3D принтеры. Современные технологии печати!

Большая часть потребителей оргтехники твердо уверена в том, что все существующие принтеры делятся на две категории: обычные и МФУ (те, что могут печатать, копировать и сканировать). Однако на самом деле печатающая техника имеет множество различных классификаций, о существовании которых некоторые даже не догадываются.

Технология LOM (laminated object manufacturing) заключается в том, что тонкие ламинированные листы вырезаются лазером (ножом), а затем спекаются (прессуются) вместе. В итоге получается, что трехмерный объект состоит из слоев, которые прочно склеены между собой. Таким образом можно распечатывать 3d модели из бумаги, пластика и даже алюминия (в последнем случае используется тонкая фольга). Как правило, объекты, которые были получены при помощи данного вида 3d печати, потом нуждаются в дополнительной обработке (удаления лишних слоев, шлифованию и др.). Главным преимуществом технологии LOM можно назвать низкую себестоимость производства, так как расходные материалы являются общедоступными и стоят относительно недорого, а к минусам можно отнести то, что точность изделий несколько ниже, чем при печати с помощью других технологий (например, стереолитографии или SL).

3D-принтер Maestro SOLO

Эта модель является развитием поколения Maestro 3D, которая произведена в России. Отличительными свойствами считаются:

  • Точность позиционирования;
  • Плавность действий;
  • Хорошая скорость работы;
  • Бесшумный процесс;
  • Цветной дисплей;
  • Wi-Fi модуль;
  • Резервный источник питания.

Немецкая компания TRINAMIC специально разработала для данного принтера систему управления приводами и профильные рельсовые направляющие. Для того, чтобы следить за процессом через облачный сервис в модели может быть установлена специальная USB-камера. Что касается технических характеристик, то здесь модель лидирует среди многих конкурентных 3D принтеров:

  • Стальной корпус (повышает показатель устойчивости);
  • Техника печати – FDM;
  • Максимальная температура экструдера – 300 градусов;
  • Диаметр нити – ;
  • Размер камеры печати – 240/240/300 мм;
  • Цветной IPS дисплей;
  • Вес – 20 кг;
  • Гарантия – 1 год.

3D-принтер Maestro SOLO – это мощный аппарат, который не только сотворяет нужные предметы, но и сберегает энергию во время работы, контролирует последовательность выполнения, а также помогает в устранении неполадок (автоматический переход в паузу, при неправильном действии двигателей). Этот принтер по праву является умной машиной, которая оснащена самыми навороченными функциями 3D технологий.

Основные виды принтеров и их характеристики

На сегодняшний день наличествует более десяти различных классификаций печатающих устройств. Помимо этого, каждый класс имеет свое разделение на виды. В итоге выходит то, что различных принтеров существует неисчислимое количество. Но для более комфортного определения принадлежности принтеров, их классифицируют по следующим параметрам:

  • Тип печати: буквенно-цифровой и графический.
  • Принцип создания отпечатка: ударный и безударный.
  • Цвет печати: монохромный и многоцветный.
  • Источник подключения: проводной и беспроводной.
  • Формат печати: принтер, плоттер, ксерокс, факс и ризограф.
  • Технология печати: матричный, лазерный, струйный, офсетный, термический, фотонный и 3D-принтер.
  • Тип красителя: фотопринтер, сублимационный, фотонный, твердочернильный, чернильный и тонерный.
  • Наличие функций: обычный принтер и МФУ.
Основные виды принтеров и их характеристики

Стоит знать, что часть оргтехники уже давно не используется, а некоторые устройства и вовсе существуют только в будущих проектах.

Читайте также:  Инсталляция драйверов для принтера Xerox WorkCentre 5020

Особенности технологии

Строительство домов с помощью 3D принтера стало реальностью благодаря калифорнийскому профессору Бероху Хошневису – изобретателю технологии Contour Crafting. Главным элементом инновации стал установленный на подвижной платформе экструдер, обеспечивающий послойное наращивание создаваемого объекта. Экструзия контролируется компьютером и производится согласно предварительно созданной трехмерной модели.

Процесс не нуждается в длительной и трудоемкой подготовке. Площадка расчищается и выравнивается с помощью стандартной техники, после чего на ней располагается 3D-принтер. Быстротвердеющая строительная смесь под давлением подается на головку принтера, откуда из сопла равномерно распределяется по рабочей поверхности. Строительные принтеры 3D-Shape в качестве расходного материала используют порошок, который после наслоения связывается, образуя монолитную конструкцию.

Особенности технологии

В 3D строительстве применяются вращающиеся и дельта-принтеры. Разнообразие бетонных смесей обеспечивает печать элементов различной сложности и размеров. С их помощью создаются декорации, малые архитектурные формы, здания, мосты и пр.

Мелкозернистая строительная смесь, используемая в принтерах, отличается от обыкновенного бетона. У каждой компании, осваивающей 3д строительство, расходный материал изготавливается по собственной рецептуре, которая зависит от особенностей оборудования и специфики возводимого объекта. Отдельным ноу-хау являются пластификаторы, благодаря которой увеличивается подвижность цемента, снижается содержание воды и увеличивается прочность.

Преимущества в сравнении с кирпичным и блочным строительством

По сравнению с традиционным возведением зданий 3D строительство обладает следующими преимуществами:

Особенности технологии
  • На постройку дома с отделкой и коммуникациями требуется средств не больше, чем на аналогичное по площади здание из бруса без внутренних работ. При этом с развитием 3Д-технологий прослеживается тенденция к уменьшению стоимости их применения.
  • При возведении 3D-печатного объекта задействовано гораздо меньше людей, чем на традиционных стройплощадках. После подготовительных работ в управлении и обслуживании техники участвуют 1–3 человека. В человеко-часах разрыв между обычным и 3д-строительством достигает 50–80%.
  • При подготовленном фундаменте возведение стен по 3D-технологии занимает несколько суток. Основное время затрачивается на установку крыши, отделку и проведение коммуникаций. На сдачу в эксплуатацию быстровозводимых каркасно-щитовых домов уходит не менее месяца.
  • Строительный мусор и загромождение окружающей территории – проблема любой стройплощадки. При работе 3д принтера отходы сводятся к минимуму, а некоторые из них после переработки вновь пускаются в дело.
  • Благодаря технологии сокращаются затраты на возведение объектов с уникальной архитектурой. При этом сложность создаваемых геометрических форм не отражается на скорости процесса.

Достоинства стройки по объемной технологии относительно стандартному процессу представлены в таблице №1.

Таб. №1

Плюсы 3D-технологии Минусы традиционного строительства
Высокая скорость, независимо от сложности объекта Длительность стройки зависит от используемых материалов и архитектурных нюансов
Минимальное количество персонала Необходимость в значительном количестве специалистов различных профилей, подсобных рабочих и пр.
Чистота на стройплощадке, повторное использование отходов Захламленность территории, необходимость в последующем вывозе строительного мусора
Низкая стоимость работ Необходимость в большом количестве специальной техники и транспорта
Оперативный запуск техники на новом месте Зависимость от климатических условий
Особенности технологии

Возведение домов с помощью 3D принтера более целесообразно из экономических соображений. При строительстве отпадает надобность в некоторых материалах и процессах, уменьшаются затраты на логистику и пр.

Как это работает

Обыч­но для печа­ти 3D-принтер исполь­зу­ет спе­ци­аль­ный пла­стик. Он быва­ет в виде порош­ка, жид­кой смо­лы или пла­сти­ко­вой про­во­ло­ки в катуш­ках. Имен­но из это­го мате­ри­а­ла и будет состо­ять напе­ча­тан­ная деталь.

Даль­ше, если гово­рить гру­бо, про­цесс выгля­дит так:

  • этот пла­стик либо нано­сят с помо­щью подвиж­но­го сопла;
  • либо «запе­ка­ют» с помо­щью лазера;
  • либо из мас­си­ва гото­во­го мате­ри­а­ла выре­за­ет­ся лиш­нее с помо­щью подвиж­но­го реза­ка (но это уже боль­ше похо­же на токар­ное дело и к 3D-печати часто не относят).
Читайте также:  Драйвер для HP Deskjet 9300 + инструкция как установить на компьютер

Мате­ри­ал при­ни­ма­ет нуж­ную вам фор­му слой за сло­ем. Когда все слои прой­де­ны, полу­ча­ет­ся деталь.

Как это работает

Уско­рен­ная съем­ка 3D-печати с помо­щью подвиж­но­го сопла:

Из-за того что прин­те­ру нуж­но посто­ян­но нагре­вать пла­стик, 3D-принтеры печа­та­ют не очень быст­ро: на деталь раз­ме­ром с теле­фон может уйти 15–20 минут. Ещё ско­рость зави­сит от тол­щи­ны слоя: чем тол­ще слой, тем быст­рее печать. Но при боль­шой тол­щине слоя деталь может полу­чить­ся неак­ку­рат­ной: будут вид­ны слои:

Чем тонь­ше слой, тем более ров­ной полу­ча­ет­ся поверх­ность при печати.

Спортивная одежда

Производители спортивных аксессуаров, одежды и обуви используют аддитивные технологии более массово. Например, известные компании такие как Nike и Adidas применяют 3D-печать для изготовления кроссовок. Например, модель Vapor Laser Talon от Nike создана с помощью селективного лазерного спекания порошковых материалов (SLS).

На принтере напечатана подошва кроссовок Vapor Laser Talon — это делает обувь легкой и обеспечивает максимальное сцепление с поверхностью. А главное, что можно очень быстро выполнить индивидуальный заказ клиента: прототипирование разрешает вносить изменения в базовую модель и менять размер и форму (а через пару дней клиент может получить свой заказ).

У их конкурентов — Adidas — есть серийная модель кроссовк Futurecraft 4D, изготовленная с помощью трехмерной печати полимерными материалами (смола, из которой сделана подошва).

Виды по материалу производства

Для простых принтеров необходимо приобретать картриджи с краской или заправлять их. В аппаратах, которые печатают объемные предметы, используют варианты других расходных материалов, которые заправляются в 3D принтер и определяют типы устройств.

Порошок

Виды по материалу производства

Обычно порошок применяется в лазерных аппаратах. Суть их работы следующая: печатающая головка наносит связующий материал на платформу, а затем на него тонким слоем насыпается порошок, который под действием лазера спекается с веществом. Действие повторяется до тех пор, пока не будет готов трехмерный предмет.

Интересно! Преимущество подобного принтера заключается в возможности собрать его самостоятельно. Кроме того, можно использовать металлическую пудру.

Принтеры, заправляющиеся гипсовым порошком, преимущественно используют для создания декоративных элементов интерьера. При работе обязательно используется связующее вещество. Для таких устройств подойдет не только порошок из гипса, но и из шпаклевки или цемента.

Фотополимер

Виды по материалу производства

Чтобы создать объемный объект, также применяется жидкий фотополимер – специальные светочувствительные смолы. Они могут различаться по твердости, цвету, прозрачности и другим характеристикам, но общая черта заключается в том, что все смолы меняют свои качественные характеристики под воздействием солнечного света, то есть – приобретают окончательный вид. При этом предметы получаются прочными и устойчивыми к воде и свету. Суть работы принтера: ультрафиолетовый лазер засвечивает места, заданные программой,  которые начинают затвердевать под действием УФ лучей.

Важно! Светополиграфические принтеры способны выполнить объемную печать высокой точности. Единственный недостаток – это медленная работа. Но благодаря отменному качеству получаемых изделий, на время не обращают внимания.

Воск – материал, который плавится при относительно невысоких температурах. Благодаря легкости работы с этим веществом контуры объекта получаются четкими и точными, что позволяет использовать принтер в сферах, где необходимо скрупулезное соответствие заданным параметрам (например, в медицине). Принцип работы устройства идентичен фотополимерным аналогам.

Нейлон

Виды по материалу производства

Нейлон схож с пластиком, но имеет лучшую сопротивляемость высоким температурам, а также способен впитывать влагу. Из такого материала в основном печатают шестерни и запчасти для механизмов, так как он токсичен. Кроме того, чтобы застынуть, ему нужно продолжительное время.

Читайте также:  Как правильно подключить принтер к вашему Mac

Конструктивные особенности 3D принтеров FDM

Некоторые конструктивные решения, применяемые в трехмерных принтерах, покажутся спорными неискушенному пользователю.

Так, многие модели FDM устройств выпускались с деревянными корпусами — недолговечными и хрупкими на первый взгляд. Но дерево поглощает вибрации во время печати, что улучшает качество конечной продукции. Рамы из стали и алюминия служат дольше и обеспечивают защиту печатающего механизма от внешних воздействий.

Свои плюсы и минусы есть у закрытой или открытой (вентилируемой) рабочей камеры принтера. Некоторые филаменты (PLA-полимеры) нуждаются в быстром охлаждении, что достигается при хорошей вентиляции рабочей поверхности.

ABS-пластики, напротив, должны остывать медленно: это предотвратит неравномерное застывание слоев изделия. В этом случае модель не будет деформироваться (трескаться, перекашиваться, «растекаться»). Для ABS-полимеров желательно использовать принтер с закрытой рабочей платформой.

Наиболее оправдано применение FDM принтера, если необходимо изготовить небольшую партию или единичный экземпляр изделия по точной цифровой модели. В этом случае соотношение производительность—качество—соответствие размерам будет оптимальным.

Конструктивные особенности 3D-принтеров

Принцип работы 3D-принтера основан на законах кинематики. Выделяют несколько схем 3D-печати, исходя из перемещений платформы и печатающей головки, которые могут двигаться относительно друг друга в различных плоскостях.

Существует четыре основные схемы печати:

  • дельта,
  • экструдер перемещается по осям Х и Y,
  • экструдер меняет положение в пространстве по осям X и Z,
  • экструдер движется по осям X, Y и Z.

I схема

Платформа находится в неподвижном состоянии, положение по осям x, y, z меняет только экструдер. Особенность модели — наличие высокого каркаса. Печатающая головка размещена на трёх стержнях, каждый из которых закреплен на подвижном блоке, размещённом на опоре, с возможностью вертикального перемещения.

Плюсы: высокая скорость печати, хорошая точность.

II схема — экструдер движется по осям Х и Y

Печатающая головка находится над платформой и способна двигаться влево-вправо или вперед-назад, а платформа вверх-вниз.

III схема — экструдер перемещается по осям X и Z

Экструдер, как в предыдущем типе, способен передвигаться влево или вправо, а также менять своё положение в пространстве по высоте. Платформа, в свою очередь, способна двигаться вперед или назад не меняя высоты.

IV схема – экструдер движется по осям X, Y и Z

Последняя схема предполагает использование неподвижной платформы. Как в случае со схемой «Дельта», экструдер способен перемещаться по трём осям [x, y, z], однако в данном случае нет сложного механизма фиксации печатающей головки.

Комплектующие для 3D принтеров

3D принтер состоит из следующих элементов:

  • рабочий стол — площадка, на которой будут печататься изделия;
  • пластиковая нить — один из основных материалов, используемый устройством для печати;
  • экструдер — элемент, который плавит и выдавливает пластиковую нить;
  • натяжной элемент — натягивает нить;
  • радиатор — картридж, который нагревает пластик;
  • нагревательный датчик — определяет температуру термонисика;
  • форсунка — деталь с отверстием, через которую проходит расплавленная нить;
  • резьбовые валы — установлены на оси Z и приводят гайки в движение;
  • ремни — выполняют функцию перемещения;
  • шаговые двигатели — вращаются с увеличением;
  • рама — за счет нее все узлы удерживаются вместе;
  • корпус — обеспечивает безопасность в процессе печати;
  • электрические компоненты — блок питания, материнская плата, шаговый драйвер.