Как это работает: Объёмная печать на 3D-принтере

Из чуда современной техники 3D-принтер превратился в обычный товар на прилавке. О том, как он устроен, читайте в нашей статье.

Технология 3D-печати существует уже довольно давно и имеет две разновидности — аддитивную и субтрактивную. Если первый осуществляет печать за счёт наплавления материала на фундамент, то второй за счёт удаления или вырезания лишнего материала из заготовки. Так, любой токарный или фрезерный станок с числовым программным управлением по сути своей является субтрактивным 3D-принтером.

Термин «3D-печать» появился лишь в середине 90-ых годов. До этого времени процесс назывался «быстрое прототипирование» и использовался, как нетрудно догадаться, на производствах для создания наглядных прототипов деталей перед непостредственным изготовлением «в металле». Лишь с повышением точности печати прототипирование стало возможным использовать непосредственно для изготовления деталей.

Несмотря на то, что сам аддитивный 3D-принтер состоит из экструдера, шаговых двигателей, шарниров и вентиляторов, которые были изобретены довольно давно, долгое время препятствием на пути к его созданию было отсутствие алгоритмов, по которым эти детали должны работать. Лишь недавно вычислительные мощности ЭВМ достигли таких высот, при которых стала возможной аддитивная печать, а размер и цена микросхем стали такими, что появилась возможность поместить их в компактный корпус и продавать по более чем адекватной цене.

Модели 3D-принтеров сейчас отличаются друг от друга, как и стиральные машины, объёмом и набором функций. Так, некоторые модели 3D-принтеров могут быть оснащены 3D-сканером, способным создать виртуальную 3D-модель из помещённого в принтер предмета и потом напечатать её. Для тех же принтеров, которые не оснащены 3D-сканером перед печатью следует подготовить специальный файл с моделью для печати. Есть 3D-принтеры, которые имеют несколько экструдеров и способны печатать разноцветные модели.

Принципиальная схема работы 3D-принтера, как уже говорилось, довольно проста. Основной частью устройства является печатающая головка, которая называется экструдер. Благодаря специальной системе из двух осей, способных передвигаться в одном измерении, закреплённый на них экструдер может перемещаться в определённой плоскости в двух измерениях. Помимо печатающей головки в 3D-принтере есть ещё одна деталь — лоток. Именно он служит фундаментом для наплавляемого экструдером пластика. Лоток способен передвигаться в вертикальной плоскости, благодаря чему к двум измерениям экструдера добавляется третье, которое и обеспечивает возможность послойной печати.

Модель 3D-принтера, которую нам на тестирование предоставила компания «Технополис», произведена российской компанией Picaso. Это одна из самых бюджетных моделей и она не оснащена 3D-сканером. Именно поэтому перед печатью необходимо подготовить специальный файл .plg, который создаётся в специальной программе Picaso Polygon, и помимо самой модели для печати, он содержит её положение на лотке принтера, данные о температуре, с которой будет работать экструдер, с какой скоростью, качеством и толщиной слоя будет работать 3D-принтер. Загрузка файлов для печати в принтер осуществляется либо через usb-кабель с компьютера, либо посредством карты microSD.

Печать 3D-модели — дело небыстрое. Так, на печать воссозданного до мельчайших мелочей диснеевского замка с максимальным качеством печати у «Технополиса» ушло двое суток, но в основном на печать более-менее простой детали тратится от трёх до четырёх часов. При подготовке к печати принтер разогревает как сам экструдер, так и лоток, на котором будет происходить печать. Делается это для того, чтобы пластиковая деталь не прилипала к лотку. Также для перестраховки на лоток можно наклеить термоплёнку, которая может на 100{2c9f5a9acbd0926bbe8a0d926aa2950b908768febc48b35b0937e3e268547932} обезопасить пользователя принтера от прилипания пластика к лотку.

Материал для печати является чем-то средним между рыбацкой леской и леской для триммера и даже поставляется в виде аналогичных катушек. В 3D-принтерах используются два вида пластика PLA и ABS. Если первый более экологичен и подходит как раз для быстрого прототипирования, то второй предназачен для более точного литья и изготовления деталей, которые затем будут использованы в производстве.

На сегодня в Кирове «Технополису» удалось продать порядка пяти 3D-принтеров. Из-за высокой цены, которая начинается от 40.000 рублей и резко подскочившего курса доллара, спрос на 3D-принтеры сейчас меньше, чем мог бы быть. Однако, уже сейчас прослеживается тренд на становление технологии 3D-печати массовой, а значит повторится история с лазерными принтерами, которые при появлении стоили очень дорого, но став более массовым продуктом, сильно подешевели.