Unique-3D Technologies – Уникальные-3Д Технологии -Ситалловое стекло для 3D принтера

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

 Технология 3D-печати становится все более популярной и все больше и больше статей о ней появляются в СМИ.
К сожалению, качество этих текстов оставляет желать лучшего. Также в Интернете проводятся онлайн-тренинги по технологиям 3д печати, которые основаны главным образом на том же мусоре, который мы можем прочитать на страницах крупнейших новостных порталов.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

В этой статье вы найдете ответы на вопрос: что можно назвать 3D-печатью, а что нет.

Многое из написанного может показаться удивительным, потому что это противоречит общей идее 3D-Печати.
Тем не менее, реальность такова, как описано в данной статье.

Вот 10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати …

1. 3D-печать не является новой технологией

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати
Карл Декард и Джо Биман – создатели технологии SLS

Вопреки большинству мнений, распространенным в средствах массовой информации в течение нескольких лет, технология 3D-Печати не нова. Официальным началом исследований в данной области считается 1984 год, когда Чарльз Халл подал патент на «стереолитографию» – первый аддитивный метод, состоящий в селективном отверждении последующих слоев фотополимерной смолы лазерным лучом. Однако стоит помнить, что концептуальная работа по технологиям 3Д-Печати датируется 1970-ми годами, а в 1980-х годах, помимо Халла, несколько других людей в мире (например в Японии Хидео Кодама или во Франции  Ален Ле Меауте) работали над стереолитографией.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати
Первая печать на 3D-принтерах по технологии SLA (стереолитография)

Первая компания, выпускающая и продающая 3D-принтеры в мире, была основана Халлом в 1986 году 3D Systems. Вскоре появилось множество других компаний, а также новые методы производства.
Stratasys – создатель технологии FDM. Трехмерная печать термопластов в виде моноволокна,
EOS, которая изначально также создавала стереолитографию, а теперь является ведущим производителем машин SLS и DMLS,
Materialize – одна из крупнейших сервисных компаний в области печати, которая появилась в 1991 году.

Интересно отметить, что термин «трехмерная печать» появился только в 1993 году благодаря исследователям Массачусетского технологического института (MIT), которые разработали метод создания пространственных моделей из гипсового порошка. Таким образом, технология под названием «3D-печать» была первоначально придумана в следствии одного конкретного метода 3Д-печатной технологии и только затем стала использоваться в контексте всех аддитивных методов.

Более 20 лет 3D-принтеры были областью только небольшой группы специалистов, которые использовали их для быстрого прототипирования.
Даже если информация о них и появлялась в СМИ, то их рассматривали только на основе технологического любопытства и никто не воспринимал их слишком серьезно. Этот подход изменился только после 2010 года из-за быстрого увеличения популярности любительских 3D-принтеров типа FDM, разработанных в рамках проекта RepRap.

Таким образом, трехмерная печать – это не новая технология, просто люди начали интересоваться 3Д Печатью совсем недавно.

2. 3D-печать – очень емкое определение, которое состоит из множества различных способов производства

Наиболее популярной технологией является FDM печать, то есть печать из пластика в виде нити которая намотана на катушку.
3D-принтеры, использующие этот метод в работе, относительно просты в использовании и дешевы, что делает их идеальным рабочим инструментом для людей, которые просто хотят войти в мир 3D-печати и не тратить при этом больших денег.
К сожалению, следствием этого является общее мнение о том, что вся 3D-печать является технологией FDM или что она является доминирующей технологией, а остальные методы мало используются в узких областях.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Доля на рынке FDM 3D-принтеров является самой большой в мире что подтверждают отчеты о продажах в течение нескольких лет. Однако стоит помнить, что из-за технологических ограничений 3D-принтеры такого типа применяются только в производстве конкретных деталей. В некоторых областях промышленности такие принтеры будут просто бесполезны.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Тяжелая промышленность, аэрокосмическая, автомобильная, литейная, ювелирная и медицинская промышленность в основном используют печать 3D-принтеров из металла, порошковых пластмасс или светоотверждающихся смол. Настольные FDM 3D-принтеры  используются только для создания первых, предварительных прототипов, где точность или качество имеют второстепенное значение, а также время и стоимость их производства.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати
3D SLS-принтеры в производственном зале Materialize SA в Bielany Wrocławskie

Сколько стоит технология 3D-печати? Прежде чем ответить на этот вопрос, стоит понять, что такое 3D-печать.

