втягивания). Удалённая система расположения экструдера приводится в действие при помощи так называемых тросов.

    Самое главное преимущество удалённого расположения экструдера – небольшой вес, который позволяет добиться высокой скорости печати. Один из самых быстрых принтеров – Ultimaker, как раз-таки использует именно такую систему расположения экструдера.

    Основная проблема полых трубок – это большое количество трения, возникающего внутри системы подачи материала, в результате чего могут возникнуть проблемы, связанные как с подачей, так и с порчей самого термопластика (или других используемых материалов).

    Ещё один недостаток системы – сложности, которые могут возникать в процессе замены принтера. Поэтому перед тем как удалить нить, необходимо включить нагрев самой печатающей головки. Материал, после прекращения работы, остывает и затвердевает, что вызывает засорение. Ошибка многих начинающих пользователей 3d принтеров заключается в том, что они пытаются достать остатки материала силой, но это категорически не рекомендуется, так как можно попросту повредить печатающую головку и всю систему.

    Системы подачи материала постоянно совершенствуются, а энтузиасты 3d сообществ, постоянно создают все новые концепции построения этой системы.

    Продолжение статьи об устройстве 3d принтера читайте во второй и третьей частях статьи.

    • Что такое 3D-печать и как устроен 3D-принтер

      Технологии 3D-печати или аддитивного производства обрели популярность совсем недавно, хотя первые методы появились на свет еще в середине 80-х годов прошлого века. Назначение 3D-принтеров для многих людей до сих пор остается загадкой, хотя ничего сложного на самом деле нет: это самые настоящие автоматизированные фабрики, способные самостоятельно производить изделия практически любой формы.

      3D-принтеры применяются для самых разных задач. Изначально технологии 3D-печати получили название «быстрое прототипирование» и использовались, как можно догадаться, для изготовления прототипов и макетов. Нынешние, усовершенствованные технологии и материалы позволяют печатать уже не просто макеты, а вполне функциональные изделия, пригодные для повседневной эксплуатации: титановые имплантаты и лопатки газовых турбин, пластиковые игрушки, сувениры и корпуса бытовых приборов и гаджетов, керамическую посуду и даже бетонные строительные конструкции. Главным преимуществом 3D-печати над традиционными производственными технологиями считается принцип «прямого производства»: готовые изделия печатаются напрямую с цифровых моделей, в то время как для того же литья под давлением необходимо сначала изготовить дорогостоящую оснастку.

      Принцип работы

      Методов 3D-печати великое множество, но всех их объединяет общий принцип обработки цифровых моделей: для того чтобы 3D-принтер мог разобраться со сложной трехмерной структурой, цифровая модель разделяется на поперечные срезы, толщина каждого из которых соответствует толщине одного слоя. Представьте себе стопку бумаги, где каждый лист выполняет роль печатного слоя: если каждый лист вырезать по индивидуальному шаблону и вновь сложить в стопку, то получится трехмерный объект заданной формы. Собственно, именно так, вырезая и склеивая листы бумаги, работают 3D-принтеры по технологии LOM, выпускаемые компанией Mcor.

      Разница же заключается в методах изготовления слоев и используемых материалах. Так, в стереолитографии (SLA) применяются жидкие фотополимерные смолы, отверждаемые лазером, а в селективном лазерном спекании (SLS) те же лазеры используются для спекания частиц различных порошков – металлических, полимерных или керамических. Самое же широкое распространение получила технология «моделирования методом послойного наплавления», известная под аббревиатурами «FD» и «FFF». Популярность этого метода объясняется простотой и дешевизной как самих печатающих устройств, так и расходных материалов. В качестве сырья используются всевозможные пластики и композиты на полимерной основе, а FDM-принтеры представляют собой максимально упрощенные станки с числовым программным управлением.

      В качестве материала используется тонкая пластиковая нить или «филамент», а роль печатающей головки играет «экструдер», состоящий из простого зубчатого механизма, проталкивающего пластиковый пруток в разогретую трубку («хотэнд») и выдавливающего расплавленный пластик через сопло. Расплавленной нитью можно вычерчивать один слой за другим, пока не образуется трехмерная физическая модель. Необходимо лишь устройство, которое будет приводить головку в движение по заданному алгоритму.

      Это устройство и называется 3D-принтером. Простейшие настольные 3D-принтеры состоят из шасси, служащего основой для направляющих, по которым передвигается печатающая головка и/или платформа, на которой выполняется построение. В обычном офисном принтере, печатающем на листе бумаги, необходима возможность позиционирования в двух измерениях: как правило, головка движется из стороны в сторону, а сам лист бумаги постепенно протягивается, строка за строкой. Если же мы строим трехмерную модель, то необходимо добавить и третье измерение в механизм позиционирования – так, чтобы можно было ориентироваться не только по ширине и длине, но и по высоте.

