Tikriausiai visi yra girdėję apie 3D spausdinimo egzistavimą, o faktai apie naujas šios technologijos galimybes retkarčiais pasirodo naujienose. Dar ne taip seniai 3D spausdinimas buvo naudojamas tik gamybinėse aplinkose ir keleto entuziastų, tačiau šiandien jau nesunkiai galite įsigyti 3D spausdintuvą naudojimui namuose. Naudojant tokius įrenginius spausdinti įvairius dalykus: Nuo dekoratyvinių niekučių namams iki protezavimo, ginklų ir net pastatų. 3D spausdinimo perspektyvos yra tokios fantastiškos, kad šiandien mažai žmonių gali jas visiškai įsivaizduoti. Šiuo metu stebi ateinančią ateitį, tyrinėjame 3D spausdintuvo veikimo principus, jo galimybes ir privalumus, taip pat išsiaiškiname, kokį 3D spausdintuvą pasirinkti naudoti kasdieniame gyvenime.

Nepaisant to, kad 3D spausdinimo technologija visų lūpose skamba tik pastaruosius kelerius metus, jos išvaizdos verta ieškoti dar praėjusiame amžiuje. Šios srities pradininkė buvo Charles Hull kompanija, kuri 1984 metais sukūrė 3D spausdinimo technologiją, o kiek vėliau užpatentavo ir šiandien visur naudojamą stereolitografijos techniką. Tuo pat metu įmonė sukūrė ir sukūrė pirmąjį pramoninį trimatį spausdintuvą, kuris iš tikrųjų pažymėjo naujos eros pradžią.

Dešimtajame dešimtmetyje trimačio spausdinimo srityje atsirado naujų pokyčių, kurių dėka 3D spausdintuvai buvo pritaikyti gamybos aplinkoje ir pradėti naudoti prototipams kurti. Technologijų vystymosi pikas yra XXI amžiuje, o mes patys esame liudininkai, kaip 3D spausdinimas didžiuliais šuoliais užkariauja naujas aukštumas. Šiandien galima spausdinti skirtingos medžiagos, ir ne tik plastikas ir metalas, bet ir audinys, popierius, keramika, maistas ir net gyvos ląstelės.

2005 metais atsirado galimybė spausdinti spalvotai, o 2006 metais buvo sukurtas spausdintuvas, galintis atspausdinti apie pusę visų savo komponentų. 2014 metais pasirodė pirmieji spausdintuvai, kurių spausdinimo plotas buvo praktiškai neribotas. Naudodami šį įrenginį, jie jau bandė sukurti visavertį namą, naudodami betoną kaip pagrindinę medžiagą. Tokios konstrukcijos statyba užtruko ne ilgiau kaip dieną. Jau 2016 m pirmasis pastatas, pastatytas naudojant 3D spausdinimą Dubajuje. 2017 metų vasarį Rusija taip pat pristatė namą, visiškai išspausdintą statybvietėje. Šiais metais taip pat buvo sukurtas šešių ašių spausdintuvas, kuris leis daug lengviau spausdinti sudėtingas dalis, nereikalaujant atraminių konstrukcijų. Šiuo metu kuriami spausdintuvai, galintys spausdinti žmogaus organai, protezai, implantai, automobilių kėbulai ir net maistas.

Kaip veikia 3D spausdintuvas? Tiesiog kažkas sudėtingo

Trumpai tariant, 3D spausdintuvas yra įrenginys, skirtas trimačiams objektams kurti naudojant sluoksnį po sluoksnio spausdinimą. Spaudai naudojamų medžiagų asortimentas nuolat plečiasi ir galime drąsiai manyti, kad ateityje jame bus ir dauguma mums žinomų medžiagų. Ate Populiariausios spausdinimo medžiagos išlieka termoplastikai ir fotopolimerinės dervos.

Bendras veikimo principas 3DSpausdintuvas gali būti pavaizduotas taip:

Spausdinimo funkcijos priklauso nuo spausdintuvo naudojamos technologijos, todėl šiuo metu prasminga suprasti labiausiai paplitusias.

3D spausdintuvų tipai ir kiekvieno iš jų spausdinimo funkcijos

Šiandien dažniausiai naudojama technologijaFDM-spausdinimas, taip patSLA- antspaudas. Kas slypi už šių nesuprantamų sutrumpinimų ir kokie kiti pokyčiai šioje srityje?

FDM spausdinimo būdas

FDM-technologija(„Fused Deposition Modeling“) – tai technologija, skirta sluoksnio sluoksnio gijų lydymui. Šiandien šis 3D spausdinimo būdas laikomas labiausiai paplitusiu, bet kartu ir vienu seniausių būdų. Principas yra plastikinių siūlų sulydymas išilgai modelio kontūro sluoksnis po sluoksnio.

Spaudai naudojami termoplastikai, kurie tiekiami formoje ritės ar strypai. Dažniausiai spausdinama PLAIrABSplastikai, įskaitant nailoną, poliamidą, polikarbonatą, PET (taip pat žinomas kaip polietileno tereftalatas, kuris naudojamas plastikiniams buteliams gaminti) ir kai kurias kitas medžiagas.

Veikimo principas yra toks:

• medžiagos siūlas dedamas į ekstruderį, kur jis išsilydo veikiamas kaitinimo elemento, o po to per antgalį išspaudžiamas ant darbinio paviršiaus;
• ekstruderis juda jam suteikta trajektorija programinė įranga, o sluoksnis po sluoksnio kuria objektą;
• jei reikia atspausdinti sudėtingą objektą, tuomet galima naudoti dviejų tipų medžiagą: vieną modeliui, antrą – atramų kūrimui (dažniausiai tirpsta arba tiesiog labai lengvai atitrūksta nuo objekto). Atramas reikia atspausdinti, jei objektas turi ore kabančių elementų, kurių neįmanoma sukurti be atraminių elementų, spausdintuvas tiesiog neturės ant ko spausdinti. Viskas aiškiai parodyta toliau pateiktuose paveikslėliuose;
• suformavus pirmąjį sluoksnį, platforma nusileidžia iki vieno sluoksnio storio, o ekstruderis išspaudžia naują medžiagos dalį, procesas kartojamas daug kartų;
• Spausdinimo pabaigoje belieka atskirti pagalbinius elementus.

Modelis ir pagalbiniai elementai

FDM technologija leidžia naudoti gamybinio lygio termoplastiką, todėl spausdinami objektai pasižymi puikiu mechaniniu, cheminiu ir terminiu stiprumu. Technologija paprasta, švari ir Tinka naudoti biure ar namuose.

3 dirba tuo pačiu principuD- rašikliai. Tai iš tikrųjų yra miniatiūriniai spausdintuvai. Šie rašikliai skirti trimačiams piešiniams piešti. Vartotojas gali iš jo išspausti akimirksniu kietėjantį plastiką, suteikdamas jam bet kokią formą ir išgaudamas smagius gaminius. Prietaisas labiau skirtas palepinti, tačiau idėja įdomi, o dizaineriai galės pagaminti daug įdomių namų dekoro elementų.

SLA spausdinimo metodas arba stereolitografija

SLA technologija (lazerinė stereolitografija) apima skystų fotopolimerinių dervų naudojimą spausdinimui, kurios linkusios sukietėti veikiamos lazerio ar panašaus energijos šaltinio. Metodas leidžia gauti labai tikslios geometrijos objektai, nes sluoksnio storis gali siekti rekordinį 15 mikronų, todėl jau plačiai naudojamas odontologijoje implantų gamyboje ir papuošaluose kuriant ruošinius su gausybe sudėtingų detalių.

3 veikimo principasD- spausdintuvai Naudojant lazerinį stereolitografijos metodą, galima trumpai apibūdinti taip:

• darbinė platforma panardinama į skysto fotopolimero vonią iki vieno sluoksnio storio (15-150 mikronų);
• lazerio poveikis būsimo objekto sienoms. Lazerio spindulys tiesiogine prasme piešia objekto formą ant fotopolimero, o tai, savo ruožtu, nurodo programinė įranga. Lazerinis švitinimas sukelia medžiagos polimerizaciją kontakto su spinduliu vietose ir jos sukietėjimą;
• platforma panardinama šiek tiek giliau į skysto fotopolimero vonią, o panardinimo gylis atitinka sluoksnio dydį. Lazeris vėl paveikia medžiagos sritis, kurios turi būti spausdinamo objekto dalys;
• procesas kartojamas sluoksnis po sluoksnio, kol atspausdinamas imituojamas objektas;
• technologija taip pat reikalauja spausdinti atraminius elementus. Jie pagaminti iš to paties fotopolimero;
• baigus spausdinti, objektas panardinamas į specialių tirpalų vonią, kad būtų pašalintas perteklius ir nuvalytas modelis;
• galutinis - ultravioletinis švitinimas galutiniam fotopolimero sukietėjimui.

Technologija yra progresyvi, tačiau reikia įsigyti brangių eksploatacinių medžiagų.

Kiti spausdinimo tipai

Mažiau paplitę, bet ne mažiau įdomūs ir perspektyvūs yra šie trimačio spausdinimo būdai:

Kuris 3D spausdintuvas geriausiai tinka naudoti namuose?

Žvelgdami į ateitį pastebime, kad šiuo metu buitinių 3D spausdintuvų kaina išlieka gana didelė, tačiau ateityje turime visas galimybes, kad technologija atpigs. Prisimink, kai pasirodei Mobilieji telefonai, jie taip pat buvo prieinami tik labai turtingiems žmonėms.

Namų 3D spausdintuvo naudojimo tikslai gali būti visiškai bet kokie: nuo paprasto lepinimo ir pažinimo nauja technologija spausdinti verslui naudingus namų apyvokos daiktus ir prototipų modelius. Bet kokiu atveju, renkantis, atkreipkite dėmesį į šias pagrindines įrenginio charakteristikas:

Įdomios buitinių 3D spausdintuvų parinktys

MakerBot Replicator 2

Kokybiškas amerikietiškos gamybos spausdintuvas, spausdina naudojant FDM technologiją, minimalus sluoksnio storis 100 mikronų (0,1 mm). Spausdinimo plotas – 285*153*155 mm, spausdinimui naudojami PLA ir ABS plastikai. Didžiausias spausdinimo greitis yra 40 mm per sekundę arba 24 cm 3 / val. Korpusas pagamintas iš plieno, turi LCD ekraną, sveria 11,5 kg. Nors modelis buvo išleistas 2013 m., jis vis dar aktyviai naudojamas buitinei spaudai. Kainavo 3100 USD.

PrintBox3D One

Spausdintuvas vietinės gamybos, spausdina naudojant FDM technologiją, minimalus sluoksnio storis 50 mikronų, darbinės platformos matmenys 185*160*150 mm. Įrenginys spausdina su ABS ir PLA plastiku, turi šildomą platformą. Kaina apie 1700 USD, skirta naudoti švietimui ir dizainui.

„Wanhao“ kopijavimo aparatas i3 v2

Biudžetinis pasirinkimas tiems, kurie nori įvaldyti technologijas ir smagiai praleisti laiką. Kainuoja apie 500 USD, spaudiniai skirtingi tipai plastikas 100 mikronų tikslumu, spausdinimo plotas 200*200*180 mm. Sukūrimo kokybė puiki.

PICASO 3D dizaineris

Jis spausdina naudojant FDM technologiją, kaip ir visi šiandieniniai buitiniai 3D spausdintuvai, o spausdinimui naudoja ABS ir PLA plastiką, įskaitant. nailono. Spausdinimo tikslumas - 50 mikronų, darbinės platformos matmenys 200*200*210 mm, Maksimalus greitis– 30 cm 3 /val. Įrenginyje yra šildoma platforma, kaina 1700 USD.

Hercules 3D spausdintuvas

Geras rusu firmos IMPRINTA aparatas, spausdina su ivairiu plastiku, spaudos tikslumas 50 mikronu. Platforma šildoma, maksimali temperatūra – 120 0 C. Spausdinimo greitis – 40 cm 3 /val. Kaina 1150 USD.

Kaip pagrindinių 3D spausdinimo privalumų ir trūkumų santrauka

3D spausdinimas yra daug žadanti kryptis, turinti didelį potencialą. Siekdami pažymėti visus „i“ nagrinėjant trimačio spausdinimo problemą, pristatome pagrindiniai jo privalumai:

Pati „spausdintuvo“ sąvoka žmonijai jau seniai žinoma kaip begalinis spausdinto teksto ir spalvingų vaizdų šaltinis. Šiuolaikiniai spausdintuvai nesunkiai atspausdina blizgias ir matines nuotraukas, o apie jų nepamainomumą biuruose ir mokymo įstaigose galima kalbėti ilgai ir nuobodžiai. Tačiau tokios instaliacijos turi mažai ką bendro su 3D spausdinimu, nes jų pagalba negalima padaryti trimačių figūrų.

Taigi, kas tai tiksliai? 3D spausdintuvo darbas yra išvesti erdvines figūras ir objektus, todėl galima sakyti, kad jis kuria fizinius kūnus pagal duotas formas ir parametrus.

Kalbant apie tūrinės spaudos atkūrimo technologijas, jų yra gana daug, tačiau jos visos paremtos laipsniško įvairių medžiagų sluoksnių uždėjimo vienas ant kito principu. Kitaip tariant, naudojant šio įrenginio Tūrinėse plokštumose galite auginti įvairiausius objektus ir dalis.

Kur ir kam naudojami 3D spausdintuvai?

Jei maždaug prieš 20 metų pagrindinė naujovė pasaulyje ir kūrėjų pasiekimas buvo mobilusis ryšys, tada pastaraisiais metais pasiekė aukščiausią trimačių spausdinimo įrenginių tašką. Kaip rodo praktika, jie jau seniai naudojami įvairiose srityse. Visų pirma, jie pradėti naudoti prototipų gamyboje. Tačiau 3D spausdinti galite ne tik idealius prototipus, bet ir daugybę kitų ne mažiau svarbių daiktų. Šiandien žinomas tokių prietaisų naudojimas architektūroje ir skulptūroje kraštovaizdžio dizainas, geodezijoje ir kartografijoje, taip pat avalynės pramonėje.

Verta paminėti, kad 3D spausdintuvų verslas yra labai glaudžiai susijęs su juvelyrikos verslu. 3D spausdinimo technologijas jau seniai perėmė šios profesijos atstovai. Jie taip pat naudojami medicininiame modeliavime atkuriant vidaus organų modelius ir gaminant protezus. Šiuolaikiniai skulptoriai ir menininkai dažnai naudojasi mašinomis, kurios kuria prototipus tam tikroms figūroms atkurti.

Šiandien 3D spausdintuvą galite nusipirkti tik turėdami didžiules pinigų sumas, tačiau laikui bėgant jų gerokai sumažės, nes šiuolaikiniai mokslininkų darbai daugiausia skirti sumažinti tokios 3D įrangos sąnaudas ir modernizuoti.

3D spausdintuvų perspektyvos ir galimybės maisto pramonėje

Pirmąjį trimatį įrenginį, kurio 3D spausdinimą galima naudoti maistui auginti, pagamino Masačusetso technologijos universiteto mokslininkai. 2010 m. jie pristatė pasauliui nuostabų prietaisą, pavadintą Comucopia ("raguokija").

Šio tipo 3D spausdintuvo veikimas nedaug skiriasi nuo standartinis įrenginys tačiau kaip pradinė medžiaga naudojamas vienas ar kitas maisto produktas, galima maišyti net kelis skirtingus. Kai maisto medžiagos patenka, jos stipriai atšaldomos tolesnio darbo patogumui. Tada gauta medžiaga kruopščiai sumaišoma ir iš jos paruošiamas iš anksto nustatytas produktas ar patiekalas.

Tokio maisto spausdintuvo sukūrimas yra glaudžiai susijęs su Marcello Coelho ir Amit Zoran vardais, nes šie žmonės laikomi idėjos įkūrėjais ir tais, kurie tiesiogiai dalyvavo ją įgyvendinant. Ši naujovė yra ne tik įdomus prietaisas, bet ir didžiulis žingsnis į priekį maisto gaminimo raidoje. Šios veiklos srities 3D spausdintuvų apžvalga parodė, kad jie gali supažindinti žmoniją su visiškai naujais išskirtiniais kulinariniais išradimais ir panaudoti anksčiau nežinomas gaminimo technologijas, kurios ypač populiarios madinguose restoranuose. Be to, vartotojas gali iš anksto nustatyti reikiamą maistinę vertę ar kitas ne mažiau svarbias gatavo produkto skonio savybes, kurias galima atspausdinti 3D spausdintuvu. Toks įrenginys yra gana paprastas, bet vis tiek reikalauja, kad vartotojas išsamiai perskaitytų vadovą.

3D spausdintuvų perspektyvos ir galimybės medicinoje

Ilgamečiai medicininiai tyrimai paskatino Wick Forest regeneracinės medicinos institutą naudoti 3D spausdinimą žmogaus audiniams atkurti. Pasirodo, rašaliniai 3D spausdintuvai sugeba išauginti tikrus žmogaus organus, jei vietoj ABC plastiko jie užpildyti biomedžiaga (gyvomis ląstelėmis). Dėl šios plėtros sparčiai plėtoti gyvų organizmų klonavimo sritį tapo dar labiau įmanoma nei anksčiau. Šiam biospausdintuvui dar teko atlikti daugybę įvairiausių tyrimų ir analizių, nes persodinti žmogui „atspausdintą“ inkstą ar kepenis be kruopštaus tyrimo būtų neprotinga ir pernelyg rizikinga.

Kruopštaus ir kruopštaus mokslininkų darbo rezultatas – trimatis spausdintuvas „TED 2011“, kuris visuomenei buvo pristatytas 2011 m. rudenį. Stebina jo veikimo technologijos paprastumas, nes ji per daug primena paprasčiausią reaktyvinis spausdintuvas. Mums visiems pažįstamas rašalas buvo pakeistas žmogaus ar gyvūno kamieninėmis ląstelėmis. Kai kuriems gali susidaryti įspūdis, kad surinkti tokį 3D spausdintuvą savo rankomis nėra sunku, tačiau yra visiškai priešingai. Kiekviena smulkmena atlieka labai svarbų vaidmenį, nes bet koks neteisingas judėjimas ar temperatūros pokytis gali pakenkti konkrečiai operacijai.

Medicinos reikmėms skirtų 3D spausdintuvų apžvalga rodo, kad jų galimybės yra beveik neribotos. Tokios įrangos pagalba per trumpiausią laiką galima pagaminti beveik visus žmogaus kūno audinius, įskaitant odą ir gleivines. Kalbant apie kremzles ir slankstelių diskus, net tokias sudėtingas kompozicijas ir sąnarius galima auginti naudojant atitinkamą biomedžiagą. Taip pat buvo sėkmingi organų, kurie buvo atkurti naudojant medicininį 3D spausdintuvą, bandymai. 3D spausdintuvų verslas čia taip pat rado savo visavertę vietą.

Praktinis šio prietaiso pritaikymas yra tas, kad sergančiam žmogaus organui atliekamos visos būtinos analizės ir nuskaitymai įvairiais kampais, kad būtų galima gauti išsamų vaizdą. Gauti duomenys patalpinami į trimačio spausdinimo įrenginio smegenų centrą, o atitinkamas biomedžiagos pavyzdys įkeliamas į spausdintuvo darbo kamerą. Vos per kelias valandas toks prietaisas užaugina sveiką, visavertį organą su visomis jo sudedamosiomis sistemomis ir indais.

Vėlesnių medicininių tyrimų rezultatai stebina net labiausiai patyrusius gydytojus. Pavyzdžiui, mokslininkai sugebėjo atkurti triušių reprodukcinius organus. Eksperimentas tuo nesibaigė, nes užaugę organai netrukus buvo implantuoti tiriamiems gyvūnams. Paaiškėjo, kad dirbtiniai mėginiai turėjo visas reikiamas funkcijas, todėl triušiai vėl galėjo poruotis. Kitas eksperimentas, nustebinęs žmoniją, buvo dirbtinai sukurta žiurkės širdis, kuri ne tik sugrąžino vargšą gyvūną į gyvenimą, bet ir suteikė jam visišką sveikatą. Taip pat yra žmogaus šlapimo pūslė, kuri buvo sėkmingai atkurta naudojant 3D spausdintuvą.

Gydytojai planuoja išgydyti žaizdas, nudegimus ir kitus rimtus sužalojimus tiesiai ant paciento kūno. Peilio ir šautinės žaizdos nebebus tokios baisios, nes tokio paciento sveikimo procesas bus daug greitesnis ir efektyvesnis. Norint greitai pagaminti reikiamą biomedžiagos dalį ir užpildyti šviežias žaizdas, trimačiam spausdintuvui tereikės šiek tiek nuskenuoti žaizdą ar pažeistą organą.

Žmonija tiesiog negali nesidžiaugti tokiu nuostabiu 3D spausdintuvu, tokių veikiančių modelių paroda kasmet pasipildo naujais įrenginiais geresnes galimybes. Mokslininkai prognozuoja puikią kompakto ateitį asmeninius įrenginius, nes tokį 3D spausdintuvą galime įsigyti kone kiekvienas iš mūsų. Esmė ta, kad 3D spausdintuvu galima atspausdinti bet ką. Medicininiu požiūriu toks prietaisas taps būtinas gydant įvairaus sudėtingumo žaizdas namuose.

Ateitis – 3D spausdinimas

Tikra metų žvaigždė moksline konferencija CES tapo 3D spausdintuvais, 2014 metų paroda privertė jos lankytojus naujai pažvelgti į tokios įrangos naudojimą. Kiekvienais metais vis daugiau pristatomų 3D spausdinimo įrenginių modelių. Dar prieš penkerius metus tokie spausdintuvai nebuvo niekuo ypatingi, tačiau šiandien jų savikaina tapo daug mažesnė, o galimybės – dar neįtikėtinesnės.

Kulinarinio meno gerbėjus nudžiugino konditerijos 3D spausdintuvai, 2014 metų parodoje pasauliui buvo pristatyti du tokios nuostabios įrangos modeliai (ChefJet, ChefJetPro). Kūrėjai tikisi aktyvaus jų išradimo panaudojimo restoranuose, kavinėse ir kitose specializuotose įstaigose, kas galėtų ne tik supaprastinti daugelio patiekalų gaminimą, bet ir tapti įdomia pramoga lankytojams. Daugelis taip pat domėjosi 3D skeneriu ir nešiojamu 3D spausdintuvu; 3D spausdinimui skirta paroda iš esmės buvo ypač sėkminga.

Įsivaizduokite, kaip jūsų gyvenimas pasikeistų su tokiais universalus prietaisas. Apsiginklavęs specialia medžiaga, vartotojas namuose galės atsispausdinti unikalų indų rinkinį ar net porą mielų batų, o jūs kasdien savo mažylį pradžiuginsite nauju kulinariniu šedevru, valgoma pilimi ar didinga. formos saldainiai.

Netrukus 3D spausdintuvus bus lengva skambinti su burtų lazdele, kuris radikaliai pakeis mus supantį pasaulį. Kosmoso tyrimų sritis jau seniai žvelgė į 3D spausdinimo įrenginius, nes tai labai supaprastintų ir pagreitintų susijusios kosminės įrangos taisymo procesą. Be to, astronautai galėtų savarankiškai gaminti įrankius ir aparatus, kurių jiems reikia tolesniam kosmoso tyrinėjimui. Kas žino, galbūt per ateinantį dešimtmetį žmonija sugebės Mėnulyje ar kaimyninėse planetose pastatyti naujus miestus.