Как устроены и работают 3D принтеры (37 фото + 6 видео + 1 гиф)

Как устроены и работают 3D принтеры

Никого уже сегодня не удивить технологиями, шагнувшими из книг фантастов. Мы уже настолько привыкли к ним, что мало задумываемся о том, как раньше жили без них. Сейчас мы активно пользуемся ими, учимся, общаемся, зарабатываем с их помощью, развлекаемся, в общем много чего делаем, но осталась одна сфера, которая до сих пор удивляет своими возможностями.

Немного расскажу об истории возникновения этих удивительных станков будущего. Первый 3D принтер появился на свет более 30 лет назад, в 1984 году. Его изобрел Чак Халл, основатель крупнейшей в мире компании "3D Systems" - лидера в области производства 3D принтеров. С тех пор технологии в этой сфере шагнули далеко вперед и возможности таких аппаратов значительно расширились. Сейчас 3D принтеры могут напечатать практически что угодно из чего угодно. Размер создаваемой вещи ограничен лишь рабочей площадью принтеров, однако и эта проблема решаема - есть специальный суперклей, которым склеиваются детали будущего изделия.

Но обо всем по порядку. Принтер подключен к компьютеру, который задает ему задачу распечатать с подготовленной в специальной программе 3D модели будущее изделие. Этот 3D принтер использует для печати композитный материал на основе гипса, который позволяет печатать с высоким разрешением, воспроизводя до 6 млн. оттенков.

Как устроены и работают 3D принтеры

Принцип работы таков - в принтере есть емкость, в которую тонким слоем насыпается мелкодисперсный порошок, выравнивается, над ним проезжает каретка с картриджем и распыляет отвердитель разного цвета на нужные участки. Опять засыпается слой порошка, выравнивается, наносится связующее вещество с краской, и так много раз. Слои настолько тонкие, что под ним видны предыдущие.

Как устроены и работают 3D принтеры

Слой за слоем повторяется операция, и дно камеры постепенно уходит вниз. Чтобы напечатать 3D модель требуется до нескольких часов, в зависимости от сложности изделия.

Сегодня мы будем печатать персонифицированный 3D-чехол для 4G модема Yota, сделанный из гипсового композита с частицами метеорита. Да, теперь можно печатать и такие интересные вещи.

Как устроены и работают 3D принтеры

Здесь видно, сколько слоев на данный момент напечатано.

Как устроены и работают 3D принтеры

Это видео показывает наглядно, как происходит процесс печати.

Но пока идет процесс (он будет длиться около часа) мы посмотрим какие вещи можно напечатать на подобном принтере, расскажу какие принтеры существуют и какие технологии используются на данный момент.

Одна из технологий позволяет сделать 3D модель человека и напечатать вот такие фигурки. Хороший подарок на юбилей, товарищ Сталин одобряет.

Как устроены и работают 3D принтеры

Головы одного политика. Думаю вы сами догадались кто это.

Как устроены и работают 3D принтеры

И другие интересные фигурки.

Как устроены и работают 3D принтеры

Скульптура сделанная руками человека и скульптура напечатанная 3D принтером.

Как устроены и работают 3D принтеры

Создание прототипов изделий на 3D-принтерах обходится дешевле и быстрее производственным предприятиям, чем создание традиционными способами производства, потому они так необходимы сейчас. Как например печать образца этой детали двигателя.

Как устроены и работают 3D принтеры

Но свое развитие станки будущего начинали с принтеров, о которых мы расскажем ниже. Этот принтер для печати использует пластик. Технология FDM (Fused Deposition Modeling) - послойное нанесение расплавленной пластиковой нити.

Как устроены и работают 3D принтеры

Пластик может быть самых разных цветов.

Как устроены и работают 3D принтеры

Принтер работает не от картриджа, а от обычных катушек пластика, подсоединённых к нему в том виде, в котором они и продаются. Пластиковая нить заправляется в экструдер, там нагревается и печатающая головка наносит материал на движущуюся платформу.

Как устроены и работают 3D принтеры

Это более современный аналог, который можно купить домой. Если цены на домашние 3D-принтеры начинаются от 35 тыс. то этот стоит 165тыс.

Как устроены и работают 3D принтеры

Как устроены и работают 3D принтеры

Принтер чуть дороже. Виды пластика у них примерно одни и те же. Этот принтер отличается большой областью построения среди домашних 3D-принтеров.

Как устроены и работают 3D принтеры

Как устроены и работают 3D принтеры

На подобном принтере можно напечатать меч джедая. Причем он складывается.

Как устроены и работают 3D принтеры

Или обычный меч. Так как размеры принтера не позволяют напечатать длинные или крупные изделия, то они печатаются частями и затем склеиваются.

Как устроены и работают 3D принтеры

Эти маски тоже напечатаны на таком принтере.

Как устроены и работают 3D принтеры

Не узнаю вас в гримме, Иннокентий Смоктуновский? Кто узнал персонажа?

Как устроены и работают 3D принтеры

Далее наш рассказ будет о принтерах другого типа. Принтер ProJet 6000 работает по технологии SLA (стереолитография) Кстати, эту технологию изобрел Чак Халл. В нем затвердевание фотополимера происходит за счет ультрафиолетовой вспышки лазера.

При печати практически любых моделей, существует необходимость поддерживать выступающие, нависающие части выращиваемой модели и для этих целей используется сам материал из которого идет печать.

Как устроены и работают 3D принтеры

Как устроены и работают 3D принтеры

А здесь уже происходит очистка изделия, промывание, удаление поддержек.

Как устроены и работают 3D принтеры

Как мне рассказали, технология 3D печати настолько продвинулась в последнее время, что существуют принтеры, которые могут печатать чем угодно, начиная от шоколада, заканчивая металлом и песком!

На этом видео к примеру, видно, что принтер печатает как пластик, так и резину.

На этом видео показан уникальный принтер работающий автономно от солнечных батарей. Автор проекта в качестве материала использовал песок, который набирал тут же в пустыне. Вместо лазерных лучей он использовал большую линзу Френеля, которая концентрировала солнце в точку и плавила песок. В качестве насыпающего и выравнивающего устройства выступал сам автор проекта. Координатная система принтера и компьютер, как я сказал ранее, работали от солнечных батарей. В течении нескольких часов нахождения в пустыне он сделал непонятную хреновину и чашу.

Этот принтер печатает из металлической крошки. Частицы порошка спекаются между собой лазером, после чего еще в течении суток лоток остывает. Однако изделие хрупкое, спекание металлических частиц не дает прочность изделию, оно достаточно пористое и может поломаться в руках, потому его еще раз обрабатывают в специальной печи, уложив в другой лоток с другим металлическим порошком, который заполняет поры и делает его достаточно прочным.

В Шанхае при помощи 3D принтера печатают дома!

В этом видео можно увидеть другие возможности 3D печати, от печати пирожных, до оружия и протезов. Сейчас активно исследуется возможность печати отдельных органов для человека.

Пока мы ждем, окончания печати чехла для модема Yota, нам показали другие вещицы, которые выставляются на различных выставках.

Вот такую удивительную штуку напечатали из полиамида. Ее особенность в том, что все детали в ней движущиеся. Причем ее не склеивали из различных частей, она была напечатана за один раз.

Как устроены и работают 3D принтеры

Как устроены и работают 3D принтеры

Сделал гифку, чтобы показать ее в работе.

Изделия из других материалов.

Как устроены и работают 3D принтеры

Но мы возвращаемся к своему принтеру, который заканчивает печать чехла для модема.

Как устроены и работают 3D принтеры

Осталось допечатать всего 43 слоя.

Как устроены и работают 3D принтеры

После того, как все закончено, специальным пылесосом, который подключен с самому станку собирается весь порошок. Он опять пойдет в дело при очередной печати, так что можно сказать, что производство безотходное.

Как устроены и работают 3D принтеры

В соседней кабинке сжатым воздухом и мягкой щеточкой чехол очищается от порошка.

Как устроены и работают 3D принтеры

Почти готово.

Как устроены и работают 3D принтеры

Осталось только пропитать его специальным клеем, который заполнит все поры и сделает его прочнее.

Как устроены и работают 3D принтеры

А это порошок из метеорита, который добавляется при печати этих чехлов.

Как устроены и работают 3D принтеры

Вот и все, чехол для модема готов.

Как устроены и работают 3D принтеры

12 апреля, в День Космонавтики, мобильный оператор Yota запустил эксперимент с 3D-печатью и предложил своим клиентам возможность заказать вместе с модемом персонифицированный чехол, сделанный из высокотехнологичного композита с частицами метеорита.

Сделать заказ можно можно на странице при покупке 4G-модема. Пользователь сам может создать дизайн чехла на сайте, отсекая виртуальные грани композита с помощью кликов и вписывая в образец надпись. Доставка чехлов вместе с модемами производится в Москве в пределах МКАД. В течение двух недель создать и заказать чехол можно в торговом центре «Атриум» в Москве.

Как устроены и работают 3D принтеры

По словам представителей Yota, метеорит, используемый в эксперименте, был найден в 2005 году в Магаданской области. Осколок относится к типу железокаменный метеоритов и предположительно является фрагментом метеорита Сеймчан.

Как устроены и работают 3D принтеры

Теперь и вы знаете, как устроены и работают 3D принтеры.

Спасибо мобильному оператору и их партнеру, центру 3D-технологий за организацию экскурсии!


Интересные материалы: