Кто изобрел 3d принтер: Как работают 3D принтеры — Как это сделано, как это работает, как это устроено — LiveJournal

Содержание

Как работают 3D принтеры — Как это сделано, как это работает, как это устроено — LiveJournal

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.

Сегодня в kak_eto_sdelano репортаж о том, как устроены и работают 3D-принтеры.


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.

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.

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.

Здесь видно, сколько слоев на данный момент напечатано.

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.

Головы одного политика. Думаю вы сами догадались кто это.

И другие интересные фигурки.

Скульптура сделанная руками человека и скульптура напечатанная 3D-принтером.

Любое предприятие теперь может создать прототип какой-то детали на 3D-принтере, и это будет гораздо быстрее и дешевле, чем производить образец традиционными способами. Вот это, например, напечатанный прототип детали двигателя.

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.

Пластик может быть самых разных цветов.

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.

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

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

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

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

Эти маски тоже напечатаны на таком принтере.

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

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.

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

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.

Сделал гифку, чтобы показать ее в работе.

Изделия из других материалов.

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

Осталось допечатать всего 43 слоя.

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.

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

Почти готово.

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

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

Вот и все, чехол для модема готов.

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 3d.yota.ru 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.

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.

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

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите на адрес ([email protected] ru) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят тысячи читателей сайта Как это сделано

Отдельные фото из моих репортажей можно смотреть в инстаграме инстаграме.    Жмите на ссылки, подписывайтесь и комментируйте, если вопросы по делу, я всегда отвечаю.

Также на ютюбе выходят мои интереснейшие ролики, поддержите его подпиской, кликнув по этой ссылке — Как это сделано или по этой картинке. Спасибо всем подписавшимся!

История — 3D-Принтеры

К середине 90-х годов прошлого столетия в мировой экономике сложилась интересная ситуация: фирмы-конкуренты стали не просто бороться за потребителей продукции, но буквально выполнять любые их пожелания. Самое важное, что в итоге однообразную продукцию – например, часы и автомобили – прекратили приобретать миллионными партиями. Объем продаж с заводов-производителей сократился до нескольких тысяч штук в одной партии. Это ознаменовало начало эпохи мелкосерийного производства. В конечном итоге компании обнаружили, что разработка форм, лекал и прототипов для все новых и новых моделей обходится весьма дорого.

Примерно тогда же становятся популярными устройства, способные быстро и с минимумом затрат изготавливать модели, — станки с ЧПУ, числовым программным управлением. Многие из них так и остались в секторе производства, но интенсивное развитие отдельной ветви «эволюции» привело к появлению офисных принтеров объемной печати – так началась история развития 3D-печати.

Самым первым устройством для создания 3D-прототипов была американская SLA-установка, разработанная и запатентованная Чарльзом Халлом в 1986 году и использующая стереолитографию. Само собой, это еще не был первый 3D-принтер в современном понимании, но именно она определила, как работает 3D-принтер: объекты наращиваются послойно.

Халл сразу же создал фирму 3D Systems, которая изготовила первое устройство объемной печати под названием Stereolithography Apparatus. Первой моделью этой машины, имевшей широкое распространение, стала разработанная в 1988 году SLA-250.

В 1990 году был использован новый способ получения объемных «печатных оттисков» — метод наплавления. Его разработали Скотт Крамп, основатель компании Stratasys, и его жена, продолжившие развитие 3D-печати. После этого стали активно использоваться понятия «лазерный 3D-принтер» и «струйный 3D-принтер».

Современный исторический этап развития 3D-печати стартовал в 1993 году с созданием компании Solidscape. Она производила струйные принтеры, которые предшествовали трехмерным. В 1995 году двумя студентами Массачусетского технологического института был модифицирован струйный принтер. Он создавал изображения не на бумаге, а в специальной емкости, и они были объемными. Тогда же появилось понятие «3D-печать» и первый 3D-принтер. Этот метод был запатентован, и теперь используется в созданной теми же студентами компании Z Corporation, а также в ExOne. Z Corp. до сих пор производит 3D-принтеры, использующие эту технологию.

История создания 3D-принтера продолжилась появлением технологии под названием PolyJet, основанной на использовании фотополимерного жидкого пластика. При таком способе печати головка «рисует» слой фотополимера, который моментально засвечивается лампой. Метод оказался выигрышным по многим параметрам: цена его значительно ниже, а высокая точность дает возможность изготовления не просто моделей, но готовых к применению деталей.

С течением времени развитие индустрии 3D-печати ускорялось, появлялись новые фирмы производители 3D-принтеров, вносящие свой вклад в ее разработку, использовались новые материалы и принципы, размеры и цены устройств становились все меньше – первые 3D-принтеры были огромны, сейчас же они умещаются на столе (исключая разве что промышленный 3D-принтер). Современный трехмерный принтер все больше становится похож на обычный, печатающий на бумаге, по внешнему виду и технологии нанесения «красящего» вещества. Печатаемые им модели отличаются еще и высокой прочностью, поэтому могут применяться в качестве готовых изделий.

Сейчас 3D-принтер может занимать очень мало места – конечно, это зависит от его назначения. В начале развития цена такого принтера была доступна разве что очень крупным компаниям, теперь же любой человек может приобрести 3D-принтер, цена которого в среднем $1000. История 3D-принтера еще не окончена, и самое интересное – впереди.

Кто придумал 3D-принтер? | 3D-PRINTER

Образец 3D-принтера

Образец 3D-принтера

Концепция 3D-печати или быстрого прототипирования была придумана еще в далеких 1970-х годах, но первые эксперименты в этой области датируются 1981 годом. Технология задумывались как более дешевый и быстрый метод создания промышленных прототипов по сравнению с технологиями производства того времени.

Самая первая патентная заявка на технологию быстрого прототипирования была подана доктором Кодама в Японии в мае 1980 года. Он был первым, кто описал метод создания объекта с помощью послойного наложения, создав аппарат для стереолитографии, где светочувствительная смола была полимеризована ультрафиолетовым излучением. По иронии судьбы доктор Кодама не смог зарегистрировать патент, так как не представил полное описание патента в течении года после подачи заявки, а он был, на минутку, патентным юристом! Вот так не повезло)

доктор Хидео Кадама

доктор Хидео Кадама

В 1986 году был выдан первый патент на стереолитографическое устройство (SLA). Этот патент принадлежал Чарльзу Халлу, который в 1983 году изобрел машину SLA.

Халл стал соучредителем 3D Systems Corporation — одной из крупнейших организаций, работающех и по сей день в секторе 3D-печати.

Чарльз Халл

Чарльз Халл

Первая коммерческая система 3D Systems SLA-1 была представлена ​​в 1987 году, и после тщательного тестирования одна из этих систем была продана в 1988 году.

машина SLA -1

машина SLA -1

Собственно, как выглядела 3d- печать в то время, можно посмотреть на видео:

С того времени было придумано еще около десятка, а может и больше технологий 3d-печати. Но привычную нам технологию FDM печати придумали в 1989 году. В этот время Скоттом Крампом, который был соучредителем компании Stratasys Inc, был подан патент на технологию Fused Deposition Modeling (FDM).

Промышленный FDM принтер тех времен выглядел вот так:

FDM принтер Stratasys Inc

FDM принтер Stratasys Inc

Спасибо за внимание!) Ставьте лайки)

Как работают 3D принтеры и 3D сканеры.: engineering_ru — LiveJournal

Явления и вещи описанные в фантастических рассказах и романах Верна, Кларка и Азимова уже давно и прочно заняли свое место в нашем мире. Мы привыкли к сотовым телефонам, разговорам через континенты по скайпу, электромобилям, и другим казавшимся совсем недавно фантастическим вещам. Теперь мало что может по настоящему удивить нас. Однако список воплощаемых в жизнь идей фантастов расширяется с каждым днем и иногда кое-что может все-таки разорвать шаблоны нашего восприятия.

Одним из таких явлений, которое вторглось в нашу реальность являются 3D принтеры и 3D сканеры. Мне стало интересно узнать как они работают и недавно мне удалось попасть в компанию, которая занимается продажей таких аппаратов и изготовлением прототипов на 3D принтерах.


Первый 3D принтер появился на свет почти 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 практически полную палитру цветов.

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, распыляется отвердитель, и так много раз. Слои настолько тонкие, что под ним видны предыдущие.

Слой за слоем повторяется операция, и дно емкости постепенно уходит вниз. Чтобы напечатать 3D модель требуется до нескольких часов, в зависимости от сложности изделия. Обратите внимание: справа в верхнем углу рукоятки с цветовыми обозначениями, это картриджи. Три основных цвета, которые смешиваясь получают нужный цвет при печати.

По окончании процесса, готовую модель осторожно извлекают из композита и помещают в эту кабинку, где при помощи воздуха из компрессора и мягких щеток, происходит очистка от порошка.

Обратите внимание на дно, весь порошок, который стряхнули с модели идет обратно в производство, то есть оно практически безотходное. Затем тут же готовую модель пропитывают специальным суперклеем, потому что она все еще хрупкая, а с нее возможно еще будут делать формы и т.п.

Вот тот самый клей.

Производитель тот же самый, что и у принтеров.

А это готовые изделия, макет будущего помещения какого-то офиса, сделан по заказу одной фирмы.

Посмотрите на детали, но это еще цветочки, дальше мы увидим еще более мелкие вещицы.

Немного о станке: этот 3D принтер был выпущен компанией Z Corporation, которая сейчас находится в составе поглотившей ее компании 3D Systems.

Новые экземпляры ничем не отличаются от этого, разве что цветом корпуса и новым названием.

Настоятельно рекомендую к просмотру эти видеоролики, в которых подробно показан процесс печати именно на этом станке.

Далее наш рассказ будет о принтерах другого типа. Принтер слева — ProJet HD 3000, работает по технологии MJM. В нем светоотверждение полимера происходит за счет ультрафиолетовой вспышки. Расплавленный горячий акриловый фотополимер (пластик) подается в печатающую головку, которая наносит его на печатающую платформу, где он засвечивается галогеновой ультрафиолетовой лампой, после чего он отвердевает, затем следующий слой и так далее.

Как наверное вы догадываетесь, при печати практически любых моделей, существует необходимость поддерживать выступающие, нависающие части выращиваемой модели и для этих целей используется простой воск, который наносится одновременно с полимером, он удаляется простым нагреванием в печи, практически не оставляя следов.

Следующая модель принтера — Ultra работает по технологии DLP.

Если не ошибаюсь на этом снимке можно видеть DLP проектор.

В этом принтере есть емкость с фотополимером, которая закрывается стеклянной крышкой. На него проектор сверху проецирует изображение. Программа переключает картинки на проекторе (срезы объекта) и по мере затвердевания модели металлическая пористая платформа постепенно опускается вниз. По мере расходования фотополимер доливается в кювету. Во время процесса печати аппарат закрывается, чтобы избежать засветки.

Если в принтере ProJet HD 3000 модель отверждается ультрафиолетовой вспышкой, то в Ultra это делает DLP проектор обычным светом.

В этом видео рассказывается именно об этом принтере.

А в этом видео можно увидеть принтер, который работает по тому же принципу, но засветка полимера происходит снизу.

Это печка, в которой плавится воск, послуживший дополнительным материалом при печати. Температуру можно видеть на дисплее.

Достанем поддон.

Готовые изделия.

Обратите внимание насколько тонкая печать.

Непрозрачный материал — воск.

Из этих деталек будут собирать машинку.

Чуть не забыл рассказать о самых распространенных и доступных 3D принтерах, с которых можно сказать и началась эра станков будущего. Этот принтер для печати использует пластик. Технология FDM (Fused Deposition Modeling) — послойная укладка горячей полимерной нити разные его виды. Самые популярный пластик — это ABS и PLA.

ABS пластик — непрозначный ударопрочный термопластический материал, используется для печати самых обычных пластиковых прототипов. В системах трехмерной печати стал популярен благодаря своей температуре стеклования – достаточно низкой для безопасной экструзии с помощью стандартных инструментов, но достаточно высокой, чтобы напечатанная модель не боялась небольшого нагрева, которому может подвергнуться в бытовых условиях.

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 выдавливает материал на движущуюся платформу.

Подобный принтер известен давно и ему на смену пришли другие аппараты, которые могут печатать сразу тремя видами пластика.

Следующий аппарат является новым поколением 3D принтеров, печатающих от катушек с пластиком. Есть три его разновидности:
— одноцветный принтер CubeX
— CubeX Duo — печатает двумя цветами
— CubeX Trio с тремя экструдерами,

Вот образцы таких изделий. Они достаточно прочные, просто так руками не поломать.

На этом видео достаточно подробно видно как работает такой принтер.

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

Некоторые промышленные принтеры могут использовать сразу несколько разных видов фотополимеров в одном изделии. Фактически, это большой струйный принтер, с десятками печатающих головок подключенным к емкостям с разными материалами. В процессе печати полимер наносится на изделие и тут же засвечивается.
На этом видео к примеру, видно, что принтер печатает как пластик, так и резину.

А 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.

А 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.

Следующая часть нашего рассказа будет о 3D сканерах — инструментах, без которых невозможно было бы напечатать многие изделия. Именно они помогают сделать виртуальную модель, которая будет воплощена 3D принтером.

Различают сканеры близкого радиуса действия, (как этот на фото снизу), среднего и дальнего радиуса действия. Кстати, сканеры дальнего радиуса действия устанавливают часто на военных самолетах и беспилотниках для сканирования местности с воздуха.

Это 3D сканер отечественного производства, как мне сказали довольно неплохой.

А теперь, в качестве эксперимента сделаем виртуальную модель одного из специалистов компании. Подключаем сканер к компьютеру, включаем софт и поехали.

