Что такое 3 д печать кратко

Обновлено: 04.07.2024

02.05.2017 17:40:52 10684 просмотра.

3D-печать: история, применение, перспективы

3D-печать — масштабная революция в мире физических вещей. Сегодня она охватывает все сферы деятельности человека и продолжает стремительно развиваться.

Прошлое: краткая история 3D-печати

История 3D-печати начинается в середине ХХ века, в 1950-е годы, когда американец Чарльз Халл попробовал воплотить в жизнь первую аддитивную технологию — стереолитографию.

Ближайшие родственники 3D-принтеров появились в начале 80-х годов ХХ века в Японии благодаря работе доктора Хидео Кодамы, который разработал устройство для быстрой послойной печати прототипов физических объектов.

В 1988 году было запущено серийное производство стереолитографических (SLT) принтеров, которые создавали объекты по цифровым заготовкам. Материалом служило жидкое вещество на основе акрила, которое под действием лазерных лучей превращалось в пластик.

В начале 2000-х годов произошла самая настоящая революция 3D-печати: рынок раскололся на два направления - высокотехнологичные дорогостоящие системы и доступные широкой категории потребителей устройства. И те, и другие стремительно развиваются, активно внедряясь во все сферы жизни человека.

Настоящее: сферы применения 3D-печати

Медицина

Сегодня во всём мире, в том числе и в России, успешно имплантируются напечатанные на 3D-принтере элементы человеческого скелета – кости, суставы, зубы. В НИИ травматологии и ортопедии Санкт-Петербурга благополучно применяют эндопротезирование утраченных конечностей и суставов, а в Новосибирском НИИ им. Н.Я. Цивьяна проводят операции по замещению черепных костей с помощью аддитивных технологий, возвращая к полноценной жизни детей и взрослых.

Строительство

Строительство с помощью 3D-печати составляет серьёзную конкуренцию традиционным подходам. Объединенные Арабские Эмираты, Тайланд, Китай и Россия уже сегодня используют современные мобильные принтеры для печати домов прямо на месте их расположения.

Метод печати тот же, что и в других сферах применения, – послойное экструдирование (производство путем продавливания вязкого материала через формующие отверстия). В качестве материала используются цемент, строительный мусор, бывшие в употреблении стройматериалы, стекловолокно и др. Технология работает по принципу строительного крана, возводящего стены из смеси бетона и связующих материалов.

Если говорить о рациональности данного метода строительства, то стоимость материалов и время работы в разы ниже, а отсутствие прорабов и бригад сокращает финансовые затраты на человеческий труд. Более того, данная технология обеспечивает жильем людей с крайне низким уровнем дохода.

Трудно переоценить перспективы быстрого возведения экономичного жилья оригинальных архитектурных форм как в перенаселенных городах, так и в труднодоступных уголках планеты.

Принтеры с технологией 3D-печати постепенно осваивают сферы производства продуктов питания, одежды, обуви, уникальных сувениров, игрушек, мебели – всего того, что используют люди в повседневной жизни.

Для печати бытовой продукции широкого спектра человеку понадобится лишь принтер и различные материалы к нему.

Пищевой 3D-принтер заправляется картриджами с ингредиентами и готовит самые изысканные многокомпонентные блюда по рецептам, хранящимся на карте памяти.

Одежда и обувь, напечатанные на 3D-принтере, уже демонстрировались на показах мод. Совсем скоро можно будет покупать выкройки и печатать себе платья и джинсы, не выходя из дома. К готовому изделию можно напечатать уникальные декоративные дополнения, чтобы придать индивидуальность фабричному продукту.

Будущее: перспективы 3D-печати

Технология 3D-печати в скором будущем позволит создавать элементы для строительства исследовательских баз на Луне и Марсе. NASA уже успешно испытала распечатанные на 3D-принтере титановые форсунки для ракетных двигателей.

Также в будущем на 3D-принтере можно будет воспроизвести ещё один принтер, запчасти и картриджи к нему. Самовоспроизводящиеся принтеры будут новым витком и в то же время логическим завершением 3D-революции.

Заключение.

Применение 3D-печати в повседневной жизни позволит снизить себестоимость изготовления продукции; сократить сроки производства; разработать изделие любых размеров и форм; точно, без брака воспроизвести предмет. Можно уверенно сказать, что применение 3D-печати обеспечивает яркое и комфортное будущее.

3D печать появилась на свет 40 лет назад и открыла потрясающие возможности для создания различных моделей в прототипировании, стоматологии, мелкосерийном производстве, кастомизированных продуктов, миниатюр, скульптур, макетов и многого другого.

Кто же изобрел 3D-принтер? Какая технология 3D-печати была сначала? И что напечатали на 3D-принтере первым делом? Приоткроем завесу тайны над огромным количеством интересных фактов и историй о появлении технологии.

Итак, как все начиналось…

Этап 1: Рождение идеи

Доктор Хидео Кодама, создатель системы быстрого прототипирования (1980 г.)

Доктор муниципального промышленного исследовательского института в Нагоя, Хидео Кодама, подал заявку на регистрацию патента на устройство, которое с помощью УФ-засветки послойно формировало жесткий объект из фотополимерной смолы.

По сути, он описал современный фотополимерный принтер, однако не смог в течение года, как того требовало патентное право, предоставить необходимые данные для регистрации патента и забросил идею. Тем не менее, во многих источниках именно его называют изобретателем технологии 3D-печати.

Чак Халл, создатель лазерной стереолитографии SLA

В тоже самое время Чак Халл работал в компании, которая делала покрытия для столешниц и мебели при помощи ультрафиолетовых ламп. Производство небольших пластмассовых деталей для прототипирования новых конструкций изделий занимало до двух месяцев. Чаку пришла в голову идея ускорить этот процесс совместив УФ технологию и размещение тонкого пластика послойно. В компании ему выделили небольшую лабораторию для экспериментов, где он работал по вечерам и выходным. В качестве материала Чак использовал затвердевающие под воздействием ультрафиолета фотополимеры на акриловой основе. Однажды ночью после месяцев экспериментов он смог наконец напечатать образец и был настолько окрылен удачей, что пошел домой пешком. Чак показал свое изобретение жене. Это была чашечка для промывки глаза, больше похожая на чашу для причастия, по мнению жены. Она и считается официально первой 3D-печатной моделью в мире и по-прежнему хранится в семье Халл, а после их смерти будет передана в Смитсоновский научно-исследовательский институт в Вашингтоне.

Чашечка Халла

Карл Декард и Джо Биман (справа), изобретатели SLS 3D-печати (1987 г.)

Еще один новый способ 3D-печати появился примерно в то же время, что и SLA-печать. Это селективное лазерное спекание SLS, при котором лазер используется для превращения сыпучего порошка (вместо смолы) в твердый материал. Разработкой занимались Карл Декард, молодой студент бакалавриата в Техасском университете в Остине, и его преподаватель, профессор, доктор Джо Биман. Причем идея принадлежала Карлу. В 1987 году они вместе основали корпорацию Desk Top Manufacturing (DTM) Corp. Однако пройдет еще не менее 20 лет, пока SLS 3D-печать станет коммерчески доступной потребителю. В 2001 году компанию выкупил Чака Халл, 3D Systems.

Скотт Крамп, разработчик FDM способа 3D-печати (1988 г.)

Удивительно, но более простой и дешевый способ 3D-печати - FDM (Fused Deposition Modelling) был создан после SLA и SLS, в 1988 году. Его автором стал авиационный инженер Скотт Крамп. Крамп искал простой способ создания игрушечной лягушки для своей дочери и использовал горячий клеевой пистолет: расплавил пластик и разлил его по слоям. Так родилась идея FDM 3D-печати, технологии послойного наплавления пластикой нити. Крамп запатентовал новую идею и стал соучредителем Stratasys вместе со своей женой Лизой Крамп в 1989 году. В 1992 году они выпустили на рынок свой первый серийный продукт - Stratasys 3D Modeler.

Этап 2: 3D-печать становится доступной

Первые создаваемые 3D Systems и Stratasys агрегаты были громоздкими и дорогостоящими. Стоимость одного составляла сотни тысяч долларов, и использовать их могли только крупнейшие компании автомобильной и аэрокосмической отрасли. Принтеры имели массу ограничений и не могли широко применяться. Развитие технологии шло очень медленно. Спустя 20 лет, в 2005 году появился проект RepRap (Replicating Rapid Prototyper) — самовоспроизводящийся механизм для быстрого изготовления прототипов.

