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?
Содержание
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:
- 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. - 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.
- Ламинирование
Этот способ позволит значительно удешевить стоимость полученных изделий, так как использует в качестве сырья бумагу, листы из тонкого металла и пластика. - 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:
- сувенирная и подарочная продукция с изображением полюбившихся героев художественных и мультипликационных фильмов;
- оригинальные брелоки, красивая бижутерия, аксессуары для смартфонов, планшетов, сумок;
- товары повседневного использования: тарелки, ложки, вилки и пр.;
- предметы быта: своеобразные шкатулки, интересные вазы и абажуры, другие изделия, призванные украсить жилище или офис;
- наглядные учебные пособия, применяемые в детских садах, школах, колледжах, университетах;
- рекламная продукция: от небольших надписей до вывесок и баннеров;
- макеты обуви, одежды, которые впоследствии будут использоваться профессиональными дизайнерами;
- запасные части;
- 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.