Проводим сканером по всей высоте фигуры на расстоянии не далее одного метра от нее.

Подиум, на котором стоит человек в это время потихоньку вращается.

Вуаля и вот фигурка человека появилась в компьютере. Почти как в фантастическом фильме «Газонокосильщик».

Лишние детали будут убраны, шероховатости откорректированы.

А это другой, подобный сканер.

Для того, чтобы сканировать объект, нужно выключить свет в помещении.

Кстати, будущая модель не должна быть глянцевой, иначе ее проблематично будет отсканировать. Эта утка уже была отсканирована, до этого она имела матовую поверхность.

Обратите внимание на несколько объективов.

Вот, что получается в итоге.

Другой вид. Поверхность модели усеяна треугольниками.

А это 3D модели разных частей машин, сделаны по заказу тюнинговых ателье.

Ателье получит свою 3D модель, дорисует навороченный бампер или еще что-то, а потом обрадует своего клиента новым обвесом.

На этом наш рассказ о технической части станков будущего подошел к концу, но не спешите закрывать окно, сейчас вы увидите все образцы изделий, напечатанных на разных 3D принтерах.
Вот такая фигурка человека получается при печати на принтере, который использует гипсовый композит.

Детализация достаточно подробная. Я видел фигурку человека, на которой были видны его татуировки.

Фигурка индуистского бога Ганеша. Пластик.

Полимер другого типа.

И конечный результат, который сделал заказчик из напечатанных прототипов.

Техническая деталь со сложной внутренней частью.

Разнообразные пластиковые кольца. 3D принтеры значительно облегчат работу ювелиров в будущем.

Храм Христа Спасителя. Модель печаталась примерно 10 часов, гипсовый композит, толщина стенок около сантиметра.

Еще один храм, может кто подскажет название?

Рука киборга, пластиковая модель.

Напечатали все детали, скрепили винтиками, и все!

Образец довольно подвижный, не хрупкий.

В витринах компании разнообразие моделей напечатанных здесь.

Некоторые изделия можно гальванизировать и использовать в таком виде.

А это фотография, естественно напечатанная принтером, и такое возможно.

Толщина гипсовой фотографии примерно 3-5 мм.

Однако, вещь, которая поразила меня больше всех вот это ситечко. Посмотрите насколько тонкая вещь, просто удивительно.

Еще раз повторюсь — все что лежит на витрине — сделано на 3D принтерах.

Ну и наконец, скоро можно забыть и о гончарном круге, с такими технологиями)

Спасибо сотрудникам компании Cybercom за экскурсию и рассказ.

Что такое PP (полипропилен) пластик для 3D печати

Вы когда-нибудь задумывались, что ваша крышка шампуня сделана из полипропилена. Полипропилен широко используется и сравнительно доступен. Его свойства делают его идеальным материалом для стойких, прочных и долговечных товаров. К ним относятся предметы домашнего обихода, посуда, спортивная одежда, игрушки, а также медицинское и лабораторное оборудование для промышленного применения.

Полипропилен (ПП) является вторым наиболее широко используемым пластиком в мире. Это термопластичная полимерная смола с полукристаллической структурой. Учитывая его долговечность и отличные характеристики, ПП распространен в различных отраслях промышленности. 

Учитывая его долговечность и возможность плавления, полипропилен пригоден для повторного использования и переработки для производства новых товаров. Это способствует востребованности материала, особенно из-за растущих экологических проблем.


Читайте также: Пластики для 3D печати, всё что нужно знать о материалах


Содержание
  • Каковы преимущества?
  • Каковы недостатки?
  • Какие виды ПП существуют?
  • Где используется ПП?
  • Какие методы производства доступны?
  • Кто изобрел полипропилен?
  • Является ли ПП устойчивым?
  • Токсичен ли ПП?
  • Каков состав и химические свойства полипропилена?
  • Какими механическими и физическими свойствами обладает ПП?
  • Где я могу купить ПП?
  • ПП и 3D-печать

Каковы преимущества?

Полипропилен известен как универсальный и долговечный термопластик, легкий и чрезвычайно прочный. В зависимости от процесса полимеризации, использованного для его создания, могут быть достигнуты различные свойства и текстуры. Вот некоторые из его преимуществ:

  • Прочность на растяжение: несмотря на легкий вес, материал способен выдерживать большие нагрузки.
  • Эластичность и ударная вязкость: полипропилен считается прочным материалом, потому что он может деформироваться без разрушения. Он также очень гибкий, что позволяет легко придавать ему различные формы и гарантирует, что ПП может выдерживать значительные деформации без разрушения.
  • Устойчивость к усталости: именно по этой причине крышка для шампуня изготовлена из полипропилена! Полипропилен сохраняет свою форму после сгибания или кручения. Это делает его подходящим для изделий с подвижными петлями (например, клапан на крышке шампуня).
  • Водостойкость: полипропилен абсолютно водонепроницаем. Это свойство необходимо для применения в условиях полного погружения — в медицине и различных отраслях промышленности.
  • Светопроницаемость: благодаря этому можно создавать эстетичные изделия.
  • Низкая стоимость: это делает его доступным для широкого круга пользователей.
  • Высокая температура плавления. По сравнению с другими пластмассами, имеющимися на рынке, высокая температура плавления ПП делает его отличным выбором для пищевых приборов (контейнеров, кухонных принадлежностей), где требуются высокие температуры, а также лабораторных приборов.
  • Позволяет добавлять различные цвета: этот процесс не ухудшает свойства пластика.
  • Биологическая устойчивость: не способствует образованию плесени и не разрушается под действием биологических факторов, таких как бактерии или грибки, в краткосрочной перспективе.

Какие недостатки?

Как бы печально это не звучало, ПП имеет ряд недостатков:

  • Легковоспламеняющийся: этот материал может легко гореть, но есть марки, которые более устойчивы к этому.
  • Ультрафиолетовое излучение: подвержен воздействию ультрафиолетового излучения.
  • Ограниченное использование при высоких температурах: хотя он может выдерживать некоторое количество тепла, высокая температура разрушает ПП.
  • Плохая устойчивость к хлорированным растворителям и ароматическим веществам.
  • Плохая склеиваемость: это затрудняет окрашивание, а также влияет на его прилипание к определенным клеям, которые используются в качестве точки контакта, например, для установки мебели. Однако адгезионная прочность может быть увеличена, что позволяет использовать различные красители.
  • Подвержен окислению.

Виды PP пластика

В настоящее время на рынке доступны три типа полипропиленовых полимеров:

  • Гомополимеры: наиболее часто используемый сорт общего назначения. Состоит из пропиленового мономера в полукристаллической форме. Отличается прочностью и жесткостью по сравнению с другими марками, хорошей химической стойкостью и свариваемостью. Кроме того, он имеет высокое отношение прочности к весу, что делает гомополимеры пригодными для широкого спектра применений, включая автомобильные детали, электротехнику, трубы, текстиль и упаковку. Температура плавления: 160-165 ° C.
  • Блок-сополимеры: группа включает 5-15% этилена и обладает улучшенной ударопрочностью, которая распространяется до температур ниже -20°C. Материал имеет сомономерные звенья, которые расположены в правильном порядке. Это делает блок-сополимеры более жесткими и менее хрупкими, чем случайные сополимеры (см. ниже). Благодаря добавлению модификаторов их прочность может быть еще выше. Они отлично подходят для производства изделий с высокой прочностью. Температура плавления: 135-159°С.
  • Случайные сополимеры: молекула полипропиленовой цепи включает сомономерные звенья, которые расположены случайным образом. Эти полимеры обычно содержат 1-7% этилена и выбираются, когда желательна более низкая температура плавления, большая гибкость и визуально чистая отделка.

Где используется ПП?

Уникальные свойства делают ПП отличным выбором для различных отраслей промышленности:

  • Автомобильная промышленность: полипропилен становится все более популярным материалом для автомобильной промышленности. Используемый в бамперах, облицовке, элементах интерьера и автомобильных аккумуляторах, ПП завоевал доверие этой отрасли благодаря сбалансированному соотношению цены и качества.
  • Гибкая и жесткая упаковка: благодаря своим превосходным свойствам и низкой цене полипропилен может заменять целлофан, металлы и упаковочную бумагу. Основными областями, где его можно найти, является упаковка для пищевых продуктов и кондитерских изделий, швейная промышленность. Что касается ПП жесткой формы, его применяют для производства бутылок и банок для приправ и соусов, моющих средств и товаров для дома, тонкостенных контейнеров, упаковок для йогурта и одноразовых стаканов для горячих напитков, поддонов и других решений для хранения.
  • Индустрия моды и спорта. Учитывая устойчивость к таким факторам, как физические нагрузки (разрывы и износ), солнце, плесень, бактерии и вода, ПП широко используется для производства аксессуаров для уличной установки, спортивной одежды, нижнего белья, а также больших хозяйственных сумок и мешков.
  • Игрушки и пластиковые детали: долговечность ПП является важным фактором для производства игрушек.
  • Медицина: Способность противостоять чистящим средствам, дезинфицирующим средствам, растворителям и относительно высоким температурам в совокупности с умеренными затратами делают ПП просто незаменимым в медицинской отрасли. Его применение можно подразделить на три категории: медицинские приборы, упаковочные системы для твердых и жидких фармацевтических препаратов, упаковка для других медицинских жидкостей.
  • Предметы домашнего обихода: Вам нужен ковер, который сможет выдерживать интенсивное движение и сохранять первоначальный цвет в течение многих лет? Переходите на ПП! Полипропилен применяется в коврах и ковриках. Такие напольные покрытия могут сохранять хороший внешний вид дольше, чем покрытия из натуральных материалов.
  • Предметы домашнего обихода: контейнеры для микроволновых печей, посуда, компоненты для бытовых электроприборов обычно производятся из полипропилена.

Какие существуют методы производства?


Благодаря способности адаптироваться к различным производственным процессам ПП имеет широкий спектр применений. Это означает новый вызов для традиционных материалов. В настоящее время отрасли литья под давлением, упаковки и формования претерпели значительные изменения благодаря полипропилену. Совсем недавно были предприняты попытки включить его в индустрию 3D-печати.


Литье под давлением: ПП — очень распространенный материал для литья под давлением, так как очень легко поддается формованию. Его универсальность допускает множество различных применений, несмотря на полукристаллическую форму. ПП обычно доступен в форме гранул. Кроме того, он имеет низкую скорость вязкости при расплавлении, что дает хорошие возможности для создания различных форм.


Обработка пластика на ЧПУ: интересный метод производства деталей из полипропилена, учитывая возможность создания прототипа подвижных шарнирных изделий. ПП широко используется в качестве листовой заготовки для машиностроения. Однако, полипропилен подвержен деформации под воздействием тепла. Тем не менее из материала можно получить изделия с высокой детализацией. ЧПУ обычно применяется, когда требуется небольшое количество деталей.


3D печать: PP — новейший материал, который начали использовать в 3D принтерах! Несмотря на то, что 3D-печать может показаться довольно сложной, приобрести полипропиленовый пластик не составить проблем. Например, это можно сделать в нашем магазине.


Кто изобрел полипропилен?

Изостатический полипропилен был открыт итальянским химиком Гилио Натта в 1954 году, когда он работал в итальянской компании Montecatini. Производство полипропилена при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении было достигнуто путем внедрения катализатора полимеризации на основе титана, изобретенного немецким химиком Карлом Циглером. Оба химика были удостоены Нобелевской премии по химии в знак признания катализатора Циглера-Натта. С 1980-х годов производство и применение полипропилена возросли благодаря более эффективным типам катализаторов и улучшению свойств материала.


Насколько устойчив ПП?

ПП на 100% подлежит вторичной переработке! (код переработки 5.) Процесс переработки состоит из плавления пластика при температуре 250°C с последующим удалением остаточных молекул под вакуумом, чтобы избавиться от загрязнений. Последующий процесс затвердевания происходит при 140°С. Переработанный материал может быть объединен с первичным полипропиленом.

С точки зрения устойчивости и в дополнение к возможности переработки, полипропилен имеет длительный срок службы. Поэтому вместо ежедневного одноразового использования пластика выберите долговременное решение для хранения и переноски. ПП является экологически чистым при правильном использовании. Тем не менее, только около 1% бутылок из ПП перерабатываются. Таким образом, хотя ПП устойчив, окончательный успех будет зависеть от подхода пользователей к утилизации отходов.


Токсичен ли ПП?


Хорошие новости! Полипропилен считается самым безопасным пластиком на рынке. Учитывая высокую термостойкость, полипропилен может подвергаться воздействию относительно высоких температур без разложения. ПП не выделяет вредных веществ даже при воздействии горячей воды, поэтому он разрешен для хранения продуктов и горячих жидкостей.


Каков состав и химические свойства полипропилена?

 

Полипропилен — это линейный насыщенный углеводородный полимер, стандартной химической формулой которого является Cnh3n. Наличие метильных групп в альтернативной к основной цепи атомов углерода делает его отличным от обычного полиэтилена во многих отношениях, например, повышает температуру плавления кристаллов.

Полипропилен получают путем крекинга лигроина, легкого дистиллята сырой нефти. Как и высшие алканы, он отделяется низкотемпературной фракционной перегонкой. Его производство происходит в процессе растворения или газофазного процесса, где мономер подвергается воздействию тепла и давления под действием каталитической системы. Этот процесс проводится в условиях низкой температуры и давления, и изменение условий производства также может изменить свойства пластика.

Приведенная ниже таблица показывает уровень устойчивости ПП к различным химическим веществам.

Химимкат

Оценка

Разбавленные кислоты

Отлично

Разбавленные щелочи

Отлично

Алкоголь

Отлично

Масла и смазки

Хорошо

Алифатические углеводороды

Недостаточно

Ароматические углеводороды

Недостаточно

Галогенированные углеводороды

Недостаточно

    


Какими механическими и физическими свойствами обладает ПП?

Полипропилен известен как универсальный и долговечный термопластик, легкий и чрезвычайно прочный. В зависимости от процесса полимеризации, использованного для его создания, могут быть достигнуты различные свойства и текстуры.

При наличии двухосной ориентации его механическая прочность, ударные и оптические свойства могут быть улучшены. Кроме того, двухосная ориентация помогает преодолеть слабость в поперечной плоскости. ПП можно использовать либо в качестве формованного пластика, либо в качестве волокна, выдерживающего температуру от 160 до 320°С без плавления. Некоторые из его основных характеристик включают в себя:

  • Прочность на растяжение: несмотря на легкий вес, материал способен выдерживать большие нагрузки.
  • Эластичность и ударная вязкость: полипропилен считается прочным материалом, учитывая, что он может легко деформироваться без разрушения.
  • Устойчивость к усталости: именно по этой причине крышки для шампуня изготавливают из полипропилена! Полипропилен сохраняет свою форму после сгибания или кручения. Это делает его подходящим для подвижных петель.
  • Изоляция: учитывая высокую диэлектрическую устойчивость, ПП широко используется в электронных компонентах.
  • Водонепроницаемость: полипропилен абсолютно водонепроницаем. Благодаря этому свойству ПП находит широкое применение в медицине и различных областях промышленности.
  • Светопроницаемость: при наличии двухосной ориентации может быть достигнута высокая светопроницаемость. Благодаря этому изделия из ПП выглядят более эстетично.

Физические свойства

Прочность на растяжение

0,95-1,30 Н/мм²

Ударная вязкость

3,0-30,0

Коэффициент теплового расширения

100-150х10ˉ⁶

Максимальная температура использования

80°С

Плотность

0,905 г/см³

 


Где можно купить PP?

ПП доступен от широкого круга производителей, поставщиков и дистрибьюторов по всему миру. Вы можете приобрести его в нашем магазине в разделе пластики.


Полипропилен и 3D-печать

Имейте ввиду, что при 3D-печати полипропиленом могут возникнуть трудности, обусловленные его свойствами. Полукристаллическая структура ПП делает его сложным материалом для 3D-печати. Изменение температуры экструзии может привести к различным свойствам 3D-печатной детали. Например, повышение температуры может улучшить адгезию слоя, в результате чего можно получить более прочные детали.

Для успешных копий самым дешевым и простым решением будет использование полипропиленовой ленты на рабочей пластине. Это обеспечит лучшую адгезию. Следует учесть, что разные модели 3D-принтеров могут дать неодинаковые результаты.

Кроме того, убедитесь, что температура сопла (230-260°C) и пластины (85-100°C) надлежащая. Учтите, что некоторые 3D-принтеры могут не поддерживать температуру в 260 ° C, что может привести к плавлению частей вашего 3D-принтера (что определенно нежелательно). Подумайте об использовании профессионального сервиса 3D-печати.

Имейте в виду, что, несмотря на то, что полипропилен безопасен для пищевых продуктов и нетоксичен, в процессe 3D-печати могут выделяться токсичные испарения. Что касается доступных цветов, варианты более ограничены, чем у других материалов, учитывая, что полипропилен уже очень давно доступен на рынке. Кроме того, он дороже, чем другие пластики для 3D-печати, такие как PLA или ABS.


Печать в третьем измерении

Тот, кто все еще считает 3D-принтер игрушкой блеклых, замкнутых юношей, маркетинговым ходом выдающихся архитекторов или просто глупостью, очень удивится: будь то Гамбург, Берлин, Ганновер, Кельн, Дюссельдорф или Мюнхен – нет ни одного крупного города, который обходился бы без этих странных 3D-принтеров. Такие компании, как Youlittle, Dubl, iGo3D и Twinkind приглашают своих клиентов на 360-градусное сканирование тела. Используя полученные сведения, они создают с помощью 3D-принтера небольшие пластмассовые статуэтки – точные копии своих клиентов. Такая бизнес-модель приносит прибыль. За фигурки из пластика люди отдают, в зависимости от размера, от 100 до 1 000 евро.

Этот относительно новый способ самоувековечения (предпоследним писком моды были фотокристаллы и голограммы) отмечает появление новой технологии – объемной печати. Данное понятие означает, что при 3D-печати материал помещают на платформу. Не один слой, как при печати текста, а сотни, до тех пор, пока не получится трехмерный объект. 

То, что с помощью 3D-принтера, по меньшей мере, можно зарабатывать деньги, уже давно известно. Хороший пример тому такие интернет-платформы, как i.materialise из Бельгии, которые работают по принципу Amazon, отличаясь только тем, что вся их продукция сделана с помощью 3D-принтера. Дизайнеры, изобретатели, а также все, у кого есть идеи, могут открыть виртуальные магазины, в которых будут предлагаться разработанные ими и отпечатанные компанией i. materialise товары. Украшения для дома, обувь, аксессуары и корсеты – все это можно найти в виртуальных магазинах.

3D-принтеры и промышленность

Речь идет не только о маленьких симпатичных фигурках. Будь то медицина, пищевая или текстильная промышленность – везде сейчас обсуждается роль 3D-печати для той или иной отрасли. На многочисленных конференциях, посвященных этой теме, не остается ни одного свободного места. Наибольшая динамика, правда, наблюдается в сфере промышленного производства. Аналитики исследовательской и консалтинговой компании Gartner рассчитывают на ежегодное удвоение числа продаваемых по всему миру 3D-принтеров, предполагая, что в 2018 году их количество достигнет 2,3 млн.

На самом деле становится немного тревожно, насколько далеко уже продвинулась индустрия с использованием новых технологий: в самолетах установлены детали, отпечатанные на 3D-принтере. Производители автомобилей печатают инструменты для рабочих на конвейере. А если где-либо сломается какая-нибудь дорогостоящая деталь, дочернему предприятию уже не нужно будет неделями ждать, пока головная компания изготовит новую деталь, – ее можно будет просто распечатать.

В промышленности речь идет о сложных, дорогостоящих и важных для безопасности деталях. Фюзеляж и крыло нового Airbus A350 XWB изготовлены из углепластика с помощью 3D-принтера. Но на этом авиаконструкторы не остановились. Их новая идея – напечатанные кабины! Техники грезят о напечатанном «скелете» самолета, который будет обтянут прозрачным пластиком. На таком самолете можно будет лететь ночью и наслаждаться видом звездного неба. Романтика!

Специализирующаяся на авиационной технике туринская компания Avio Aero, дочернее предприятие производителя двигателей General Electric (GE), уже разрабатывает авиационные двигатели, отпечатанные на 3D-принтере. Их преимущество состоит в снижении массы и количества отходов. Так как производство объектов из металлического порошка практически безотходно. Головной концерн GE объявил, что в ближайшие годы будет напечатано 100 000 топливных форсунок для Boeing 737.

Вообще, сейчас уже все печатают трехмерно. Bosch, например, печатает детали своих упаковочных установок, Opel – монтажные инструменты. BMW таким же образом получает захватные устройства для конвейерного производства. А компания Siemens в начале 2014 года пригласила мировую прессу в Берлин, чтобы презентовать крупнейшую в мире газовую турбину (440 тонн). Этим событием предприятие также хотело подчеркнуть значение технологии 3D-печати для концерна. Только в промышленности эти технологии называются аддитивным производством.

Техники грезят о напечатанном «скелете» самолета, который будет обтянут прозрачным пластиком. На таком самолете можно будет лететь ночью и наслаждаться видом звездного неба. Романтика!

Так, сломанные детали турбин срезаются, и прямо на месте печатаются новые. Техника экономит человеческие силы, сокращает время работ и делает ремонт гораздо дешевле. В то же время разгружается склад дорогостоящих и громоздких запчастей. Если где-то в мире ломается турбина, сотрудник компании Siemens может отпечатать новую деталь прямо на месте.

Но было бы неправильно считать, что промышленность только сейчас встала на правильный путь. В действительности же 3D-принтер берет свое начало из промышленного производства. Первым, кто запатентовал технологию выборочного лазерного спекания, был Росс Хаусхолдер (1979 год). Но он не считается основателем 3D-печати, так как его изобретение не было нигде применено.

Лишь в 1984 году инженер из Колорадо нашел этой идее применение: с помощью компьютерного управления были наложены слои жидкого пластика, на которые был направлен лазер для затвердевания. Чак Халл был, собственно, экспертом в технологии затвердевания тонких слоев пластика. Как раз эта технология и используется в 3D-печати: последний слой должен затвердеть, прежде чем на него будет нанесен следующий слой. Иначе отпечатанное будет пачкаться. Халл изобрел первый 3D-принтер. Его компания 3-D Systems сегодня является мировым лидером.

Когда 3D-печать только появилась, Чак Халл и другие, в первую очередь, пытались быстро изготовить опытные образцы. Такие, на которые можно будет ориентироваться при серийном производстве. В 3D-печати это часто функционировало лучше, чем при вырезании, зачистке или обращении с картоном и клеем. По этой причине понятие быстрого прототипирования является давнишним и наиболее распространенным в 3D-печати сегодня.

Такое длительное внедрение аддитивного производства в промышленность можно объяснить общими требованиями к каждой новой промышленно пригодной технологии. Она должна быть очень точной и быстрой, сырье должно обладать определенными качествами, кроме того, технология должна подходить к производственному процессу. Эти требования до сих пор очень редко выполнялись. Хорошим примером является Бременская компания Bego. С 2001 года она печатает зубы.

Зубы из 3D-принтера

Bego использует 3D-печать для профессионального изготовления зубов, как в зуботехнической лаборатории, только автоматически. Небольшие объекты, такие как зубные протезы или коронки, печатаются для каждого индивидуально. В этом и состоит преимущество данной технологии. В больших камерах за ночь вырастает около 300 зубов. Каждый из 30 микрометров тонких слоев содержит одну щепотку кобальт-хромового порошка, который сваривается с помощью короткой лазерной вспышки. В Германии имеется около 70 подобных «зубных» принтеров. И ни один пациент не знает, что у него во рту – зуб, полностью изготовленный в зуботехнической лаборатории, или зуб, который был отпечатан на 3D-принтере по поручению лаборатории. Никаких видимых различий между ними не существует.

Напечатанные компанией Bego зубы, детали для турбин компании Siemens, а также детали самолетов Airbus и Boeing – все они уже существуют. Хотя многие популярные образцы использования 3D-печати существуют до сих пор только лишь как прототипы. Либо же в фантазиях их изобретателей. По крайней мере, можно предположить, что будущее поразит нас применением аддитивного производства, к которому пока еще никто не пришел. Будет ли вскоре на каждом письменном столе стоять 3D-принтер для печати моделей автомобилей или деталей сломавшегося фена? 3D-принтеры уже сильно подешевели: за 600 евро можно купить простую версию персонального 3D-принтера. Хорошие принтеры стоят менее 5000 евро. Hewlett Packard, прославившаяся лазерной печатью и из-за большой конкуренции сегодня начавшая слабеть, уже работает над «народным» 3D-принтером для всех. ПК со сканером уже можно купить. Их Multi Jet Fusion Drucker, сверхбыстрый 3D-принтер, должен в 2016 году появиться на рынке. Ходят слухи, что Apple и Microsoft тоже работают над 3D-принтерами. Графические редакторы специально адаптируются для этого: Adobe Photoshop уже поддерживает технологию 3D-печати.

NASA разработало 3D-принтер для печати пиццы

Бытует мнение, что, вероятно, скоро будет модной отпечатанная еда. Сразу вспоминается принтер для ягод малины, который в мае прошлого года был представлен британским предприятием Dovetailed в Кембридже. Из сопла принтера капают крошечные капельки красного цвета. Они ложатся друг на друга, склеиваются и вырастают в упорядоченную форму. В стаканчике с мороженым первая напечатанная ягода малины выглядит довольно правдоподобно.

Напечатанные шоколадные пироги, печенья, торты всегда были классными розыгрышами на вечеринке. Но даже такая серьезная организация как NASA была замечена в печати еды. Американское космическое агентство разработало 3D-принтер для изготовления пиццы. Он должен внести разнообразие в питание астронавтов. Правда, прежде всего, речь идет о предстоящих космических миссиях. Они продлятся годы, а то и десятилетия. Чтобы за это время еда не испортилась, она должна быть в виде сухого порошка. Космонавтам, которые, возможно, в середине 30-х годов XXI века отправятся на Марс, уже не нужно будет два года подряд хлебать кашу. Они смогут уже пожевать пиццу.

К серийному производству своей продукции уже практически готова компания Biozoon из Бремерхафена, специализирующаяся на производстве питания для пожилых людей. Компания делает специальную еду для людей, у которых имеются проблемы с глотанием и пережевыванием пищи. Например, мясо курицы протирается до пюреобразного состояния и печатается в форме куриного бедра. Единственное отличие от настоящего – гелеобразная мягкая текстура. Такими же мягкими и легко проглатываемыми можно сделать и горох, морковь или цветную капусту. 

Barilla будет обеспечивать рестораны образцами из теста, а уже на месте могут быть напечатаны различные макароны. Они могут печататься по желанию клиентов, которые могут прийти с USB-флешкой, на которой будет находиться рисунок тех или иных макарон.

В середине прошлого года на Дне открытых дверей в Европарламенте производители представили разработанный при финансовой поддержке ЕС прототип 3D-принтера для еды.  

Итальянский производитель пасты Barilla также должен преуспеть в этом. Компания хочет печатать макароны. Идея состоит в следующем: Barilla будет обеспечивать рестораны образцами из теста, а уже на месте могут быть напечатаны различные макароны. Они могут печататься по желанию клиентов, которые могут прийти с USB-флешкой, на которой будет находиться рисунок тех или иных макарон. Также Barilla устроила конкурс среди дизайнеров. Они должны сделать эскизы новых макарон для печати.

О том, насколько в нашу жизнь уже проник новый метод производства, можно судить по некоторым актуальным сведениям. В Аризоне недавно был представлен первый автомобиль, у которого кузов и шасси были полностью отпечатаны на принтере. Онлайн-сообщество Local Motors напечатало прототип. Еще более крупный принтер (размером с контейнер корабля) возводит целый жилой дом в Амстердаме. Группа архитекторов печатает стены на стройке. Это место притягивает туристов. Президент США Барак Обама, который в 2013 году в своей речи назвал 3D-принтер «революционной техникой», уже побывал здесь. 

Довольно оригинальное предложение поступило из Нидерландов. Компания MiniYours предлагает беременным женщинам на основе данных УЗИ отпечатать копию их ребенка в натуральную величину. Все это удовольствие стоит 600 евро. А в Японии печатаются маленькие модельки в качестве брелоков на ключи.

Однако неживыми предметами исследования не ограничиваются. От находчивых инженеров 3D-технологий не застраховано и наше собственное тело вместе с кожей и волосами. В сентябре 2014 года китайские врачи впервые имплантировали напечатанный позвонок. В будущем они хотят применять эту технику в пластической хирургии. Коленный протез из многослойного нейлона, который печатается исходя из данных компьютерной томографии, уже ни для кого не сюрприз. С прошлого года печатаются также и ткани печени. «Биопринтер» производит человеческие ткани из живых клеток. Когда-нибудь из них будут печататься целые органы.

Медицина является одной из важнейших областей применения 3D-печати. Поврежденные в авариях части черепа могут быть восстановлены с помощью принтера. Ученые Университетского колледжа Лондона перепечатывают из специального материала уши, которые были сильно деформированы или разрушены раком. Они имплантируют напечатанные изделия под кожу своих пациентов. Пластик впоследствии обволакивается кровеносными сосудами и кожей. Готовое ухо извлекается и пришивается.

Внеземные миры и 3D-принтеры

Скорее всего, возникнут совершенно новые внеземные миры, например, на Луне. Европейское космическое агентство хочет построить лунную базу. Она будет в основном состоять из местных горных пород и пыли. Базу сконструируют с помощью привезенных с собой мобильных 3D-принтеров. Также и в связи с будущими полетами на Марс все замыслы ученых основываются на принтере: исследователи Калифорнийского университета в Беркли не хотят тащить с собой за 200 млн км детали для базы на Марсе. Они предполагают напечатать их прямо на месте.

Буркхард Штрассман, Die Zeit

Перевод YA62.ru

Печать дома на 3d-принтере: Как напечатать дом на 3d-принтере

Eva ZimmermannСохранить фотоЗаключение: 3D — эйфория или трезвый взгляд на будущее?
Поклонники новой технологии буквально подталкивают нас к порогу новой эры. Если ученые станут делиться своими разработками, и технология будет доступна каждому, 3D-печать действительно сможет изменить мир. Производство необходимых предметов может переехать в кухни и гостиные, и тогда мы будем меньше загрязнять окружающую среду, поскольку необходимость в перевозке и доставке товаров снизится многократно.

Но если мы будем говорить об архитектуре, то здесь размеры продолжают быть серьёзным препятствием для дальнейшего развития технологии. Кроме того, список строительных материалов, которые можно заправлять в 3D-принтеры, пока еще весьма ограничен.

Доктор Джейн Барри говорит и о серьезной конкуренции технологий в строительной индустрии: «Я предполагаю, что в следующие десять лет 3D-печать будет развиваться параллельно с другими технологиями, но собственные деньги я бы вложила не в неё, а в деревянное строительство, — это самый очевидный тренд». По ее мнению, клееная многослойная древесина с продольно-поперечным расположением слоев — это как «фанера на стероидах». Такой материал чем-то напоминает бетон в том смысле, что из него можно построить дом целиком, без внутреннего каркаса. Это означает, что потенциально дома можно будет строить быстрее и дешевле. «Я не говорю, что эти технологии не могут сосуществовать, — добавляет она. — В конце концов, 3D-принтер можно заправить и материалом на основе древесины».

Нам предстоит еще многое изучить и опробовать. Возможно, мы и не станем печатать дома на Луне в ближайшем будущем, но 3D-печать, определенно, сделает возможным строительство домов более сложной геометрии. Уже довольно скоро составные части зданий, напечатанные из нескольких материалов, смогут приспосабливаться к климатическим изменениям. В любом случае, следующего этапа в развитии 3D-печати домов мы будем ждать с нетерпением и трепетом.

РАССКАЖИТЕ НАМ…
Есть ли будущее у архитектуры, основанной на 3D-технологиях? Или инновации ограничатся сферой промышленного дизайна? Поделитесь своим мнением в разделе комментариев!

Что такое 3D-печать? — Определение технологии и типы

Существует множество материалов для 3D-печати, в том числе термопласты , такие как акрилонитрилбутадиенстирол (АБС), металлы (включая порошки), смолы и керамика .

Кто изобрел 3D-печать?

Самое раннее производственное оборудование для 3D-печати было разработано Хидео Кодама из Муниципального научно-исследовательского института промышленности Нагои, когда он изобрел два аддитивных метода для изготовления 3D-моделей.

Когда была изобретена 3D-печать?

Основываясь на работе Ральфа Бейкера в 1920-х годах по созданию декоративных изделий (патент US423647A), ранняя работа Хидео Кодамы по быстрому прототипированию смолы, отвержденной лазером, была завершена в 1981 году. Его изобретение было расширено в течение следующих трех десятилетий с введением стереолитографии в 1984. Чак Халл из 3D Systems изобрел первый 3D-принтер в 1987 году, в котором использовался процесс стереолитографии. Затем последовали такие разработки, как, среди прочего, селективное лазерное спекание и селективное лазерное плавление.Другие дорогие системы 3D-печати были разработаны в 1990–2000-х годах, хотя их стоимость резко упала, когда в 2009 году истек срок действия патентов, открыв технологию для большего числа пользователей.

Существует три основных типа технологии 3D-печати; спекание , плавление и стереолитография .

  • Спекание  это технология, при которой материал нагревается, но не до точки плавления, для создания изделий с высоким разрешением.Металлический порошок используется для прямого лазерного спекания металлов, а термопластичные порошки используются для селективного лазерного спекания.
  • Плавление  методы 3D-печати включают сплавление в порошковом слое, плавление электронным лучом и прямое осаждение энергии. В них используются лазеры, электрические дуги или электронные лучи для печати объектов путем сплавления материалов вместе при высоких температурах.
  • Стереолитография использует фотополимеризацию для создания деталей. Эта технология использует правильный источник света для избирательного взаимодействия с материалом для отверждения и затвердевания поперечного сечения объекта тонкими слоями.

Типы 3D-печати

3D-печать, также известная как аддитивное производство, процессы были разделены на семь групп согласно ISO/ASTM 52900 аддитивное производство — общие принципы — терминология. Все формы 3D-печати относятся к одному из следующих типов:

Струя связующего

Струя связующего наносит тонкий слой порошкового материала, например, металла, полимерного песка или керамики, на платформу сборки, после чего печатающая головка наносит капли клея, чтобы связать частицы вместе. При этом деталь строится слой за слоем, и после завершения может потребоваться постобработка для завершения сборки. В качестве примеров последующей обработки металлические детали могут быть термически спечены или пропитаны металлом с низкой температурой плавления, таким как бронза, в то время как полноцветные полимерные или керамические детали могут быть пропитаны цианоакрилатным клеем.

Струйная обработка связующего

может использоваться для различных применений, включая 3D-печать металлом, полноцветные прототипы и крупномасштабные керамические формы.

Прямое выделение энергии

При прямом энергетическом осаждении используется сфокусированная тепловая энергия, такая как электрическая дуга, лазер или электронный луч, для плавления проволоки или порошкового сырья по мере его осаждения.Процесс выполняется горизонтально для построения слоя, а слои складываются вертикально для создания детали.

Этот процесс можно использовать с различными материалами, включая металлы, керамику и полимеры.

Экструзионный материал

Экструзия материала или моделирование методом наплавления (FDM) использует катушку нити, которая подается в экструзионную головку с нагретым соплом. Экструзионная головка нагревает, смягчает и укладывает нагретый материал в заданных местах, где он охлаждается, создавая слой материала, а платформа для сборки затем перемещается вниз, готовая к следующему слою.

Этот процесс экономически эффективен и требует короткого времени выполнения, но также имеет низкую точность размеров и часто требует последующей обработки для получения гладкой поверхности. Этот процесс также имеет тенденцию создавать анизотропные детали, что означает, что они слабее в одном направлении и, следовательно, не подходят для критических приложений.

Гидроструйная обработка материала

Струйная обработка материала работает аналогично струйной печати, за исключением того, что вместо нанесения чернил на страницу, этот процесс наносит слои жидкого материала с одной или нескольких печатающих головок. Затем слои отверждаются, прежде чем процесс начинается снова для следующего слоя. Струйная обработка материала требует использования опорных конструкций, но они могут быть изготовлены из водорастворимого материала, который можно смыть после завершения сборки.

Точный процесс, струйная обработка материала — один из самых дорогих методов 3D-печати, а детали имеют тенденцию быть хрупкими и со временем разрушаться. Однако этот процесс позволяет создавать полноцветные детали из различных материалов.

Порошковая кровать Fusion

Плавка в порошковом слое (PBF) — это процесс, при котором тепловая энергия (такая как лазер или электронный луч) выборочно сплавляет участки порошкового слоя, образуя слой, и слои накладываются друг на друга для создания детали.Следует отметить, что PBF охватывает как процессы спекания, так и процессы плавления. Основной метод работы всех систем с порошковым слоем одинаков: лезвие или валик для повторного покрытия наносят тонкий слой порошка на платформу построения, затем поверхность порошкового слоя сканируется источником тепла, который выборочно нагревает частицы, чтобы связать их. вместе. Как только слой или поперечное сечение были просканированы источником тепла, платформа перемещается вниз, чтобы позволить процессу начаться снова на следующем слое. Конечным результатом является объем, содержащий одну или несколько сплавленных частей, окруженных нетронутым порошком.Когда сборка завершена, станина полностью поднимается, чтобы можно было извлечь детали из незатронутого порошка и начать любую необходимую постобработку.

Селективное лазерное спекание (SLS) часто используется для изготовления полимерных деталей и хорошо подходит для прототипов или функциональных деталей благодаря полученным свойствам, в то время как отсутствие опорных конструкций (порошковый слой действует как опора) позволяет создавать детали со сложной геометрией. Производимые детали могут иметь зернистую поверхность и внутреннюю пористость, что означает необходимость последующей обработки.

Прямое лазерное спекание металла (DMLS), селективное лазерное плавление (SLM) и сплавление порошкового слоя электронным лучом (EBPBF) аналогичны SLS, за исключением того, что эти процессы создают детали из металла с использованием лазера для соединения частиц порошка вместе слой за слоем. . В то время как SLM полностью расплавляет металлические частицы, DMLS только нагревает их до точки плавления, в результате чего они соединяются на молекулярном уровне. И SLM, и DMLS требуют опорных конструкций из-за высоких затрат тепла, необходимых для процесса. Эти поддерживающие структуры затем удаляются в эфире постобработки вручную или с помощью станков с ЧПУ.Наконец, детали могут быть подвергнуты термической обработке для снятия остаточных напряжений.

Как DMLS, так и SLM производят детали с отличными физическими свойствами — часто прочнее, чем сам обычный металл, и с хорошим качеством поверхности. Их можно использовать с металлическими суперсплавами, а иногда и с керамикой, которые трудно обрабатывать другими способами. Однако эти процессы могут быть дорогими, а размер производимых деталей ограничен объемом используемой системы 3D-печати.

Листовое ламинирование

Листовое ламинирование можно разделить на две разные технологии: производство ламинированных объектов (LOM) и ультразвуковое аддитивное производство (UAM). LOM использует чередующиеся слои материала и клея для создания изделий с визуальной и эстетической привлекательностью, а UAM соединяет тонкие листы металла с помощью ультразвуковой сварки. UAM — это низкотемпературный низкоэнергетический процесс, который можно использовать с алюминием, нержавеющей сталью и титаном.

НДС Фотополимеризация

НДС фотополимеризации можно разделить на два метода; стереолитография (SLA) и цифровая обработка света (DLP). Оба этих процесса создают детали слой за слоем с помощью света для выборочного отверждения жидкой смолы в ванне.SLA использует одноточечный лазер или источник УФ-излучения для процесса отверждения, в то время как DLP наносит одно изображение каждого полного слоя на поверхность ванны. Детали необходимо очистить от излишков смолы после печати, а затем подвергнуть воздействию источника света, чтобы повысить прочность деталей. Любые опорные конструкции также необходимо будет удалить, и можно использовать дополнительную постобработку для создания более качественной отделки.

Идеально подходит для деталей с высокой точностью размеров, эти процессы позволяют создавать сложные детали с гладкой поверхностью, что делает их идеальными для производства прототипов.Однако, поскольку детали более хрупкие, чем при моделировании наплавлением (FDM), они менее подходят для функциональных прототипов. Кроме того, эти детали не подходят для использования вне помещений, так как цвет и механические свойства могут ухудшиться под воздействием ультрафиолетового излучения солнца. Требуемые опорные конструкции также могут оставлять дефекты, для удаления которых требуется постобработка.

Бесплатное руководство для начинающих — индустрия 3D-печати

Истоки 3D-печати в «Быстром прототипировании» были основаны на принципах промышленного прототипирования как средства ускорения самых ранних стадий разработки продукта с помощью быстрого и простого способа производства прототипов, который позволяет производить несколько итераций продукта. быстрее и эффективнее при оптимальном решении. Это экономит время и деньги на начальном этапе всего процесса разработки продукта и обеспечивает уверенность перед производственной оснасткой.

Прототипирование по-прежнему, вероятно, является крупнейшим, хотя иногда и упускаемым из виду, применением 3D-печати сегодня.

Развитие и усовершенствование процесса и материалов с момента появления 3D-печати для прототипирования привело к тому, что процессы стали использоваться для приложений, расположенных дальше по цепочке процессов разработки продукта. При разработке оснастки и литья использовались преимущества различных процессов.Опять же, эти приложения все чаще используются и внедряются в промышленных секторах.

Аналогичным образом, для конечных производственных операций усовершенствования продолжают способствовать внедрению.

С точки зрения промышленных вертикальных рынков, которые получают большую выгоду от промышленной 3D-печати во всех этих приложениях широкого спектра, ниже приводится базовая разбивка:

Медицинский сектор считается одним из первых, кто внедрил 3D-печать, но также и сектором с огромным потенциалом роста благодаря возможностям настройки и персонализации технологий, а также способности улучшать жизнь людей по мере улучшения процессов и Разработаны материалы, отвечающие стандартам медицинского назначения.

Технологии 3D-печати используются для множества различных приложений. В дополнение к созданию прототипов для поддержки разработки новых продуктов для медицинской и стоматологической промышленности, технологии также используются для изготовления моделей для последующей металлической отливки зубных коронок и в производстве инструментов, поверх которых вакуумно формируется пластик для изготовления выравнивателей зубов. . Эта технология также используется непосредственно для производства как стандартных изделий, таких как имплантаты бедра и колена, так и индивидуальных изделий для пациентов, таких как слуховые аппараты, ортопедические стельки для обуви, персонализированные протезы и одноразовые имплантаты для пациентов, страдающих заболеваниями. таких как остеоартрит, остеопороз и рак, наряду с жертвами несчастных случаев и травм.3D-печатные хирургические шаблоны для конкретных операций также являются новым приложением, которое помогает хирургам в их работе и пациентам в их восстановлении. Также разрабатываются технологии для 3D-печати кожи, костей, тканей, фармацевтических препаратов и даже органов человека. Однако до коммерциализации этих технологий еще десятилетия.

Как и медицинский сектор, аэрокосмический сектор был одним из первых, кто применил технологии 3D-печати в их самых ранних формах для разработки продуктов и прототипирования.Эти компании, как правило, работающие в партнерстве с академическими и научно-исследовательскими институтами, оказались на переднем крае в терминах или расширении границ технологий для производственных приложений.

Из-за критического характера разработки самолетов исследования и разработки требуют больших усилий, стандарты имеют решающее значение, а системы 3D-печати промышленного уровня проходят через их темпы. При разработке процессов и материалов был разработан ряд ключевых приложений для аэрокосмического сектора, а некоторые некритические детали уже готовы к полетам на самолетах.

Высокопоставленные пользователи включают GE/Morris Technologies, Airbus/EADS, Rolls-Royce, BAE Systems и Boeing. В то время как большинство этих компаний придерживаются реалистичного подхода к тому, что они делают сейчас с технологиями, и в основном это исследования и разработки, некоторые из них довольно оптимистично смотрят в будущее.

 

Еще одним первопроходцем технологий быстрого прототипирования — самого раннего воплощения 3D-печати — стал автомобильный сектор. Многие автомобильные компании, особенно передовые в автоспорте и Формуле-1, пошли по тому же пути, что и аэрокосмические компании.Сначала (и до сих пор) используют технологии для прототипирования приложений, но разрабатывают и адаптируют свои производственные процессы, чтобы использовать преимущества улучшенных материалов и конечных результатов для автомобильных деталей.

Многие автомобильные компании в настоящее время также изучают потенциал 3D-печати для выполнения функций послепродажного обслуживания с точки зрения производства запасных частей по запросу, а не для хранения огромных запасов.

Традиционно процесс проектирования и производства ювелирных изделий всегда требовал высокого уровня знаний и опыта, связанных с конкретными дисциплинами, включая изготовление, изготовление форм, литье, гальваническое покрытие, ковку, кузнечное дело из серебра/золота, резку камня, гравировку и полировку. Каждая из этих дисциплин развивалась в течение многих лет, и каждая из них требует технических знаний применительно к производству ювелирных изделий. Одним из примеров является литье по выплавляемым моделям, история которого насчитывает более 4000 лет.

Для ювелирного сектора 3D-печать оказалась особенно прорывной. Существует большой интерес — и понимание — в зависимости от того, как 3D-печать может и будет способствовать дальнейшему развитию этой отрасли. От новых свобод дизайна, обеспечиваемых 3D CAD и 3D-печатью, путем улучшения традиционных процессов производства ювелирных изделий до прямого производства 3D-печати, исключающего многие традиционные этапы, 3D-печать оказала и продолжает оказывать огромное влияние в этом секторе. .

Искусство / Дизайн / Скульптура

 

Художники и скульпторы используют 3D-печать множеством различных способов, чтобы исследовать формы и функции ранее невозможными способами. Будь то просто стремление найти новое оригинальное выражение или поучиться у старых мастеров, это очень напряженный сектор, который все чаще находит новые способы работы с 3D-печатью и представляет результаты миру. Многие художники сделали себе имя, работая именно с технологиями 3D-моделирования, 3D-сканирования и 3D-печати.

  • Джошуа Харкер
  • Dizingof
  • Джессика Розенкранц в Nervous System
  • Пиа Хинце
  • Ник Эрвинк
  • Лайонел Дин
  • И многие другие.

Дисциплина 3D-сканирования в сочетании с 3D-печатью также привносит новое измерение в мир искусства, однако художники и студенты теперь имеют проверенную методологию воспроизведения работ прошлых мастеров и создания точных копий древних (и более недавние) скульптуры для внимательного изучения — произведения искусства, с которыми иначе они никогда бы не смогли взаимодействовать лично.Работа Космо Венмана особенно поучительна в этой области.

Архитектурные модели уже давно являются основным применением процессов 3D-печати для создания точных демонстрационных моделей видения архитектора. 3D-печать предлагает относительно быстрый, простой и экономически выгодный метод создания подробных моделей непосредственно из 3D-CAD, BIM или других цифровых данных, которые используют архитекторы. Многие успешные архитектурные фирмы в настоящее время широко используют 3D-печать (дома или в качестве услуги) в качестве важной части своего рабочего процесса для расширения инноваций и улучшения коммуникации.

В последнее время некоторые дальновидные архитекторы рассматривают 3D-печать как метод прямого строительства. Исследования проводятся в ряде организаций на этом фронте, в первую очередь в Университете Лафборо, Contour Crafting и Universe Architecture.

Поскольку процессы 3D-печати улучшились с точки зрения разрешения и более гибких материалов, на передний план вышла одна отрасль, известная своими экспериментами и возмутительными заявлениями. Мы, конечно же, говорим о моде!

Аксессуары, напечатанные на 3D-принтере, включая обувь, головные уборы, шляпы и сумки, пробились на мировые подиумы.А некоторые еще более дальновидные модельеры продемонстрировали возможности технологии для высокой моды — платья, накидки, платья в полный рост и даже некоторое нижнее белье дебютировали на различных модных площадках по всему миру.

Ирис ван Херпен заслуживает особого упоминания как ведущий пионер в этом направлении. Она выпустила ряд коллекций, созданных по образцу парижских и миланских подиумов, которые включают 3D-печать, чтобы разрушить «обычные правила», которые больше не применяются к модному дизайну.Многие пошли и продолжают идти по ее стопам, часто с совершенно оригинальными результатами.

Несмотря на то, что пища появилась на вечеринке в области 3D-печати с опозданием, она представляет собой одно из новых приложений (и/или материалов для 3D-печати), которое вызывает большой интерес у людей и может сделать эту технологию действительно массовой. Ведь нам всем, всегда, нужно есть! 3D-печать становится новым способом приготовления и подачи еды.

Первоначальные набеги на 3D-печать продуктов питания были связаны с шоколадом и сахаром, и эти разработки продолжаются быстрыми темпами, когда на рынке появляются специальные 3D-принтеры.Некоторые другие ранние эксперименты с едой, включая 3D-печать «мяса» на уровне клеточного белка. Совсем недавно паста стала еще одной группой продуктов питания, которая исследуется для 3D-печати продуктов питания.

Взгляд в будущее 3D-печать также рассматривается как полноценный метод приготовления пищи и способ комплексного и здорового баланса питательных веществ.

Святым Граалем для поставщиков 3D-печати является потребительская 3D-печать. Широко распространены споры о том, возможно ли это будущее.В настоящее время потребительский спрос низок из-за проблем с доступностью, которые существуют на начальном уровне (бытовые машины). Крупные компании, занимающиеся 3D-печатью, такие как 3D Systems и Makerbot, как дочерняя компания Stratasys, добились прогресса в этом направлении, пытаясь сделать процесс 3D-печати и вспомогательные компоненты (программное обеспечение, цифровой контент и т. д.) более доступными и удобными для пользователей. -дружелюбный. В настоящее время есть три основных способа, которыми человек на улице может взаимодействовать с технологией 3D-печати потребительских товаров:

  • дизайн + печать
  • выбрать + распечатать
  • выбрать + выполнение услуги 3D печати

Что такое 3D-печать? Как работает 3D-принтер? Изучите 3D-печать

3D-печать или аддитивное производство — это процесс создания трехмерных твердых объектов из цифрового файла.

Создание 3D-печатного объекта достигается с помощью аддитивных процессов. В аддитивном процессе объект создается путем укладки последовательных слоев материала до тех пор, пока объект не будет создан. Каждый из этих слоев можно рассматривать как тонко нарезанный поперечный разрез объекта.

3D-печать — это противоположность субтрактивному производству, при котором вырезается / выдалбливается кусок металла или пластика, например, на фрезерном станке.

3D-печать позволяет создавать сложные формы с использованием меньшего количества материала, чем традиционные методы производства.

Присоединяйтесь к нашему списку рассылки

Наш информационный бюллетень бесплатен, и вы можете отказаться от подписки в любое время.

Как работает 3D-печать?

Все начинается с 3D-модели. Вы можете создать его с нуля или загрузить из 3D-библиотеки.

Программное обеспечение 3D

Доступно множество различных программных инструментов. От промышленного класса до открытого. Мы создали обзор на нашей странице программного обеспечения для 3D.

Мы часто рекомендуем новичкам начать с Tinkercad.Tinkercad бесплатен и работает в вашем браузере, вам не нужно устанавливать его на свой компьютер. Tinkercad предлагает уроки для начинающих и имеет встроенную функцию экспорта вашей модели в виде файла для печати, например .STL или .OBJ.

Теперь, когда у вас есть файл для печати, следующим шагом будет подготовка его для вашего 3D-принтера. Это называется нарезкой.

Нарезка: от файла для печати до 3D-принтера

Нарезка в основном означает нарезку 3D-модели на сотни или тысячи слоев и выполняется с помощью программного обеспечения для нарезки.

Когда ваш файл нарезан, он готов для вашего 3D-принтера. Подача файла на ваш принтер может осуществляться через USB, SD или Wi-Fi. Теперь ваш нарезанный файл готов к 3D-печати слой за слоем .

Промышленность 3D-печати

Внедрение 3D-печати достигло критической массы, поскольку те, кому еще предстоит интегрировать аддитивное производство где-то в свою цепочку поставок, теперь составляют постоянно сокращающееся меньшинство. Если на ранних этапах 3D-печать подходила только для прототипирования и разового производства, то сейчас она быстро превращается в производственную технологию.

Большая часть текущего спроса на 3D-печать носит промышленный характер. Acumen Research and Consulting прогнозирует, что к 2026 году мировой рынок 3D-печати достигнет 41 миллиарда долларов.

По мере своего развития технологии 3D-печати суждено преобразовать почти все основные отрасли и изменить то, как мы живем, работаем и играем в будущем.

Примеры 3D-печати

3D-печать включает в себя множество форм технологий и материалов, поскольку 3D-печать используется практически во всех отраслях, о которых вы только могли подумать.Важно рассматривать его как кластер различных отраслей с множеством различных приложений.

Несколько примеров:

  • – товары народного потребления (очки, обувь, дизайн, мебель)
  • – промышленные товары (производственные инструменты, прототипы, функциональные детали конечного использования)
  • – стоматологические изделия
  • – протезы
  • – архитектурные масштабные модели и макеты
  • – реконструкция окаменелостей
  • – воспроизведение древних артефактов
  • – реконструкция доказательств в судебной патологии
  • – реквизит для кино

Быстрое прототипирование и быстрое производство

Компании используют 3D-принтеры в процессе проектирования для создания прототипов с конца семидесятых годов. Использование 3D-принтеров для этих целей называется быстрое прототипирование .

Зачем использовать 3D-принтеры для быстрого прототипирования?
Короче говоря, это быстро и относительно дешево. От идеи до 3D-модели и удерживания прототипа в руках — это вопрос дней, а не недель. Итерации проще и дешевле сделать, и вам не нужны дорогие формы или инструменты.

Помимо быстрого прототипирования, 3D-печать также используется для быстрого производства . Быстрое производство — это новый метод производства, при котором предприятия используют 3D-принтеры для мелкосерийного производства по индивидуальному заказу.

Связанная история

3D-печать как производственная технология

Автомобилестроение

Производители автомобилей давно используют 3D-печать. Автомобильные компании печатают запасные части, инструменты, приспособления и приспособления, а также детали для конечного использования. 3D-печать позволила производить продукцию по требованию, что привело к снижению складских запасов и сокращению циклов проектирования и производства.

Автолюбители по всему миру используют 3D-печатные детали для восстановления старых автомобилей.Одним из таких примеров является то, что австралийские инженеры напечатали детали, чтобы вернуть к жизни Delage Type-C. При этом им приходилось печатать детали, которые десятилетиями не производились.

Связанная история

Как 3D-печать меняет автомобильное производство

Авиация

Авиационная промышленность использует 3D-печать по-разному. Следующий пример знаменует собой важную веху в производстве 3D-печати: GE Aviation напечатала на 3D-принтере 30 000 кобальт-хромовых топливных форсунок для своих авиационных двигателей LEAP.Они достигли этого рубежа в октябре 2018 года, и, учитывая, что они производят 600 штук в неделю на сорока 3D-принтерах, это, вероятно, намного больше, чем сейчас.

Около двадцати отдельных деталей, которые ранее приходилось сваривать вместе, были объединены в один компонент, напечатанный на 3D-принтере, который весит на 25% меньше и в пять раз прочнее. Двигатель LEAP является самым продаваемым двигателем в аэрокосмической отрасли из-за его высокого уровня эффективности, и GE экономит 3 миллиона долларов на самолете за счет 3D-печати топливных форсунок, поэтому эта единственная напечатанная на 3D-принтере деталь приносит финансовую выгоду в сотни миллионов долларов.

Топливные форсунки GE

также использовались в Boeing 787 Dreamliner, но это не единственная напечатанная на 3D-принтере деталь в 787-м. Конструктивные детали длиной 33 сантиметра, которые крепят кормовой кухонный камбуз к планеру, напечатаны на 3D-принтере компанией под названием Норск Титаниум. Norsk решила специализироваться на титане, потому что он имеет очень высокое отношение прочности к весу и довольно дорог, а это означает, что сокращение отходов, обеспечиваемое 3D-печатью, имеет более значительный финансовый эффект, чем по сравнению с более дешевыми металлами, где затраты на отходы материала легче усваивается.Вместо спекания металлического порошка с помощью лазера, как в большинстве металлических 3D-принтеров, Norsk Merke 4 использует плазменную дугу для плавления металлической проволоки в процессе, называемом быстрым плазменным осаждением (форма направленного энергетического осаждения), который может наносить до 10 кг титана. в час. Для изготовления титановой детали весом 2 кг обычно требуется 30-килограммовый блок титана, что приводит к образованию 28 кг отходов, но для 3D-печати той же детали требуется всего 6 кг титановой проволоки.

Связанная история

GE получает сертификат летной годности ВВС США для Metal AM Critical Part

Строительство

Можно ли распечатать здание? — да это так. 3D-печатные дома уже коммерчески доступны. Некоторые компании печатают сборные детали, а другие делают это на месте.

Связанная история

Здание для получения 3D-печатного композитного фасада произвольной формы

Большинство историй о печати бетона, которые мы рассматриваем на этом веб-сайте, посвящены крупномасштабным системам печати бетоном с довольно большими соплами для большой скорости потока. Он отлично подходит для укладки слоев бетона довольно быстро и с повторяемостью. Но для действительно сложной бетонной работы, в которой в полной мере используются возможности 3D-печати, требуется что-то более гибкое и с более тонким прикосновением.

Связанная история

Производство добавок к бетону становится сложным

Потребительские товары

Когда мы впервые начали вести блог о 3D-печати в 2011 году, 3D-печать не была готова для использования в качестве метода производства в больших объемах. В настоящее время существует множество примеров конечных потребительских товаров, напечатанных на 3D-принтере.

Обувь

Ассортимент Adidas 4D имеет полностью напечатанную на 3D-принтере промежуточную подошву и печатается в больших объемах.Тогда мы написали статью, объясняющую, как изначально Adidas выпускал всего 5 000 пар обуви для широкой публики, а к 2018 году планировал продать 100 000 пар обуви с AM.

Создается впечатление, что в своих последних версиях обуви они превзошли эту цель или находятся на пути к ее превзойдению. Обувь доступна по всему миру в местных магазинах Adidas, а также в различных сторонних интернет-магазинах.

Связанная история

Кроссовки, напечатанные на 3D-принтере в 2021 году

Очки

Прогнозируется, что рынок очков, напечатанных на 3D-принтере, достигнет 3 долларов.4 миллиарда к 2028 году. Быстро растущий раздел — это кадры конечного использования. 3D-печать является особенно подходящим методом производства оправ для очков, потому что индивидуальные измерения легко обработать в конечном продукте.

Связанная история

Fitz Frames 3D-печать детских очков с помощью приложения

Но знаете ли вы, что линзы также можно печатать на 3D-принтере? Традиционные стеклянные линзы изначально не тонкие и легкие; они вырезаны из гораздо более крупного блока материала, называемого заготовкой, около 80% которого уходит в отходы.Если учесть, сколько людей носят очки и как часто им нужно покупать новую пару, 80% этих цифр — пустая трата времени. Вдобавок ко всему, лаборатории должны хранить огромные запасы заготовок, чтобы удовлетворить индивидуальные потребности своих клиентов в области машинного зрения. Наконец, однако, технология 3D-печати достаточно продвинулась, чтобы производить высококачественные индивидуальные офтальмологические линзы, избавляясь от отходов и затрат на складские запасы прошлого. В 3D-принтере Luxexcel VisionEngine используется отверждаемый УФ-излучением акрилатный мономер для печати двух пар линз в час, которые не требуют полировки или какой-либо последующей обработки.Фокусные области также можно полностью настроить так, чтобы определенная область линзы обеспечивала лучшую четкость на расстоянии, а другая область линзы обеспечивала лучшее зрение вблизи.

Связанная история

Распечатанные на 3D-принтере линзы для смарт-очков

Ювелирные изделия

Существует два способа изготовления украшений с помощью 3D-принтера. Вы можете использовать прямой или непрямой производственный процесс. Прямое относится к созданию объекта прямо из 3D-проекта, в то время как непрямое производство означает, что объект (шаблон), напечатанный в 3D, в конечном итоге используется для создания формы для литья по выплавляемым моделям.

Здравоохранение

В наши дни нередко можно увидеть заголовки об имплантатах, напечатанных на 3D-принтере. Часто эти случаи носят экспериментальный характер, из-за чего может показаться, что 3D-печать все еще является второстепенной технологией в сфере медицины и здравоохранения, но это уже не так. За последнее десятилетие компания GE Additive напечатала на 3D-принтере более 100 000 протезов тазобедренного сустава.

Чаша Delta-TT, разработанная доктором Гвидо Граппиоло и LimaCorporate, изготовлена ​​из трабекулярного титана, который характеризуется правильной трехмерной шестиугольной структурой ячеек, имитирующей морфологию трабекулярной кости.Трабекулярная структура повышает биосовместимость титана, стимулируя врастание кости в имплантат. Некоторые из первых имплантатов Delta-TT все еще работают более десяти лет спустя.

Еще один напечатанный на 3D-принтере медицинский компонент, который хорошо справляется с тем, чтобы оставаться незамеченным, — это слуховой аппарат. Почти каждый слуховой аппарат за последние 17 лет был напечатан на 3D-принтере благодаря сотрудничеству компаний Materialise и Phonak. Компания Phonak разработала Rapid Shell Modeling (RSM) в 2001 году. До появления RSM изготовление одного слухового аппарата требовало девяти трудоемких операций, включающих ручную лепку и изготовление слепков, и результаты часто были неудовлетворительными.С RSM техник использует силикон, чтобы сделать слепок ушного канала, этот слепок сканируется в 3D, и после небольшой настройки модель печатается в 3D на полимерном 3D-принтере. Электроника добавляется, а затем отправляется пользователю. Используя этот процесс, сотни тысяч слуховых аппаратов ежегодно печатаются на 3D-принтере.

Стоматология

В стоматологической отрасли мы видим, что формы для прозрачных капп являются, пожалуй, самыми 3D-печатными объектами в мире. В настоящее время формы печатаются на 3D-принтере с использованием процессов 3D-печати на основе смолы и порошка, а также с помощью струйной печати материала.Коронки и зубные протезы уже печатаются на 3D-принтере вместе с хирургическими шаблонами.

Связанная история

3 способа 3D-печати революционизируют цифровую стоматологию

Биопечать

В начале двухтысячных годов технология 3D-печати изучалась биотехнологическими фирмами и академическими кругами на предмет возможного использования в приложениях тканевой инженерии, где органы и части тела строятся с использованием технологий струйной печати. Слои живых клеток осаждаются на гелевой среде и медленно наращиваются, образуя трехмерные структуры.Мы называем эту область исследований термином «биопечать».

Связанная история

Промышленное сотрудничество освещает путь к 3D-печатным легким

Еда

Аддитивное производство давно проникло в пищевую промышленность. Такие рестораны, как Food Ink и Melisse, используют это как уникальное преимущество для привлечения клиентов со всего мира.

Образование

Преподаватели и студенты уже давно используют 3D-принтеры в своих классах. 3D-печать позволяет учащимся материализовать свои идеи быстрым и доступным способом.

Несмотря на то, что дипломы по аддитивному производству появились относительно недавно, университеты уже давно используют 3D-принтеры в других дисциплинах. Есть много образовательных курсов, которые можно пройти, чтобы заняться 3D-печатью. Университеты предлагают курсы по вещам, связанным с 3D-печатью, таким как САПР и 3D-дизайн, которые на определенном этапе можно применить к 3D-печати.

Что касается прототипирования, многие университетские программы обращаются к принтерам.Есть специализации в аддитивном производстве, которые можно получить, получив степень в области архитектуры или промышленного дизайна. Печатные прототипы также очень распространены в искусстве, анимации и исследованиях моды.

Связанная история

3D-печать в образовании

Типы технологий и процессов 3D-печати

Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) разработало набор стандартов, классифицирующих процессы аддитивного производства по 7 категориям. Это:

  1. Частная фотополимеризация
    1. Стереолитография (SLA)
    2. Цифровая обработка света (DLP)
    3. Непрерывное производство жидкостного интерфейса (CLIP)
  2. Струйная обработка материала
  3. Струя связующего
  4. Экструзия материалов
    1. Моделирование методом наплавления (FDM)
    2. Производство плавленых нитей (FFF)
  5. Порошковая кровать Fusion
    1. Многоструйный синтез (MJF)
    2. Селективное лазерное спекание (SLS)
    3. Прямое лазерное спекание металла (DMLS)
  6. Листовое ламинирование
  7. Направленное выделение энергии

Ванная фотополимеризация

3D-принтер, основанный на методе фотополимеризации в ванне, имеет контейнер, заполненный фотополимерной смолой.Смола затвердевает с помощью источника УФ-излучения.

Схема фотополимеризации в ванне. Источник изображения: lboro.ac.uk

Стереолитография (SLA)

SLA был изобретен в 1986 году Чарльзом Халлом, который в то же время основал компанию 3D Systems. В стереолитографии используется чан с жидкой отверждаемой фотополимерной смолой и ультрафиолетовый лазер для создания слоев объекта по одному. Для каждого слоя лазерный луч прослеживает поперечное сечение рисунка детали на поверхности жидкой смолы.Воздействие ультрафиолетового лазерного излучения отверждает и затвердевает рисунок, нанесенный на смолу, и сплавляет его с нижележащим слоем.

После трассировки рисунка платформа подъемника SLA опускается на расстояние, равное толщине одного слоя, обычно от 0,05 мм до 0,15 мм (от 0,002″ до 0,006″). Затем заполненное смолой лезвие проходит по поперечному сечению детали, повторно покрывая ее свежим материалом. На этой новой жидкой поверхности прослеживается рисунок последующего слоя, присоединяясь к предыдущему слою.В зависимости от объекта и ориентации печати SLA часто требует использования структур поддержки.

Цифровая обработка света (DLP)

DLP или Digital Light Processing относится к методу печати, в котором используются светочувствительные и светочувствительные полимеры. Хотя это очень похоже на SLA, ключевое отличие заключается в источнике света. DLP использует другие источники света, такие как дуговые лампы. DLP работает относительно быстро по сравнению с другими технологиями 3D-печати.

Непрерывное производство жидкостного интерфейса (CLIP)

Один из самых быстрых процессов с использованием фотополимеризации в ванне называется CLIP, сокращение от Continuous Liquid Interface Production , разработанный компанией Carbon.

Цифровой синтез света

В основе процесса CLIP лежит технология цифрового синтеза света . В этой технологии свет от специального высокоэффективного светодиодного источника света проецирует последовательность УФ-изображений, открывающих поперечное сечение напечатанной на 3D-принтере детали, что приводит к частичному отверждению УФ-отверждаемой смолы точно контролируемым образом. Кислород проходит через кислородопроницаемое окно, создавая тонкую жидкую границу раздела неотвержденной смолы между окном и печатной частью, известную как мертвая зона. Мертвая зона составляет всего десять микрон. Внутри мертвой зоны кислород препятствует отверждению светом смолы, расположенной ближе всего к окну, что обеспечивает непрерывный поток жидкости под напечатанной деталью. Непосредственно над мертвой зоной направленный вверх УФ-свет вызывает каскадное отверждение детали.

Простая печать только с помощью аппаратного обеспечения Carbon не позволяет использовать конечные свойства с реальными приложениями. После того, как свет придал форму детали, второй программируемый процесс отверждения обеспечивает желаемые механические свойства путем запекания напечатанной на 3D-принтере детали в термальной ванне или печи.Запрограммированное термическое отверждение задает механические свойства, запуская вторичную химическую реакцию, заставляющую материал укрепляться для достижения желаемых конечных свойств.

Компоненты, напечатанные с использованием технологии Carbon, не уступают деталям, изготовленным методом литья под давлением. Цифровой синтез света обеспечивает стабильные и предсказуемые механические свойства, создавая действительно изотропные детали.

Струйная обработка материала

В этом процессе материал наносится каплями через сопло небольшого диаметра, аналогично тому, как работает обычный струйный бумажный принтер, но он наносится слой за слоем на платформу для сборки, а затем затвердевает под действием УФ-излучения.

Схемы распыления материалов. Источник изображения: custompartnet.com

Binder Jetting

При распылении связующего используются два материала: порошковый основной материал и жидкое связующее. В рабочей камере порошок распределяется равными слоями, а связующее наносится через струйные сопла, которые «склеивают» частицы порошка в нужной форме. После того, как печать закончена, оставшийся порошок счищается, который часто можно использовать повторно для печати следующего объекта. Эта технология была впервые разработана в Массачусетском технологическом институте в 1993 году.

Схемы струйной обработки связующего

Экструзия материала

Моделирование методом наплавления (FDM)

Схема FDM (Изображение предоставлено Википедией, сделано пользователем Zureks)

FDM работает с использованием пластиковой нити, которая сматывается с катушки и подается на экструзионное сопло, которое может включать и выключать поток. Сопло нагревается для расплавления материала и может перемещаться как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях с помощью механизма с числовым программным управлением. Объект изготавливается путем экструзии расплавленного материала для формирования слоев, поскольку материал затвердевает сразу после экструзии из сопла.

FDM был изобретен Скоттом Крампом в конце 80-х. Запатентовав эту технологию, он основал компанию Stratasys в 1988 году. Термин Fused Deposition Modeling и его аббревиатура FDM являются товарными знаками Stratasys Inc.

.

Производство плавленых нитей (FFF)

Точно эквивалентный термин «Производство плавленых нитей» (FFF) был придуман участниками проекта RepRap, чтобы обозначить фразу, использование которой было бы не ограничено законом.

Порошковая кровать Fusion

Селективное лазерное спекание (SLS)

SLS использует лазер высокой мощности для сплавления мелких частиц порошка в массу, которая имеет желаемую трехмерную форму. Лазер избирательно плавит порошок, сначала сканируя поперечные сечения (или слои) на поверхности порошкового слоя. После сканирования каждого поперечного сечения слой порошка опускается на один слой. Затем сверху наносится новый слой материала и процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет готов.

Схемы SLS (Изображение предоставлено Википедией пользователя Materialgeeza)

Multi Jet Fusion (MJF)

Технология

Multi Jet Fusion была разработана Hewlett Packard и работает с подметающим манипулятором, который наносит слой порошка, а затем с другим манипулятором, оснащенным струйными принтерами, которые выборочно наносят связующее вещество на материал.Струйные принтеры также наносят средство для детализации вокруг переплета, чтобы обеспечить точные размеры и гладкие поверхности. Наконец, слой подвергается всплеску тепловой энергии, который вызывает реакцию агентов.

Прямое лазерное спекание металлов (DMLS)

DMLS в основном такой же, как SLS, но вместо него используется металлический порошок. Весь неиспользованный порошок остается как есть и становится опорной структурой для объекта. Неиспользованный порошок можно использовать повторно для следующего оттиска.

Из-за увеличения мощности лазера DMLS превратился в процесс лазерной плавки.Узнайте больше об этой и других технологиях обработки металлов на нашей странице обзора технологий обработки металлов.

Связанная история

Металлическая 3D-печать: обзор наиболее распространенных типов

Листовое ламинирование

Листовое ламинирование включает в себя материал в листах, который скрепляется под действием внешней силы. Листы могут быть металлическими, бумажными или полимерными. Металлические листы свариваются друг с другом с помощью ультразвуковой сварки в несколько слоев, а затем фрезеруются на станке с ЧПУ для придания нужной формы. Можно использовать и бумажные листы, но они склеиваются клеевым составом и обрезаются по форме точными лезвиями.

Упрощенная схема ультразвуковой обработки листового металла (Изображение предоставлено Википедией пользователем Mmrjf3)

Направленное осаждение энергии

Этот процесс в основном используется в металлургической промышленности и в приложениях быстрого производства. Устройство 3D-печати обычно прикрепляется к многоосному роботизированному манипулятору и состоит из сопла, которое наносит металлический порошок или проволоку на поверхность, и источника энергии (лазер, электронный луч или плазменная дуга), который расплавляет его, формируя твердый объект.

Направленное осаждение энергии с использованием металлического порошка и лазерного плавления (Изображение предоставлено проектом Merlin)

Материалы

В аддитивном производстве можно использовать несколько материалов: пластмассы, металлы, бетон, керамику, бумагу и некоторые пищевые продукты (например,грамм. шоколад). Материалы часто производятся в виде проволочного сырья, известного как нить, в виде порошка или жидкой смолы. Узнайте больше о наших рекомендуемых материалах на нашей странице материалов.

Услуги

Хотите внедрить 3D-печать в свой производственный процесс? Получите ценовое предложение для нестандартной детали или закажите образцы на нашей странице услуг 3D-печати.

История 3D-печати

3D-печать, возможно, стала модным словом за последние несколько лет, но на самом деле она существует уже несколько десятилетий.Фактически с 1980-х гг. Вот еще один забавный факт: большинство его пользователей в возрасте от 25 до 34 лет, моложе, чем сама технология. Вероятно, это одна из причин, почему люди склонны думать, что эта технология такая новая.

Другой причиной может быть то, что это звучит очень похоже на научную фантастику. Печать на бумаге — это одно. Напечатать машину, дом, орган?! Как вообще появилась такая технология? Давайте заглянем в историю 3D-печати, чтобы узнать.

История 3D-печати: начало

3D-печать была впервые концептуализирована в 1950-х годах, когда писатель Рэймонд Ф. Джонс описал эту технологию в своем рассказе «Инструменты торговли», который был опубликован в журнале Astounding Science Fiction Magazine (выпуск за ноябрь 1950 года). В 1970-х годах был одобрен первый патент, который имел процесс, аналогичный 3D-печати, — регистратор жидких металлов.

Несколько лет спустя доктор Хидео Кодама из Нагойского муниципального научно-исследовательского института промышленности разработал технологию быстрого прототипирования, в которой используется послойный подход к производству изделий.Его технология включала светочувствительную смолу, которая затвердевала с помощью ультрафиолетового света. Он опубликовал результаты своего эксперимента в апреле и ноябре 1981 года. К сожалению, его открытие не вызвало достаточного интереса, что означало, что он не смог получить необходимое финансирование для приобретения патентных прав.

Четыре года спустя группа французских инженеров — Жан-Клод Андре , Оливье де Витте и Ален ле Меотэ — также попробовала свои силы в разработке этой технологии, в частности, стереолитографии.Однако в то время не было большого количества приложений для этой технологии. Из-за отсутствия финансирования они не смогли получить патент в 1984 году, что вынудило их отказаться от проекта.

Кто изобрел 3D-печать?

Хотя идея 3D-печати восходит к 1950-м годам, мы еще не назвали признанного изобретателя этой технологии. Примерно в то же время, когда французская команда работала над своим проектом, за океаном кто-то работал над чем-то похожим.

Чарльз Халл

Работая на производителя столешниц и мебели, Чарльз Халл хотел найти способ быстрее создавать небольшие нестандартные детали. По его предложению компания предоставила ему лабораторию, чтобы найти способ использовать светочувствительную смолу и ультрафиолетовый свет для создания детали слой за слоем.

Через три недели после того, как французская команда подала заявку на патент, Чарльз Халл смог сделать то же самое. Он назвал свой процесс стереолитографией (SLA). Патент был выдан в 1986 году, в том же году он основал свою собственную компанию под названием 3D systems.Через два года компания представила первый 3D-принтер — SLA-1.

Изображение с сайта Invent. org

Когда была изобретена 3D-печать?

Если вы спрашиваете, когда была изобретена 3D-печать, то обычным ответом будет 1986 год. Это связано с тем, что в это время была изобретена первая технология 3D-печати — стереолитография. Но были изобретены и другие процессы 3D-печати.

Например, студент Техасского университета Карл Декард получил патент на селективное лазерное спекание (SLS) в 1988 году.Его 3D-принтер SLS, который он назвал Betsy , не мог печатать ничего, кроме кусков пластика. Но это было сочтено доказательством концепции.


FDM или моделирование методом наплавления, еще один тип технологии аддитивного производства, также был открыт примерно в то же время. Патент был представлен правительству Скоттом Крампом , который в 1989 году стал соучредителем Stratasys, одной из ведущих компаний, производящих высокоточные 3D-принтеры. Патент был окончательно выдан в 1992 году.

Для чего была изобретена 3D-печать?

Основная причина, по которой была изобретена 3D-печать, заключалась в создании быстрого процесса прототипирования, особенно для нестандартных деталей. Как мы упоминали ранее, Чарльз Халл работал в производственной компании. Его недовольство тем, сколько времени ушло на создание небольших нестандартных деталей, побудило его искать решение. Технология 3D-печати была решением, которое он придумал.

Ту же цель преследовали

французских инженера.Ален ле Меотэ, один из инженеров, работал в Alcatel и хотел уметь создавать сложные детали. Их исследования и объединенные знания привели их к идее создания устройства для быстрого прототипирования.

История 3D-печати: 1990-2010

После выдачи патента компании Stratasys развитие и появление новых технологий, связанных с аддитивным производством, быстро возросло с нуля до шестидесяти. Хотя широкая публика еще не знала, что такое 3D-печать, все еще было много людей, готовых вывести эту технологию на новый уровень.

В период с 1993 по 1999 годы компании, ориентированные на вклад в эту область, начали появляться повсюду. В Европе, например, была основана компания EOS GmbH. Компания создала первую систему EOS «Stereos», которая использует технологию 3D-печати для промышленного прототипирования и производства. Z Corporation смогла получить технологию струйной печати Массачусетского технологического института, что позволило им создать Z402.

Эта машина могла использовать материалы на основе крахмала и гипса, а также жидкое связующее на водной основе для создания 3D-моделей.Некоторые компании, такие как Solidscape, создали новые инструменты САПР, необходимые для аддитивного производства.

Именно в это время был изготовлен первый 3D-печатный орган — мочевой пузырь.


Ученым из Института регенеративной медицины Уэйк Форест удалось напечатать структуру органа перед тем, как покрыть его настоящими клетками пациента. Затем хирурги смогли успешно имплантировать орган с его вновь созданной тканью пациенту. Идея заключалась в том, что этот новый орган не будет отвергнут иммунной системой пациента просто потому, что он состоит из собственных клеток пациента. К 2000 году была изготовлена ​​первая почка, напечатанная на 3D-принтере.


В течение следующих нескольких лет 3D-печать стала модным словом и тенденцией в производстве. Становилось доступно больше коммерческих машин. Открывались новые приложения. К 2006 году производство промышленных деталей по требованию стало новой реальностью. Это привело к созданию нового типа бизнеса, который предоставляет услуги онлайн-3D-печати населению.

Это еще не все. Инновации не ограничивались компаниями.Начали появляться рынки 3D-печати, позволяющие людям сотрудничать и делиться своими знаниями и творениями друг с другом. Также стали доступны наборы для самостоятельной сборки с открытым исходным кодом, что позволило все большему количеству людей проектировать и создавать собственные принтеры и продукты.

3D-печать сегодня

Оглядываясь назад, трудно понять, как далеко продвинулась эта технология. Сегодня каждый день открываются/изобретаются новые материалы для 3D-печати. 3D-печатные объекты не ограничиваются промышленными деталями.В наши дни вы можете напечатать свои украшения, дом, машину или протез.

3D-печатное здание в Дубае

Аддитивное производство проникает во все большее число отраслей, помогая компаниям становиться более эффективными. Инновации, принесенные этой технологией, были новаторскими. И не похоже, что эволюция 3D-печати остановится в ближайшее время. Наше будущее, безусловно, выглядит намного ярче.

Ведь нет предела нашему воображению. И если вы можете это представить, это только вопрос времени, когда вы сможете это напечатать.

Кто создал 3D-принтер: удивительные факты о 3D-печати

История 3D-принтеров

История 3D-принтеров — не что иное, как научный прорыв. Технология 3D-печати была одним из величайших технологических достижений за последние 50 лет и полностью изменила наше представление о том, что возможно во многих областях науки.

1981-1999:

История 3D-принтеров началась еще в 1981 году, когда Хидео Кодама поделился своим открытием системы быстрого прототипирования с помощью фотополимеров. Этот отчет был опубликован Муниципальным научно-исследовательским институтом промышленности Нагои, где печатные модели были построены с использованием слоев, соответствующих моделям поперечного сечения.

Спустя три года, в 1984 году, 3D-печать была создана благодаря изобретению стереолитографии Чарльзом Халлом. Это позволяет дизайнерам создавать 3D-модели из материальных объектов, созданных с помощью цифровых данных.

В 1986 году Халл основал свою компанию под названием «3D Systems», расположенную в Валенсии, Калифорния.В этом году Халл и его команда также начали коммерциализацию быстрого прототипирования. Затем Халл понял, что его изобретение также можно использовать в самых разных формах, помимо жидкости. В результате он назвал 3D-печать «стереолитографией» и подал на нее патентную заявку.

В 1992 году компания Hull’s 3D Systems создала первый стереолитографический аппарат (SLA) на выставке Arsenio Hall Show. Станок SLA был разработан для изготовления каждого слоя деталей. В том же году была разработана машина для селективного лазерного спекания (SLS) для стрельбы порошковыми лазерами.Все эти технологии все еще находились в зачаточном состоянии, и различные разработки еще предстоит сделать.

1999-2010:

В 1999 году в Институте регенеративной медицины Уэйк Форест был напечатан первый в мире трехмерный орган. Ученые напечатали человеческий мочевой пузырь в синтетической форме и покрыли его человеческими клетками. Затем пациентам имплантировали эти сгенерированные ткани с уверенностью, что их иммунная система примет их, поскольку они сделаны из собственных клеток пациента.

3D-печать оказала огромное влияние на сферу медицины. Всего за 10 лет ученые всего мира внедрили 3D-печать, чтобы помочь пациентам, страдающим дисфункцией почек, осложнениями кровеносных сосудов, травмами ног и т. д., с помощью человеческих клеток.

В 2005 году доктор Адриан Бойер запустил проект RepRap, в рамках которого он создал самодельный 3D-принтер, способный печатать собственные компоненты. В 2008 году Дарвин выпустил принтер, способный воспроизводить себя.С тех пор было создано бесчисленное количество машин и проектов для 3D-печати.

В конце концов, в 2006 году станок SLS стал коммерчески доступен, что привело к быстрому росту спроса на производство промышленных деталей. Машина для 3D-печати, способная печатать из множества различных материалов, также была изготовлена ​​в этом году начинающей компанией Objet, которая теперь объединилась со Stratasys.

2011-настоящее время

Благодаря постоянному и постоянно растущему развитию технологий различные новаторы предлагают на рынке более дешевые и лучшие машины для 3D-печати.Сегодня 3D-печать больше не ограничивается пластиком, но также может использоваться с золотом или серебром. 3D-печать используется в различных отраслях, таких как авиастроение, ювелирные изделия, медицина, стоматология, жилищное строительство, а также в производстве различных предметов, которые мы видим в нашей повседневной жизни.

Кто создал 3D-принтер?

В 1984 году Чарльз «Чак» Халл изобрел первый в мире трехмерный принтер обработки изображений в области стереолитографии. Халл, который изобрел первую технологию 3D-печати, считается технологическим пионером.  Халл впервые подумал об этой идее за год до изобретения, когда использовал УФ-свет в надежде укрепить покрытие столешницы.

Чарльз «Чак» У. Халл родился 12 мая 1939 года в Колорадо. Он провел свои первые дни в Гейтвее и Клифтоне, штат Колорадо, со своими родителями Лестером и Эстер Халл. Он окончил среднюю школу Центральной средней школы и получил степень бакалавра наук в области инженерной физики в Университете Колорадо в 1961 году.S., но и в патентах по всему миру в области быстрого прототипирования и ионной оптики. В 2014 году он также был включен в Национальный зал славы изобретателей, а также в Зал славы TCT 2017 года. И не говоря уже о том, что в 2011 году выяснилось, что его зарплата в компании 3D System составляет 307 500 долларов.

В 2014 году компания Hull была удостоена награды European Inventor Award, присуждаемой Европейским патентным ведомством. Кроме того, его изобретение стереолитографии было удостоено награды IRI Achievement Award от Института промышленных исследований в 2015 году.По сей день Чарльз остается одним из самых выдающихся изобретателей, которые сегодня сформировали работу многих отраслей промышленности.

Когда был создан первый 3D-принтер?

Идея впервые пришла в Халл в 1983 году, за год до запуска первой в мире машины для 3D-печати , выпущенной в 1984 году . Идея пришла ему в голову, когда он упрочнял покрытие столешницы. Следовательно, 16 июля 1984 года Оливье де Витт, Жан-Клод Андре и Ален Ле Меот подали заявку на патент, чтобы помочь процедуре стереолитографии.Это произошло за три недели до подачи Халлом патентной заявки на стереолитографию.

CILAS (теперь The Laser Consortium) и французская компания General Electric (Alcatel-Alsthom) отказались от заявок, сделанных этими французскими изобретателями, поскольку эти компании не воспринимали их изобретение как прибыльный продукт, поскольку, по их мнению, в нем отсутствуют деловая перспектива.

В патенте США Халла под названием «Устройство для производства трехмерных объектов с помощью стереолитографии» он изобрел слово стереолитография, которое определяется как устройство и метод печати слоев и слоев тонких материалов, чтобы сделать твердый объект.Халл использовал концентрированный луч ультрафиолетового света на поверхности, заполненной фотополимером в жидкой форме.

Ультрафиолетовый световой пучок позволяет каждому слою материала размещаться в жидком фотополимере. Жидкость сшивается или полимеризуется при контакте со световым лучом, а затем переходит в твердую форму. Усовершенствованное программное обеспечение CAM/CAD/CAE может нарезать различные материалы на тонкие слои, а затем восстанавливать объект снизу вверх, укрепляя его слой за слоем.

Какова основная цель 3D-печати?

Раньше 3D-печать требовала больших начальных затрат, что мешало производителям внедрять ее в свой бизнес для массового производства товаров. Но сегодня, по мере совершенствования технологий, все больше и больше новаторов придумывают различные машины для 3D-печати, которые намного более доступны и продвинуты. С течением времени 3D-печать значительно улучшилась и теперь может использоваться в самых разных отраслях, таких как медицина, производство, архитектура, дизайн и многие другие.

3D-принтеры можно использовать как в личных, так и в коммерческих целях. Основной целью 3D-печати является создание предметов с использованием минимального количества материала для устранения отходов и материальных затрат. Массовые производители получают большую выгоду от технологии 3D-печати, поскольку она позволяет им производить огромное количество товаров экономичным способом, не беспокоясь о материальных потерях.

В какой отрасли используется 3D-печать?

Область медицины

3D-печать широко использовалась в области медицины, особенно в середине 1990-х годов. Хирурги используют эти технологии с помощью тактильной модели, чтобы подготовиться к предстоящей операции. Более того, пациенты, которым необходимо пройти черепно-челюстно-лицевую реконструкцию или замену сустава, могут использовать персонализированный инструмент, предоставленный 3D-картинами.

Все больше и больше больниц используют 3D-печать в своих специализированных отделениях для планирования операций на сердце или органах. Этот тип технологии также можно использовать для создания подходящих для пациентов и персонализированных устройств для лечения редких заболеваний. Примером этого могут служить напечатанные на 3D-принтере хирургические шаблоны, изготовленные Мичиганским университетом для лечения новорожденных с трахеобронхомаляцией. 3D-печать также может быть использована для воспроизведения органов. Хирурги могут использовать изображения КТ или МРТ в качестве основы для создания точной копии органов своего пациента.

Обрабатывающая промышленность

Среди всех отраслей 3D-печать наиболее распространена в обрабатывающей промышленности. Расширение и развитие этих типов технологий привело к значительному улучшению визуализации данных, разработки продуктов, специализированного производства и быстрого прототипирования.

Компании-производители внедряют 3D-печать, чтобы позволить своим клиентам персонализировать объекты. Примером этого могут быть изготовленные на заказ чехлы для мобильных телефонов. Кроме того, 3D-печать позволяет производить быстрое и относительно недорогое производство.

Промышленное использование

3D-печать используется дизайнерами одежды для экспериментов с платьями, купальными костюмами и обувью. На самом деле, в 2012 году Nike внедрила 3D-печать для производства своих кроссовок Vapor Laser Talon для футболистов. Более того, 3D-печать также может использоваться оптикой для изготовления индивидуальных очков посредством быстрого прототипирования.

Технология 3D-печати также широко используется в автомобильной промышленности, поскольку она помогает им в производственном процессе путем печати различных компонентов, таких как воздуховоды, боковые зеркала, узлы турбокомпрессора и компоненты выхлопной системы.

Строительная и архитектурная отрасли также выигрывают от 3D-печати, поскольку она позволяет им повысить эффективность своего производства и производимых материалов. Технология 3D-печати также широко используется в производстве различных предметов, таких как огнестрельное оружие, ювелирные изделия, компьютеры, мягкие датчики, роботы и многое другое.

Если вам понравилась эта статья, вам может понравиться Лучший 3D-принтер 2020 года: полные обзоры.

Написание следующей главы в истории биопечати

Для непрофессионала «3D-биопечать» может показаться странным термином, вызывающим в воображении футуристические образы из научной фантастики.

Но захватывающая реальность заключается в том, что 3D-биопечать действительно является научным фактом, и она основана на истории достижений в ряде наук о жизни и технологических дисциплинах.

Есть биологический аспект, который восходит к 1839 году и открытию того, что клетки являются строительными блоками жизни. В 1970-х годах были открыты стволовые клетки, а затем, в 2006 году, японский исследователь стволовых клеток, лауреат Нобелевской премии доктор Шинья Яманака узнал, что зрелые клетки, безопасно собранные с помощью культур или образцов, можно перепрограммировать обратно в состояние стволовых клеток.Это был фундаментальный прорыв в регенеративной медицине и современных возможностях 3D-биопечати.

Существует также технологическая сторона 3D-биопечати, которая прослеживает историю вычислительной мощности от первых устройств 1930-х годов до квантовых компьютеров, появившихся всего за последние несколько лет. Даже сегодняшние смартфоны обладают во много раз большей мощностью, чем компьютер управления Аполлоном, использовавшийся для управления ракетами в 1960-х годах. Именно такой экспоненциальный прогресс в вычислительной мощности в сочетании с достижениями в разработке программного обеспечения позволяет 3D-биопринтерам выполнять сложные, исключительно точные движения, необходимые для печати биологических тканей.

Это подводит нас к самому печатающему оборудованию.

Мы прошли долгий путь от шумных матричных принтеров, которые раньше стояли у нас дома и в офисе, — технологии, которая восходит к 1920-м годам. Трехмерные принтеры, способные «печатать» материальные объекты из цифровых данных, появились с изобретением Чарльза Халла в 1984 году. С тех пор инженеры и любители использовали 3D-принтеры для создания всевозможных объектов — даже зданий.

3D-печать появилась на арене медицины в 2000 году и впервые использовалась как способ создания имплантатов и протезов, точно соответствующих физическим характеристикам конкретного пациента.Наряду с анатомическим моделированием такие виды небиологических применений продолжают использоваться и сегодня в области медицины.

Но только в 2003 году Томас Боланд создал первый в мире 3D-биопринтер, способный печатать живую ткань из «биочернил» клеток, питательных веществ и других биосовместимых веществ.

Вскоре за изобретением Боланда в 2003 году последовали еще два ключевых прорыва. В 2006 году был успешно имплантирован первый выращенный в лаборатории человеческий мочевой пузырь. А в 2009 году первые кровеносные сосуды будут напечатаны с помощью 3D-биопечати.

Войдите в BIOLIFE4D, стремясь печатать не только ткани, но и настоящие органы.

Сегодня BIOLIFE4D готова извлечь выгоду из этих крупных разработок в области регенеративной медицины, биологии взрослых стволовых клеток, методов 3D-печати и вычислительных технологий. Для BIOLIFE4D речь идет не о дополнительных новых изобретениях, а об оптимизации процессов, связанных с удивительными вещами, которые уже были изобретены.

Менее десяти лет назад мы и представить себе не могли, какие медицинские возможности у нас сейчас есть.Лазер BIOLIFE4D сосредоточен на том, чтобы заставить эту возможность работать на благо человечества.

Миссия

BIOLIFE4D заключается в создании полностью функционирующих сердец для конкретных пациентов с помощью 3D-биопечати с использованием собственных клеток пациента. Чтобы добраться туда, нужна некоторая помощь, а с привлечением краудфандинга в работах почти каждый может принять участие с относительно небольшими инвестициями.

Хотите написать новую главу в истории биопечати? Посмотрите, как вы можете инвестировать сегодня!

Отец 3D-печати внесен в Национальный зал славы изобретателей — TechCrunch

При всей шумихе вокруг 3D-печати в последнее время легко думать о ней как о чем-то новом.Что-то, что еще 5 или 6 лет назад существовало только в научно-фантастических романах.

Сюрприз! На самом деле 3D-печать существует уже несколько десятилетий. Фактически, первый прототип функционального 3D-принтера был построен еще в 1984 году. В этом году его изобретатель Чак Халл был введен в Национальный зал славы изобретателей.

Это ставит его в один ряд в глазах Патентного ведомства США с такими людьми, как Томас Эдисон, Джобс/Воз, братья Райт, Эйнштейн и Эли Уитни.

В 1984 году Халл осознал: если направить сильно сфокусированный ультрафиолетовый свет на особый липкий материал (называемый «фотополимером»), материал мгновенно затвердеет везде, куда попадет свет. Если бы вы делали это неоднократно, слой за слоем, вы могли бы «напечатать» объект в существование. Он назвал это «стереолитографией», и бац! Так родилась 3D-печать.

3D-печать, конечно же, прошла долгий путь с 1984 года. Материалы и объекты, которые из них печатаются, стали намного прочнее.Мы разработали новые методы, такие как лазерное спекание (которое такие компании, как Tesla, используют для печати своих прототипов из металла) и экструзию FDM (вспомните Makerbot, который использует быстро затвердевающий расплавленный пластик для печати своих слоев). Самое главное, программное обеспечение стало проще в использовании, а аппаратное обеспечение стало дешевле — и это будет только лучше.

Но все началось в 84-м — и за это Халл находит свое место в Национальном зале славы изобретателей.

(Чтобы соединить некоторые точки здесь: когда вы слышите, как люди говорят об истекающих «важных патентах на 3D-печать», которые откроют шлюзы для доступных 3D-принтеров в домашних условиях, они часто говорят о патентах Халла и патентах, принадлежащих его компании.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.