Трехмерная печать – это метод изготовления деталей поэтапным методом. Этот метод заключается в применении последовательных слоев материала и его соединения, создавая пространственную модель.

Теоретически, пространственной печатью можно назвать любую технику, где мы создаем пространственный объект путем наложения слоев, используя любые материалы и способы их объединения. Таким образом существуют следующие методы трехмерной печати:

  • применение последующих слоев полужидкого пластика (FDM)
  • отверждение светочувствительных смол с использованием лазерного луча (SLA), света от излучаемого проектором (DLP) или УФ-лампой (PolyJet / MJP)
  • селективная адгезия гипсового порошка (CJP) или песка (Binder Jetting)
  • селективная адгезия пластмассовых порошков и их сварка (MJF)
  • селективное спекание порошковых пластмасс (SLS)
  • селективное плавление порошкообразных металлов (SLM, DMLS, EBM)

и многие другие методы, которые являются вариациями вышеизложенного. Кроме того, существуют методы, которые, хотя и совместимы с определением пространственной печати, но называются таковым несколько с преувеличением (например, трехмерная печать шоколадом или продуктами питания).

3. Существует множество, а не одна «лучшая» технология 3D-печати – все они имеют разные преимущества и недостатки

Технологии 3D-печати очень разнообразны, и каждый из них позволяет создавать детали из разных материалов с различными физическими и химическими свойствами и с различной точностью. Таким образом, невозможно определить, какой из них «лучший» . Ниже семь самых популярных методов 3Д печати с учетом их самых важных преимуществ и недостатков.

FDM / FFF – трехмерная печать термопластов в виде мононити

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

 

Преимущества :

  • низкий цена – (не считая, конечно, промышленных 3D-систем Stratasys) 3D-принтеры FDM / FFF являются самыми дешевыми устройствами по 3Д-Печати на рынке; их цены начинаются от суммы 12-15 тысяч рублей  (дешевые китайские комплекты для самосборки) до суммы в несколько десятков тысяч рублей, на которые можно приобрести устройство высокого класса с печатью хорошего качества, которые могут быть успешно использованы в работе и хобби
  • дешевые расходные материалы – предполагается, что стоимость высококачественной нити составляет  около 1500р/750гр чистого веса пластика без катушки
  • дешевая эксплуатация – единственные затраты при использовании 3Д-принтеров этого типа – электроэнергия и материальные затраты на аксессуары, такие как клейкие вещества для лучшего прилипания изделий к столу. Хотя и тут есть решение проблемы – ситалловое стекло , предполагает многоразовое использование, не требует дополнительных  веществ, улучшающих адгезию.
  • простота обслуживания – большинство потенциальных поломок в этом типе 3D-принтеров могут быть отремонтированы самостоятельно; в более сложных случаях решением может быть замена целого модуля (например, печатающей головки или экструдера)
  • скорость работы – небольшие детали с простой геометрией печатаются в пределах нескольких – максимум дюжины часов, часто в течение одного рабочего дня / одной смены
  • пост-обработка – не считая сложной геометрии, где должно быть создано много поддерживающих структур, пост-обработка проста

Недостатки:

  • не очень высокая точность по сравнению с другими методами производства – высота печатного слоя в технологии FDM / FFF стандартная 0,1 – 0,3 мм (конечно, вы можете попытаться напечатать на более низком или более высоком уровне в зависимости от ваших потребностей); стандартный диаметр печатающей головки составляет 0,4 мм (отверстие, из которого экструдируется полужидкий пластик); таким образом, при печати деталей, мы можем забыть о точности на уровне, например, 1 микрона; это также один из наиболее распространенных аргументов против 3D-принтеров, сделанных пользователями фрезерных станков с ЧПУ
  • проблемы с усадкой – такие материалы, как ABS или нейлон, характеризуются значительной термоусадкой, которая в некоторых случаях портит геометрию изделий.
  • пост-процессинг сложных геометрий – некоторые геометрии потребуют создания таких сложных внутренних опорных структур, что их удаление после печати будет либо очень сложным, либо невозможным.