      Головка и платформа устанавливаются на направляющие и приводятся в движение электромоторами. Порядок работы электромоторов, определяющий движение головки и подачу материала, закладывается в специальный программный код (т.н. G-код). Код вырабатывается автоматически с помощью специальных программ, называемых «слайсерами»: такие приложения берут нарисованные в графических редакторах трехмерные виртуальные модели, а затем разделяют их на слои и конвертируют каждый слой в серию команд, необходимых для построения физического аналога. Головка постепенно вычерчивает каждый слой, выдавливая расплавленный пластик на платформу или нанесенные ранее слои. После окончания слоя головка поднимается (или, наоборот, платформа опускается) на высоту одного слоя, и процесс начинается заново, только с использованием очередного шаблона.

      Как правило, толщина нити и самих слоев составляет доли миллиметра: типичный диаметр сопла варьируется от 0,3 до 0,8 мм, тогда как толщина слоя составляет от 50 до 300 микрон. Для сравнения, толщина человеческого волоса колеблется в пределах 80-100 микрон. Очевидно, что печать тонкой нитью занимает достаточно долгое время. Действительно, типичный производственный цикл с легкостью может измеряться часами, а то и превышать сутки: здесь все зависит от выбранного диаметра сопла, толщины индивидуальных слоев и габаритов самого изделия. Чем выше толщина нити и слоев, тем меньше времени уйдет на печать, но и качество поверхностей будет ниже.

      Расходные материалы

      Одним из самых привлекательных факторов FDM-печати остается огромное разнообразие относительно недорогих расходных материалов. Два наиболее популярных пластика АБС(акрилонитрилбутадиенстирол) и ПЛА (полилактид). С первым вариантом знакомы абсолютно все из нас – это наиболее широко используемый промышленный пластик, из которого изготовлена ваша любимая кофемолка, шариковая ручка, защитный кожух смартфона и множество других бытовых вещей. Второй же представляет собой экологичную альтернативу, будучи органическим, биоразлагаемым полимером, изготавливаемым из кукурузы или сахарного тростника. Пусть ПЛА и не так долговечен, его можно смело выбрасывать в мусор, так как под воздействием среды через несколько месяцев полилактид превратится в безвредный компост.

      Но при желании можно печатать и другими материалами: такими популярными термопластами, как поликарбонаты и нейлон. Филамент можно даже изготавливать в домашних условиях, используя в качестве сырья пустые контейнеры из ПЭТФ: из этого материала изготавливаются бутылки для газированной воды и пива.

      Существуют и эластичные варианты, имитирующие резину – такие, как NinjaFlex. А если «пластиковый» образ вам не по душе, то можно попробовать композиты на основе ПЛА с добавлением различных наполнителей: песчаника, металлической пыли и даже древесины. Конечно же, физические и механические характеристики таких композитов несравнимы с настоящим камнем или сталью, но если вместо внешнего сходства вам необходима именно прочность и износоустойчивость, то всегда можно попробовать специальные композиты, армированные углеволокном.

      Остается лишь выбрать 3D-принтер по душе, что может быть нелегким делом ввиду растущего разнообразия: серьезные дизайнеры могут выбрать относительно большие устройства с двумя-тремя печатающими головками, в то время как для начинающих пользователей доступно множество простых в эксплуатации моделей с относительно скоромными характеристиками, но высоким уровнем автоматизации и вполне доступными ценами. Некоторые наиболее бюджетные устройства можно приобрести всего за 200-300$, а цены на филаменты начинаются от 10$ за килограмм.

      Для тех, кто хочет знать больше

      • Почему 3D-принтеры придут в каждый дом или как я впервые пользовался 3D-принтером — первый опыт работы с 3D-принтером: подводные камни и первые навыки
      • 12 полезных вещей, которые можно напечатать на 3D принтере — с чего стоит начать, если у вас появился 3D-принтер
      • Как 3D-принтеры меняют нашу жизнь — что мы станем печатать на 3D-принтерах в ближайшем будущем
      • 7 гаджетов, которые должен попробовать каждый — что еще стоит попробовать лично помимо 3D-принтеров
      • 10 роботов на солнечных батареях, которые можно собрать вместе с детьми — простые и доступные конструкторы, позволяющие приобщить детей к современным технологиям