Современные технологии не стоят на месте и каждый день изобретаются новинки в различных областях науки. Одним из таких ноу-хау является 3Д-принтер. Изобретение данного устройства позволяет создавать уникальные 3Д-модели, использование которых возможно в любых отраслях, начиная от строительства и заканчивая медициной.

История возникновения 3Д-принтера и что это такое?

На самом деле, промышленные 3Д-принтеры появились давно, однако их существование не так афишировали для обычного населения. Первая 3Д-модель появилась в далеком 1985 году. Принтер был немногофункциональным и печатал черно-белым цветом. Уже в 1988 году началось производство цветных моделей. На данный момент, существует огромное число моделей, которые работают на основе широкого диапазона материалов. Еще в 2000 году 3Д-принтеры могли работать только с пластиком АВС. А сегодня спектр материалов расширился до нескольких сотен материалов. К ним относится: акрил, бетон, гидрогель, бумага, гипс, лед и т.д.

Уже в 2005 году появилась модель принтера, которая позволила создавать цветные модели. Данное устройство могло распечатать большую часть комплектующих модели. В 2014 году появился первый принтер с огромной областью печати. Эта разработка позволяет создавать модели неограниченной величины. Уже была попытка напечатать бетонный дом в его полноценном размере.

На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Так все таки что такое 3Д-принтер и какие функции он выполняет?

3Д-принтер - это специальное устройство для создания трехмерных моделей. С помощью данной машины можно создавать объемные модели различной величины. Благодаря выводу информации в трехмерной форме, все полученные объекты имеют реальные физические параметры.

Как работает 3Д-принтер и как создаются реальные трехмерные модели?

Если описать работу 3Д-принтера в общих чертах, можно выделить несколько основных этапов его работы:

  • Создание 3Д-модели в графической программе. На этом этапе модель создается в компьютере по специальным виртуальным шаблонам.
  • Разделение модели на слои.
  • Следующий этап связан с работой непосредственно самого принтера. Он послойно формирует массу из специального порошка, которая идет для дальнейшего формирования модели. Создается специальная камера, которую заполняют пластичным материалом.
  • После каждого слоя материал смазывается клеевым слоем, что придает будущей модели прочность.

Виды 3Д-моделирования

В данной сфере, современные технологии развиваются в нескольких направлениях:

  • стереолитографические технологии, которые имеют аббривиатуру STL. Формат файла, широко используемый для хранения трёхмерных моделей объектов для использования в аддитивных технологиях.
  • методы нанесения термопластов - FDM. Моделирование моделей с помощью послойного наплавления материала.
  • лазерное спекание - SLS. Технология (SLS) подразумевает использование одного или нескольких лазеров (как правило, углекислотных) для спекания частиц порошкообразного материала до образования трехмерного физического объекта.

На сегодняшний день, метод послойного наплавления является наиболее популярным и широко используется в промышленности.

Основными преимуществами данного метода являются:

  • использование качественных и недорогих материалов;
  • простая техника эксплуатации;
  • экологичность используемых материалов.

Лазерная стереолитография

Данный вид 3Д-моделирования широко распространен в протезировании зубов. Отличительной особенностью этого типа печати является получение объектов высокого качества. Такие результаты достигаются благодаря использованию оборудования, которое работает в размерной сетке, которая исчисляется единичными микронами.

Как устроено такое оборудование?

Фнукциональная часть такого оборудования базируется на светодиодных ультрафиолетовых проекторах. Внутри таких 3Д-принтеров находятся деликатные зеркала, которые обеспечивают точное отклонение лучей. благодаря этому происходит не последовательное, а полное засвечивание слоев контура.

Лазерное спекание

Лазерное спекание, или SLS-технология - это еще одна разновидность лазерного моделирования. Для работы такие устройства используют легкоплавкий пластик. Основой уникальной разработки является мощный лазер, который прорисовывает контуры на пластиковой основе, сплавляя материал. Процесс повторяется до получения полноценной модели. существенным недостатком лазерного спекания является пористость получаемых моделей. однако, это никак не влияет на прочность. считается, что модели, полученные именно этим методом являются самыми долговечными. Установка для лазерного спекания имеет довольно высокую стоимость, а сам процесс формирования модели занимает большой период времени.

Какие материалы используют для создания 3Д-моделей?

Как уже было сказано, основной материал, который используют в 3Д-принтерах - это термопластик. Он выпускается в двух форматах: ABS и PLA. Кроме этого, широкое распространение получили такие материалы как: нейлон, полиэтилен, поликарбонат и другие виды материалов, которые используют в промышленности.

Многие 3Д-принтеры предполагают смешивание нескольких видов материалов, сочетая их физические и химические свойства.

Более сложными в своем строении являются установки, которые используют для своей работы металлы. Отличие технологии сводится к функциям печатающей головки, которая работает на основе компьютерной программы. С ее помощью наносится связующая клейкая масса в места, куда указывает компьютерная программа. Далее на всю рабочую область головка наносит тонкий пласт металлической пудры. То есть металл не плавится, как в случае с пластиками, а накладывается и склеивается послойно в виде мельчайших частичек.

Интересные факты о 3Д-принтерах

  1. 3Д-печать используется не только в промышленности, она получила широкое распространение в медицине, кулинарии и даже космосе.
  2. С каждым годом цена на 3Д-принтеры становится все ниже и доступнее. В скором времени такая технология будет доступна практически всем.
  3. Первая 3Д-модель была создана в 1984 году. Она была получена Чаком Хиллом в результате стереолитографии.
  4. Не так давно с помощью 3Д-принтера были созданы искусственные органы. Первыми моделями стали протезы ушных раковин.
  5. В ближайшем будущем ученые собираются распечатать первую модель человека.
  6. 3Д-моделирование поможет снизить затраты на производство, поэтому вскоре заводское производство станет нерентабельным.
  7. 3Д-технологии очень давно используются в кинематографе для создания реалистичных моделей.
  8. Ученые предполагают, что с помощью 3Д-моделирования можно создать роботов, которые будут вместо людей исследовать космос.
  9. 3Д-модели платьев уже были показаны свету. Модель Дита фон Тиз стала первой звездой, одевшей 3D-напечатанное платье.