SLA / DLP – 3D-печать с светоотверждающимися смолами

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

преимущества:

  • высокая точность печатных моделей – из смол мы можем создавать детали со слоем 0,025-0,05 мм; это точность, недоступная для большинства других  методов 3Д-печати.
  • легкое удаление поддерживающих конструкций – не считая очень сложных геометрий, очень легко удалять опоры из отпечатков из смолы, которые создаются совершенно по-другому, чем, например, в FDM / FFF
  • возможность использования биосовместимых смол – изделия, изготовленные из таких смол, могут использоваться после стерилизации во время хирургических операций и контактировать с тканью.

Недостатки:

  • более высокая цена – самая дешевая система по такой технологии 3Д-Печати обойдется как минимум несколько десятков тысяч рублей, однако, чтобы получить действительно хорошие результаты затраты могут составить и более сотни тысяч рублей.
  • высокая цена расходных материалов – цена смолы в несколько раз больше, чем нити для трехмерных принтеров типа FDM / FFF; например, смолы для популярного 3D-принтера FormLabs Form 2  около 16000 рублей за 1 литр / 1 кг в зависимости от вида и свойств.
  • после обработки – после печати изделие следует промыть в воде или изопропиловом спирте (в зависимости от вида), что требует дополнительной работы; некоторые смолы требуют дополнительно засвета с помощью УФ-лампы, чтобы придать им максимальные свойства (например, биосовместимые смолы Formlabs)
  • процесс трехмерной печати «грязный» – после снятия с рабочего стола изделия покрыты слоем незатвердевшей смолы, которую необходимо смыть; кроме того, все работы должны выполняться в защитных перчатках и в специальном месте.

PolyJet / MJP – трехмерная печать из УФ-отвержденных смол

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

преимущества:

  • максимальное качество печати – возможность печати на слоях до 0,016 мм
  • отличный способ построения подпорных конструкций – вспомогательные поддержки для печати из материалов, которые растворяются водой или растворяются в специальных химических веществах; благодаря этому можно печатать очень сложные и точные геометрии;
  • возможность использования биосовместимых смол
  • Простой процесс печати – машины такого типа практически не требуют обслуживания

Недостатки:

  • очень высокая стоимость машин – цена составляет более 1,5 млн рублей
  • очень дорогие расходные материалы – цена картриджей со смолами достигает нескольких тысяч рублей
  • дорогостоящая постобработка – в зависимости от производителя требуется специальная станция (водоомыватель или химикат)
  • дополнительное потребление материала – из-за специфики технологического процесса, 3Д-принтеры этого типа должны постоянно пропускать через себя  смолу, даже если на данный момент ничего не печатается, для того что бы неиспользуемые головки не засохли.

CJP – 3D-печать в полном цвете

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

преимущества:

  • возможность распечатывать детали в полном цвете
  • способность печатать любую геометрию – из-за того, что это порошковая технология, порошок, который не связан друг с другом, создает естественную несущую структуру, которая легко удаляется после печати
  • возможность расположения изделий – по вышеуказанным причинам мы можем поместить намного больше деталей в рабочую камеру, которые можно укладывать «друг на друга» практически под любым углом; поэтому общая рабочая площадь является фактическим объемом всей рабочей области, а не только поверхностью рабочего стола, как в FDM / FFF, или технологиями смолы
  • простое управление устройством

Недостатки:

  • очень высокая стоимость машин – цена составляет более 1 млн рублей
  • не долговечность моделей – из-за того, что изделия сделаны из гипсового порошка, они довольно хрупкие и могут служить только как демонстрационные модели.
  • ограничения в моделях при печати – технологически толщина стенки не должна быть меньше 1 мм.
  • сложная постобработка – после печати модели сначала необходимо нагреть, чтобы испарить влагу, затем вакуумировать неочищенный порошок, затем дополнительно очистить модель вручную кистью и наконец, искупать ее в специальном средстве, которое дополнительно отверждает порошок и улучшит цвета
  • процесс трехмерной печати «грязный» – мы работаем с гипсовыми порошками с консистенцией муки …

SLS – трехмерная печать порошкообразных спеченных пластмасс

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

преимущества:

  • способность печатать объекты из прочных термопластов – прежде всего это полиамидные материалы
  • способность печатать объекты со сложными геометриями – из-за того, что это порошковая технология, порошок, который не спекается, создает естественную структуру поддержки, которая после распечатки легко удаляется (хотя бывают ситуации, когда опоры все же остаются)
  • возможность укладки изделий
  • возможность распечатать готовые к использованию детали для авиации, автомобильной промышленности и т. д. 

