Все о 3д принтерах

Металлические порошки

Металл для аддитивных установок выпускается в виде мелкодисперсных сферических гранул с величиной зерна от 4 до 80 микрон. Применяемая технология заключается в сплавлении металлических порошков при помощи иттербиевого лазера и носит название селективного лазерного плавления (SLM).

Сегодня доступно около 20 материалов из металла, и их число будет расти. Это не только стандартные сплавы, но и уникальные высокотехнологичные материалы, которые предприятие может заказать для решения конкретных задач.

Из металлических порошков изготавливаются функциональные детали и технические прототипы, штампы, прессовые вставки, элементы пресс-форм для литья и другие изделия. Напечатанная на металлических 3D-принтерах продукция находит применение в аэрокосмической, нефтегазовой, автомобильной, пищевой промышленности, машиностроении, электронике, медицине.

Виды сплавов, используемых в 3D-печати:

  • нержавеющие (17-4PH, AISI 410, AISI 304L, AISI 316L, AISI 904L);
  • инструментальные (1.2343, 1.2367, 1.2709);
  • никелевые (Inconel 625, Inconel 718);
  • цветных металлов (CuSn6);
  • кобальт-хром (CoCr);
  • алюминиевые (AlSi12);
  • титановые (Ti6Al4V, Ti6Al4V).

Главное преимущество селективного лазерного плавления – это возможность создавать изделия исключительно высокой плотности и точности. Плотность напечатанных деталей в 1,5 раза выше, чем при литье. Кроме того, из металлических порошков можно вырастить мельчайшие детали сложных форм и фактур. позволяет сократить цикл изготовления и уменьшить производственные расходы.

Оборудование SLM Solutions: SLM 125, SLM 280, SLM 500, SLM 800
iQB Technologies – официальный дистрибутор SLM Solutions в России

Подробнее в статье: 5 особенностей металлических порошков для 3D-печати

Фотополимеры

Фотополимерная смола – один из самых перспективных и активно использующихся в аддитивном производстве материалов. Ее главное преимущество – универсальность. Под воздействием ультрафиолетового света или лазера фотополимеры, изначально находящиеся в жидком состоянии, затвердевают и могут приобретать совершенно разные механические свойства и характеристики.

Жесткие, эластичные, ударопрочные термопластики, прозрачные, полупрозрачные или разноцветные материалы – благодаря такому разнообразию сферы применения изделий из фотополимеров практически безграничны.

Преимущества фотополимера:

  • Качество. Изделия из фотополимерной смолы получаются гладкие и детализированные.
  • Точность. Напечатанные на фотополимерном 3D-принтере объекты сложной геометрии могут иметь очень тонкие части – до 0,025 мм на 25,4 мм детали.
  • Стабильность. Готовые модели и прототипы отличаются превосходными физическими и механическими свойствами.
  • Легкая обработка. Фотополимерные модели легко склеиваются, шлифуются, красятся и т.д. – с ними можно делать буквально всё что угодно.

Благодаря всем этим качествам предприятия авиационной, автомобильной, ювелирной промышленности, оборонного комплекса, машиностроения и других отраслей по достоинству оценили 3D-печать с использованием фотополимеров. Прототипы деталей самолетов, новых разработок двигателей – всё это изготавливается быстро и просто, в зависимости от поставленных задач, по технологии лазерной стереолитографии или многоструйной печати.

Оборудование ProtoFab: SLA150, SLA200, SLA300, SLA450, SLA600, SLA800, SLA1100, SLA1600, SLA2000
iQB Technologies – эксклюзивный дистрибутор ProtoFab в России

Подробнее в статье: 5 преимуществ фотополимеров

Полиамид и полистирол

Полиамид – порошковый материал, спекаемый лазером. Список полиамидов обширен и включает в себя как самые простые пластики, так и специальные материалы, среди которых в 3D-печати используются:

1. стеклонаполненные полиамиды, улучшающие физические свойства напечатанной модели;
2. угленаполненные полиамиды, которые позволяют уменьшить вес конструкции, сохраняя при этом физико-механические свойства изделия;
3. металлонаполненные полиамиды, необходимые в качестве барьерных материалов, например, при экранировании радиации.

Этот вид материалов для трехмерной печати задействован в таких областях, как машиностроение, аэрокосмическая отрасль, производство потребительских товаров и дизайн.

Полиамиды используются для изготовления конечных изделий, функционального тестирования и мелкосерийного производства, обеспечивая стабильную производительность и повторяемость изделий. Они дают возможность создавать конечные изделия с уникальными свойствами за один производственный цикл без последующей логистики и сборки компонентов.

Технология печати, в которой применяются полиамиды, – Selective Laser Sintering (SLS), послойное спекание частиц порошка под лучами CO2-лазера.

Еще один порошковый материал, используемый в 3D-печати по технологии SLS, – полистирол. Он представляет собой узкоспециализированное решение для промышленного литья и служит для создания форм и моделей с максимально качественной поверхностью. Этот материал дает возможность печатать изделия с разной геометрией на единой платформе, а выращенная из полистирола модель выжигается с минимальной зольностью.

Воск

Это незаменимый материал для создания высокоточных выплавляемых моделей. Основные отрасли применения 3D-печати воском – ювелирное дело и литейное производство.

Раньше создание восковок и мастер-моделей было трудоемкой задачей, решение которой включало несколько этапов. С появлением восковых 3D-принтеров эта технология постепенно уходит в прошлое.

Воск идеально подходит для печати в ювелирной отрасли благодаря своим свойствам – хорошей выплавляемости (при t от 60°С) и легкости в постобработке. Еще один плюс восковой 3D-печати заключается в том, что стандартными методами производства вы при всем желании не сможете изготовить два совершенно идентичных образца. А 3D-принтеру такая возможность доступна.

Пожалуй, единственный недостаток воска – его хрупкость. При создании мастер-моделей сложных форм с тонкими стенками постобработку следует выполнять аккуратно.

Восковые мастер-модели отличаются точностью и высоким качеством поверхности. 3D-печать воском основана на технологии многоструйной печати (MultiJet Printing, MJP).

Закажите услуги 3D-печати воском! Тестовая печать бесплатно!

Подробнее в статье: Откройте для себя уникальные возможности 3D-печати воском

Гипс

Гипс – материал в виде порошка, который используется в аддитивном производстве для создания:

  • сувенирной продукции;
  • моделей для презентаций;
  • архитектурных и конструкторских макетов;
  • дизайнерских арт-объектов;
  • прототипов деталей.

Преимущества гипса – в простоте, эффективности и универсальности его использования в 3D-печати для изготовления различных изделий. Материал распределяется по поверхности рабочего стола, сверху наносится клеящее средство, после чего снова наносится тонкий слой гипсового порошка. Напечатанные на 3D-принтере гипсовые изделия могут иметь любые цвета: белый, синий, красный, фиолетовый и т.д. Цветовой спектр в отдельных принтерах достигает 6 миллионов оттенков.

Гипсовая печать выполняется по технологии ColorJet Printing (CJP). Максимальный на сегодня размер камеры построения аддитивной установки – 508×381×229 мм (в профессиональном 3D-принтере ProJet 860 Pro компании 3D Systems). При этом изделия из гипса можно склеивать между собой, тем самым получая изделия гораздо большего размера, чем предусматривает камера построения.

Закажите услуги 3D-печати гипсом!

Технологии

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания («выращивания») твёрдого объекта.

Виды технологии, применяемые для создания слоёв

Тип Технология Печать несколькими материалами одновременно Цветная печать Описание
Экструзия Моделирование методом наплавления (англ. fused deposition modeling, FDM) возможно возможна Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта
Робокастинг (Robocasting или direct ink writing, DIW) возможно возможна «Чернила» (обычно керамический шлам) выходят из сопла в жидком состоянии, но сразу же принимают нужную форму благодаря псевдопластичности.
Фотополимеризация Лазерная стереолитография (laser stereolithography, SLA) невозможно невозможна ультрафиолетовый лазер засвечивает жидкий фотополимер (через фотошаблон, или постепенно, пиксель за пикселем)
SLA-DLP невозможно невозможна DLP-проектор засвечивает фотополимер
Формирование слоя на выровненном слое порошка 3D Printing, 3DP невозможно возможна склеивание порошка путём нанесения жидкого клея с помощью струйной печати
Электронно-лучевая плавка (electron-beam melting, EBM) невозможно невозможна плавление металлического порошка электронным лучом в вакууме
Селективное лазерное спекание (selective laser sintering, SLS) невозможно невозможна плавление порошка под действием лазерного излучения
Прямое лазерное спекание металла (direct metal laser sintering, DMLS невозможно невозможна плавление металлического порошка под действием лазерного излучения
Выборочное тепловое спекание (selective heat sintering, SHS) невозможно невозможна плавление порошка нагревательной головкой
Подача проволочного материала electron beam freeform fabrication, EBF возможно возможна плавление подаваемого проволочного материала под действием электронного излучения
Ламинирование Изготовление объектов с использованием ламинирования (laminated object manufacturing, LOM) возможно возможна деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер (или режущий инструмент) вырезает в каждом контуре сечения будущей детали
Точечная подача порошка Directed Energy Deposition возможно возможна подаваемый порошок плавится под действием лазерного или электронного луча
Струйная печать Метод многоструйного моделирования (Multi Jet modeling, MJM) возможно возможна рабочий материал наносится с помощью струйной печати

Замечания:

  1. Густые керамические смеси тоже применяются в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей.
  2. Биопринтеры — экспериментальные установки, в которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится каплями, содержащими живые клетки. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта. В 2013 году китайские учёные начали печатать уши, печень и почки — из живой ткани. Исследователи Ханчжоу Dianzi университета разработали 3D-биопринтер, названный «Regenovo». Сюй Минген, разработчик Regenovo, прогнозировал тогда, что полностью функциональные печатные органы, вероятно, будут созданы в течение ближайших десяти-двадцати лет. В том же году исследователи из университета Хассельт в Бельгии успешно напечатал новую челюсть для 83-летней бельгийки. В начале 2016 года вице-президент центра «Сколково» Кирилл Каем сообщил: «щитовидная железа, напечатанная на российском 3D-принтере…, имплантирована и успешно функционирует в организме лабораторной мыши… Они собираются печатать и другие органы, про почку речь идет, про печень. Пока все это лабораторный уровень, но это позволит и саму машину развивать».

