Настольный 3D-принтер | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Информатика

Опубликовано в Молодой учёный №22 (156) июнь 2017 г.

Дата публикации: 31.05.2017

Статья просмотрена: 36 раз

Библиографическое описание:

Кицелло Д. В., Ермолаева В. В. Настольный 3D-принтер // Молодой ученый. — 2017. — №22. — С. 134-136. — URL https://moluch.ru/archive/156/43980/ (дата обращения: 15.02.2019).



Научно-технический прогресс не стоит на месте. Еще десятилетие назад изготовление пластиковой вещи или детали в домашних условиях казалось действительно очень трудоёмким и дорогостоящим процессом. Необходимо было найти качественный пластик, изготовить пресс-форму или форму для литья, приобрести необходимую аппаратуру для нагрева и охлаждения исходного материала. Однако теперь пластиковые детали можно буквально печатать дома, причём весьма дёшево — достаточно всего лишь приобрести 3D-принтер.

В настоящей статье мы попробуем разобраться что такое 3D-принтер, как он работает и что необходимо для его работы, сопутствующее программное обеспечение. Поверхностно рассмотрим ассортимент наиболее доступных 3D-принтеров на рынке.

3D-принтер — это устройство для послойного создания трёхмерного объекта на основе цифровой трёхмерной модели. Деталь словно «выращивается» в принтере из исходного материала. Кстати, чаще всего исходным материалом является пластик, но об этом чуть позже.

Рис. 1. 3D-принтер MakerBot Replicator Mini

Существует несколько различных технологий 3D-печати, разница между которыми заключается в методах создания трёхмерной модели, а именно в способах наложения слоёв. Ниже структурированы наиболее распространённые из них:

1) SLA-технология — лазерная стереолитография. Создаваемый объект формируется из специального жидкого фотополимера, затвердевающего под действием лазерного излучения.

2) DMLS-технология — селективное лазерное спекание. Создаваемый объект формируется из плавкого порошкового материала (пластик, металл) путём его плавления под действием лазерного излучения.

3) EBM-технология — электронно-лучевая плавка. Технология аналогична технологиям SLS/DMLS, только здесь объект формируется путём плавления металлического порошка электронным лучом в вакууме.

4) FDM-технология — моделирование методом наплавления. Создаваемый объект формируется путём послойной укладки расплавленной нити из плавкого рабочего материала, чаще всего это пластик. Эта технология — наиболее дешёвая, распространённая и подходящая для домашних условий. Её мы более подробно рассмотрим далее.

Рис. 2. Внешний вид печатающих устройств

Технология печати методом послойного наплавления (FDM) была разработана С. Скоттом Крампом. На данное время технология получила наибольшее распространение среди любителей, создающих принтеры с открытым исходным кодом, а также коммерческих организаций по причине истечения срока действия оригинального патента. В свою очередь, широкое распространение технологии привело к существенному снижению цен на 3D-принтеры, использующие данный способ производства.

Рис. 3. FDM-технология

Среди множества принтеров, принцип работы которых основан на FDM технологии, особого внимания заслуживает проект RepRap (Replicating Rapid Prototyper). Одна из принципиальных целей данного проекта — способность принтера к самовоспроизведению. Более же глобальной целью — философией проекта является возможность предоставить людям дешёвую настольную производственную систему.

Рис. 4. Принтер RepRap Prusa Mendel

Принтеры RepRap для изготовления предметов использует полимеры:

– Термопластики — PLA, ABS, PCL, HDPE и т. д.

– Дюропластики — PET и др.

По своей форме исходный материал-полимер напоминают нить или проволоку. При печати она подаётся в так называемый экструдер, где полимерная нить нагревается и плавится. Через сопло экструдера раскалённая нить подаётся на рабочий стол по программно-заданной траектории. Положение экструдера регулируют несколько шаговых двигателей, работа которых регулируется при помощи микроконтроллера Arduino и опять-таки задаётся программно, причём автоматически. Принтер сам разделяет цифровую 3D-модель на слои и создаёт траекторию для экструдера (см. рисунок 5).

Рис. 5

К слову о цифровой 3D-модели — её можно создать в любой программе автоматизированного проектирования, будь то Компас-3D, 3D Max или Rhinoceros 3D, в последствие преобразовав её в STM-файл, читаемый принтером.

Принтеры RepRap могут работать как и периферийное устройство к ПК, соединяясь с ним при помощи USB-кабеля, так и автономно.

Цены на настольные RepRap 3D-принтеры варьируются в пределах от десяти тысяч рублей до двадцати пяти, в зависимости от страны производителя, качества комплектующих, наличия или отсутствия стеклянного или деревянного корпуса и т. д. В цену принтера обычно включён и стартовый набор расходного материала- пластика, цена за один килограмм которого может достигать пятисот рублей.

Часто в интернет-магазинах можно встретить конструкторы для самостоятельной сборки, их цена более привлекательна по сравнению с уже собранными, но и за качество сборки покупатель берёт ответственность на себя.

Цена же на профессиональные и промышленные 3D-принтеры начинается от пятидесяти тысяч и уходит далеко в бесконечность, потому и позволить их себе в качестве игрушки может далеко не каждый.

Стоит отметить, что в последнее время начали появляться гигантские 3D-принтеры печатающие жилые дома жидким бетоном и даже простейшие кулинарные 3D-принтеры. Сложно представить, что из себя будут представлять эти технологии через 10 лет, но уже сейчас понятно, что 3D-технологии предстают перед человечеством очень перспективной и занимательной разработкой.

Литература:

  1. https://ru.wikipedia.org/
  2. http://3dtoday.ru
Основные термины (генерируются автоматически): FDM, исходный материал, ABS, SLS, PLA, PET, PCL, HDPE, DMLS, лазерное излучение.


Похожие статьи

Использование технологии 3D-печати на этапе проектирования...

Погрешность деталей оказалась больше, чем было заявлено изготовителем прототипов (+-0,6 мм). После печати материал дал усадку по периметру, примерно на 2–3 мм.

Новые детали печатались из ABS-пластика методом FDM (послойная укладка полурасплавленной нити) на...

Перспективы использования технологий 3D печати

Печатают, как правило, ABS и PLA пластиком.

Компания Desktop Factory выпустила персональный трехмерный принтер Desktop Factory 125ci 3D Printer (рисунок 2, г) работающий по технологии лазерного спекания материала.

3D-принтер: история создания машины будущего

Позже, в 1988 году, Скотт Крамп изобрел абсолютно новую технологию работы с 3D-печатью: FDM (моделирование путём декомпозиции плавящегося материала).

10. поликапролактон (PCL); 11. полилактид (PLA); 12. полипропилен (PP); 13. полиэтилен низкого давления (HDPE)

Упрочнение поверхности детали из AlSi10Mg карбидом титана TiС...

выполнимое укрепление для SLS, TiC обладает рядом благоприятных характеристик, таких как

Быстрое рассеивание тепла от расплавленной части, быстрое затвердевание материала и

Влияние ввода энергии лазерного излучения на микроструктуру поперечного сечения и...

Печать органов человека на 3D-принтере и как это устроено

Как и любая другая 3D-печать, слои укладываются друг на друга, но вместо PLA или ABS живые клетки, подвешенные в геле, используются

Костные имплантаты изготавливаются с помощью метода селективного лазерного спекания из нитинола (никелид титана) — высокопрочного...

Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

Это устройство позволяет определять направление солнечного излучения по двум осям с точностью до 10 градусов и передавать эту

Рис. 3. Корпус прототипа трекера, изготовленный из PLA-пластика с помощью трёхмерной печати. Также этот материал имеет и недостатки.

Использование технологии 3D печати в современном производстве

Печатают, как правило, ABS и PLA пластиком.

Компания DesktopFactory выпустила персональный трехмерный принтер DesktopFactory 125ci 3D Printer (рисунок 2, г) работающий по технологии лазерного спекания материала.

Обзор методов нанесения кремниевых покрытий

При добавлении в газовую смесь галогенидов легирующих элементов: BCl3, AsCl3, PCl3

Метод не требует дорогой аппаратуры, однако исходные материалы имеют высокую стоимость.

Лазерное излучение позволяет испарять любой оптически непрозрачный материал...

Использование технологии 3D-печати на этапе проектирования...

Погрешность деталей оказалась больше, чем было заявлено изготовителем прототипов (+-0,6 мм). После печати материал дал усадку по периметру, примерно на 2–3 мм.

Новые детали печатались из ABS-пластика методом FDM (послойная укладка полурасплавленной нити) на...

Перспективы использования технологий 3D печати

Печатают, как правило, ABS и PLA пластиком.

Компания Desktop Factory выпустила персональный трехмерный принтер Desktop Factory 125ci 3D Printer (рисунок 2, г) работающий по технологии лазерного спекания материала.

3D-принтер: история создания машины будущего

Позже, в 1988 году, Скотт Крамп изобрел абсолютно новую технологию работы с 3D-печатью: FDM (моделирование путём декомпозиции плавящегося материала).

10. поликапролактон (PCL); 11. полилактид (PLA); 12. полипропилен (PP); 13. полиэтилен низкого давления (HDPE)

Упрочнение поверхности детали из AlSi10Mg карбидом титана TiС...

выполнимое укрепление для SLS, TiC обладает рядом благоприятных характеристик, таких как

Быстрое рассеивание тепла от расплавленной части, быстрое затвердевание материала и

Влияние ввода энергии лазерного излучения на микроструктуру поперечного сечения и...

Печать органов человека на 3D-принтере и как это устроено

Как и любая другая 3D-печать, слои укладываются друг на друга, но вместо PLA или ABS живые клетки, подвешенные в геле, используются

Костные имплантаты изготавливаются с помощью метода селективного лазерного спекания из нитинола (никелид титана) — высокопрочного...

Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

Это устройство позволяет определять направление солнечного излучения по двум осям с точностью до 10 градусов и передавать эту

Рис. 3. Корпус прототипа трекера, изготовленный из PLA-пластика с помощью трёхмерной печати. Также этот материал имеет и недостатки.

Использование технологии 3D печати в современном производстве

Печатают, как правило, ABS и PLA пластиком.

Компания DesktopFactory выпустила персональный трехмерный принтер DesktopFactory 125ci 3D Printer (рисунок 2, г) работающий по технологии лазерного спекания материала.

Обзор методов нанесения кремниевых покрытий

При добавлении в газовую смесь галогенидов легирующих элементов: BCl3, AsCl3, PCl3

Метод не требует дорогой аппаратуры, однако исходные материалы имеют высокую стоимость.

Лазерное излучение позволяет испарять любой оптически непрозрачный материал...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Использование технологии 3D-печати на этапе проектирования...

Погрешность деталей оказалась больше, чем было заявлено изготовителем прототипов (+-0,6 мм). После печати материал дал усадку по периметру, примерно на 2–3 мм.

Новые детали печатались из ABS-пластика методом FDM (послойная укладка полурасплавленной нити) на...

Перспективы использования технологий 3D печати

Печатают, как правило, ABS и PLA пластиком.

Компания Desktop Factory выпустила персональный трехмерный принтер Desktop Factory 125ci 3D Printer (рисунок 2, г) работающий по технологии лазерного спекания материала.

3D-принтер: история создания машины будущего

Позже, в 1988 году, Скотт Крамп изобрел абсолютно новую технологию работы с 3D-печатью: FDM (моделирование путём декомпозиции плавящегося материала).

10. поликапролактон (PCL); 11. полилактид (PLA); 12. полипропилен (PP); 13. полиэтилен низкого давления (HDPE)

Упрочнение поверхности детали из AlSi10Mg карбидом титана TiС...

выполнимое укрепление для SLS, TiC обладает рядом благоприятных характеристик, таких как

Быстрое рассеивание тепла от расплавленной части, быстрое затвердевание материала и

Влияние ввода энергии лазерного излучения на микроструктуру поперечного сечения и...

Печать органов человека на 3D-принтере и как это устроено

Как и любая другая 3D-печать, слои укладываются друг на друга, но вместо PLA или ABS живые клетки, подвешенные в геле, используются

Костные имплантаты изготавливаются с помощью метода селективного лазерного спекания из нитинола (никелид титана) — высокопрочного...

Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

Это устройство позволяет определять направление солнечного излучения по двум осям с точностью до 10 градусов и передавать эту

Рис. 3. Корпус прототипа трекера, изготовленный из PLA-пластика с помощью трёхмерной печати. Также этот материал имеет и недостатки.

Использование технологии 3D печати в современном производстве

Печатают, как правило, ABS и PLA пластиком.

Компания DesktopFactory выпустила персональный трехмерный принтер DesktopFactory 125ci 3D Printer (рисунок 2, г) работающий по технологии лазерного спекания материала.

Обзор методов нанесения кремниевых покрытий

При добавлении в газовую смесь галогенидов легирующих элементов: BCl3, AsCl3, PCl3

Метод не требует дорогой аппаратуры, однако исходные материалы имеют высокую стоимость.

Лазерное излучение позволяет испарять любой оптически непрозрачный материал...

Использование технологии 3D-печати на этапе проектирования...

Погрешность деталей оказалась больше, чем было заявлено изготовителем прототипов (+-0,6 мм). После печати материал дал усадку по периметру, примерно на 2–3 мм.

Новые детали печатались из ABS-пластика методом FDM (послойная укладка полурасплавленной нити) на...

Перспективы использования технологий 3D печати

Печатают, как правило, ABS и PLA пластиком.

Компания Desktop Factory выпустила персональный трехмерный принтер Desktop Factory 125ci 3D Printer (рисунок 2, г) работающий по технологии лазерного спекания материала.

3D-принтер: история создания машины будущего

Позже, в 1988 году, Скотт Крамп изобрел абсолютно новую технологию работы с 3D-печатью: FDM (моделирование путём декомпозиции плавящегося материала).

10. поликапролактон (PCL); 11. полилактид (PLA); 12. полипропилен (PP); 13. полиэтилен низкого давления (HDPE)

Упрочнение поверхности детали из AlSi10Mg карбидом титана TiС...

выполнимое укрепление для SLS, TiC обладает рядом благоприятных характеристик, таких как

Быстрое рассеивание тепла от расплавленной части, быстрое затвердевание материала и

Влияние ввода энергии лазерного излучения на микроструктуру поперечного сечения и...

Печать органов человека на 3D-принтере и как это устроено

Как и любая другая 3D-печать, слои укладываются друг на друга, но вместо PLA или ABS живые клетки, подвешенные в геле, используются

Костные имплантаты изготавливаются с помощью метода селективного лазерного спекания из нитинола (никелид титана) — высокопрочного...

Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

Это устройство позволяет определять направление солнечного излучения по двум осям с точностью до 10 градусов и передавать эту

Рис. 3. Корпус прототипа трекера, изготовленный из PLA-пластика с помощью трёхмерной печати. Также этот материал имеет и недостатки.

Использование технологии 3D печати в современном производстве

Печатают, как правило, ABS и PLA пластиком.

Компания DesktopFactory выпустила персональный трехмерный принтер DesktopFactory 125ci 3D Printer (рисунок 2, г) работающий по технологии лазерного спекания материала.

Обзор методов нанесения кремниевых покрытий

При добавлении в газовую смесь галогенидов легирующих элементов: BCl3, AsCl3, PCl3

Метод не требует дорогой аппаратуры, однако исходные материалы имеют высокую стоимость.

Лазерное излучение позволяет испарять любой оптически непрозрачный материал...

Задать вопрос