Недостатки:

  • огромный ценник на устройство  – стоимость 3D-принтеров составляет несколько млн. рублей
  • необходимость обеспечения дорогостоящей инфраструктуры  – машины SLS – это промышленные машины, которые не должны  работать в офисной среде (в некоторых конфигурациях не могут)
  • процесс трехмерной печати «грязный» – мы работаем с полиамидными порошками с консистенцией муки …

SLM / DMLS / EBM – 3D-печать из порошковых металлов

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

преимущества:

  • возможность печати металлических деталей
  • возможность печати объектов со сложной геометрией
  • возможность распечатать готовые к использованию детали для авиации, автомобильной промышленности и т. д. 
  • способность печатать медицинские имплантаты (из титана).

Недостатки:

  • огромный ценник  – стоимость 3D-принтеров составляет несколько млн. рублей
  • необходимость обеспечения дорогостоящей инфраструктуры
  • нет возможности укладки изделий – хотя это технология порошков, необходимо использовать опоры
  • очень сложная постобработка – металлические детали должны быть механически отделены от рабочего стола 3D-принтера (который также сделан из металла) и несущих конструкций; может потребоваться дополнительная обработка деталей путем фрезерования и / или полировки
  • очень сложная подготовка моделей для 3D-печати – технология 3D-металлопечати – самый сложный и самый продвинутый метод; печать больших и сложных деталей требует правильной их компоновки на рабочем столе и проектирования опорных конструкций, которые будут хорошо удерживать и в то же время быть легко удаляемыми позже.

4. Некоторые технологии 3D-печати уже «переделаны» , другие еще не пришли

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Технологии 3D-печати были разработаны уже более 30 лет назад, к сожалению, не все методы “дожили” до наших дней… Некоторые методы достигли апогея их возможностей, и их развитие в настоящее время весьма ограничено, другие вообще перестали использоваться.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Примером может служить технология LOM, то есть создание пространственных моделей перекрывающихся листов пленки и вырезание из них форм последующих слоев. В 2000-е годы этот метод был опробован ирландской компанией MCor, которая заменила фольгу бумагой, но в конечном итоге она не вышла на рынок.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печатиТехнология CJP (трехмерная печать с полноцветным порошком) По причине высокой стоимости оборудования, технология не распространена в коммерческой среде, а используется в узких областях промышленности.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Можно так же сказать что технологии, которые будут доминировать на рынке в течение нескольких десятков лет, еще не разработаны! Прогресс в этой области огромен и каждый год предлагаются решения, которые революционизируют отрасль в меньшей или большей степени.

5. 3D-принтеры в основном используются в промышленности и медицине

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Такие технологии служат в качестве процесса быстрого прототипирования. 3D-принтеры должны делать то же самое, что и например, фрезерные станки с ЧПУ. И предполагалось, что они будут быстрее и дешевле, чем с другие традиционные методы производства. Первым пользователем 3D-принтеров была промышленность, а затем медицина (печатные анатомические модели и костные имплантаты).

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Во второй половине 2000-х годов, наряду с развитием проекта RepRap, хобби и любители технологических инноваций заинтересовались 3D-печатью, а после 2010 года были сделаны попытки создать потребительские товары из 3D-принтеров. И хотя этот сегмент все еще быстро растет, а любительские или потребительские 3D-принтеры из года в год улучшают данные показатели продаж, основными клиентами остаются профессионалы – в том числе тяжелая промышленность, авиационная промышленность и автомобильная промышленность.

6. 3D-печать домов, шоколадных изделий и продуктов.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

 

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Применение 3Д-печати в строительстве не решает каких-либо существенных проблем и с точки зрения данной индустрии даже генерирует больше …
Строительный 3Д-принтер дорог а возможности такого метода оказываются неконкурентными в сравнении с традиционной ручной силой. Очевидным плюсом такого метода является скорость строительства.