Также применяются различные технологии позиционирования печатающей головки:

  • Декартова, когда в конструкции используются три взаимно-перпендикулярные направляющие, вдоль каждой из которых двигается либо печатающая головка, либо основание модели.
  • При помощи трёх параллелограммов, когда три радиально-симметрично расположенных двигателя согласованно смещают основания трёх параллелограммов, прикреплённых к печатающей головке (см. статью Дельта-робот).
  • Автономная, когда печатающая головка размещена на собственном шасси, и эта конструкция передвигается целиком за счёт какого-либо движителя, приводящего шасси в движение.
  • 3D-принтер с вращающимся столиком — использование на одной (или нескольких) осях вращения вместо линейного передвижения.
  • Ручная, когда печатающая головка выполнена в виде ручки/карандаша, и пользователь сам подносит её в то место пространства, куда считает нужным добавить выделяемый из наконечника быстро затвердевающий материал. Назван такой прибор «3D-ручка», и к 3D-принтерам может быть отнесён с известной натяжкой. Существуют варианты с использованием термополимера, застывающего при охлаждении, и с использованием фотополимера, отверждаемого ультрафиолетом.

Прочие технологии

  • Лазерная стереолитография (англ. laser stereolithography, SLA) — объект формируется из специального жидкого фотополимера, затвердевающего под действием лазерного излучения (или излучения ртутных ламп). При этом лазерное излучение формирует на поверхности текущий слой разрабатываемого объекта, после чего объект погружается в фотополимер на толщину одного слоя, чтобы лазер мог приступить к формированию следующего слоя. Также существует вариация данной технологии — SLA-DLP, в которой вместо лазера используется DLP-проектор (в это случае слой формируется сразу целиком, что позволяет ускорить процесс печати).
    Замечание: Для принтеров с высокой разрешающей способностью, используют следующую схему: источник излучения размещают внизу (под прозрачным резервуаром с фотополимером), который формирует в зазоре между дном резервуара и предыдущим слоем (или если это первый слой — между дном резервуара и платформой) текущий слой разрабатываемого объекта, после чего платформа с объектом поднимается на толщину одного слоя.
  • Селективное лазерное спекание (также direct metal laser sintering, DMLS) — объект формируется из плавкого порошкового материала (пластик, металл) путём его плавления под действием лазерного излучения. Порошкообразный материал наносится на платформу тонким равномерным слоем (обычно специальным выравнивающим валиком), после чего лазерное излучение формирует на поверхности текущий слой разрабатываемого объекта. Затем платформа опускается на толщину одного слоя и на неё вновь наносится порошкообразный материал. Данная технология не нуждается в поддерживающих структурах «висящих в воздухе» элементов разрабатываемого объекта за счёт заполнения пустот порошком. Для уменьшения необходимой для спекания энергии температура рабочей камеры обычно поддерживается на уровне чуть ниже точки плавления рабочего материала, а для предотвращения окисления процесс проходит в бескислородной среде.
  • Электронно-лучевая плавка (electron beam melting, EBM) — аналогична технологиям SLS/DMLS, только здесь объект формируется путём плавления металлического порошка электронным лучом в вакууме. Крупногабаритная 3D-печать деталей из тугоплавких металлов по технологии EBAM компании Sciaky.
  • Моделирование методом наплавления (англ. Fused deposition modeling, FDM) — объект формируется путём послойной укладки расплавленной нити из плавкого рабочего материала (пластик, металл, воск). Рабочий материал подаётся в экструзионную головку, которая выдавливает на охлаждаемую платформу тонкую нить расплавленного материала, формируя таким образом текущий слой разрабатываемого объекта. Далее платформа опускается на толщину одного слоя, чтобы можно было нанести следующий слой. Часто в данной технологии участвуют две рабочие головки — одна выдавливает на платформу рабочий материал, другая — материал поддержки. Пример печати текста методом FDM
  • Метод многоструйного моделирования (multi jet modeling, MJM) — аналогична технологии FDM, только вместо экструзии используется струйная печать.
  • Изготовление объектов с использованием ламинирования (англ. laminated object manufacturing, LOM) — объект формируется послойным склеиванием (нагревом, давлением) тонких плёнок рабочего материала с вырезанием (с помощью лазерного луча или режущего инструмента) соответствующих контуров на каждом слое. За счёт отсутствия пустот данная технология не нуждается в поддерживающих структурах «висящих в воздухе» элементов разрабатываемого объекта, однако удаление лишнего материала (обычно его разделяют на мелкие кусочки) в некоторых ситуациях может вызывать затруднения.
  • 3D Printing (3DP) — аналогична технологии SLS, только здесь не используется плавление: объект формируется из порошкового материала путём склеивания, с использованием струйной печати для нанесения жидкого клея. Данная технология позволяет производить цветное моделирование за счет добавления в клей красителей (непосредственно во время печати), или за счет использования нескольких печатающих головок с цветным клеем.
  • Технология 3D-печати на основе ультразвуковой левитации, позволяющая создавать из подвешенных в воздухе раскаленных частиц трехмерные объекты заданной формы. Созданная учеными из Томского государственного университета технология позволит работать с взрывоопасными и токсичными субстанциями.
  • Компьютерная осевая литография (англ. computed axial lithography) — метод 3D-печати, основанный на компьютерной томографии для создания объектов из фотоотверждаемой смолы.