Идею быстро подхватили трое техногиков из Нью-Йорка и открыли компанию по производству настольных FDM принтеров - MakerBot. Этот и стало вторым поворотным моментом в современной истории 3D-печати.

Параллельно шли разработки других технологий. Среди них можно выделить биопринтинг. Томас Боланд из Клемсонского Университета запатентовал использование струйной печати для 3D-печати живых клеток, что сделало возможным печать человеческих органов в будущем. Исследования в этой области ведут десятки компаний по всему миру.

Еще одним важным способом применения новой технологи стало создание протезов, сначала обычных, а потом и бионических. В 2008 году первый напечатанный протез был успешно трансплантирован пациенту и позволил ему вернуться к нормальному образу жизни.

Этап 3: 3D печать сегодня

В последние годы 3D-печать стала доступна массовому потребителю: цены на принтеры значительно сократились, а их использование стало удобнее. Фотополимерные 3D-принтеры печатают детализированные модели с высокой точностью и разрешением. Количество пользователей растет в том числе за счет огромного сообщества энтузиастов, готовых прийти на помощь новичкам. Этому способствует и наличие готовых файлов для 3D-печати и доступность программного обеспечение для создания моделей.

3D-печать становится уже стандартным решением в таких отраслях как стоматология, ювелирное дело, ортопедия, в других отраслях внедрение идет полным ходом. Перспективы бесконечны - от строительства домов до нейрохирургии, от печати шоколадом до печати металлом.

Александр Корнвейц,

Технология 3D печати была запатентована в 80-х годах прошлого века, но популярность обрела относительно недавно. Были разработаны новые, перспективные методики и возможности 3D-технологий вышли на совершенно новый уровень. Однако и по сей день методика известна не во всех кругах, и далеко не каждый в курсе, что такое 3D печать. В сегодняшней статье мы постараемся подробно и доступно объяснить вам, что такое 3D печать и где она применяется.

Этапы 3Д печати

Чтоб вам было понятнее, что такое 3D печать, рассмотрим процесс воспроизведения пошагово. Ниже представлены конкретные этапы 3Д печати. Как это работает:

Выполняется 3D моделирование необходимого объекта по определенным правилам;
Файл с цифровой моделью загружается в программу-слайсер, в которой генерируется управляющий код для 3D принтера;
Устанавливаются необходимые параметры 3D-печати;
Код записывается на съемный носитель памяти, который подключается к 3Д принтеру; воспроизводится.

Воспроизведение объектов происходит постепенно. По требуемой форме слой за слоем наносится выбранный материал, формируя готовое изделие. Стоит отметить, что возможности 3Д-печати практически безграничны, то есть изготовить можно все что угодно. В некоторых технологиях для очень тонких нависающих элементов предусмотрено наличие поддержек, благодаря которым можно избежать их провисания.
Естественно, это очень упрощенное описание этапов 3Д печати, но они дают вполне четкое представление о сути методики.

Технологии 3D печати

Для воспроизведения различных объектов используются различные технологии 3D печати. Они отличаются как применяемыми расходными материалами, так и скоростью и точностью печати. Перечислим основные технологии 3D печати:

Моделирование методом наплавления (Fused deposition modeling, FDM). Одна из самых распространенных технологий 3D печати, применяется в большинстве настольных 3Д принтеров и представляет собой идеальное соотношение цена/качество. Печать происходит посредством послойной подачи нити расплавленного пластика;
Лазерная стереолитография (Laser stereolithography, SLA). Формирование объекта происходит за счет послойного засвечивания лазером жидкой фотополимерной смолы, которая твердеет под воздействием излучения. Одна из вариаций данной технологии – DLP 3Д печать. В ней вместо лазера применяется специальный проектор. Оба метода 3D печати применяются для создания объектов с высокой степенью детализации. В случае DLP печати дополнительным преимуществом является также скорость;
Селективное лазерное спекание (Selective laser sintering, SLS). Воспроизведение выполняется за счет послойного плавления специального порошка под действием лазерного излучения. Этот метод 3Д печати широко применяется в промышленности для изготовления прочных металлических элементов

Применение 3D печати

Как вы уже наверняка поняли, применение 3D печати чрезвычайно обширно. Второе название технологии – быстрое прототипирование – говорит само за себя. При изготовлении прототипов и макетов моделей 3Д печать может оказаться просто незаменимой. Также она является очень выгодным решением для мелкосерийного производства. В аэрокосмической и автомобильной промышленности 3D-технологии уже вовсю применяются ввиду высокой рентабельности и скорости изготовления компонентов. Кулинары работают над развитием пищевых 3D-принтеров, а в медицине 3Д-печать стала чем-то вроде технологии будущего. С помощью 3D-биопечати планируется производство костей, органов и живых тканей, а пока на 3Д-принтерах печатают имплантаты и полноценные лекарственные средства. Настольные 3D принтеры могут использоваться в бытовых целях: для ремонта, изготовления различных домашних мелочей и так далее. А дизайнеры, модельеры, скульпторы и художники высоко ценят возможности 3D печати и 3D моделирования как необычный способ реализации своего таланта.

Что ж, это было краткое описание того, что такое 3D печать. Надеемся, мы смогли доступно подать необходимую информацию. Если у Вас имеются дополнительные вопросы, которые мы не затронули, пишите нам на электронную почту и мы, в случае необходимости, добавим и Ваши вопросы! С уважением, коллектив компании 3DDevice.

Также хотим напомнить о возможности заказать в 3DDevice услугу 3D печати, 3D сканирования, 3D моделирования или покупки сопутствующего оборудования и расходных материалов с доставкой по всей Украине. По всем интересующим вопросам обращайтесь к нам по одному из телефонов, указанных здесь. Будем рады сотрудничеству!

В последнее время, эту магическую фразу: "Напечатали на 3D принтере", можно услышать все чаще и чаще. На этом загадочном устройстве в последнее время печатают все что угодно, от игрушек до автомобилей и жилых домов. По крайней мере эксперименты по созданию, а вернее печатанию на принтере домов, уже проводятся в ряде стран.

Вот слышит простой обыватель такую новость и думает, мол что это за неземные технологии? Где ж такое видано, чтобы дома печатать?

В самом деле, в сознании простого пользователя, принтер - это такое устройство, которое стоит возле компьютера, и печатает на бумаге различные фотографии, документы, и прочие плоские изображения. Напечатать на таком дом, или автомобиль, действительно нельзя.

Но у 3D принтера, с обычным офисным, если и есть что общее, то разве что только название.

3D печать, хоть и получила распространение в наше время, изобретена была не так уж и недавно. Технологии 3D печати, были разработаны и запатентованы в конце 80х годов, а массовое практическое использование, начали получать уже в 90-е. По крайней мере, в 1993 году, компания Solidscape впервые начала производить такие устройства серийно. Конечно тогда они были менее совершенны, чем современные. Да и современные то, честно говоря, совершенными назвать еще нельзя. Технология эта на сегодняшний день еще активно развивается.

Но что же представляет из себя такая печать?

Ничего сверхъестественного и неземного тут нет. На первый взгляд, технология довольно проста. На компьютере создается трехмерная модель какой-либо вещи, после чего, основываясь на этой модели, принтер печатает её, но не в виде рисунка на бумаге, как обычный принтер, а в виде трехмерной вещи, которую потом можно взять, потрогать и даже использовать. Например, бытовой 3D принтер, использует для этого жидкий пластик. Принтер расплавляет пластиковые нити, похожие на гитарные струны, а печатающая головка наносит этот пластик слой за слоем на рабочую поверхность, пока не "отольет" таким образом готовую вещь. Вот и вся печать. Главное здесь - точная и хитрая компьютерная программа, управляющая печатающей головкой и ее движениями.

Разные модели принтеров используют для печати разные материалы. Это может быть не только пластик, но и металлоглина, различные смолы, и даже бетон

Но какого бы назначения не был принтер, и какие бы материалы не использовал, принцип его работы остается один: слой за слоем наносить материал, пока не получится готовый объект.

Сейчас их пытаются использовать не только в мелкосерийном производстве, для которого подобные технологии действительно стали буквально прорывом, но также в строительстве, и даже медицине. Вообще, сферы в которых можно применять 3D печать, постоянно расширяются. Сегодня, за относительно небольшие деньги, можно даже приобрести такой принтер для дома. Остается только научиться делать 3D модели для печати.

Читайте также: