3D принтер: что это такое и как работает

За последнее десятилетие технология 3D-печати значительно улучшилась. И сейчас она берет штурмом все больше и больше отраслей экономики. До сих пор она успешно использовалась в различных областях, начиная от медицины и производства и заканчивая социокультурными секторами.

Cura — это приложение с открытым исходным кодом для нарезки 3D-принтеров. Он доступен под лицензией LGPLv3, поэтому вы можете интегрировать его со сторонними приложениями САПР.

Как и другое программное обеспечение для 3D-печати, он разбивает файл модели на несколько слоев и генерирует специфический для принтера g-код. Его супер чистый интерфейс и минималистский макет позволяют вам добавлять любые дополнительные функции или параметры, которые вам могут понадобиться. После этого вы можете отправить этот G-код на принтер для печати физического объекта.

3D принтер: что это такое и как работает

Cura совместим практически со всеми настольными 3D-принтерами и поддерживает распространенные 3D-форматы, включая OBJ, STL, 3MF, X3D. Он также работает с форматами файлов изображений, такими как PNG, JPG, GIF и BMP.

История возникновения технологии

Идея создавать объекты в пространстве появилась еще в далеком 1953, когда появились первые обыкновенные плоскостные АЦПУ. Тогда они были еще черно-белыми, но уже тогда разработчики задумывались о моделировании в объеме.

Над созданием проекта и его воплощением в жизнь работали ученые из разных стран на протяжении полувека. Первый прорыв принадлежит Чаку Халлу, который сделал машину, основанную на лазерной стереолитографии. Суть проекта в использовании лазера и жидких фотополимеров. Перемещающаяся платформа основания помогает по заданным вычислениям направлять луч и выстраивать осевые вертикальные полосы. После этого накладываются горизонтальные пластины, образуя фактуру.

Полимер затвердевает под воздействием высоких температур в слои не шире 0,2 мм. Для ровного застывания вещества на постоянной основе работают механические щеточки, обеспечивая высыхание поверхности. Уже объемный объект погружают в специальный раствор для сглаживания шероховатостей и устранения излишков. На финальной стадии образец повторно облучают. Минусом технологии был несбалансированный состав смолы – фотополимер застывал недостаточно крепко или, наоборот, моментально. Преимущество SLA-принтеров – их скорость работы, но само оборудование и расходный материал имеет высокую цену.

Скотт Крамп в конце 80-х создал абсолютно новый метод, который заключался в послойном наплавлении – FDM. Именно он лежит в основе современных приборов. Вещество, задействованное в работе, – термопластинки. Они выглядят как моток твердых нитей. Именно они наносятся слоями, повторяя контур цифровой модели.

Первый вошедший в продажу принтер появился в 1995 году. Его анонсировала компания «3D Systems». Но изделие «Actua 2100» работало медленно, в чем был его основной недостаток. И только спустя 10 лет была разработана модель «Reprap», в которой были устранены распространенные ошибки предыдущей партии. С этого момента в мире науки и производства начался этап трехмерного моделирования.

Отличительные особенности 3D-принтера

Трехмерным принтером называют специальное устройство, способное на основании виртуальной модели печатать объемные объекты. Если для печати в обычном принтере используют тонер, то во втором случае пользуются различными видами пластика, нейлоном, металлической пудрой, стеклянным порошком, строительными смесями и другими материалами. Основа данной технологии – послойное выращивание твердых моделей. Этот способ идеально подходит для создания предметов различной сложности: от обычных детских игрушек до всевозможных элементов, используемых, например, в протезировании.

Читайте также:  Драйверы для принтеров Canon PIXMA MP170 - [скачать]

Принцип работы данной техники:

  • создание компьютерной модели будущего объекта;
  • деление полученного шаблона на множество поперечных слоев с помощью специального ПО;
  • постепенное наращивание по направлению от основания вверх жидкого, порошкообразного, другого материала с последующим соединением (сплавлением) его в объект нужной формы.

Существует несколько технологий такой печати, отличающихся техникой работы, свойствами используемого исходного материала, используемым ПО:

  1. Экструзионная печать Суть этого метода заключается в воздействии экструдера на расходный материал. Он нагревает сырье до определенной температуры, затем выдавливая его через сопло, формирует изделие или его фрагменты. В роли расходников выступают различные виды полимеров.
  2. Порошковая. Данная технология включает:
    • струйнуйную печать, основанную на нанесении связующих материалов на тонкие слои порошка, с последующей пропиткой полимерами или воском;
    • выборочное или прямое спекание тонких слоев порошка с помощью лазера;
    • электронно-лучевое, лазерное сплавление – вместо спекания в местах соприкосновения с лазером происходит плавление порошка.
  3. Ламинирование Этот способ позволит значительно удешевить стоимость полученных изделий, так как использует в качестве сырья бумагу, листы из тонкого металла и пластика.
  4. Фотополимеризация Данная технология основана на использовании жидких фотополимерных смол, затвердевающих под влиянием ультрафиолетового света.

Как наладить домашний 3D бизнес

Для начала малого бизнеса первым делом нужна оригинальная идея. Есть несколько тем, которые под силу 3D технологии и всегда востребованы.

  1. Принтер можно использовать для создания сувенирных фигурок с любимыми персонажами из фильмов и мультфильмов.
  2. Дешевый пластик будет актуален для печати недорогих украшений для детей.
  3. Необычные дизайнерские решения и яркие цвета могут пригодиться при создании оригинальных рекламных брошюрок и буклетов.
  4. Хорошо разбираясь кулинарии, можно испытать себя в печати уникальных изделий из шоколада на заказ.

Важно! Даже если идея в принципе не новая, нужно внимательно изучить рынок в радиусе хотя бы своего города, еще лучше – нескольких стоящих рядом населенных пунктов.

Когда идея уже сформирована, необходимо сделать выбор и приобрести принтер. Стоит начать с самой бюджетной модели. Объем рабочей камеры должен соответствовать размеру изделий, которые на нем будут печататься. В расходниках сейчас недостатка нет – их продают те же магазины, которые торгуют принтерами и сменными деталям для них. Местные форумы, объявления через газеты и «сарафанное радио» помогут выгодно наладить сбыт изготавливаемой продукции и расширить рынок, куда можно делать и продавать свои изделия.

В целом 3D-принтеры уже перестали быть чем-то необычным в 2019 году. Большинство продукции широкого потребления уже сейчас изготавливается на этих аппаратах в промышленных масштабах. А потенциал данной техники настолько велик, что скоро она будет использоваться в строительстве масштабных архитектурных сооружений для продажи и не только. Обычным делом в школах стали доклады на тему полезного применения объемной печати и дальнейшего развития этой сферы.

Как работает строительный 3Д-принтер

Так называемая аддитивная технология строительства (от англ. Add- добавлять, наращивать) практически не имеет ограничений в использовании(кроме как законами физики). На 3D-принтере можно печатать как отдельные элементы конструкции: стены, перекрытия, другие элементы, так и цельные дома.

Как работает строительный 3Д-принтер

Интересный факт! В России впервые дом, полностью напечатанный на 3D-принтере, был возведен в 2016 году компанией ApisCor в городе Ступино. Интересно, что дом возводился целиком, т.е. печатался от потолка до крыши без перерыва. Весь процесс занял 24 часа чистого времени. До этого дня печатались только отдельные панели.

Читайте также:  Получение драйверов для МФУ HP DeskJet F4180

По сути, процесс работ повторяет обычное строительство. Сначала создается проект, затем возводится фундамент, в этом случае, чаще всего, он кирпичный. Процесс компьютерного моделирования в строительстве подобных сооружений – важнейшая часть. Ведь все этапы возведения дома возложены на искусственный интеллект.

Как работает строительный 3Д-принтер

Современные 3D-принтеры могут учитывать конфигурацию и положение окон, а также применять архитектурные приемы, используя заранее созданные макеты

По сути, основная часть принтера, кроме электронной начинки, – это стрела экструдера и управляющие ею эксцентрики, которые и двигаются по платформе в заданном радиусе или по прямой. Собственно, монтаж базы, или основания принтера как раз зависит от параметров здания и его конфигурации. Дома могут иметь разную форму и габариты, соответственно и формат машин, создающих их, совершенно разный.

Как работает строительный 3Д-принтер

Важное дополнение. В строительном принтере нет необходимости использовать нагревающий элемент. Бетонная смесь подается напрямую из бетономешалки, с помощью специальных насосных систем. Такие машины позволяют идеально ровно выполнить кладку, а в некоторых случаях оставить отверстия под арматурные элементы.

3D-принтер позволяет провести укладку стен, перекрытий, инженерных отверстий, в том числе под оконные проёмы

3d принтер своими руками — другие недорогие принтеры

7 — Tevo Tarantula Pro

ОСОБЕННОСТИ

Объем сборки (мм³) — 235 x 235 x 250

Время сборки (часы) — 7

3d принтер своими руками — другие недорогие принтеры

Возможность подключения — SD, USB-кабель

Кровать с подогревом — Да

Рыночная цена (USD) — 230

Ценник Tevo Tarantula Pro около 200 долларов трудно игнорировать. Даже в 2019 году эта запрашиваемая цена находится на низком уровне для 3D-принтеров. Поэтому такая дешевая машина от популярного бренда заслуживает внимания.

Pro может похвастаться быстро нагревающимся слоем, экструдером Боудена. А также множеством деталей, поднятых его более дорогой предшественницей, Tevo Flash.

Это хороший вариант для тех, кто хочет узнать больше о 3D-печати и заинтересован в более быстрой печати.

8 — Anet A2

ОСОБЕННОСТИ

Объем сборки (мм³) — 220 x 220 x 220

3d принтер своими руками — другие недорогие принтеры

Время сборки (часы) — 7

Подключение — USB, SD Card

Кровать с подогревом — Да

Рыночная цена (USD) — 205

Благодаря алюминиевой раме А2 отличается от других моделей Anet. Которые, как правило, используют спортивный акрил. Этот комплект для 3D-принтера также довольно компактен для своего объема сборки.

С другой стороны, у него есть некоторые проблемы из коробки. Как и в других китайских 3D-принтерах. Некоторые из них могут быть решены с помощью печатных модов. Тем не менее, достойное качество печати и простота сборки более чем стоят низкой цены.

9 — Tronxy X3

ОСОБЕННОСТИ

Объем сборки (мм³) — 220 x 220 x 300

3d принтер своими руками — другие недорогие принтеры

Время сборки (часы) — 7

Подключение — USB, SD Card

Кровать с подогревом — Да

Рыночная цена (USD) — 220

Неудивительно, что Tronxy сократила некоторые углы с X3. Чтобы обеспечить доступный 3D-принтер. Как и со своим старшим братом, X3S, пользователи сообщают о довольно изнурительном опыте создания этого комплекта для 3D-принтера. Все это из-за отсутствия инструкций и множества необходимых настроек.

Несмотря на это, говорят, что X3 производит удивительно высокое качество отпечатков.

Сколько нужно вложений

Если вы хотите поставить производство на поток и приобрести оборудование, которое будет работать максимально быстро, точно и не ломаться, то вам нужен 3д принтер как бизнес идея для начинающих стоимостью от 300–400 тысяч рублей. Это будет именно промышленный агрегат, который сможет работать без перегрузки и перегрева по 8-12 часов в сутки. Приобретать домашние любительские установки не стоит — они быстро выходят из строя, их нужно постоянно ремонтировать, проводить юстировку и пр.

Отдельно к ЧПУ-станку понадобится довольно мощный компьютер, на котором будут создаваться и рендериться модели товаров: он обойдется примерно в 60-80 тысяч рублей. Вам наверняка понадобится второй ноутбук для ведения бухгалтерии и рекламирования своего производства, столы и стулья, стойки для хранения продукции, сырье, оборудование для раскрашивания, вытяжки и пр. Суммарно открытие обойдется вам примерно в 600–700 тысяч рублей. Отдельно нужно рассмотреть вопрос покупки программного обеспечения для разработки моделей. Вам понадобится специализированное ПО, которое стоит 80–200 тысяч рублей. Чтобы не переплачивать, можно покупать подписку на определенный период (например, в месяц она стоит 300 рублей, а при покупке на год 3000 и пр.).

Сколько нужно вложений

Запчасти для инструмента — отличный рынок для 3Д принтера

Читайте также:  Как настроить вай фай для принтера эпсон

Комплектующие

Печать автозапчастей на 3D-принтере становится все более распространенной. Во-первых, это очень удобно и быстро, так как можно сразу заменить вышедший из строя элемент. Во-вторых — доступно по цене. Ну а самый главный «плюс» таких деталей — это их 100% схожесть с оригиналом, что гарантирует качественную работу всего механизма.

Как правило, к таким запчастям относятся всевозможные заглушки, шестеренки, втулки и крепления, выполненные из пластмассы. Иногда на их поиск уходит очень много времени и сил, потому что не все магазины располагают широким ассортиментом подобных товаров. И тут на помощь приходит 3D-печать. Пара дней — и вы получаете полный аналог утраченной детали.

Автозапчасть, распечатанная на 3D-принтере

3D-принтеры станут отличным вложением как для владельцев автомастерских, так и для тех, кто торгует комплектующими для автомобилей. Использовать для этих целей можно и недорогие модели принтеров, единственное, что потребуется — это умение работать в CAD-системах. 

Металлический порошок

Ни один пластик не сможет заменить металл с его приятным мягким блеском и высокой прочностью. Поэтому в 3D печати очень часто используется порошок из лёгких и драгоценных металлов: меди, алюминия, их сплавов, а также золота и серебра. Однако металлические модели не обладают достаточной химической стойкостью и имеют высокую теплопроводность, поэтому в металлический порошок для печати добавляют стекловолоконные и керамические вкрапления.

Металлический порошок
Металлический порошок
Металлический порошок

Украшения из металлического порошка, напечатанные 3D принтером

Металлический порошок
Металлический порошок
Металлический порошок

Регистрация

Если вы решили заниматься делом серьезно, то обязательно зарегистрируйтесь, как предприниматель. Проще всего выбрать форму хозяйствования ИП: в этом случае расходы будут минимальны, а отчетность вы сможете заполнять сами, как и оплачивать налоги. ООО имеет смысл открывать только в том случае, если вы хотите заниматься бизнесом с напарником и вкладываете в открытие компании определенные доли.

При выборе кодов указывайте 22.2, , и Дополнительно можно выбрать ОКВЭД по розничной и интернет-торговле, чтобы затем не обращаться в налоговую. Для микробизнеса, если вы будете работать самостоятельно или с 1–2 наемными работниками, лучше выбирать упрощенную схему налогообложения доход 6%, причем в некоторых регионах действует пониженная ставка. Для регистрации как ИП вам достаточно обратиться в местное территориальное отделение налоговой службы, подать заявление (заполняется на месте), заплатить госпошлину (800 рублей в 2019 году) и предоставить документы, подтверждающие личность (паспорт и идентификационный код).