Применение

  • Для быстрого прототипирования, то есть быстрого изготовления прототипов моделей и объектов для дальнейшей доводки. Уже на этапе проектирования можно кардинальным образом изменить конструкцию узла или объекта в целом. В инженерии такой подход способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой продукции.
  • Для быстрого производства — изготовление готовых деталей из материалов, поддерживаемых 3D-принтерами. Это отличное решение для мелкосерийного производства.
  • Изготовление моделей и форм для литейного производства.
  • Конструкция из прозрачного материала позволяет увидеть работу механизма «изнутри», что в частности было использовано инженерами Porsche при изучении тока масла в трансмиссии автомобиля ещё при разработке.
  • Производство различных мелочей в домашних условиях.
  • Производство сложных, массивных, прочных и недорогих систем. Например, беспилотный самолёт Polecat компании Lockheed, большая часть деталей которого была изготовлена методом скоростной трёхмерной печати.
  • Изготовление лекарств, протезов и органов.
  • Для строительства зданий и сооружений.
  • Для создания компонентов оружия (Defense Distributed). Существуют эксперименты по печати оружия целиком.
  • Производства корпусов экспериментальной техники (автомобили, телефоны, радио-электронное оборудование)
  • Пищевое производство.

3D-печать оружия

В 2012 году сетевая организация Defense Distributed анонсировала планы «разработать работающий пластмассовый пистолет, который любой человек сможет скачать и напечатать на 3D-принтере». В мае 2013 года они закончили разработку, продемонстрировав свой первый стреляющий образец — пистолет Liberator, разработанный Коди Уилсоном, однако вскоре после этого Государственный департамент США потребовал удалить инструкции с веб-сайта. После долгих судебных разбирательств Defence Distibuted смогла отстоять своё право и достигла соглашения с властями США, позволявшего им распространять свои 3D-модели оружия.

21 ноября 2013 года в Филадельфии (США) был принят закон, запрещающий изготовление огнестрельного оружия с помощью 3D-принтеров.

В Великобритании нелегальны производство, продажа, приобретение и владение оружием, напечатанным на 3D-принтере.

Строительство зданий

В 2014 году начался прорыв в области строительства зданий с использованием 3D-печати бетоном.

В течение 2014 года шанхайская компания WinSun анонсировала сначала строительство десяти 3D-печатных домов, возведённых за 24 часа, а после напечатала пятиэтажный дом и особняк.

В Университете Южной Калифорнии прошли первые испытания гигантского 3D-принтера, который способен напечатать дом с общей площадью 250 м² за сутки.

В октябре 2015 года в рамках выставки «Станкостроение» (Крокус-Экспо) были представлены российские разработки и промышленные образцы строительных 3D-принтеров.

В мае 2016 года состоялось открытие первого в мире здания, напечатанного на 3D-принтере — офиса Dubai Future Foundation.

В феврале 2017 года первый дом, полностью напечатанный на 3D-принтере, создали в России, в подмосковном Ступино. Он был целиком напечатан на стройплощадке, а не собран из деталей, созданных в заводских условиях.

Американская компания Apis Cor сумела построить дом с помощью 3D-принтера. Площадь — 38 м² и построен дом всего за сутки. По словам компании, материал, использованный при строительстве, сможет простоять минимум 175 лет. Дом оснащён всеми коммуникациями, в нём есть коридор, гостиная, ванная комната и компактная кухня. Цена такого дома составила $10 134 доллара США. Этот принтер способен построить здание любого размера и формы. Единственным ограничением являются законы физики, сообщают представители компании.

3D-печать в медицине

Медикаменты

Американское управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration — FDA) в 2015 году впервые в мире одобрило производство таблетки с помощью 3D-печати. Лекарство Spritam разработано компаний Aprecia Pharmaceuticals и предназначено для контроля судорожных приступов при эпилепсии.

Протезирование

Методом 3D-печати изготавливаются протезы и имплантаты.

Органы для пересадки

В 2018 году на 3D-принтере напечатали уменьшенные сердца из человеческих клеток с целью проверить метод, пересадив такие сердца животным на животных.
В 2019 году опубликован отчёт об успешном изготовлении роговицы глаза

Здоровье и безопасность

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 7 января 2018 года.

Выбросы и процессы углеродных наночастиц с использованием порошковых металлов являются высоко-горючими и повышают риск взрыва пыли.

Был отмечен, по крайней мере, один случай серьёзной травмы из-за взрыва, связанного с металлическими порошками, используемыми для печати с плавленной нитью.

Другие общие проблемы охраны здоровья и безопасности включают горячую поверхность УФ-ламп и блоков печатающих головок, высокое напряжение, ультрафиолетовое излучение от УФ-ламп и возможность получения повреждений механическими движущимися частями.

Проблемы, отмеченные в отчёте NIOSH, были уменьшены за счёт использования покрытых изготовителем крышек и полных корпусов с использованием надлежащей вентиляции, удержания работников от принтера, использования респираторов, выключения принтера, если он застрял, и использования более дешёвых эмиссионных принтеров и нитей. Был отмечен хотя бы один случай тяжёлой травмы из-за взрыва, связанного с металлическими порошками, используемыми для расплавленной нити. Было установлено, что индивидуальное защитное оборудование является наименее желательным методом контроля с рекомендацией использовать его только для дополнительной защиты в сочетании с утверждённой защитой от выбросов.

Опасности для здоровья и безопасности также существуют в результате последующей обработки, выполняемой для отделки деталей после их печати. Эти операции после обработки могут включать химические ванны, шлифование, полировку или пар, позволяющие улучшить чистоту поверхности, а также общие методы вычитания, такие как сверление, фрезерование или поворот, чтобы изменить печатную геометрию. Любая техника, которая удаляет материал из печатной части, может создавать частицы, которые могут вдыхаться или вызывать повреждение глаз, если не используется надлежащее личное защитное оборудование, например респираторы или защитные очки. Каустические ванны часто используются для растворения материала носителя, используемого некоторыми 3D-принтерами, что позволяет им печатать более сложные формы. Эти ванны нуждаются в средствах индивидуальной защиты, чтобы предотвратить повреждение кожи.

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 Слюсар, В.И. Фаббер-технологии: сам себе конструктор и фабрикант.. Конструктор. – 2002. — № 1. C. 5 — 7. (2002).
  2. 1 2 3 4 5 6 7 Слюсар, В.И. Фаббер-технологии. Новое средство трехмерного моделирования.. Электроника: наука, технология, бизнес. — 2003. — № 5. C. 54 — 60. (2003).
  3. 1 2 3 4 5 6 Слюсар, В.И. Фабрика в каждый дом.. Вокруг света. – № 1 (2808). — Январь, 2008. C. 96 — 102. (2008).
  4. Contour Crafting, University of Southern California
  5. 3D bioprinting of tissues and organs // Nature Biotechnology № 32, 773—785 (2014), doi:10.1038/nbt.2958
  6. The Diplomat. Chinese Scientists Are 3D Printing Ears and Livers – With Living Tissue. Tech Biz. The Diplomat (15 августа 2013). Дата обращения 30 октября 2013.
  7. How do they 3D print kidney in China. Дата обращения 30 октября 2013.
  8. Mish’s Global Economic Trend Analysis: 3D-Printing Spare Human Parts; Ears and Jaws Already, Livers Coming Up ; Need an Organ? Just Print It. Globaleconomicanalysis.blogspot.co.uk (18 августа 2013). Дата обращения 30 октября 2013.
  9. Представитель Сколкова: напечатанный на российском 3D-принтере орган успешно вживлен мыши // ТАСС
  10. Самоходные строительные печатающие модули
  11. Термополимер используют в 3D-ручке 3Doodler (англ.)русск. и её клонах. Томскими учёными запатентована технология 3D-ручек с холодными чернилами, использующая полимерную пасту (ароматизированную, магнитную, светящуюся в темноте, токопроводящую, термоконтрастную), затвердевающую под действием ультрафиолета Российские учёные создали первую в мире 3D-ручку с холодными чернилами
  12. // zen.yandex.ru
  13. В Томске придумали новую технологию 3D-печати (рус.), INFOX.ru. Дата обращения 19 января 2018.
  14. TEDxOjai — Behrokh Khoshnevis — Contour Crafting: Automated Construction // TED Talk
  15. Первое полностью напечатанное жилое здание появится в Амстердаме.
  16. Should We Print Guns? Cody R. Wilson Says «Yes» (Video)
  17. Представлен первый автомобиль, созданный с помощью 3D-принтера.
  18. Печатная еда будущего: забудь про магазины // Cnews, 2013-03-20
  19. Greenberg, Andy. ‘Wiki Weapon Project’ Aims To Create A Gun Anyone Can 3D-Print At Home, Forbes (23 августа 2012). Дата обращения 27 августа 2012.
  20. Poeter, Damon. Could a ‘Printable Gun’ Change the World?, PC Magazine (24 августа 2012). Дата обращения 27 августа 2012.
  21. Blueprints for 3-D printer gun pulled off website (недоступная ссылка). statesman.com (May 2013). Дата обращения 30 октября 2013. Архивировано 29 октября 2013 года.
  22. Макеты для печати оружия на 3D-принтерах разрешили публиковать открыто: создатель Liberator выиграл суд (рус.) (неопр.) ?. «Хакер» (18 июля 2018). Дата обращения 17 марта 2019.
  23. Михаил Карпов. В США начали запрещать напечатанное на 3D-принтерах оружие (25 ноября 2013). Дата обращения 12 декабря 2013. (недоступная ссылка)
  24. В США появился первый запретивший «печать» оружия город // Lenta.ru, 2013-11-25
  25. Шанхайская WinSun напечатала пятиэтажный дом и особняк.
  26. Гигантский 3D-принтер, способен напечатать дом.
  27. Аддитивные строительные технологии (недоступная ссылка). Архивировано 22 декабря 2015 года.
  28. Dubai says opens world’s first functioning 3D-printed office (англ.). Рейтер (24 May 2016). Дата обращения 22 декабря 2016.
  29. В подмосковном Ступино распечатали коттедж на 3D принтере — Novostroy.ru. www.novostroy.ru. Дата обращения 22 февраля 2017.
  30. Создан 3D принтер способный печатать дома, theUK.one.
  31. 1 2 Jane Wakefield. First 3D-printed pill approved by US authorities (англ.). BBC (4 August 2015). — «In a world first, the US Food and Drug Administration has given the go-ahead for a 3D-printed pill to be produced. The FDA has previously approved medical devices — including prosthetics — that have been 3D printed. The new drug, dubbed Spritam, was developed by Aprecia Pharmaceuticals to control seizures brought on by epilepsy.». Дата обращения 31 мая 2019. Архивировано 6 августа 2015 года.
  32. Имплантат 75% черепа напечатали на 3D-принтере. CADpoint (21 марта 2013). Дата обращения 31 мая 2019. Архивировано 5 апреля 2013 года.
  33. Amanda Kooser. 3D-printed implant replaces 75 percent of patient’s skull. In a big move for 3D-printed medical implants, a patient received a custom-made skull implant (англ.). CNet (8 March 2013). Дата обращения 31 мая 2019. Архивировано 18 июня 2016 года.
  34. Впервые сердце человека напечатали на 3D-принтере. Индикатор (16 апреля 2019). Дата обращения 31 мая 2019. Архивировано 31 мая 2019 года.
  35. Noor, Nadav. 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts : / Nadav Noor, Assaf Shapira, Reuven Edri … // Advanced Science. — 2019. — 15 April. — DOI:10.1002/advs.201900344.
  36. 3D-принтер напечатал роговицу глаза. Индикатор (30 мая 2019). Дата обращения 31 мая 2019. Архивировано 30 мая 2019 года.
  37. Hyeonji, Kim. Shear-induced alignment of collagen fibrils using 3D cell printing for corneal stroma tissue engineering : / Kim Hyeonji, Jang Jinah, Park Junshin … // Biofabrication. — 2019. — Vol. 11, no. 3 (7 May). — DOI:10.1088/1758-5090/ab1a8b. — PMID 30995622.
  38. Какие форматы файлов используются для 3D печати? (20 октября 2016). Дата обращения 26 января 2019.

Ссылки

  • 3D-принтеры // 3DNews, 2 мая 2004
  • Сайт, посвящённый моделям для 3D-печати — Thingiverse
  • Первый в мире коммерческий 3D-принтер, работающий с металлом (металлическим стеклом, метглас) // Популярная механика, 6 сентября 2018

Фотополимеризация

Струйные

Струйные с использованием клеющих веществ

Экструзионные

Порошковые технологии

Ламинирование

Лазерные технологии

Строительство с применением аддитивных технологий

Связанные темы

3D принтеры возникли примерно 30 лет назад, хотя знакомиться с этими уникальными устройствами общественность стала совсем недавно. Дело в том, что ранее они были весьма медлительными и чрезвычайно дорогими, однако сегодня появились модели, которые могут позволить себе купить люди даже с небольшим доходом. Скорость работы усовершенствованных моделей также значительно возросла.
Как работают 3D принтеры? Чтобы воспроизвести что-либо, потребуется загрузить в агрегат геометрические параметры, созданные в специальных программах. Основываясь на этой информации, 3D-принтер создаст готовое изделие, стартуя с основания, и далее, послойно наращивая полный его объём.

Потенциал современных устройств для 3D печати невероятно огромен. Сейчас даже весьма простенький домашний настольный принтер может выполнить модель из пластика, точность воспроизведения которой составляет 100 микрон. Другими словами, это будет полная копия оригинала, которую человек будет не способен отличить от прототипа.

Модели для трёхмерных принтеров могут создавать только профессионалы, и занимает этот процесс времени намного больше, чем сканирование документов на офисном ксероксе. Однако сейчас, в связи с бурным развитием коммуникаций, шаблоны теперь стали доступны каждому. Их можно найти на специальных сервисах в интернете, например, на Thingiverse.com, Cubify.com и других. Ещё одним достоинством при производстве с помощью 3D принтеров является сведение роли человеческого фактора почти к нулю, то есть каждое готовое изделие в точности будет повторять особенности оригинала.

Уже сейчас есть множество областей реального применения таких аппаратов:
1. Медицина. В первую очередь, уже довольно давно используется способ стереолитографии, чтобы получить индивидуальные зубные скобы на основе сканирования ротовой полости пациентов. Материалом служит полимер, безвредный для человека. Этот метод ортодонтии использует компания Align Technology. А Siemens изготавливает слуховые аппараты, которые идеально совместимы с ушными раковинами больных.

2. Для изготовления трубок, используемых при производстве истребителей F-18 применяется печать на 3Д-принтерах.
Если ранние версии давали возможность напечатать лишь простые предметы, вроде шахматных фигур, то современный модели могут изготавливать весьма изощрённые формы, к примеру, можно, не прерывая процесса, сделать свисток, с находящимся внутри шариком, или любой другой предмет в предмете.

Некоторые делают на домашних принтерах печатные платы. Если задаться целью, то в интернете можно отыскать чертежи пластикового пистолета, который на самом деле будет стрелять боевыми патронами. Прочность пистолета позволяет выдержать несколько дюжин выстрелов. Кстати, скандал, связанный с такими пистолетами, дошёл недавно до Конгресса США.

В США специалистами Корнельского университета была разработана технология печати гидроколлоидами, благодаря которой, в перспективе, появляется возможность печатать хлеб, овощи, молочные продукты, мясо и любые другие продукты, а может быть — даже готовые блюда. Некоторые футурологи считают, что уже через несколько десятков лет лежать на полках магазинов будут только картриджи с разными наполнителями для принтеров, а сами продукты будут изготавливаться дома.

В действительности, первый биопринтер уже создан инженерами компании Invetech и медицинскими специалистами Organovo. Материалом для изделий в нём служат очень маленькие кластеры клеток, «сплавляемых» в одно целое по заданному шаблону.

Уже существуют действительно удивительные факты с успешным применением 3Д принтеров. В 2006 году, в Северной Каролине была успешно реализована пересадка 7-ми пациентам искусственных мочевых пузырей, которые и по сей день бесперебойно выполняют свои функции.

В зависимости от запросов пользователей 3D принтеров, сейчас можно купить устройства в разных ценовых категориях. Есть модели стоимостью 2-3 тысячи долларов, которые используют жидкие полимеры для производства изделий. Среди них B9Creator и MiiCraft. Аппараты отличаются типом применяемых полимеров, скоростью печати, точностью готовых моделей и размерами.
Если потратить несколько тысяч долларов на подобную игрушку нет возможности, есть совсем доступные варианты, которые печатают по технологии FDM. Цена на подобные устройства составляет менее 1 тыс. долларов, а в качестве сырья используется пластиковая нить.

Такие модели просты в эксплуатации, а для удешевления стоимости, внешний вид их напоминает большую поделку, собранную из электромеханического конструктора.
К подобным моделям относятся Prusa Mendel I3 (500-1000 $), Tantillus (850 $).

Интересен вариант Portabee (480 $) с размерами 360х300х96 мм, который очень быстро складывается и может транспортироваться в обычной сумке. MakiBox-A6 стоит 300 $.

Есть и другие модели, самым дешёвой среди которых на сегодняшний день является Simple Builder’s Kit, доступный любому желающему ознакомиться с возможностями 3D печати всего за 259 $.

Учитывая тенденцию, возможно, в самое ближайшее время 3Д принтеры станут таким же обязательным атрибутом в доме, как компьютер или телевизор.

Если еще совсем недавно трехмерное моделирование считалось чем-то из мира фантастики, то сегодня практически любой желающий может приобрести специальное настольное устройство для печати объемных пластиковых изделий. Так что же такое 3D-принтеры, каковы их возможности, перспективы и сфера использования? Какова роль человека в создании точной копии компьютерной модели?

Отличительные особенности 3D-принтера

Трехмерным принтером называют специальное устройство, способное на основании виртуальной модели печатать объемные объекты. Если для печати в обычном принтере используют тонер, то во втором случае пользуются различными видами пластика, нейлоном, металлической пудрой, стеклянным порошком, строительными смесями и другими материалами. Основа данной технологии – послойное выращивание твердых моделей. Этот способ идеально подходит для создания предметов различной сложности: от обычных детских игрушек до всевозможных элементов, используемых, например, в протезировании.

Принцип работы данной техники:

  • создание компьютерной модели будущего объекта;
  • деление полученного шаблона на множество поперечных слоев с помощью специального ПО;
  • постепенное наращивание по направлению от основания вверх жидкого, порошкообразного, другого материала с последующим соединением (сплавлением) его в объект нужной формы.

Существует несколько технологий такой печати, отличающихся техникой работы, свойствами используемого исходного материала, используемым ПО:

  1. Экструзионная печать
    Суть этого метода заключается в воздействии экструдера на расходный материал. Он нагревает сырье до определенной температуры, затем выдавливая его через сопло, формирует изделие или его фрагменты. В роли расходников выступают различные виды полимеров.
  2. Порошковая.
    Данная технология включает:
    • струйнуйную печать, основанную на нанесении связующих материалов на тонкие слои порошка, с последующей пропиткой полимерами или воском;
    • выборочное или прямое спекание тонких слоев порошка с помощью лазера;
    • электронно-лучевое, лазерное сплавление – вместо спекания в местах соприкосновения с лазером происходит плавление порошка.
  3. Ламинирование
    Этот способ позволит значительно удешевить стоимость полученных изделий, так как использует в качестве сырья бумагу, листы из тонкого металла и пластика.
  4. Фотополимеризация
    Данная технология основана на использовании жидких фотополимерных смол, затвердевающих под влиянием ультрафиолетового света.

Применение трехмерной печати в быту

Интересует, что можно печатать на 3D принтере? Да много чего: детские и елочные игрушки, сувенирную продукцию, чехлы для мобильных телефонов и планшетов, всевозможные механизмы для автомобилей, множество различных украшений. 3D принтеры стали незаменимыми в строительстве, медицине, пищевой промышленности, их услугами пользуются во многих дизайнерских студиях.

Хотя данное устройство не является предметом первой необходимости, многие все же мечтают иметь его дома. Сегодня эти желания легко воплощаются в реальность, ведь на рынке есть принтеры по вполне приемлемым ценам. Помимо того, сеть наполнена массой интересных «рецептов» изготовления изделий с помощью 3D-устройства.

Принтер поможет напечатать колпачок для обычной ручки, хозяйственные прищепки, мебельную фурнитуру, пластиковые украшения на елку, детские игрушки, интересные маски. Любой владелец мобильного телефона или планшета не откажется от идеи изготовить оригинальный защитный чехол, ведь сделать его с помощью принтера не составит особых трудностей. Если вы являетесь почитателем игры в шахматы, фигуры, выполненные при помощи технологии трехмерной печати, непременно придутся вам по душе.

3D-принтер и малый бизнес

Современный человек всегда стремится к чему-то новому и необычному. Появление трехмерной печати стало толчком для развития малого бизнеса. Изделия, изготовленные на 3D-принтере, позволят заработать довольно неплохие деньги. Цены на устройства разные: наиболее простые стоят около 500 — 1000, более продвинутые модели – свыше 10000 долларов. Самые современные модели обладают компактными размерами, позволяющими проводить установку на небольших столах. Каковы же возможности 3D-принтера, какие изделия можно вырастить с его помощью?

Популярные идеи для бизнеса:

  1. сувенирная и подарочная продукция с изображением полюбившихся героев художественных и мультипликационных фильмов;
  2. оригинальные брелоки, красивая бижутерия, аксессуары для смартфонов, планшетов, сумок;
  3. товары повседневного использования: тарелки, ложки, вилки и пр.;
  4. предметы быта: своеобразные шкатулки, интересные вазы и абажуры, другие изделия, призванные украсить жилище или офис;
  5. наглядные учебные пособия, применяемые в детских садах, школах, колледжах, университетах;
  6. рекламная продукция: от небольших надписей до вывесок и баннеров;
  7. макеты обуви, одежды, которые впоследствии будут использоваться профессиональными дизайнерами;
  8. запасные части;
  9. туристическая индустрия – фигуры людей на фоне интересных зданий, скульптур, непосредственно макеты различных достопримечательностей.

Объемная печать – хорошая перспектива для начала своего дела. Хотя скорость современных принтеров пока небольшая, при увеличении потребности в изделиях, всегда можно расширить производство путем приобретения еще нескольких агрегатов. Сила 3D-принтера в создании недорогих, порой уникальных изделий, за изготовление которых не берется промышленность.

Медицина

Несомненно, 3D-принтеры являются огромным прорывом в данной отрасли. С каждым годом эта индустрия развивается, расширяя ассортимент производимых товаров. Возможно, вскоре появятся большие фабрики, которые смогут сравнительно за короткое время производить необходимые товары. Возможности этих трехмерных устройств безграничны. Они нашли применение во многих направлениях медицины.

Особой популярностью пользуются принтеры в стоматологии, где с их помощью изготовляют временные коронки и челюстные имплантаты, необходимые для нормальной жизни человека. Производство челюстных аппаратов важно для облегчения работы хирургов.

3D-печать очень востребована в протезировании. Эта технология способна учитывать индивидуальность строения человеческого тела во время изготовления протезов. Специальные микрополости, находящиеся в нужных местах протезных систем, позволяют здоровым клеткам тканей беспрепятственно перемещаться, тем самым облегчая и ускоряя привыкание человека к протезу.

Технология трехмерной печати широко используется при изготовлении имплантатов. Известно, что недавно успешно проведена операция, позволившая внедрить кусок черепа. Сначала было проведено 3D-сканирование, лишь затем приступили к созданию необходимой модели.

Современным ученым с помощью клеток печени (гепатоцитов, звездчатых и клеток эпителия) удалось напечатать на 3D-принтере фрагмент печени. Ткани, изготовленные таким образом, применяют пока лишь для тестирования влияния различных лекарств, а не для пересадки органов человеку. Искусственно созданная ткань самостоятельно существует целых пять дней.

Строительство

Пока только несколько компаний производят строительные принтеры. Стоимость самой дешевой модели превышает 12 тысяч евро. Даже несмотря на среднюю высоту, это устройство может делать дома, объем которых 144 м3. Пока нет идеальной модели, которая бы полностью удовлетворила инженеров и строителей. Тем не менее во многих странах активно ведется работа по усовершенствованию 3D-технологии.

Ученые умы пытаются создать уникальное устройство, которое могло бы использовать самое разнообразное сырье. Например, применение керамики, стекла, оксида алюминия позволит «вырастить» самые необходимые элементы для дома. Использование 3D-печати облегчит возведение строений, снизит затраты труда, уменьшит количество отходов. Помимо того, эта умная машина сможет заменить человека в небезопасных местах.

Китайская компания «Winsun» в 2014 году удивила мир информацией о возведении домов при помощи огромного 3D-принтера (высота устройства — 6,6 м, ширина – 10 м, длина – 40 м). Эта уникальная машина работает круглосуточно без остановки и наблюдателей, построить дом можно практически за сутки.

Технология строительства заключается в послойном нанесении раствора, приготовленного из цемента и переработанного строительного мусора. Дом имеет пол, стены шириной около 30 см, полностью приспособлен к размещению сантехники, электропроводки и других коммуникаций. Какова окончательная стоимость строения пока доподлинно неизвестно, однако, уже сейчас понятно, что за этой революционной технологией будущее. Единственный недостаток – это стоимость перевозки готового дома, гаража или другой постройки, ведь строительный принтер немобилен и для нормальной работы требует заводских условий.

Архитектура

Трехмерное моделирование успешно используют в архитектуре, ведь этот способ позволит архитекторам наглядно донести свои идеи заказчикам. Такая модель будущего строения намного эффективнее обычной картинки или изображения на мониторе компьютера. Клиент получает полную информацию о будущем проекте, причем с учетом всех имеющихся тонкостей.

Ювелирная индустрия

В настоящее время существуют принтеры, которые работают с золотом, серебром, платиной, сталью и цветным нейлоном. Эти 3D-устройства предназначены для производства ювелирных украшений. Стоимость таких принтеров начинается с 300 тыс. рублей. Обладатели такой техники за короткое время создают огромное количество всевозможных изделий.

Увлечение 3D-технологией подобно лихорадке захватывает мир. С каждым годом появляется все больше новых моделей, расширяется область применения этой техники. Трехмерная печать стала активно использоваться во всех отраслях промышленности. Наверное, совсем скоро наличием в доме 3D-принтера никого не удивишь. Это устройство, как обычный холодильник или телевизор, станет доступным и необходимым.