Какво е 3D принтер

Една от най-обещаващите тенденции в съвременния свят е създаването на триизмерни обекти с помощта на 3D печат. Технологията за печат ви позволява да създавате доста сложни и детайлни продукти. Днес използването на 3D печат е възможно не само в производствените обекти, но и у дома, достатъчно е да закупите 3D принтер.

Какво е 3D принтер?

Триизмерният принтер е устройство, способно да създава обекти въз основа на създадени цифрови 3D модели. Продуктите се получават чрез нанасяне слой по слой на материала. Като основа се използват термопластични и фотополимерни смоли, но с развитието на технологиите броят на използваните като суровини материали се увеличава.

Процесът на производство изглежда така:

1. Протича процесът на създаване на 3D модел, т.е. визуален образ на бъдещия продукт се разработва при запазване на всички пропорции. Моделът е създаден с помощта на специализиран софтуер.
2. След като създадете модела, трябва да обработите файла. Обработката се състои в преобразуване на файла в цифров код, който разделя целия модел на много паралелни слоеве. По този начин се генерират команди за 3D устройството, което разпределя материала за създаване на обекта.
3. Последният етап е 3D принтиране на продукта, т.е. процесът на създаване на продукт чрез нанасяне слой по слой на материал.Процесът се извършва с помощта на печатаща глава (екструдер), която се движи по осите 0Y и 0X, т.е. материалът се подава само по хоризонталната равнина в съответствие с програмния код на слоя. За да нанесете следващия слой, екструдерът се движи по вертикалния водач (по оста 0Z) на разстояние, равно на размера на слоя. След което започва нанасянето на следващия хоризонтален слой.

Справка: Процесът на печат може да се различава в зависимост от технологията на производство, но общият процес на създаване на продукти се състои от нанасяне на материала слой по слой.

Видове 3D принтери

Устройствата се разделят в зависимост от уникалността на процеса на печат, т.е. върху използваната технология. Най-често срещаните методи за печат са FDM (Fused Deposition Modeling) и SLA (лазерна стереолитография).

Технологията за насочено моделиране е един от първите появили се методи за печат. Термопластмасата се използва като материал за изработване на предмети под формата на навити игли за плетене или конци на макара. Методът на печат е както следва:

1. Макарата или нишката е монтирана в екструдера. Под въздействието на нагревателното устройство материалът започва да се топи и изтича през канала върху работната повърхност.
2. Екструдерът се движи по определени координати в съответствие с цифров код. Производството се извършва на слоеве спрямо хоризонталната равнина.
3. При производството на сложни продукти се използват два материала: основен и спомагателен. Продуктът е създаден от основен материал. Помощният материал е предназначен за създаване на временни опори, както и за запълване на кухото пространство на продукта. защотоПринтерът не е в състояние да отпечата обект във въздуха без причина.

Справка: Спомагателният материал впоследствие се отстранява със специален разтворител или лесно се отчупва.

Продуктите, произведени по технологията FDM, имат добра механична и химическа якост. Такива свойства се постигат чрез използването на термопластичен индустриален клас. Тази технология също е лека и подходяща за използване у дома.

SLA технологиите или стереолитографията печатат продукти с течни фотополимерни смоли, които се втвърдяват под въздействието на източник на енергия под формата на лазер. Използвайки този метод, продуктите имат висока точност (до 15 микрона). Обектите се отпечатват, както следва:

1. Работната повърхност се спуска в контейнер с фотополимерна течност до дълбочината на един слой;
2. Източникът на енергия (лазер) изрязва формата на обекта според зададените координати на обекта;
3. Възниква процес на полимеризация, в резултат на което се получава втвърдяване в точките на контакт;
4. Процедурата се повтаря за всеки слой до получаване на обекта;
5. След изработка моделът се потапя в контейнер със специален разтвор за почистване от спомагателни елементи;
6. Последният етап е ултравиолетово облъчване, за да се ускори процесът на образуване на продукта.

Стереолитографията е една от най-модерните технологии, но изисква скъпи материали. Има и по-малко известни видове печат:

SlS (селективно лазерно синтероване) принципът на създаване на обект е да се подаде тънък слой материал под формата на прах към работната зона, който се синтерува под действието на лазер.Основното предимство на този метод е липсата на необходимост от използване на спомагателни елементи, но изисква допълнителна топлинна обработка. Не е предназначен за използване в домашни условия.

EBM (топене на електронен лъч). Технологията е подобна на селективното лазерно синтероване, но продуктът се създава във вакуум и не изисква допълнителна топлинна обработка.

Триизмерният печат включва 3D писалка. Принципът на действие е подобен на технологията FDM, но има по-миниатюрен вид и се използва за създаване на рисунки с триизмерен ефект.

Какво може да направи един 3D принтер?

Днес 3D принтирането се използва в почти всички сфери на живота. Има примери за създаване на кулинарни ястия с помощта на 3D печат. Части с всякаква сложност се създават за по-сложни структури във всички индустрии. Но най-подходящата и необходима област все още е медицината.

Няколко компании разработват органични симуланти, които на практика могат да заменят естествените тъкани. 3D принтирането може да помогне и в областта на смяната на стави. Най-често срещаното приложение на триизмерното производство е в стоматологията. Освен за протезиране, принтерите се използват за изработка на модели на органи. Възможностите за 3D печат се увеличават и стават все по-достъпни всеки ден.

3D принтерите помагат не само на хората, но и на животните. Един от известните случаи е създаването на черупка за костенурка, която е пострадала при горски пожар. Така новата черупка спаси живота на животното и има много такива случаи. Друг уникален случай е протеза на крака на слон. Уникалността на случая се състои в това, че протези за слонове практически не се правят поради голямото тегло на животното.

Съвременната технология за печат ви позволява да създадете дори цяла сграда. Изграждането на малката къща (37 кв.м) отнело на изследователите само 24 часа и било половината от цената на конвенционалния метод.