3D-печать – выдумка или реальность?
Не так давно принтер был лишь офисной принадлежностью, сейчас же он все больше и больше уходит в массы. Теперь принтер есть не то что в каждом офисе, а практически в каждом доме, и никого им не удивить. И это уже не офисная привилегия, а жизненная необходимость и за пределами офиса, в быту. Начиналось все с матричной технологии печати. Технологический прогресс не стоял на месте. Вслед за матричными технологиями печати пришли струйные, светодиодные и чуть позже - лазерные технологии. Но и на этом все не закончилось. В начале второго тысячелетия уже появилась совершенно новая технология печати.
К этому пришли разработки с конца 80-х в области быстрого прототипирования. Следствием работы величайших умов современности стала 3D-печать. Суть работы принтера по этой технологии сводится к тому, что принтер создает объемную трехмерную модель из многих сотен или даже тысяч слоев. Для создания могут использоваться различные материалы, такие как пластик, бумага, гипс или мягкий металл вроде алюминия или меди. Существует два основных принципа работы такого принтера, как и «обычного» принтера - это лазерная и струйная 3D-печать.
Из них самой старой технологией является лазерная. Она включает в себя стереолитографию (SLA). Она позволяет создавать трехмерные модели по компьютерным CAD-чертежам. Такой принцип печати основывается на использовании фотополимера, который находится в жидком состоянии. При воздействии на него ультрафиолетовых лучей он переходит из жидкого в твердое состояние. Принцип таков: фотополимер заливается тонким слоем, просвечивается ультрафиолетом, слой застывает, сверху накладывается следующий слой. И так вновь и вновь, пока модель не будет создана. Толщина одного такого слоя примерно 0,1 мм. После окончания создания слоев образуется готовая модель прототипа. После он промывается и очищается от остатков полимера. На таких принтерах можно «выращивать» модели достаточно больших размеров – до 75 сантиметров в высоту. От этого и от самой технологии само устройство является очень дорогим и отличается своими габаритами - вес порядка одной тонны и размером со шкаф.
Более дешевой, в отличие от лазерной, является технология лазерного спекания (SLS). Материалом здесь выступает не полимер, а порошок из легкоплавкого пластика. При таком принципе лазер вырезает сечение будущей детали на порошке. И также процедура повторяется слой за слоем, как и при стереолитографии. Отличительной особенностью этого метода является высокая скорость изготовления прототипа при высоком уровне качества (несколько сантиметров в час). К положительным моментам устройства с этой технологией можно отнести возможность печати металлических изделий за счет использования металлической стружки. А в качестве основы порошка может быть использована керамика или, например, стекло, что позволяет создать термостойкую и химически устойчивую трехмерную модель.
За лазерный 3D-принтер с высоким качеством и низкой скоростью изготовленного прототипа совсем недавно вам пришлось бы выложить порядка 150 тысяч евро. А за его струйного аналога в районе 80 тысяч долларов. Сейчас же ситуация не так катастрофична. «Обычный» 3D-принтер будет стоить порядка 10 тысяч долларов. Но, как известно, с ростом популярности устройств цена вопроса снижается. И уже появляются модели стоимостью до одной тысячи долларов!
Струйная технология 3D-печати впервые была использована основным производителем оборудования этой сферы – компанией «Z Corporation». По своей сути, процесс выращивания 3D-детали по струйной технологии напоминает обычную струйную печать. После отправки CAD-файла на 3D-принтер программа делит CAD-модель на множество горизонтальных сечений. После этого программа задает алгоритм работы печатающей головки. В процессе работы такой движущейся печатающей головки, в гипсовый порошковый материал поступает клеящее вещество. В местах попадания клеящего вещества, порошковый материал застывает, образуя твердую поверхность – слой.
Струйная 3D-печать из композитного материала – идеальный выбор, если необходим единичный образец для презентации проекта, к примеру. Основная составляющая композитного материала - гипс (гипсовый порошок). А термостойкость такого материала позволяет использовать детали в качестве мастер-модели для литьевых форм.
К преимуществам струйной 3D-печати можно отнести высокую скорость построения (это порядка 25-28 мм/час по оси Z), большие размеры рабочей камеры (203х254х203 мм, на оборудовании «Z Corporation») и низкую цену самого прототипа.
Зачем же нужны такие дорогостоящие устройства? Области применения таких технологий обширны и многогранны. Высокую потребность в этой технологии получило машиностроение и приборостроение, архитектура и медицина. Также новая технология приобретает обороты и в гео-структурах (для создания ландшафтов, карт и схем коммуникаций). Дизайн, образование, наука, изготовление подарков и сувениров также нуждаются в 3D-печати. К вопросу, где можно использовать 3D-печать своеобразно подошли британские ученые. Они решили не останавливаться на обычном понимании 3D- принтера. Ученые нашли аналог полимеру, который используется в качестве краски при 3D-печати. Этим аналогом является самый обычный шоколад. Пришли они к этому из тех соображений, что в большинстве своем 3D-принтеры используют пластмассу, так как плавится он при очень низких температурах и легко деформируется. И по этим свойствам схожим оказался шоколад. Очень креативная и необычная идея. Они создали принтер, управляемый компьютером, который печатал шоколадом. Работа с таким материалом оказалась намного сложнее, чем с полимером, из-за малой гибкости и устойчивости формы печатного прототипа. Для решения этих задач, ученые разработали интеллектуальные системы отопления и охлаждения, которые оказались достаточно сложными и дорогими в обслуживании. Вот так британские ученые решили использовать новую разработку в сфере IT-технологий и внедрить ее кондитерам. Вряд ли эта разработка получит широкое распространение, ввиду своей сложности и не малой стоимости, но зато какую продукцию, какие свои фантазии смогут реализовать кондитеры, можно только представить…
Для Беларуси же трехмерная печать – явление новое, но с каждым днем набирает обороты и все больше уходит в массы. Уже получила распространение технология 3D-печати в сфере здравоохранения. Если в стоматологической клинике, к примеру, при реконструкции челюсти вы услышите этот термин – не нужно бояться! А даже наоборот, ибо при использовании именно «выращивания» модели на 3D-принтере снижает человеческий фактор, повышает качество и снижает время на изготовление необходимой модели. Наиболее популярна она в челюстно-лицевой пластике и стоматологической импланталогии. Технология позволяет точно подогнать имплантант и как следствие ускоряет процесс выздоровления пациента. Сегодня все больше стоматологических клиник начинают использовать 3D технологии для работы с пациентами. Отмечу, что имплантанты, изготовленные средствами 3D- технологий стоят гораздо дешевле своих аналогов.
Быстрое прототипирование успешно применяется также компаниями в сфере строительства и архитектуры. Здесь выгода просматривается, очевидно. Также как и в стоматологии. Точность и дешевизна. По сравнению с разработанным в мастерской макетом, 3D-модель, выращенная принтером, дешевле в 4-5 раз.
Так куда же обратиться с желанием приобрести само устройство печати или же с потребностью услуг 3D-печати?
По вопросу покупки оборудования в Беларуси смогут Вам помочь несколько компаний-дистрибьютеров, поскольку своих отечественных разработок в этой сфере пока у нас нет.
Основными компаниями, реализующими подобное оборудование являются «Белый терем» - официальный представитель производителя 3D-принтеров Z Corporation (США) и «Надежный ресурс» - официальный дистрибьютор 3D Systems Corp (также США).
Это две основные компании, также они представляют услуги 3D-печати. Материал, как например, используемый для представления услуг компанией «Белый терем» - гипс. Цена данного вопроса: 1 см3 – 2 доллара (но все также зависит от модели), при размере более 500 см3 – 1,6 доллара. Если сравнивать с ценами 3D-печати наших соседей – России – стоимость одного кубического сантиметра такая же.
Услуга, бесспорно, будет актуальна предприятиям, компаниям и организациям, как и говорилось выше, в сфере машиностроения и приборостроения, архитектуры, медицины и так далее. Услуга будет интересна не только юридическим лицам, сугубо для работы. В преддверии Рождества и Нового года есть возможность «вырастить» оригинальный подарок, по Вашему макету, если нет навыков в разработке 3D-моделей, то компании представляют услуги по изготовлению компьютерной 3D-модели и последующей печатью.
Роман Арбузов
Из них самой старой технологией является лазерная. Она включает в себя стереолитографию (SLA). Она позволяет создавать трехмерные модели по компьютерным CAD-чертежам. Такой принцип печати основывается на использовании фотополимера, который находится в жидком состоянии. При воздействии на него ультрафиолетовых лучей он переходит из жидкого в твердое состояние. Принцип таков: фотополимер заливается тонким слоем, просвечивается ультрафиолетом, слой застывает, сверху накладывается следующий слой. И так вновь и вновь, пока модель не будет создана. Толщина одного такого слоя примерно 0,1 мм. После окончания создания слоев образуется готовая модель прототипа. После он промывается и очищается от остатков полимера. На таких принтерах можно «выращивать» модели достаточно больших размеров – до 75 сантиметров в высоту. От этого и от самой технологии само устройство является очень дорогим и отличается своими габаритами - вес порядка одной тонны и размером со шкаф.
Более дешевой, в отличие от лазерной, является технология лазерного спекания (SLS). Материалом здесь выступает не полимер, а порошок из легкоплавкого пластика. При таком принципе лазер вырезает сечение будущей детали на порошке. И также процедура повторяется слой за слоем, как и при стереолитографии. Отличительной особенностью этого метода является высокая скорость изготовления прототипа при высоком уровне качества (несколько сантиметров в час). К положительным моментам устройства с этой технологией можно отнести возможность печати металлических изделий за счет использования металлической стружки. А в качестве основы порошка может быть использована керамика или, например, стекло, что позволяет создать термостойкую и химически устойчивую трехмерную модель.
За лазерный 3D-принтер с высоким качеством и низкой скоростью изготовленного прототипа совсем недавно вам пришлось бы выложить порядка 150 тысяч евро. А за его струйного аналога в районе 80 тысяч долларов. Сейчас же ситуация не так катастрофична. «Обычный» 3D-принтер будет стоить порядка 10 тысяч долларов. Но, как известно, с ростом популярности устройств цена вопроса снижается. И уже появляются модели стоимостью до одной тысячи долларов!
Струйная технология 3D-печати впервые была использована основным производителем оборудования этой сферы – компанией «Z Corporation». По своей сути, процесс выращивания 3D-детали по струйной технологии напоминает обычную струйную печать. После отправки CAD-файла на 3D-принтер программа делит CAD-модель на множество горизонтальных сечений. После этого программа задает алгоритм работы печатающей головки. В процессе работы такой движущейся печатающей головки, в гипсовый порошковый материал поступает клеящее вещество. В местах попадания клеящего вещества, порошковый материал застывает, образуя твердую поверхность – слой.
Струйная 3D-печать из композитного материала – идеальный выбор, если необходим единичный образец для презентации проекта, к примеру. Основная составляющая композитного материала - гипс (гипсовый порошок). А термостойкость такого материала позволяет использовать детали в качестве мастер-модели для литьевых форм.
К преимуществам струйной 3D-печати можно отнести высокую скорость построения (это порядка 25-28 мм/час по оси Z), большие размеры рабочей камеры (203х254х203 мм, на оборудовании «Z Corporation») и низкую цену самого прототипа.
Для Беларуси же трехмерная печать – явление новое, но с каждым днем набирает обороты и все больше уходит в массы. Уже получила распространение технология 3D-печати в сфере здравоохранения. Если в стоматологической клинике, к примеру, при реконструкции челюсти вы услышите этот термин – не нужно бояться! А даже наоборот, ибо при использовании именно «выращивания» модели на 3D-принтере снижает человеческий фактор, повышает качество и снижает время на изготовление необходимой модели. Наиболее популярна она в челюстно-лицевой пластике и стоматологической импланталогии. Технология позволяет точно подогнать имплантант и как следствие ускоряет процесс выздоровления пациента. Сегодня все больше стоматологических клиник начинают использовать 3D технологии для работы с пациентами. Отмечу, что имплантанты, изготовленные средствами 3D- технологий стоят гораздо дешевле своих аналогов.
Так куда же обратиться с желанием приобрести само устройство печати или же с потребностью услуг 3D-печати?
По вопросу покупки оборудования в Беларуси смогут Вам помочь несколько компаний-дистрибьютеров, поскольку своих отечественных разработок в этой сфере пока у нас нет.
Основными компаниями, реализующими подобное оборудование являются «Белый терем» - официальный представитель производителя 3D-принтеров Z Corporation (США) и «Надежный ресурс» - официальный дистрибьютор 3D Systems Corp (также США).
Это две основные компании, также они представляют услуги 3D-печати. Материал, как например, используемый для представления услуг компанией «Белый терем» - гипс. Цена данного вопроса: 1 см3 – 2 доллара (но все также зависит от модели), при размере более 500 см3 – 1,6 доллара. Если сравнивать с ценами 3D-печати наших соседей – России – стоимость одного кубического сантиметра такая же.
Услуга, бесспорно, будет актуальна предприятиям, компаниям и организациям, как и говорилось выше, в сфере машиностроения и приборостроения, архитектуры, медицины и так далее. Услуга будет интересна не только юридическим лицам, сугубо для работы. В преддверии Рождества и Нового года есть возможность «вырастить» оригинальный подарок, по Вашему макету, если нет навыков в разработке 3D-моделей, то компании представляют услуги по изготовлению компьютерной 3D-модели и последующей печатью.
Роман Арбузов
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 42 за 2012 год в рубрике технологии