То же самое относится к 3D-печати продуктов питания …

Наиболее известными проектами этого типа были принтеры 3D Printing Printers (ChefJet) и шоколад (CocoJet). Это устройство было разработано с крупнейшим производителем шоколада в мире Hershey. К сожалению, ни один из них не был выпущен на рынок …

7. Биопечать внутренних органов – это будущее

Эта тема часто появляется в статьях, опубликованных в основных средствах массовой информации. В этом случае технология действительно очень полезна и рано или поздно она будет коммерциализирована, но проблема в том, что:
  • на данный момент биопечать происходит в научно-исследовательских институтах и ​​далека от практического применения
  • печать полностью функциональных внутренних органов (не говоря уже о живых организмах, больших, чем простейших) никогда не происходит

Биопечать – это прежде всего создание тканей или фрагментов органов, которые будут использоваться в первую очередь для тестирования медицинских препаратов или для хирургии трансплантата (например, кожи). В любом случае биопечать будет использоваться в коммерческих целях не ранее, чем через 10 лет … В течение этого времени методы производства должны быть оптимизированы, производственные процессы проверены и сертифицированы и наконец, должны появиться компании, которые будут производить, продавать и обслуживать такие 3D-принтеры.

8. Невозможно напечатать «все» на 3D-принтере

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Одним из наиболее часто повторяющихся рекламных лозунгов, используемых небольшими компаниями, оказывающими услуги 3D-печати, является «Мы напечатаем вам все, что вы хотите!» . Это неверный призыв, потому что с помощью 3D-принтера вы не можете печатать «все» – вы можете распечатать все, что сделано из одного конкретного материала, и нет геометрических ограничений для данного метода изготовления (см. Пункт 3).

9. 3D-печать по-прежнему в основном является областью хобби и любителей

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Количество 3D-принтеров, продаваемых в мире, растет из года в год, и в основном это связано с любительскими и потребительскими устройствами. Когда 3D-принтеры отправятся в любой дом? Да не скоро… И дело не только в самих устройствах, а в людях, которые их используют. Вопреки всему, люди не хотят производить вещи. Они просто хотят иметь их!

Если 3D-принтеры позволят создавать любые предметы, не более чем через час, то их популярность повысится до уровня персональных компьютеров или смартфонов. К сожалению, в нашей жизни устройства такого типа вряд ли появятся … Таким образом, пользователями 3D-принтеров будут люди, которые готовы смириться с их технологическими ограничениями и в то же время будут иметь желание часами готовить 3Д модели, терпеливо ждать завершения печати и решать  возникающие проблемы.

И таких людей становится все больше и больше.

10. 3D-печать меняет мир в тех областях, о которых обычные люди даже представляют.

10 вещей, которые вы должны знать о 3D-печати

Технологии 3Д-Печати меняли мир на протяжении многих лет.  Но не все знают о многих сегментах ее использования.
Простой пример:
Вы когда-нибудь задумывались, как производится автомобиль? Или компьютер? Или радиатор, дверные ручки или любые другие вещи, которые используются каждый день? Наверное нет … Вы, наверное даже не понимаете, что 3D-принтеры в большей или меньшей степени используются в производстве каждой из этих вещей. От создания первых прототипов до поддержки или оптимизации производственных процессов.

Даже при производстве мороженого может быть использована 3Д Печать из пластика. Как? Создавая прототипы мороженного, которые анализируются визуально. Используется для разработки упаковки или как мороженное будет выглядеть в обертке, как будет выглядеть при этом логотип на ней. Или как оно будут смотреться в магазине в холодильнике рядом с продуктами конкурентов.

Хорошо, но разве вы не можете просто создать такой макет для теста, но традиционным способом? Конечно можно, но это будет более долгий и трудоемкий процесс. 3D-принтеры не делают ничего экстраординарного – они производят точно такие же вещи, как и другие машины, но делают это быстрее и дешевле.

В этом и есть революция трехмерной печати.

About the author

ylvov

Related Posts

Leave Your Comment

%d bloggers like this: