примеры и перспективы использования в домашних условиях, быту, образования и коммерческих целях

Создание реальных объектов из цифровых моделей казалось чем-то недостижимым, из мира фантастики. Однако технический прогресс движется вперед. Одним из показательных результатов его стремительного развития стали 3D-принтеры — устройства для трехмерного моделирования. Еще недавно установки стоили «как крыло Боинга», и только в последнее десятилетие 3D-печать стала доступна всем потребителям. Спрос на принтеры увеличился благодаря разработке современных отечественных и зарубежных моделей эконом-класса с интуитивно понятным интерфейсом.

Ознакомьтесь с возможностями аддитивных технологий. Это хороший способ владельцам принтеров расширить кругозор, а предпринимателям — увидеть перспективные направления в малом бизнесе.

Содержание:

1. Особенности 3D-принтеров
2. Использование 3D-принтеров в домашних условиях
3. В космической промышленности
4. В авиации
5. В архитектуре
6. Оружие
7. Одежда
8. Искусство
9. Медицина

• Планирование хирургических вмешательств
• Изготовление протезов
• Биопечать
• Стоматология

Продукты питания

Персонажи

Домашние роботы

Музыкальные инструменты

Обувь

Медикаменты

Автомобилестроение

Кастомизация и молдинг

Мебель

Ювелирная отрасль

Строительство

Образование

Итог

Особенности 3D-принтеров

Трехмерные принтеры — оборудование для печати физического объекта на основе его цифровой 3D-модели. Работа большинства устройств построена на базе послойного наплавления материала или поэтапного застывания фотополимерной смолы. В качестве «расходников» в них используют всевозможные виды пластика, металлическую пудру, строительные смеси, стеклянный порошок и другое сырье.

Существует несколько видов технологий печати, различных по принципу работы, свойствам материалов, используемого ПО:

• плавление или спекание порошка;
• фотополимеризация;
• экструзия;
• лазерная стереолитография;
• ламинирование.

С помощью принтеров можно создавать модели любой формы и сложности исполнения. 3D-печать позволяет сократить себестоимость изготовленной продукции и ускорить производственный процесс.

Использование 3D-принтеров в домашних условиях

Технология 3D-моделирования нашла применение в разных целях в быту. Напечатать дома на принтере крючок в прихожую, чехол для смартфона, планшета, игрушку для ребенка — легко. Для этого нужно выполнить ряд задач:

• сделать цифровую модель объекта на компьютере или скачать готовый шаблон;
• поделить заготовку на множество поперечных слоев с помощью специального программного обеспечения;
• запустить устройство для печати — послойного наращивания изделия.

Принтер станет помощником в доме. Поясним: нас окружают многочисленные пластиковые детали, которые нередко выходят из строя или теряются. Совсем не кстати может сломаться ручка у стиральной машины, развалиться шестеренка блендера или треснуть какая-нибудь хрупкая кнопка. С помощью 3D-принтера воссоздать сломанный элемент из полимера — не проблема, а увлекательный творческий процесс.

Устройства для 3D моделирования позволяют напечатать предметы обихода или декор в любое помещение в доме:

• на кухню — крючки для полотенец, держатели для салфеток, полочку под специи, кухонные принадлежности;
• в ванную — мыльницы, полочки под шампуни, гели для душа;
• в спальную — плафоны для осветительных приборов;
• в рабочий кабинет — органайзеры, карандашницы;
• в гостиную — вазы, статуэтки, рамки для фотографий, горшки для цветов и многое другое.

При желании можно организовать «свое дело» из дома. Изготовление с помощью принтера на продажу оригинальных елочных и детских игрушек, сувениров, сумочек для телефонов, планшетов — прибыльная идея.

В космической промышленности

Трехмерное моделирование — перспективная технология в аэрокосмической сфере. И ее уже активно применяют. Производитель SpaceX анонсировал космический корабль Dragon v2 с, его двигатель собран с использованием напечатанных деталей.

Трехмерную печать используют и в космосе. В 2016 году NASA на МКС был отправлен промышленный принтер, способный работать в условиях вакуума. С его помощью астронавты смогут напечатать нужный предмет или деталь, сократив тем самым время на ожидание поставки с Земли.

В авиации

Аддитивным технологиям нашлось место и в авиационной промышленности. Boeing и корпорация из Америки Lockheed Martin разработали детали двигателя, несущие компоненты и системы вентиляции, полученные лазерным спеканием.

В архитектуре

Возможность создавать виртуальные, а затем и печатные трехмерные модели — прорыв в области архитектуры и дизайна. С помощью принтеров легко изготовить макет будущего здания для точной визуализации его особенностей, презентации инвесторам или покупателям. Макеты в архитектуре применяют давно, но именно печать ведет к ускорению и облегчению разработки проекта.

Оружие

Трехмерные технологии не всегда используются во благо. Печать оружия — яркий тому пример. Даже на бюджетных принтерах можно напечатать функциональный пластиковый пистолет. От одного выстрела он разрушится, но даже единственное нажатие на курок может стоить человеку жизни.

Однако считается, что у людей должна быть возможность самообороны. Так, сотрудники компании Defence Distributed выложили в сеть трехмерные модели пистолета Liberator. Также они изготавливают запчасти для автомата Калашникова и винтовки AR-15. С ними возможно собрать оружие, используя принтер и доступные расходные материалы.

Одежда

Полиамидные порошки — подходящие материалы для одежды и нательного белья. Напечатанные нейлоном вещи отличаются необычной формой, они сочетают высокие показатели прочности с эластичностью.

Сотрудники дизайнерской лаборатории из Нью-Йорка Continuum Fashion представили печатную одежду на одном из показов мод. Анонсированные модели — не экспериментальные: их можно купить на сайте Shapeways.

Искусство

Создать восковую реплику Давида Донателло или Венеры Милосской — почему бы и нет? При желании копии известных скульптур из воска можно приобрести, но они обойдутся дорого, да и продаются не везде. Трехмерный принтер выручит поклонников искусства: загрузите в устройство цифровую модель, выберите материал для печати и приступите к изготовлению реплики. Трехмерное изображение оригинала можно получить из обычного фото с его последующей конвертацией в 3D. Или воспользоваться ручным 3D-сканером с возможностью съемки габаритных изделий.

Медицина

Трехмерное моделирование используется в различных медицинских направлениях.

Планирование хирургических вмешательств

Тщательная подготовка — залог успешно проведенной операции. С помощью сканеров получают изображение необходимой зоны тела, из виртуальной модели распечатывают копию. С ней хирургам легче смоделировать операцию: опробовать разные сценарии, выполнить тестирование инструмента, рассчитать тайминг.

Изготовление протезов

3D-принтеры применяют в протезировании. Они позволяют создавать протезы, соответствующие анатомическим особенностям пациента. Производитель из Швеции Arcam занимается созданием устройств для электронно лучевой плавки. Их задача — выполнение цельных металлических конструкций, включая титановые. Они применяются в протезировании для замены суставов, костей или конечностей.

Биопечать

Инженеры разрабатывают органические имитаторы, аналогичные по свойствам и структуре натуральным тканям. Печатать сосуды, мышцы или цельные органы — все это стало возможным. До трансплантации печатных органов дело пока не дошло, но работы ведутся. Параллельно идет разработка методов восстановления поврежденных костей и хрящей. В медицине нашли применение «биоручки 3D», которыми наносят живые клетки на травмированные ткани для их заживления.

Стоматология

Стоматологические скобы из пластика, коронки, протезы, челюстные имплантанты — все это быстро и выгодно можно изготовить на 3D-принтере. Инженеры компании Align Technology разработали методику, при которой выполняют сканирование ротовой полости и последующее изготовление индивидуальных протезов. Здесь задействуют технологию полимеризации жидких смол, она обеспечивает высокую степень точности готовых конструкций.

Продукты питания

Печатать фаршем, сахарным сиропом, расплавленным шоколадом — выдумка? Вовсе нет! Пищевые принтеры перестали быть прерогативой сказок и фантастических фильмов. Они способны изготавливать еду необычной формы.

Компания из Британии Cadbury пользуется 3Д-принтерами для выполнения прессовочных трафаретов и прототипов сладостей, для которых требуется сложная производственная линия. Итальянская Barilla использует установки для изготовления макарон, немецкая Biozoon Food Innovations — блюд для пожилых людей.

Популярное устройство для производства еды — Foodini. Принтер работает с любым пастообразным сырьем. Его недостаток — плохая температурная обработка еды, но и его, возможно, вскоре устранят.

Персонажи

Создание коллекции из героев фильмов, комиксов, игр, фигурок известных личностей стало возможным с 3D-принтерами. Хотите небольшую реплику гигантского робота, Халка, Железного Человека? Их можно напечатать даже на компактном настольном принтере. Сбор коллекции любимых персонажей доступен каждому.

Домашние роботы

Компания Arduino, занимающаяся выпуском недорогих плат, позволила пользователям проектировать различные электронные устройства. Многие взяли идею на вооружение для оборудования системы «умный дом». Все, что нужно: напечатать корпус, установить сервопривод, плату и получить домашнего робота.

В помощь людям, не разбирающимся в пайке или программировании, специалисты из Массачусетского института разрабатывают проект по автоматизации построения роботов. По плану потребуется задать функции будущего устройства, подобрать дизайн — система сама отправит на печать нужные детали.

Музыкальные инструменты

Принтеры могут печатать барабаны, гитары, флейты, скрипки. Да, профессиональные музыканты могут усомниться в их качестве, поскольку ценные экземпляры проектируют годами, а служат они десятками лет. Напечатанный инструмент не сможет стать достойной альтернативой. Но никто не говорит, что он весь должен быть из пластика. Принтер можно использовать для распечатки отдельных частей, например, грифа или деки. За счет трехмерных машин получится смастерить необычные по форме и дизайну инструменты.

Обувь

На принтерах можно печатать босоножки, сапоги, туфли, сланцы или отдельные части обуви: стельки, каблуки, подошвы. Для этого подойдет нейлон или другие гибкие материалы (Ninjaflex, FilaFlex). Преимущества напечатанной обуви — соответствие анатомическим особенностям ноги, удобство, стойкость к износу. Приятный бонус — возможность производства уникальных по внешнему виду изделий с ажурными каблуками, увивающими тонкую шпильку цветами.

Напечатанная обувь уже стала героем модных показов, но не за горами то время, когда она станет доступна массовому потребителю.

Медикаменты

3D-печать доказала перспективы в фармацевтике при печати препаратов. Ее достоинства:

• до 50% выше сохранения свойств средства по сравнению со стандартным производством;
• точная дозировка вещества;
• сокращение сроков изготовления лекарства;
• возможность производить препараты по индивидуальному рецепту.

С новыми технологиями работает организация Organovo. Инженеры задействуют гелевый материал для точного соединения компонентов. 3Д-принтеры не подходят для серийного запуска медикаментов. Но они нашли применение при изготовлении лекарств по индивидуальным рецептам.

Автомобилестроение

Многие механизмы для автомобилей можно напечатать. В мире уже есть примеры применения изготовленных на принтерах компонентов. Отличилась «Формула-1», она задействовала в болидах печатные детали. Американская Local Motors вовсе анонсировала автомобиля, корпус которого произведен только из напечатанных деталей.

Пока что массовое производство запчастей на принтерах экономически нецелесообразно — обходится дорого.

Кастомизация и молдинг

Добавление декоративных элементов в готов изделия — оригинальный способ их обновления, преображения. Плетеные абажуры для бра, необычная рама для велосипеда, машина с авторским тюнингом привлекут внимание, ведь аналогов собственному производству нет.

Мебель

Нет, мы не только про игрушечные предметы. 3D-принтеры позволяют производить мебель, которую сложно отличить от «традиционных» изделий. Такого результата удается добиться за счет задействования специального пластика с добавлением микроопилок. Например, материалу Laywoo-D3 присущ свойственный древесине запах.

Можно печатать что угодно: столы, табуретки, полки, стулья, тумбочки. Изделия легки в механической обработке, их допускается покрывать краской, лакировать.

В мире есть примеры создания металлической мебели. Дизайнер из Голландии Йорис Лаарман спроектировал агрегат для 3Д-печати без применения лазера и вакуумных камер. Машины 3D задействуют для рисования металлом по воздуху — отличный вариант для получения интересной мебели с изящным плетеным дизайном.

Ювелирная отрасль

3D-печать помогает снизить и ускорить производство ювелирных украшений за счет дешевых расходных материалов. Благодаря принтерам ювелиры могут изменять дизайн драгоценностей и быстро производить прототипы.

Преимущества 3D-технологии:

• упрощение запуска ювелирного производства;
• получение качественных украшений: ровных, гладких, с высокой детализацией;
• экономичность — исключение рисков нерационального расхода драгоценных металлов.

Применение 3D-печати актуально для многих брендов, в числе которых Cityscape Rings, Lace, Radian, Ross Lovegrove и другие.

Строительство

3D-печать зданий стала достижимой. Для постройки сооружений берется смесь, включающая цемент, наполнитель, пластификатор и другие добавки. Строительный состав выдавливается из сопла экструдера послойно, повторяя компьютерную модель. 3Д-принтеры упрощают и ускоряют возведение сооружений, ведут к снижению объема отходов и затрат ручного труда.

В мире пока еще нет идеальной машины для 3D строительства, но разработки ведутся. Китайская организация Winsun выпустила аппарат больших размеров (60х100х400см) для производства пола, стен с необходимыми отверстиями и нишами для инженерных коммуникаций. Его минус — неподвижность (готовое строение потребуется переместить на другое место).

Ученые из Испании, наоборот, проектируют небольшие роботизированные системы. Их принцип функционирования основан на креплении к готовым элементам постройки и возведении следующих частей. Время покажет, какие из строительных аппаратов окажутся более предпочтительными.

Образование

3Д-Принтеры доступны не только для крупных компаний и ведущих научных центров. Цены на эконом-модели стартуют от нескольких тысяч, что делает их популярными сфере образования. Их закупают для оборудования школ, средне специальных и высших учебных заведений.

Преимущества 3D-печати в образовании:

1. Наглядное обучение наукам. Учитель сможет показать разрез двигателя, человеческие кости или объемную модель водорода — все это станет хорошей мотивацией к обучению.
2. Развитие у обучающихся воображения и творческого подхода. Моделирование 3D развивает пространственное мышление, помогает визуализировать плоды воображения.

Подведем итоги

3D-принтеры — самая удивительная техника последнего времени. Изначально она была доступна для исследователей, научных деятелей, а теперь недорогой станок можно купить для развлечения. С ним доступно создание различных изделий и предметов, конструирование объектов, разработка необычного дизайна для обыденных вещей. В производстве сфера использования устройств поражает: с их помощью можно печатать все: от еды до архитектурных сооружений. Вероятно, такие машины вскоре станут привычной техникой, вроде пылесоса, холодильника или телевизора.

Однако повсеместное использование на производствах такой техники все же не так радужно. 3D-моделированию присущи недостатки, которые делают серийное производство невыгодным. Не все установки соединяют разные виды пластика, многие их них не могут работать с различными оттенками и температурами. Такие возможности присущи дорогим станкам. При их применении себестоимость напечатанного изделия в несколько десятков раз превысит себестоимость обычного предмета. 3D-печать эффективнее применять для производства уникальной продукции, где важна точность детализации.

Даже при устранении всех недочетов, массовая 3D-печать не предрекает ничего хорошего. Спрос на промышленные товары сократится в десятки раз, экономика обрушится. Также появятся проблемы с нарушением авторских прав при копировании уникальных предметов.

—

Приобрести домашние, профессиональные и промышленные 3D принтеры, другую ЧПУ или 3Д технику и расходные материалы, задать свой вопрос, или сделать предложение, вы можете, связавшись с нами:

• По телефону: 8(800)775-86-69

• Электронной почте: [email protected]

• Или на нашем сайте: https://3dtool.ru/

Так же мы выкладываем наши материалы в Telegram канале, на Zen Yandex и в нашей группе ВКонтакте

Возможности и ограничения 3D-печати

Ускоряем разработку продукта, сокращаем затраты с помощью цифровой производственной платформы.

Получить мгновенную оценку

Загрузка в производство за 5 мин.

3D-печать активно развивающаяся технология, она имеет ряд принципиальных отличий от традиционных способов производства. Ниже мы рассмотрим наиболее важные преимущества и ограничения, которые необходимо знать для оценки потенциала применения и вектора развития 3D-печати.

Преимущества 3D-печати

+ Сложная геометрия изделий без дополнительных затрат
3D-печать позволяет легко изготавливать сложные формы, многие из которых не могут быть изготовлены традиционными способами. Аддитивный принцип технологии позволяет усложнять геометрию изделия не меняя стоимость производства.

Детали со сложной структурой, оптимизированные для 3D-печати, стоят столько же сколько как более простые детали, разработанные для традиционного производства (а иногда даже дешевле, поскольку используется меньше материала).

+ Низкие затраты на изготовление одного изделия
При отливке детали обязательно требуется изготовление уникальной литьевой формы. Для того чтобы окупить эти затраты, необходимо произвести большой тиражи изделий.

3D-печать не требует изготовления специального инструмента или оснастки, поэтому затраты на запуск значительно меньше. Стоимость напечатанной детали зависит только от количества использованного материала, времени, которое потребовалось машине для его печати, и последующей обработки, если потребуется. 

+ Недорогое прототипирование
Прототипирование на сегодняшний день одна из основных областей применения 3D-печати. Производство прототипа становится недорогим и быстрым этапом разработки изделия благодаря новой технологии.

Детали, напечатанные на 3D-принтере, как правило, готовы в течение нескольких часов, а на промышленном оборудовании в течение 5-7 рабочих дней.

Скорость прототипирования значительно ускоряет цикл проектирования. Продукты, которые потребовали бы 5-6 месяцев разработки, теперь могут быть готовы всего за 8-10 недель.  

+ Большой выбор материалов
Самыми распространенными материалами для 3D-печати, используемыми сегодня, являются пластмассы. 3D-печать металлами находит все большее число промышленных применений.

3D-печатные детали сегодня могут иметь высокую термостойкость, прочность или жёсткость и даже быть биосовместимыми.

Композитные материалы, используемые для 3Д-печати, могут содержать металлические, керамические, деревянные или углеродные частицы. Такие материалы позволяют производить изделия с уникальными свойствами.

Ограничения 3D-печати 

— Более низкая прочность и анизотропные свойства материала
Напечатанные детали чаще всего обладают неоднородно распределенными по объему физическими свойствами: поскольку они создаются послойно, детали более хрупкие примерно на 10-50% по одной из осей. Таким образом пластиковые напечатанные детали чаще всего используются для нефункциональных применений (во избежание критических нагрузок).

Тем не менее, такие технологи как DMLS, позволяют производить металлические детали с превосходными механическими свойствами. Это дало возможность использовать технологию в таких областях, как авиакосмическая и медицинская промышленность.

— Не конкурентоспособная цена при массовом производстве
3D-печать не может конкурировать с традиционными производственными процессами, когда речь идет о массовых продуктах. Отсутствие специальной оснастки приводит к тому, что затраты на запуск производства не высоки, с другой стороны, это приводит к тому, что цена за единицу продукта снижается незначительно при больших тиражах.

В большинстве случаев целесообразность использования 3D-печати теряется при производстве более 100 единиц продукта в зависимости от материала, процесса 3D-печати и дизайна детали.

— Ограничения по точности и допускам производства
Точность 3D-печати зависит от вида печати и настройки принтера. Как правило, детали, напечатанные на настольном 3D-принтере FDM, имеют самую низкую точность и будут печататься с допуском +/- 0,5 мм. 

Другие виды 3D-печати предлагают более высокую точность. Например, принтеры Industrial Material Jetting и SLA способны производить детали с точностью до +/- 0,01 мм.

Металлические изделия, напечатанные с использованием технологии DMLS или SLA, обычно дорабатываются с помощью ЧПУ, чтобы улучшить допуски и качество поверхности.

— Постобработка и удаление поддержки
Отпечатанные детали редко готовы к использованию сразу после печати, обычно требуется провести дополнительную постобработку.

Построение поддержки требуется в большинстве процессов 3D-печати. Поддержка – это нефункциональная, вспомогательная часть изделия, которая печатается вместе с деталью. В процессе постобработки поддержка полностью удаляется, но могут оставаться следы в местах прикрепления материала поддержки к детали. Такие области требуют дополнительных операций для достижения высокого качества поверхности (шлифование, полировка, покраска).

Другие статьи на тему 3D-печати:

Технологии 3D-печати
3D-печать или обработка с ЧПУ
Как снизить стоимость 3D-печати
Руководство по SLS

3D-печать: возможности аддитивных технологий

Аддитивные технологии или 3D-печать — процесс создания объекта, в точности соответствующего трехмерной модели, методом послойного нанесения материала. Эта инновация стала мировым трендом. Главное достоинство технологии — ресурсосбережение. Потери полезного вещества стремятся к нулю.

Сфера использования

3D-принтеры пока еще не проникли в каждый дом, но во всех ключевых сферах жизнедеятельности человека они уже присутствуют. 3D-печать востребована в автомобилестроении, энергетике, медицине, пищевой промышленности, строительстве/дизайне, фешен-индустрии.

В ресурсо- и трудоемких отраслях на разработку прототипа изделия уходят большие суммы. При использовании традиционных технологий литья или механической обработки для этого требуются недели, месяцы. Используя возможности объемной печати, работу выполняют в разы, а порой и десятки раз, оперативнее. При этом совершенно не страдает качество и параметры изделия остаются предельно точными. Кстати, прочность прототипа более чем на 20 % превышает аналогичную при классическом производстве.

В медицине возможности 3D-печати используют при проектировании зубных протезов, скелетов и даже внутренних органов. Аддитивные технологии позволяют создавать медицинский инструмент с определенными параметрами под конкретных пациентов с патологиями, анатомическими особенностями. Это позволяет сделать огромный шаг вперед в обучении и подготовке к операциям.

В 2011 году на трехмерном принтере «нарисовали» почку. Ученые создали экзоскелет для поддержки атрофированных мышц. Есть даже специальные «ручки», которыми «рисуют» живые клетки на травмированных участках кожи.

На 3Д-принтерах создают модели помещений с наглядной проработкой интерьеров, зданий и целых жилых кварталов с детализацией домов, инженерных коммуникаций, объектов инфраструктуры.

В сфере науки и образования польза от 3D-печати выражается в создании наглядных пособий, с которыми процесс обучения становится проще и эффективнее.

3D-печать востребована в мире моды. На принтере можно создать обувь, одежду, флаконы для парфюмерии. Пока этот процесс дорогостоящий, поэтому в массовом производстве не используется. Однако на подиумах штучные изделия, изготовленные на 3Д-принтерах, уже представлены.

Креативные босоножки, напечатанные на 3D-принтере

Преимущество внедрения AF-технологий в сферу легкой промышленности — возможность создавать изделия под конкретное телосложение/форму стопы. Это особенно актуально для спортсменов, людей с отклонениями анатомического строения. Например, дизайнер Росс Бербер представил миру обувь, напечатанную на 3Д-машине. Его коллекция насчитывает 5 пар.

3D-печать позволяет сделать прорыв в инновационной деятельности. Прежде чем наладить массовое производство изделия, прототип необходимо испытать, многократно протестировать. Это делают на трехмерных моделях. Создать их можно за считаные минуты.

Трехмерные технологии используются в ювелирном деле, при создании карт местности, изготовлении сувениров, кастомизации готовых изделий (нанесении узора, логотипа).

Как устроен 3D-принтер?

Классический трехмерный принтер — устройство для 3Д-печати, работающее по принципу FDM (моделирование послойным наплавлением). На трехмерном оборудовании можно создать объект практически любой формы, с изгибами, рельефной поверхностью. Изделие «увеличивается» одновременно в горизонтальном и вертикальном направлении.

Принтеры работают с различными материалами: пластиком, металлом и так далее. С их помощью можно создавать детали, выдерживающие существенную нагрузку.Чтобы принтер мог печатать объемные фигуры, его оснащают:

• экструдером — для разогрева и продавливания пластика через печатающие головки;
• моторами (чаще линейными) — приводят в движение механизмы;
• рабочими поверхностями — платформами, на которых все происходит;
• датчиками фиксации подвижных узлов;
• картезинскими роботами — устройствами, движущимися по трем осям.

Принтеры работают по-разному, но классическую последовательность действий можно описать единым алгоритмом. Сначала создается 3D-изображение. Для этого нужно специализированное ПО. После этого модель «разрезают» на горизонтальные слои. Для этого также предусмотрена специальная программа (генератор G-кодов). Компьютер преобразуют коды в информацию, которую может распознать принтер для 3D-печати. На следующем этапе воссоздается модель.

3D-принтер Smartprint HB-8

Технологии объемной печати

Существует монохромная и цветная 3D-печать — технологий более десятка (плюс их модификации). В числе наиболее распространенных:

• SLA — стереолитографическая лазерная печать. Технология обеспечивает создание моделей с высокой детализацией. Ее суть — послойное нанесение фотополимерного материала. Он отвердевает под воздействие лазера. Затем рабочая платформа опускается. В качестве фотополимера используют полупрозрачный состав: его легко обрабатывать, окрашивать, склеивать.
• SLS — технология подходит для работы с пластиками и металлами. Реагент спекается под лазерным лучом. Изделия получаются очень прочными.
• HPM — принтеры работают с термопластиком, вспомогательными растворимыми материалами. Последние используют при создании сложных многоуровневых моделей с полостями, функциональными отверстиями. Готовые изделия могут иметь разную форму. Они прочны, устойчивы к нагрузкам, механическому и химическому воздействию.
• DLP — относительно новая технология 3D-моделирования. Поддерживающие ее принтеры печатают фотополимерной смолой. Материал застывает под воздействием света.

Самыми прогрессивными считаются технологии EBM и SLM. Первая предполагает воздействие на материал электронным лучом, а не лазером, вторая работает с металлами.

Оборудование для 3D-печати выпускают компании из США, стран Европы, Азии. В числе известных — Photocentric, 3D systems, Makerbot, Azuma Engineering Machinery Inc. и другие.

3Д-модель корабля поражает реалистичностью

Преимущества аддитивных технологий

К достоинствам 3Д-печати относят:

1. Ресурсоэффективность. Изделия «выращивают» с нуля, то есть производство полностью безотходное. Для сравнения: при создании заготовки традиционными методами, потери материала порой доходят до 85 %.
2. Оперативность. Время от момента разработки макета до получения изделия можно сократить в разы, а то и в десятки раз без ущерба для качества.
3. Мобильность. Оборудование компактное, передача макетов возможна в онлайн-режиме.
4. Точность. Послойный синтез обеспечивает абсолютное соответствие заданным техническим параметрам.
5. Прочность. Показатель на 25―30 % выше, чем у изделий, полученных традиционными способами (ковка, литье).
6. Вес. Это важное преимущество для промышленности, авиа- и машиностроения. Масса отдельных изделий снижается на 40―50 % без потери прочности.

В России успешно печатают сувениры и игрушки по технологии 3D-печати

3Д-печать используется и в рекламной полиграфии. Например, для производства сувенирной продукции. Рекламные агентства, занимающиеся кроссмаркетингом, охотно заказывают комплекс услуг, в который входит как традиционное изготовление визиток или рекламных листовок, так и инновационные решения.

Обзор 5 современных 3Д-принтеров, которые появились на рынке в 2017 году, смотрите на видео:

Итоги

• 3Д-печать востребована практически во всех сферах (промышленность, медицина, образование, энергетика).
• В некоторых отраслях аддитивные технологии уже активно используются, в других — только внедряются.
• Технология способствует развитию бизнеса, дает конкурентные преимущества — макет изготавливается в считаные минуты, оптимизируется расходование ресурсов.
• Производители постоянно совершенствуют оборудование для трехмерной печати, разрабатывают новые технологии.

использование в домашних условиях, примеры печати и работ, возможности в быту, образовании и коммерческих целях

3Д-принтер – устройство, которое обрабатывает трехмерную компьютерную модель и на основании полученных данных строит объемный предмет. Чаще всего объекты создаются с помощью послойного наплавления пластика или застывания специальной смолы.

Вне зависимости от применяемой технологии, принтер отлично подходит для изготовления твердых изделий, имеющих сложную форму. Благодаря этому трехмерное моделирование применяют в самых разных сферах: от производства сувениров до строительства зданий.

Всем, кто интересуется 3D-принтерами, стоит ознакомиться с реальными ситуациями его применения. Обычные пользователи расширят свой кругозор, а потенциальные предприниматели увидят интересные возможности для создания бизнеса.

Где применяется 3D-принтер

Как уже отмечалось, 3D-принтеры изготавливают объемные изделия, используя в качестве основы специальные компьютерные модели. Такой метод производства обладает следующими преимуществами:

• создание предметов любой формы и сложности;
• высокая скорость работы;
• небольшое количество брака;
• применение самых разных материалов (от металлизированных пластиков до пищевых продуктов).

Важно! 3Д-печать позволяет снизить себестоимость продукции и значительно ускоряет рабочий процесс.

Использование в быту и в домашних условиях

Изначально принтеры были довольно сложными и дорогими техническими устройствами, которыми пользовались лишь ученые и специалисты. В наши дни принтер может приобрести любой желающий, так как на рынке работают много производителей (как отечественных, так и зарубежных).

Благодаря доступности трехмерного моделирования активно развивается производство различных предметов прямо на дому. К наиболее распространенным изделиям относятся:

• игрушки;
• сувениры и подарки;
• небольшие запчасти для автомобилей, электронной и бытовой техники;
• мебельная фурнитура;
• чехлы для смартфонов;
• кухонные принадлежности;
• всевозможные украшения и поделки.

Внимание! При желании владелец 3Д-принтера может начать бизнес не выходя из дома. Производство вышеупомянутых уникальных сувениров или чехлов – весьма прибыльное занятие.

В аэрокосмической промышленности

Оказывается, 3Д-принтеры могут печатать не только игрушки и маленькие детали. Уже сейчас аэрокосмическая и авиастроительная промышленность пользуется возможностями трехмерной печати. Так, всемирно известная компания Boeing и американская корпорация Lockheed Martin уже приступили к созданию деталей двигателя и несущих элементов конструкции. Предметы изготавливают из цельнометаллических материалов по технологии лазерного спекания.

В космосе и для космоса

Трехмерное моделирование может стать очень важной технологией в космической сфере. К примеру, компания SpaceX презентовала корабль Dragon v2, в двигателе которого используются напечатанные детали.

Применение 3D-печати не ограничивается наземной промышленностью: в 2016 году NASA отправила на МКС специальный 3Д-принтер, способный работать в условиях невесомости. С его помощью можно провести различные тесты, однако более важно, что космонавты могут самостоятельно создавать необходимые им предметы, не дожидаясь прибытия корабля с Земли.

В архитектуре

Создание трехмерных объектов – идеальная технология для архитектуры, поскольку с помощью макетов дизайнеры и инженеры могут максимально точно увидеть воплощение придуманного объекта. Разумеется, архитектурные макеты применялись и ранее, но печать на принтере значительно облегчает и ускоряет процесс разработки зданий.

Производства пистолетов и примеры печати оружия

Как и многие технологии, 3D-печать используют не только на благое дело. Даже простейшие принтеры позволяют изготовить функциональный пластиковый пистолет – если он разрушится от единственного выстрела, то это все равно может быть крайне опасно.

Некоторые специалисты считают, что люди должны иметь возможность для самообороны. Так, организация Defence Distributed выложила в интернет трехмерные модели однозарядного пистолета Liberator. Впоследствии компания разработала запчасти для винтовки AR-15 и автомата Калашникова, что позволит людям собрать оружие из минимума деталей и материалов.

Внимание! Многие страны запретили производство и оборот напечатанного оружия, однако контролировать эту сферу крайне сложно.

Одежда

Модельеры тоже заметили преимущества трехмерного моделирования. Некоторые материалы (например, нейлон) вполне пригодны для создания одежды, причем готовое изделие приобретет необычную форму и одновременно будет достаточно прочным и эластичным.

Фирма Continuum Fashion уже представила некоторые изделия, которые вызвали триумф на модных показах. Готовую одежду даже можно приобрести в интернет-магазине. Конечно, сейчас такие вещи выглядят слишком эксцентрично и явно не предназначены для повседневной носки, однако специалисты считают, что в недалеком будущем люди будут печатать одежду прямо у себя дома.

Примеры работ в искусстве

Многие известные скульптуры, барельефы, архитектурные подвиги можно увидеть только в крупнейших музеях мира или непосредственно в том или ином городе. При желании можно приобрести реплику, но такие фигурки обычно стоят очень дорого и продаются далеко не везде.
3Д-принтер придет на помощь ценителям искусства: достаточно лишь загрузить в устройство модель, которую отсканируют музейные работники.

 Справка!  Такой метод полезен в целях изучения или сохранения самого объекта, поскольку трехмерное сканирование и моделирование позволяет изготавливать копии с высокой степенью точности.

3D печать в медицине

Трехмерное моделирование – одна из наиболее перспективных новейших технологий, которые используются в медицине. В некоторых областях (например, в стоматологии) 3D-печать уже поставлена на поток, в других сферах ее развитие – вопрос ближайшего будущего.

Хирургическая подготовка

Трехмерное моделирование позволяет тщательно готовиться к операциям. 3D-сканеры дают наиболее точное изображение необходимого участка тела, после чего из компьютерной модели распечатывают копию и рассчитывают, каким образом прооперировать это место.

Протезирование

Напечатанные объекты пользуются высоким спросом в протезировании, так как 3D-печать позволяет изготавливать протезы самой сложной формы и учитывает все индивидуальные особенности тела.

Шведская фирма Arcam производит с помощью принтеров самые разнообразные протезы, в том числе цельнометаллические предметы. Их применяют как в более привычном протезировании конечностей, так и для замены костей или суставов.

Стоматология

Стоматологические протезы, коронки, элайнеры (пластиковые скобы) – именно те предметы, для создания которых лучше всего подходит  3Д-принтер для стоматологии . Компания Align Technology разработала метод, при котором ротовую полость сначала сканируют, а потом создают индивидуальный протез или скобу. Для производства используют технологию застывания жидкой смолы, поэтому готовые изделия обладают высочайшей степенью точности.

Продукты

Многие люди наслышаны о  пищевых 3д принтерах , которые могут изготавливать еду самой причудливой формы. Действительно, 3D-принтеры вполне могут печатать горячим шоколадом, тестом, сахарным сиропом и прочими полужидкими продуктами (даже фаршем!).

Одно из таких устройств разработано фирмой Foodini – принтер использует любой продукт пастообразной консистенции. В отличие от обычных принтеров, пищевые модели плохо справляются с термической обработкой еды, но в скором времени эта проблема наверняка будет устранена.

Персонажи

Создание и коллекционирование фигурок известных личностей, героев фильмов, игр и комиксов – важная увлекательная сфера для многих людей. Трехмерное моделирование позволяет легко распечатать самую точную копию даже на простеньком домашнем принтере, так что любой желающий может собрать обширную коллекцию персонажей.

Домашние роботы

Электронные компоненты Arduino позволили многим умельцам оборудовать систему «умного» дома или значительно облегчить процесс многих домашних дел. Проблема в том, что далеко не все люди хорошо разбираются в программировании, электронике и пайке.

Ученые из Массачусетса работают над принтером, который будет создавать простейших бытовых роботов. Пользователю нужно будет задать желаемые функции и выбрать дизайн, после чего система распечатает все необходимые детали. Готовый робот, к примеру, сможет вытирать пыль на шкафах или следить за плитой на кухне.

Музыкальные инструменты

Еще одна перспективная отрасль трехмерного моделирования. Профессиональные музыканты скажут, что действительно ценные инструменты разрабатываются годами и служат десятилетиями, так что их не может заменить наспех напечатанная деталь.

На самом деле некоторые части вполне можно печатать на принтере: гриф или деку изготавливают из древесного пластика, поэтому они ни в чем не уступят оригиналам. По части художественного оформления пластик точно превосходит привычные материалы: форма и дизайн музыкальных инструментов могут быть самыми неожиданными.

Обувь

Обувь, как и одежду, легко можно изготовить с помощью 3D-печати. Важное преимущество таких изделий – полное соответствие анатомическим особенностям владельца (размер и форма стопы).
На принтере печатают как женскую, так и мужскую обувь. Пока что модные туфли красуются только на подиумах, но в будущем они вполне могут пойти в массовое производство.

Препараты

Еще одно важное направление, связанное с медициной. При производстве лекарственных средств нужно соблюдать строгую дозировку компонентов и смешивать их в правильных пропорциях.

Компания Organovo использует специальный гелевый материал, который позволяет очень точно соединять препараты. Такая технология мало подходит для серийного производства, однако найдет свое применение в создании средств, предназначенных для конкретного человека.

В машиностроении

Многие автомобильные детали можно легко напечатать на принтере: так, «Формула-1» уже использует в своих болидах печатные компоненты. Американская компания Local Motors и вовсе выпустила автомобиль, корпус которого полностью выполнен из напечатанных деталей.

В действительности, массовое печатное производство автозапчастей пока что обходится слишком дорого. 3D-печать эффективнее применять для создания деталей машин, которые давно были сняты с производства.

 Справка!  Перед изготовлением многих машин и механизмов специалисты вручную создают прототипы этих изделий. Печатать прототипы на принтере намного удобнее и быстрее.

Кастомизация

С помощью 3D-принтера можно до неузнаваемости преобразить вид обычных вещей. Плетеные абажуры для светильников, футуристичная велосипедная рама – все это гарантированно привлечет внимание, так как аналогов собственному производству попросту не существует.

Если использовать разный декор (краски, лак), то вещь может выглядеть как фантастический концепт из будущего, либо как старинное причудливое изделие – выбирать только вам.

Мебель

3Д-принтеры позволяют изготавливать мебель, которую почти невозможно отличить от настоящей. Дело в том, что для печати используется специальный пластик, в состав которого входят микроопилки. Так, материал Laywoo-D3 даже обладает запахом дерева, а напечатанное изделие легко обрабатывается, красится и покрывается лаком.

Дизайнер Йорис Лаарман внес некоторые усовершенствования в конструкцию принтеров, так что его разработка может легко печатать металлом и создавать всевозможные ажурные детали для мебели.

Ювелирные изделия

Трехмерное моделирование активно применяется для создания ювелирных украшений, обладающих особенно сложной формой. Некоторые устройства сразу могут печатать драгоценными металлами, в то время как другие принтеры изготавливают копию украшения.

Дело в том, что перед производством кольца, броши или ожерелья ювелиры сначала вручную создают восковую модель и лишь потом отливают по ней изделие.  Ювелирные 3D-принтеры  позволили значительно ускорить и удешевить этот процесс. Для создания моделей применяют особый материал, похожий на ювелирный воск, а среди устройств мастера обычно выбирают Soldscape T76, Objet260 Connex и пр.

Строительство

Трехмерное строительство – еще одна крайне перспективная отрасль. С помощью  строительный 3D-принтеров  можно упростить процесс возведения зданий, снизить объем отходов и уменьшить трудозатраты.

Специалисты еще не создали идеальное устройство для 3D-печати зданий и сооружений, однако работа над ним ведется сразу в двух направлениях. Так, китайская компания Winsun выпустила огромный принтер (6 х 10 х 40 м), который послойно наносит специальный раствор и создает пол, стены со всеми отверстиями и нишами для коммуникаций. Главный недостаток этого устройства – его неподвижность (готовую постройку нужно перевозить на другое место).

Испанские ученые, напротив, работают над созданием небольших роботизированных принтеров, которые прикрепляются на готовые элементы здания и создают новые части конструкций. Какая из этих технологий окажется более эффективной и целесообразной, покажет время.

В образовании для школьников

Технологии трехмерного моделирования предоставляют уникальную возможность для изучения самых разных областей знаний и школьных предметов. Простыми  3D-принтерами для школы  можно оборудовать любые образовательные учреждения (как старшие группы детских садов, так и вузовские кафедры).

 Справка!  Современные устройства весьма эффективны, не выделяют вредных веществ, сравнительно легко настраиваются и обладают невысокой стоимостью.

Использование 3Д-печати позволит повысить интерес учащихся к предмету, развить у них конструкторские и дизайнерские навыки, наглядно показать ход тех или иных процессов (Представьте, что на уроке печатают разрез двигателя внутреннего сгорания, бедренную кость или объемную модель молекулы серной кислоты).

3D-принтеры одни из наиболее инновационных и удивительных устройств, созданных за последние годы. Совсем недавно они были доступны только ученым, а теперь бюджетный станок может приобрести любой желающий. Пользователи при минимуме вложений могут создавать самые разные изделия и предметы, конструировать новые объекты, придумывать уникальный дизайн для привычных вещей.

В промышленности сфера применения 3Д-принтеров еще больше поражает воображение: кажется, что они могут изготавливать все начиная от еды и одежды, заканчивая автомобилями и зданиями. Кажется, что в скором будущем принтер станет обычным устройством, которое есть в каждом доме (как телевизор или холодильник), а большая часть промышленных изделий будет изготавливаться печатным способом. В конце концов на принтере даже можно распечатать еще один такой же принтер, и тогда круг производства замкнется.

На самом деле, подобные сценарии лучше оставить для фантастических фильмов. Трехмерное моделирование имеет ряд серьезных недостатков, из-за которых массовое печатное производство становится совершенно невыгодным. Далеко не все принтеры могут соединять различные пластики, работать с разными цветами и температурами. При использовании дорогих станков себестоимость напечатанного изделия будет в десятки и сотни раз превышать себестоимость предмета, сделанного на обычном заводе. 3Д-печать целесообразнее применять для производства уникальных вещей или изделий, где важна высокая точность формы (например, в протезировании).

Даже если технические и экономические недостатки современных принтеров со временем будут исправлены, массовая печать вещей все равно не сулит ничего хорошего. Спрос на промышленные товары резко упадет, и вся мировая экономика рухнет. Кроме того, непонятно, как решать вопрос с копированием уникальных изделий (в нынешних реалиях владелец либо правообладатель получает средства за использование авторских прав или патента).

Наконец, трехмерное моделирование может использоваться в нежелательных целях (к примеру, для производства оружия). Если у каждого человека дома будет станок, на котором можно распечатать пистолет, вряд ли это приведет к чему-то хорошему.

В целом реальность наверняка окажется чем-то средним между самыми оптимистичными и пессимистичными предположениями. Традиционное промышленное производство никуда не денется, а принтеры будут массово использовать в узких нишах для создания строго определенных предметов (собственно, как это происходит и в наши дни).

• 01 марта 2020
• 6157

Получите консультацию специалиста

Преимущества, особенности, перспективы 3D-технологий

Основы 3D

Автор: Артем Згонников

Автор: Артем Згонников

Современные аддитивные технологии | Примеры применения 3D-технологий в различных сферах | 3D-сканирование | Топологическая оптимизация

Аддитивные технологии (англ. Additive Manufacturing, AM, от add – добавлять) – обобщенный термин, описывающий процесс изготовления изделия на основе CAD-модели путем послойного добавления материала. Создание (или, иначе говоря, выращивание) детали происходит за счет последовательного формирования слоев материала, их фиксации или отверждения и соединения между собой.

Использование 3D-принтеров и 3D-сканеров открыло уникальные возможности воспроизведения сложнейших пространственных форм, объектов, инженерных конструкций и механизмов во многих областях, среди них:

авиакосмическая индустрия;
автомобилестроение;
машиностроение;
судостроение;
нефтегазовая промышленность;
энергетика;
строительство;
наука и образование;
медицина;
ювелирное дело. 

Современные аддитивные технологии

3D-технологии ведут свою историю с 1986 года, когда была запатентовала первая коммерческая стереолитографическая машина (SLA), разработанная в компании 3D Systems. До середины 1990-х основной сферой их применения были НИОКР для оборонной промышленности. Когда началось производство лазерных 3D-принтеров, они стоили чрезвычайно дорого, к тому же существовало довольно мало модельных материалов. С развитием систем автоматизированного проектирования был достигнут невероятный прогресс и в технологиях 3D-печати, и сегодня практически нет такой сферы материального производства, где бы активно не использовались аддитивные машины.

К наиболее распространенным современным методам аддитивного производства относятся:

• SLM / DMP (Selective Laser Melting / Direct Metal Printing) – селективное лазерное плавление металлического порошка по математическим CAD-моделям для производства сложных изделий;
• FDM (Fused Deposition Modeling): моделирование методом послойного наплавления пластиковой нити или гранул;
• SLA (Stereolithography Apparatus): лазерная стереолитография – технология, основанная на послойном отверждении жидкого фотополимера под действием луча лазера или УФ-лампы;
• DLP (Digital Light Processing): метод стереолитографической 3D‑печати, использующий цифровые светодиодные проекторы;
• LCD (Liquid Crystal Display): еще одна разновидность фотополимерной печати, когда засветка фотополимерной смолы осуществляется светодиодной УФ-матрицей через маску ЖК‑экрана;
  
• SLS (Selective Laser Sintering): селективное лазерное спекание – послойное спекание под лучами лазера частиц порошкообразного материала до образования физического объекта по заданной CAD-модели;
• Binder Jetting: послойное склеивание композитного порошка (песок, полимер, металл и др. ) связующим веществом;
• MJP (Multi Jet Printing): многоструйное моделирование с помощью фотополимерного или воскового материала;
• CJP (ColorJet Printing): технология полноцветной печати путем склеивания специального порошка на основе гипса.

---

Эксперты iQB Technologies рекомендуют статью Российский производитель SLM-машин развеивает мифы о технологии

---

Примеры применения 3D-технологий в различных сферах

Такие детали, как колпачки-уплотнители для электрических разветвителей традиционно производятся на литьевых машинах с пресс-формами. При необходимой для формования температуре в 30°С во время производства пресс-формы нагреваются до 70°С, что требует дополнительных затрат времени для остывания пресс-формы, из-за чего производственный цикл составляет 20,8 с. Для сокращения этого периода были разработаны и изготовлены вставки в пресс-формы с внутренними каналами охлаждения. С этой целью использовалась технология селективного лазерного плавления.

Рисунок 1. Профили каналов охлаждения и финальная форма

Испытания показали, что при использовании таких пресс-форм производственный цикл сокращается более чем в два раза, и составляет 9,4 с.

Рисунок 2. График падения температуры с 69°С до 29°С по времени

Еще одним примером может служить литье по выплавляемым и выжигаемым мастер-моделям. Необходимо понимать, что, благодаря отсутствию газов сгорания, влияющих на усадку формы, литье по выплавляемым моделям является более высокоточным. Такое литье востребовано в медицине и в ювелирной отрасли. В то же время, выжигаемые беззольные фотополимеры намного дешевле, чем литейный воск, что делает их более доступными и привлекательными.

Применение 3D-технологий не ограничивается только лишь промышленностью. Одним из самых распространенных примеров может служить изготовление медицинских элайнеров. Элайнер – прозрачная каппа для исправления прикуса. Традиционно для выравнивания зубов применяют брекеты. Несмотря на постоянное совершенствование брекет-систем, при лечении пациенту приходится жертвовать комфортом и эстетической составляющей. Но, к счастью, до 80% случаев неправильного прикуса у человека могут быть исправлены съемными прозрачными каппами.

Рисунок 3. Элайнер, напечатанный на стереолитографической машине

До появления цифрового моделирования и изготовления прототипов по цифровым моделям создание элайнеров было довольно трудной задачей. Для их формования на вакуум-формере нужно было создать матрицу-челюсть, обеспечивающую перемещение зубов не более чем на 0,25 мм на каждом этапе лечения. Ранее эта задача решалась с помощью динамической модели, на которой раздвигать зубы приходилось с помощью винтов, что накладывало неизбежные риски, связанные с человеческим фактором и старением механизмов модели.  

Сегодня мы можем отсканировать силиконовый оттиск или гипсовый слепок челюсти пациента, затем в цифровом виде смоделировать все этапы лечения, добавить томографию для учета движения корней в кости (современное медицинское ПО позволяет загружать файлы в формате DICOM), а потом на стереолитографической машине изготовить матрицу-челюсть, на которую при помощи вакуум-формера изготавливается сам элайнер.

3D-сканирование

Сегодня к 3D-технологиям относят не только послойное производство, но и перенос физической модели в цифровой вид, то есть 3D-сканирование. Сферы применения 3D-сканеров так же разнообразны, как печать. От быстрого и высокоточного (до 5 мегапикселей) сканирования малых объектов для медицины и ювелирной промышленности до получения сканов объектов размером до 140 м. Традиционными областями применения 3D-сканирования считаются реверс-инжиниринг и метрология.

В рамках реверс-инжиниринга применение сканеров необходимо для перевода физической модели в цифровой вид с целью создания управляющих программ для постобработки или восстановления сломанного изделия или детали, либо с целью восстановления конструкторской документации.

В метрологии полученную цифровую модель сравнивают с эталонной. Целью такого сравнения может быть контроль геометрии для отбраковки изделия при производстве или оценка изменений после нагрузок в процессе эксплуатации.

Представленные примеры показывают, как 3D-технологии активно интегрируются в современное производство, обладая рядом технических преимуществ, но можно еще рассмотреть применение в другой плоскости – экономической. Представьте конвейер по производству крупносерийной продукции. Зачастую простой такой конвейерной линии обходится в сумму от 5000 до 20000 долларов в час. Вероятность и время простоя линии напрямую зависит от количества сложных сборных деталей с множеством прокладок, резинок и прочих расходных элементов. Одним из возможных решений этой задачи могло бы быть применение 3D-принтеров, на которых можно либо оперативно изготовить необходимые детали по цифровым моделям из каталога самых часто заменяемых узлов, либо даже решить задачу замены сложных составных (менее надежных) деталей на цельносозданные (более надежные).

Топологическая оптимизация

Для максимально полного использования возможностей интенсивно развивающихся аддитивных технологий необходимо применять новые подходы к проектированию деталей, один из которых основан на принципах топологической оптимизации. Есть несколько определений термина, и сформулировать его можно так: топологическая оптимизация – процесс изменения конструктивных элементов с целью снижения массогабаритных характеристик и улучшения функциональных особенностей без снижения прочности и долговечности изделия.

Описываемый подход имеет особо важное значение для аэрокосмической отрасли. Во-первых, экономятся дорогостоящие материалы, во-вторых, снижение массы и увеличение прочности позволяют существенно увеличить грузоподъемность.

Подводя итог, можно сказать, что при современной скорости научно-технического прогресса, с одной стороны, будет появляться все больше и больше отраслей, где применение аддитивных технологий будет оптимальным, а с другой стороны, они сами станут менее затратными и более совершенными, и, таким образом, будет расширяться сфера их применения.  

Команда компании iQB Technologies, включающая высококвалифицированных экспертов, инженеров и технологов, разработает и внедрит уникальные 3D-решения для вашего промышленного предприятия, исследовательского центра, а также проектов малого и среднего бизнеса.

Позвоните нам прямо сейчас: +7 (495) 223-02-06 или оставьте онлайн-заявку на консультацию.  

Статья опубликована 26.04.2017 , обновлена 05.07.2022

ProJet 4500: полноцветный пластиковый 3D-принтер

ProJet 4500 — на сегодняшний день единственный в мире полноцветный 3D-принтер, способный печатать с помощью пластика. Он способен создавать детали с отличным качеством поверхности, это готовые к использованию гибкие и прочные цветные изделия. ProJet 4500 отличается высокой производительностью, имеет интуитивно понятную консоль управления.

Преимущества ProJet 4500

• Возможность получать износостойкие полноцветные пластиковые модели прямо из камеры построения без какой-либо постобработки.
• Уникальная особенность 3D-принтера — возможность печатать разными цветами до миллиона оттенков, причем каждый пиксель модели может иметь собственный цвет, что дает дизайнерам и проектировщикам широкий простор для творчества.
• Высокая скорость печати.
• Экономное расходование материалов: ProJet 4500 не использует поддерживающих материалов, модельный материал может использоваться для печати повторно.
• Сочетание эргономики и надежности: ProJet 4500 прекрасно поместится в обычном офисе, он не требует особых условий и прост в эксплуатации.
• Экологичность: этот 3D-принтер не требует подключения водоснабжения и использования каких-либо химических веществ.

Применение

Возможности ProJet 4500 нашли применение в самых разных сферах. Его активно используют профессионалы в самых разных отраслях, везде, где необходимо в короткие сроки получать высококачественные цветные изделия.

Сферы применения ProJet 4500:

• дизайн;
• архитектура и строительство;
• фэшн-индустрия;
• производство сувенирной продукции;
• рекламное производство и маркетинговые коммуникации;
• разработка товаров широкого потребления;
• здравоохранение.

Производитель всегда может быть уверен в качестве напечатанных моделей. ProJet 4500 создает долговечные полноцветные пластиковые изделия.

Технология печати

ProJet 4500 создает модели при помощи технологии CJP, использующей в работе два компонента: основной материал построения и связующее вещество. Материал построения распределяется по камере тонким слоем, затем струйные печатающие головки в соответствии с заданной геометрией наносят красящее связующее вещество, что заставляет материал затвердеть. Рабочая платформа опускается ниже с нанесением каждого слоя до полного построения модели.

Используя материал VisiJet С4 Spectrum, 3D-принтер ProJet 4500 позволяет быстро создавать соответствующие исходной модели прототипы, передавать важнейшие ее характеристики, а также получать готовые изделия, изготовленные по специальному заказу и с высоким разрешением.

Материалы

ProJet 4500 первый в своем классе 3D-принтер, обеспечивающий возможность изготовления полноцветных пластиковых изделий с помощью технологии цветной струйной печати. 3D-принтер использует термоотверждаемые материалы на основе акрилатов VisiJet C4 Spectrum и имеет функцию попиксельной окраски, что позволяет изготавливать прочные, гибкие пластмассовые изделия и окрашивать их почти в один миллион уникальных цветов, выбираемых пользователем. При необходимости посредством простой дополнительной обработки можно повысить яркость цветов.

VisiJet C4 Spectrum — пластиковый материал с превосходной гибкостью и прочностью для длительного тестирования концептуальных моделей, опытных образцов, создания конечных изделий. Материал прекрасно подойдет для производителей в самых различных областях, где требуется изготовление износостойких деталей. Начиная с товаров для дома и игрушек, и заканчивая аксессуарами в области здравоохранения, науки и дизайна.

ProJet 4500 или ProJet 660Pro: что выбрать?

На рынке 3D-оборудования часто можно встретить машины со схожими особенностями. Например, характеристики 3D-принтера ProJet 4500 во многом схожи с моделью ProJet 660Pro. Какой из этих 3D-принтеров лучше подойдет для решения ваших задач?

Основное отличие этих двух принтеров в материалах, которые они используют: 660Pro — порошок на основе гипса, а 4500 — полимерный состав (пластик). Благодаря прочности модельного пластика, ProJet 4500 способен печатать более прочные изделия, чем выполненные на гипсовом 660Pro. Однако детализация гипсовых прототипов лучше, а термостойкость выше, что позволяет создавать с помощью ProJet 660Pro литейные формы.

Повышенная прочность изделий обеспечивает ProJet 4500 более широкую сферу применения, чем моделям, выполненным на 660Pro. Учитывая качество поверхностей, 3D-принтер ProJet 4500 является более универсальным и находит применение во многих сферах производства и дизайна.

Некоторые предприятия успешно используют обе модели этих 3D-принтеров. По словам Стива Кори (компания Objex Unlimited), ProJet 4500 является идеальным дополнением к 660-й модели:

«С помощью ProJet 4500 мы можем выполнить любые модели, которые оказались бы слишком сложными для Projet 660Pro. Он позволяет создавать изделия более прочные, с тонкими стенками и геометрией, не всегда доступной гипсу».

Кори также отмечает, что 4500-й — более надежен и отлично справляется с печатью тонкостенных сложных конструкций для нужд механики и архитектуры.

Углубившись во внутреннее устройство 3D-принтера ProJet 4500, Стив также отметил технологичность печатающей головки: «Принтер работает практически без простоя, при этом головка долго не изнашивается, позволяя избежать дорогостоящих издержек».

 

возможностей 3D-печати | МДж Инжиниринг

[это шаблон страницы]

[et_pb_section fb_built=”1″ _builder_version=”3.17.6″ background_color=”#cecece”][et_pb_row _builder_version=”3.17.6″][et_pb_column type=”4_4″ _builder_version=”3.17.6″ parallax=”off ” parallax_method=”on”][et_pb_text _builder_version=”3.17.6″ custom_margin=”5px||”]

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section][et_pb_section fb_built=”1″ _builder_version =”3. 17.6″ border_width_bottom=”5px” border_color_bottom=”#5f0001″][et_pb_row custom_padding=”60px|0px|60px|0px|false|false” _builder_version=”3.0.48″ background_size=”initial” background_position=” top_left” background_repeat=”repeat”][et_pb_column type=”1_3″ _builder_version=”3.0.47″ parallax=”off” parallax_method=”on”][et_pb_image src=”https://www.mjengineering.com/wp- контент/загрузки/2019/08/1.jpg” _builder_version=”3.17.6″][/et_pb_image][/et_pb_column][et_pb_column type=”2_3″ _builder_version=”3.0.47″ parallax=”off” parallax_method=”on”][et_pb_text _builder_version=»3.17.6″]

Компания MJ Engineering теперь предлагает услуги 3D-печати, и мы с гордостью демонстрируем наше последнее приобретение — 3D-принтер Markforged для моделирования методом наплавления (FDM).

[/et_pb_text][et_pb_text _builder_version=»3.17.6″]

Что такое 3D-печать?

3D-печать или аддитивное производство — это процесс создания трехмерных твердых объектов из цифрового файла. Чтобы построить объект, принтер укладывает один слой материала за раз, точно следуя дизайну в компьютерной программе. Объект может быть изготовлен из различных материалов, включая пластик и пластик, армированный углеродным волокном или кевларом. Печать детали может занять от 45 минут до 24 часов, что намного быстрее, чем при использовании большинства традиционных методов производства.

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section][et_pb_section fb_built=”1″ _builder_version=”3.17.6″ background_color=”#cecece” border_width_top=”3px” border_color_top=”#5f0001″ border_width_bottom =”3px” border_color_bottom=»#5f0001″ custom_margin=»2px||2px»][et_pb_row custom_padding=»60px|0px|60px|0px|false|false» _builder_version=»3.0.48″ background_size=»initial» background_position= ”top_left” background_repeat=”повторить”][et_pb_column type=”2_3″ _builder_version=”3.0.47″ parallax=”выкл” parallax_method=”вкл”][et_pb_text _builder_version=”3.17.6″]

Количество компаний, решивших использовать 3D-принтеры, растет! Возможность быстро напечатать деталь для решения проблемы может значительно сэкономить время и деньги. Вот некоторые преимущества 3D-печати:

• Скорость изготовления деталей
• Сложность и свобода дизайна
• Персонализация
• Повышенная гибкость производственного процесса
• Нет отходов
• Нет необходимости создавать специальные инструменты или использовать несколько инструментов

[/et_pb_text][/et_pb_column][et_pb_column type=”1_3″ _builder_version=”3.0.47″ parallax=”off” parallax_method=”on”][et_pb_image src=”https://www.mjengineering.com/ wp-content/uploads/2019/08/2.jpg» _builder_version=»3.17.6»][/et_pb_image][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section][et_pb_section fb_built=»1″ _builder_version=»3.17. 6″ border_width_top=”5px” border_color_top=”#5f0001″][et_pb_row custom_padding=”60px|0px|50px|0px|false|false” _builder_version=”3.0.48″ background_size=”initial” background_position=”top_left” background_repeat= ”повторить”][et_pb_column type=”4_4″ _builder_version=”3.0.47″ parallax=”выкл” parallax_method=”вкл”][et_pb_text _builder_version=”3. 17.6″]

Пусть MJ Engineering напечатает его для вас в 3D

Наш 3D-принтер уже произвел революцию в эффективности и действенности того, как мы работаем здесь, в MJ Engineering, и теперь мы хотим поделиться им с вами. В конце концов, не у каждой компании есть достаточно ноу-хау или потребность в 3D-принтере, чтобы оправдать его покупку. Без проблем! Компания MJ Engineering уже сделала инвестиции. Если вам нужно быстро оценить, будет ли деталь работать, прежде чем отправлять ее в производство, или вы знаете, какая деталь вам нужна, и вам нужно, чтобы она была произведена быстро, — мы можем помочь. С нашим 3D-принтером мы можем создавать детали по мере необходимости, намного быстрее, чем в механическом цехе. Ознакомьтесь с примерами из практики Dunlop Systems и узнайте, как они производят нестандартные инструменты для своего предприятия, экономя десятки тысяч долларов благодаря своему 3D-принтеру Markforged. Это тематическое исследование очень похоже на работу MJ Engineering со своим собственным 3D-принтером Markforged.

Посмотрите, как работает наш 3D-принтер

Наши инженеры всегда находят новые практические применения для 3D-принтера; они используют его для решения проблем практически каждый день. На самом деле, он почти не переставал работать с тех пор, как мы его получили!

«Приятно сидеть и смотреть; это красивая машина».
– Ричард Ванд, президент MJ Engineering ][et_pb_row custom_padding=”60px|0px|60px|0px|false|false” _builder_version=”3.0.48″ background_size=”initial” background_position=”top_left” background_repeat=”repeat”][et_pb_column type=”4_4″ _builder_version= ”3.0.47″ parallax=”выкл” parallax_method=”вкл”][et_pb_blog fullwidth=”выкл” include_categories=”29″ show_thumbnail=»off» _builder_version=»3.17.6″ box_shadow_style=»preset3″ box_shadow_blur=»14px»][/et_pb_blog][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section]

Типы 3D-принтеров, материалов и приложений

Технологии 3D-печати или аддитивного производства (AM) создают трехмерные детали из моделей автоматизированного проектирования (САПР) путем последовательного добавления материала слой за слоем до тех пор, пока не будет создана физическая деталь.

Хотя технологии 3D-печати существуют с 19В 80-х последние достижения в области машин, материалов и программного обеспечения сделали 3D-печать доступной для более широкого круга предприятий, что позволяет все большему количеству компаний использовать инструменты, ранее ограниченные несколькими высокотехнологичными отраслями.

Сегодня профессиональные недорогие настольные и настольные 3D-принтеры ускоряют внедрение инноваций и поддерживают бизнес в различных отраслях, включая машиностроение, производство, стоматологию, здравоохранение, образование, развлечения, ювелирные изделия и аудиологию.

Все процессы 3D-печати начинаются с модели САПР, которая отправляется в программное обеспечение для подготовки проекта. В зависимости от технологии 3D-принтер может производить деталь слой за слоем путем затвердевания смолы или спекания порошка. Затем детали извлекаются из принтера и подвергаются постобработке для конкретного применения.

Узнайте, как перейти от проектирования к 3D-печати с помощью 3D-принтера Form 3 SLA. В этом 5-минутном видео рассказывается об основах использования Form 3, от программного обеспечения и материалов до печати и постобработки.

3D-принтеры создают детали из трехмерных моделей, математических представлений любой трехмерной поверхности, созданных с помощью программного обеспечения автоматизированного проектирования (САПР) или разработанных на основе данных трехмерного сканирования. Затем дизайн экспортируется в виде файла STL или OBJ, который может быть прочитан программным обеспечением для подготовки к печати.

3D-принтеры включают в себя программное обеспечение для указания параметров печати и разделения цифровой модели на слои, представляющие собой горизонтальные поперечные сечения детали. Настраиваемые параметры печати включают ориентацию, опорные конструкции (при необходимости), высоту слоя и материал. После завершения настройки программное обеспечение отправляет инструкции на принтер по беспроводному или кабельному соединению.

Некоторые 3D-принтеры используют лазер для отверждения жидкой смолы в затвердевший пластик, другие сплавляют мелкие частицы полимерного порошка при высоких температурах для создания деталей. Большинство 3D-принтеров могут работать без присмотра до тех пор, пока печать не будет завершена, а современные системы автоматически пополняют необходимый для деталей материал из картриджей.

Онлайн-панель управления 3D-принтеров Formlabs позволяет удаленно управлять принтерами, материалами и командами.

 

В зависимости от технологии и материала отпечатанные детали могут потребовать промывки изопропиловым спиртом (IPA) для удаления неотвержденной смолы с их поверхности, доотверждения для стабилизации механических свойств, ручной работы для удаления опорных структур или очистка сжатым воздухом или медиабластером для удаления излишков порошка. Некоторые из этих процессов можно автоматизировать с помощью аксессуаров.

Детали, напечатанные на 3D-принтере, можно использовать напрямую или после обработки для конкретных целей и требуемой отделки путем механической обработки, грунтовки, окраски, крепления или соединения. Часто 3D-печать также служит промежуточным этапом наряду с традиционными методами производства, такими как позитивы для литья по выплавляемым моделям ювелирных изделий и стоматологических приспособлений или формы для нестандартных деталей.

Тремя наиболее популярными типами 3D-принтеров для пластиковых деталей являются стереолитография (SLA), селективное лазерное спекание (SLS) и моделирование методом наплавления (FDM). Formlabs предлагает две профессиональные технологии 3D-печати, SLA и SLS, предоставляя эти мощные и доступные инструменты промышленного производства в творческие руки профессионалов по всему миру.

Стереолитография была первой в мире технологией 3D-печати, изобретенной в 1980-х годах, и до сих пор остается одной из самых популярных технологий среди профессионалов. В 3D-принтерах SLA используется лазер для отверждения жидкой смолы в затвердевший пластик в процессе, называемом фотополимеризацией.

3D-принтеры из смолы SLA стали чрезвычайно популярными благодаря своей способности производить высокоточные, изотропные и водонепроницаемые прототипы и детали из ряда современных материалов с прекрасными характеристиками и гладкой поверхностью. Составы смол SLA обладают широким спектром оптических, механических и термических свойств, соответствующих свойствам стандартных, инженерных и промышленных термопластов.

3D-печать смолой — отличный вариант для высокодетализированных прототипов, требующих жестких допусков и гладких поверхностей, таких как формы, модели и функциональные детали. 3D-принтеры SLA широко используются в различных отраслях: от машиностроения и дизайна продуктов до производства, стоматологии, ювелирных изделий, моделирования и образования.

• Быстрое прототипирование
• Функциональное прототипирование
• Концептуальное моделирование
• Мелкосерийное производство
• Применение в стоматологии
• Изготовление прототипов и литье ювелирных изделий

Узнайте больше о 3D-принтерах SLA

Стереолитография (SLA) 3D-печать использует лазер для отверждения жидкой фотополимерной смолы в твердые изотропные детали.

Детали SLA имеют острые края, гладкую поверхность и минимальные видимые линии слоев.

Селективное лазерное спекание (SLS) В 3D-принтерах используется мощный лазер для спекания мелких частиц полимерного порошка в твердую структуру. Нерасплавленный порошок поддерживает деталь во время печати и устраняет необходимость в специальных поддерживающих конструкциях. Это делает SLS идеальным для сложной геометрии, включая внутренние элементы, поднутрения, тонкие стенки и отрицательные элементы. Детали, изготовленные с помощью SLS-печати, обладают превосходными механическими характеристиками, а по прочности напоминают детали, изготовленные методом литья под давлением.

Наиболее распространенным материалом для селективного лазерного спекания является нейлон, популярный инженерный термопласт с превосходными механическими свойствами. Нейлон легкий, прочный и гибкий, а также устойчив к ударам, химическим веществам, теплу, ультрафиолетовому излучению, воде и грязи.

Сочетание низкой стоимости детали, высокой производительности и проверенных материалов делает SLS популярным выбором среди инженеров для функционального прототипирования и экономичной альтернативой литью под давлением для изготовления ограниченных серий или изготовления мостов.

• Функциональное прототипирование
• Части конечного использования
• Мелкосерийное, мостовое или индивидуальное производство

Узнайте больше о 3D-принтерах SLS

В 3D-принтерах SLS используется мощный лазер для сплавления мелких частиц полимерного порошка.

Детали SLS имеют слегка шероховатую поверхность, но практически не имеют видимых линий слоев.

Моделирование методом наплавления (FDM), также известное как изготовление плавленых нитей (FFF), является наиболее широко используемым типом 3D-печати на потребительском уровне. 3D-принтеры FDM работают путем экструзии термопластичных нитей, таких как ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол), PLA (полимолочная кислота), через нагретое сопло, расплавляя материал и нанося пластик слой за слоем на платформу сборки. Каждый слой укладывается по одному, пока деталь не будет завершена.

3D-принтеры FDM хорошо подходят для базовых экспериментальных моделей, а также для быстрого и недорогого прототипирования простых деталей, таких как детали, которые обычно подвергаются механической обработке. Однако FDM имеет самое низкое разрешение и точность по сравнению с SLA или SLS и не является лучшим вариантом для печати сложных конструкций или деталей со сложными функциями. Более качественную отделку можно получить с помощью процессов химической и механической полировки. Промышленные 3D-принтеры FDM используют растворимые подложки для смягчения некоторых из этих проблем и предлагают более широкий спектр инженерных термопластов, но они также имеют высокую цену.

• Базовые экспериментальные модели
• Простое прототипирование

Узнайте больше о 3D-принтерах FDM

3D-принтеры FDM создают детали путем плавления и экструзии термопластичной нити, которую сопло принтера наносит слой за слоем в области построения.

Детали FDM, как правило, имеют видимые линии слоев и могут показывать неточности вокруг сложных элементов.

Не можете найти лучший процесс 3D-печати для ваших нужд? В этом видеоруководстве мы сравниваем технологии FDM, SLA и SLS, самые популярные типы 3D-принтеров, с учетом наиболее важных соображений при покупке.

Каждый процесс 3D-печати имеет свои преимущества и ограничения, которые делают его более подходящим для определенных приложений. В этом видео сравниваются функциональные и визуальные характеристики 3D-принтеров FDM, SLA и SLS, чтобы помочь вам определить решение, которое лучше всего соответствует вашим требованиям.

Вам срочно нужны нестандартные детали или прототипы? По сравнению с аутсорсингом у поставщиков услуг или использованием традиционных инструментов, таких как механическая обработка, наличие собственного 3D-принтера может сэкономить недели времени на выполнение заказа. В этом видео мы сравниваем скорость процессов 3D-печати FDM, SLA и SLS.

Сравнение стоимости различных 3D-принтеров выходит за рамки цен на наклейки — они не расскажут вам полной истории о том, сколько будет стоить 3D-печатная деталь. Узнайте о трех факторах, которые необходимо учитывать при определении стоимости, и о том, как они соотносятся между технологиями 3D-печати FDM, SLA и SLS.

Поскольку аддитивные производственные процессы создают объекты путем добавления материала слой за слоем, они предлагают уникальный набор преимуществ по сравнению с традиционными субтрактивными и формирующими производственными процессами.

При использовании традиционных производственных процессов получение детали может занять недели или месяцы. 3D-печать превращает модели САПР в физические детали за несколько часов, производя детали и сборки от одноразовых концептуальных моделей до функциональных прототипов и даже небольших производственных партий для тестирования. Это позволяет дизайнерам и инженерам быстрее разрабатывать идеи, а компаниям — быстрее выводить продукты на рынок.

Инженеры AMRC обратились к 3D-печати, чтобы быстро изготовить 500 высокоточных колпачков для бурения, которые использовались при пробном бурении для Airbus, сократив время выполнения заказов с недель до трех дней.

Благодаря 3D-печати нет необходимости в дорогостоящих инструментах и ​​​​установках, связанных с литьем под давлением или механической обработкой; одно и то же оборудование может использоваться от прототипирования до производства для создания деталей с различной геометрией. По мере того, как 3D-печать становится все более пригодной для производства функциональных деталей для конечного использования, она может дополнять или заменять традиционные методы производства для растущего спектра приложений в малых и средних объемах.

Компания Pankl Racing Systems заменила обработанные приспособления и приспособления деталями, напечатанными на 3D-принтере, что снизило затраты на 80-90 процентов, что привело к экономии 150 000 долларов США.

От обуви до одежды и велосипедов, мы окружены продуктами, выпускаемыми в ограниченном количестве одинаковых размеров, поскольку предприятия стремятся стандартизировать продукты, чтобы сделать их производство экономичным. При 3D-печати необходимо изменить только цифровой дизайн, чтобы адаптировать каждый продукт к покупателю без дополнительных затрат на инструменты. Эта трансформация сначала начала закрепляться в отраслях, где важна индивидуальная подгонка, таких как медицина и стоматология, но по мере того, как 3D-печать становится более доступной, ее все чаще используют для массовой кастомизации потребительских товаров.

Gillette’s Razor Maker™ дает потребителям возможность создавать и заказывать индивидуальные 3D-печатные ручки для бритвы с возможностью выбора из 48 различных дизайнов (и их количество растет), различных цветов и возможностью добавления пользовательского текста.

С помощью 3D-печати можно создавать сложные формы и детали, такие как выступы, микроканалы и органические формы, которые было бы дорого или даже невозможно изготовить с помощью традиционных методов производства. Это дает возможность объединять узлы в меньшее количество отдельных частей, чтобы уменьшить вес, облегчить слабые соединения и сократить время сборки, открывая новые возможности для проектирования и проектирования.

Nervous System запустила первую в мире линию керамических украшений, напечатанных на 3D-принтере, состоящую из замысловатых узоров, которые было бы невозможно изготовить с использованием любой другой керамической технологии.

Разработка продукта — это повторяющийся процесс, требующий нескольких циклов тестирования, оценки и уточнения. Раннее обнаружение и исправление недостатков конструкции может помочь компаниям избежать дорогостоящих доработок и изменений инструментов в будущем. С помощью 3D-печати инженеры могут тщательно тестировать прототипы, которые выглядят и работают как конечные продукты, снижая риски проблем с удобством использования и технологичностью перед переходом к производству.

Разработчики Plaato, оптически прозрачного шлюза для домашнего пивоварения, напечатали на 3D-принтере 1000 прототипов, чтобы отрегулировать их дизайн, прежде чем инвестировать в дорогостоящие инструменты.

3D-печать ускоряет инновации и поддерживает предприятия в самых разных отраслях, включая машиностроение, производство, стоматологию, здравоохранение, образование, развлечения, ювелирные изделия, аудиологию и многое другое.
 

Быстрое прототипирование с помощью 3D-печати позволяет инженерам и проектировщикам превращать идеи в реалистичные доказательства концепции, доводить эти концепции до высокоточных прототипов, которые выглядят и работают как конечные продукты, и проводить продукты через серию этапов проверки до массового производства .

Применение:

• Быстрое прототипирование
• Коммуникационные модели
• Проверка производства

Узнать больше

Производители автоматизируют производственные процессы и оптимизируют рабочие процессы путем создания прототипов инструментов и прямой 3D-печати нестандартных инструментов, пресс-форм и производственных вспомогательных средств при гораздо меньших затратах и ​​сроках выполнения заказов, чем при традиционном производстве. Это снижает производственные затраты и дефекты, повышает качество, ускоряет сборку и максимизирует производительность труда.

Применение:

• Кондуктор и приспособления
• Инструменты
• Литье (литье под давлением, термоформование, литье силикона, многослойное формование)
• Металлическое литье
• Мелкосерийное производство
• Массовая настройка

Подробнее

3D-принтеры — это многофункциональные инструменты для иммерсивного обучения и углубленных исследований. Они могут поощрять творчество и знакомить учащихся с технологиями профессионального уровня, одновременно поддерживая учебные программы STEAM в области науки, техники, искусства и дизайна.

Заявки:

• Модели для учебных программ STEAM
• Производственные лаборатории и мастерские
• Пользовательские исследовательские установки

Узнать больше

Недорогая профессиональная настольная 3D-печать помогает врачам разрабатывать методы лечения и устройства, адаптированные для каждого уникального человека, открывая дверь для высокоэффективных медицинских приложений и экономя организациям значительное время и затраты от лаборатории до операционной. номер.

Применение:

• Анатомические модели для хирургического планирования
• Медицинские приборы и хирургические инструменты
• Стельки и ортопедические стельки

Узнать больше

Физические модели высокого разрешения широко используются в скульптуре, моделировании персонажей и создании реквизита. Детали, напечатанные на 3D-принтере, используются в покадровых фильмах, видеоиграх, костюмах на заказ и даже в спецэффектах для блокбастеров.

Применений:

• Гиперреалистичные скульптуры
• Модели персонажей
• Реквизит

Узнать больше

Профессионалы-ювелиры используют САПР и 3D-печать для быстрого прототипирования дизайнов, соответствия требованиям клиентов и производства больших партий готовых изделий. Цифровые инструменты позволяют создавать последовательные детализированные детали без утомительной и изменчивой резьбы по воску.

Применение:

• Литье по выплавляемым моделям (литье по выплавляемым моделям)
• Фитинги
• Мастер-модели для формовки резины

Узнать больше

Специалисты по слухопротезированию и лаборатории ушных вкладышей используют цифровые рабочие процессы и 3D-печать для более последовательного изготовления высококачественных индивидуальных ушных изделий и в больших объемах для таких приложений, как заушные слуховые аппараты, средства защиты органов слуха, индивидуальные беруши и наушники.

Применение:

• Мягкие силиконовые ушные вкладыши
• Индивидуальные наушники-вкладыши

Узнать больше

Рынок материалов для 3D-печати широк и постоянно растет, и в разработке находятся принтеры для всего, от пластика до металла, и даже для продуктов питания и живых тканей. Formlabs предлагает следующий ассортимент фотополимерных материалов для рабочего стола.

 

Стандартные материалы для 3D-печати обеспечивают высокое разрешение, мелкие детали и гладкую поверхность, что идеально подходит для быстрого прототипирования, разработки продуктов и общего моделирования.

Эти материалы доступны в черном, белом и сером цветах с матовой поверхностью и непрозрачным внешним видом, прозрачные для любых деталей, требующих прозрачности, а также в виде цветового комплекта, подходящего практически для любого пользовательского цвета.

Explore Standard Materials

Материалы для 3D-печати для проектирования, производства и проектирования изделий разработаны таким образом, чтобы обеспечивать расширенную функциональность, выдерживать всесторонние испытания, работать в условиях стресса и оставаться стабильными с течением времени.

Конструкционные материалы идеально подходят для 3D-печати прочных, точных концептуальных моделей и прототипов для быстрого повторения проектов, оценки формы и соответствия и оптимизации производственных процессов.

Исследовать инженерные материалы

Медицинские смолы позволяют больницам создавать детали для конкретных пациентов за день на месте оказания медицинской помощи и поддерживать исследования и разработки медицинских устройств. Эти смолы разработаны для 3D-печати анатомических моделей, медицинских устройств и их компонентов, а также инструментов хирургического планирования и определения размеров имплантатов.

Исследуйте материалы для ювелирных изделий

Ювелирные смолы созданы для того, чтобы улавливать захватывающие дух детали и создавать нестандартные украшения с минимальными затратами. Эти смолы идеально подходят для изготовления ювелирных изделий и литья ювелирных изделий, а также для изготовления вулканизированной резины и литья RTV.

Исследуйте материалы для ювелирных изделий

Специальные смолы расширяют границы 3D-печати, используя усовершенствованные материалы с уникальными механическими свойствами, которые расширяют возможности собственного производства на наших стереолитографических 3D-принтерах.

Explore Specialty Materials

В последние годы промышленные 3D-принтеры с высоким разрешением стали более доступными, интуитивно понятными и надежными. В результате технология теперь доступна большему количеству предприятий. Прочтите наше подробное руководство о расходах на 3D-принтеры или воспользуйтесь нашим интерактивным инструментом, чтобы узнать, имеет ли эта технология экономический смысл для вашего бизнеса.

Подсчитайте свою экономию

Впервые в 3D-печати? Ознакомьтесь с нашими руководствами, чтобы узнать об основных терминах и специфических характеристиках 3D-печати, чтобы найти лучшее решение для вашего бизнеса.

Если у вас есть дополнительные вопросы, 

Ознакомьтесь с ресурсами для 3D-печати

Каковы преимущества и недостатки 3D-печати?

3D-печать, также известная как аддитивное производство, становится популярной среди производителей. Спрос растет из-за некоторых революционных преимуществ, которые он может предоставить. Как и почти все технологии, она имеет свои недостатки, которые необходимо учитывать.

Эта страница призвана помочь в процессе выбора. Мы рассмотрим все преимущества и недостатки 3D-печати.

Этот производственный процесс предлагает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами производства. Эти преимущества включают, среди прочего, те, которые связаны с дизайном, временем и стоимостью.

1. Гибкий дизайн

3D-печать позволяет разрабатывать и печатать более сложные конструкции, чем традиционные производственные процессы. Более традиционные процессы имеют конструктивные ограничения, которые больше не применяются при использовании 3D-печати.

2. Быстрое прототипирование

3D-печать позволяет изготавливать детали в течение нескольких часов, что ускоряет процесс прототипирования. Это позволяет каждому этапу проходить быстрее. По сравнению с механической обработкой прототипов, 3D-печать недорога и позволяет быстрее создавать детали, поскольку деталь может быть изготовлена ​​за несколько часов, что позволяет выполнять каждую модификацию конструкции с гораздо более высокой скоростью.

3. Печать по запросу

Печать по запросу — еще одно преимущество, поскольку в отличие от традиционных производственных процессов не требуется много места для хранения запасов. Это экономит место и затраты, поскольку нет необходимости печатать массово, если в этом нет необходимости.

Все файлы 3D-дизайна хранятся в виртуальной библиотеке, поскольку они печатаются с использованием 3D-модели в виде файла CAD или STL, это означает, что их можно найти и распечатать при необходимости. Редактирование проектов может быть выполнено с очень низкими затратами путем редактирования отдельных файлов без потери устаревших запасов и инвестиций в инструменты.

4. Прочные и легкие детали

Основным материалом для 3D-печати является пластик, хотя некоторые металлы также могут использоваться для 3D-печати. Тем не менее, пластмассы имеют преимущества, поскольку они легче, чем их металлические эквиваленты. Это особенно важно в таких отраслях, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, где малый вес является проблемой и может обеспечить большую эффективность использования топлива.

Кроме того, детали могут быть созданы из специально подобранных материалов для придания определенных свойств, таких как термостойкость, повышенная прочность или водоотталкивающие свойства.

5. Быстрое проектирование и производство

В зависимости от конструкции и сложности детали 3D-печать позволяет печатать объекты в течение нескольких часов, что намного быстрее, чем формованные или обработанные детали. Не только изготовление детали может обеспечить экономию времени за счет 3D-печати, но и процесс проектирования может быть очень быстрым благодаря созданию файлов STL или CAD, готовых к печати.

6. Минимизация отходов

Для производства деталей требуются только материалы, необходимые для самой детали, с небольшими потерями или без них по сравнению с альтернативными методами, которые вырезаются из больших кусков материалов, не подлежащих вторичной переработке. Этот процесс не только экономит ресурсы, но и снижает стоимость используемых материалов.

7. Экономичность

Будучи одноэтапным производственным процессом, 3D-печать экономит время и, следовательно, затраты, связанные с использованием различных машин для производства. 3D-принтеры также можно настроить и оставить для выполнения задания, а это означает, что нет необходимости постоянно присутствовать операторам. Как упоминалось выше, этот производственный процесс также может снизить затраты на материалы, поскольку он использует только количество материала, необходимое для самой детали, с небольшими потерями или без них. Хотя оборудование для 3D-печати может быть дорогим, вы даже можете избежать этих затрат, передав свой проект компании, предоставляющей услуги 3D-печати.

8. Простота доступа

3D-принтеры становятся все более доступными, поскольку все больше местных поставщиков услуг предлагают услуги аутсорсинга для производственных работ. Это экономит время и не требует больших транспортных расходов по сравнению с более традиционными производственными процессами, производимыми за границей в таких странах, как Китай.

9. Безвредность для окружающей среды

Поскольку эта технология снижает количество отходов используемого материала, этот процесс по своей сути является экологически безопасным. Однако экологические преимущества расширяются, если учесть такие факторы, как повышение эффективности использования топлива за счет использования легких деталей, напечатанных на 3D-принтере.

10. Advanced Healthcare

3D-печать используется в медицине для спасения жизней путем печати органов человеческого тела, таких как печень, почки и сердце. Дальнейшие разработки и использование разрабатываются в секторе здравоохранения, обеспечивая одни из самых больших достижений в использовании технологии.

Как и почти любой другой процесс, у технологии 3D-печати также есть недостатки, которые следует учитывать, прежде чем использовать этот процесс.

1. Ограниченное количество материалов

В то время как 3D-печать позволяет создавать предметы из различных пластиков и металлов, доступный выбор сырья не является исчерпывающим. Это связано с тем, что не все металлы или пластмассы могут иметь достаточную температуру для 3D-печати. Кроме того, многие из этих печатных материалов не могут быть переработаны, и очень немногие из них безопасны для пищевых продуктов.

2. Ограниченный размер сборки

В настоящее время 3D-принтеры имеют небольшие камеры печати, которые ограничивают размер печатаемых деталей. Все, что крупнее, нужно будет распечатать отдельными частями и соединить вместе после изготовления. Это может увеличить затраты и время для больших деталей из-за того, что принтеру необходимо напечатать больше деталей, прежде чем для их соединения будет использован ручной труд.

3. Постобработка

Несмотря на то, что большие детали требуют постобработки, как упоминалось выше, большинство деталей, напечатанных на 3D-принтере, нуждаются в той или иной форме очистки, чтобы удалить опорный материал из конструкции и сгладить поверхность для достижения требуемой отделки. Используемые методы последующей обработки включают гидроабразивную обработку, шлифование, химическое замачивание и ополаскивание, воздушную или тепловую сушку, сборку и другие. Объем необходимой постобработки зависит от таких факторов, как размер производимой детали, предполагаемое применение и тип технологии 3D-печати, используемой для производства. Таким образом, в то время как 3D-печать позволяет быстро производить детали, скорость производства может быть замедлена постобработкой.

4. Большие объемы

3D-печать — это фиксированная стоимость, в отличие от более традиционных методов, таких как литье под давлением, где производство больших объемов может быть более рентабельным. Хотя первоначальные инвестиции в 3D-печать могут быть ниже, чем в другие методы производства, после масштабирования для производства больших объемов для массового производства стоимость единицы продукции не снижается, как при литье под давлением.

5. Структура детали

С помощью 3D-печати (также известной как аддитивное производство) детали производятся послойно. Хотя эти слои сцепляются друг с другом, это также означает, что они могут расслаиваться при определенных напряжениях или ориентации. Эта проблема более серьезна при производстве изделий с использованием моделирования наплавления (FDM), в то время как многоструйные и многоструйные детали также имеют тенденцию быть более хрупкими. В некоторых случаях может быть лучше использовать литье под давлением, поскольку оно создает однородные детали, которые не будут разделяться и ломаться.

6. Сокращение производственных рабочих мест

Еще одним недостатком 3D-технологии является потенциальное сокращение человеческого труда, поскольку большая часть производства автоматизирована и выполняется принтерами. Тем не менее, многие страны третьего мира полагаются на рабочие места с низкой квалификацией, чтобы поддерживать свою экономику, и эта технология может поставить под угрозу эти производственные рабочие места, сократив потребность в производстве за границей.

7. Неточности проектирования

Другая потенциальная проблема с 3D-печатью напрямую связана с типом используемого оборудования или процесса, поскольку некоторые принтеры имеют более низкие допуски, а это означает, что конечные детали могут отличаться от исходного дизайна. Это можно исправить в постобработке, но нужно учитывать, что это еще больше увеличит время и стоимость производства.

8. Вопросы авторского права

По мере того, как 3D-печать становится все более популярной и доступной, у людей появляется все больше возможностей создавать поддельные и контрафактные продукты, и отличить их будет практически невозможно. Это имеет очевидные проблемы с авторским правом, а также с контролем качества.

Получите дополнительную консультацию по 3D-печати

Нужна помощь в определении того, подходит ли вам 3D-печать?

Свяжитесь с нашей командой ведущих мировых экспертов с более чем 20-летним опытом работы в области аддитивного производства.

Наши эксперты по технологиям помогают нашим клиентам применять правильный технологический процесс в зависимости от требований каждого человека или компании:

[email protected]

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

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

Выберите главу

Что такое 3D-печать?

3D-печать и аддитивное производство

3D-печать и быстрое прототипирование

Когда была изобретена 3D-печать?

Как работает 3D-печать?

Аддитивная против традиционного производства

Технология 3D -печати

Различные типы 3D -печати

Процессы 3D -печати

Выбор правой 3D -печати

3D MATERONS

Полный 3D Print Программное обеспечение для 3D-печати

Какое программное обеспечение следует использовать для 3D-печати?

Руководства по проектированию 3D -печати

Руководство по проектированию, применимые для всех процессов 3D -печати

Руководство по проектированию для конкретных процессов

Руководство по проектированию для конкретных деталей

Применения 3D Print 3D-печать ювелирных изделий

В чем преимущества 3D-печати?

Будущее 3D-печати

Как напечатать что-то в 3D

Купить принтер или воспользоваться услугой 3D-печати?

Как решить, какой 3D-принтер купить

Как воспользоваться услугой 3D-печати

Дополнительная литература

Руководство по 3D-печати

Руководства по другим технологиям производства

Что такое 3D-печать?

3D-печать — это аддитивная технология, используемая для изготовления деталей. Он является «аддитивным» в том смысле, что для изготовления физических объектов не требуется блок материала или форма, он просто укладывает и сплавляет слои материала. Как правило, это быстро, с низкими фиксированными затратами на настройку и может создавать более сложные геометрические формы, чем «традиционные» технологии, с постоянно расширяющимся списком материалов. Он широко используется в машиностроении, особенно для прототипирования и создания облегченных геометрий.

3D-печать и аддитивное производство

«3D-печать» обычно ассоциируется с культурой производителей, любителей и любителей, настольных принтеров, доступных технологий печати, таких как FDM, и недорогих материалов, таких как ABS и PLA (мы объясним все эти сокращения ниже). Это во многом связано с демократизацией 3D-печати за счет доступных настольных машин, возникших в результате движения RepRap, таких как оригинальные MakerBot и Ultimaker, которые также привели к взрыву 3D-печати в 2009 году. .

В отличие от этого, аддитивное производство (АП) почти всегда связано с коммерческими и промышленными приложениями.

3D-печать и быстрое прототипирование

«Быстрое прототипирование» — еще одна фраза, которая иногда используется для обозначения технологий 3D-печати. Это восходит к ранней истории 3D-печати, когда технология впервые появилась. В 1980-х годах, когда впервые были изобретены методы 3D-печати, их называли технологиями быстрого прототипирования, потому что тогда эта технология подходила только для прототипов, а не для производства деталей.

В последние годы 3D-печать превратилась в отличное решение для многих видов производственных деталей, а другие производственные технологии (такие как обработка на станках с ЧПУ) стали дешевле и доступнее для прототипирования. Поэтому, хотя некоторые люди все еще используют термин «быстрое прототипирование» для обозначения 3D-печати, эта фраза эволюционирует, чтобы относиться ко всем формам очень быстрого прототипирования.

Как прототипировать как профессионал

Когда была изобретена 3D-печать?

3D-печать началась как идея ускорения разработки промышленных продуктов за счет более быстрого прототипирования. Несмотря на то, что до этого было несколько патентов, Чаку Халлу обычно приписывают изобретение 3D-принтера с помощью его стереолитографического аппарата (SLA), запатентованного в 1984.

SLA 3D Printing — Что такое SLA 3D печать?

Foundations

Несмотря на известность Чака, в конце 1980-х параллельно разрабатывались несколько технологий, и в этот период было основано несколько компаний, которые сыграли решающую роль в развитии технологии.

• 1981 г. — Хидэо Кодама в Японии получил первый патент на устройство, использующее УФ-свет для отверждения фотополимеров. Он разработал его для «быстрого прототипирования», так как он предназначался для создания моделей и прототипов, но интереса к нему не было, и от патента отказались.
  
• 1984 г. — французские изобретатели Ален Ле Меот, Оливье де Витт и Жан-Клод Андре представили патент, в котором, как и у Хидео, ультрафиолетовый свет использовался для отверждения фотополимеров. General Electric отказалась от патента, сославшись на отсутствие значительного делового потенциала.
  
• 1984 г. — всего через несколько недель после Ле Мехо американец Чарльз «Чак» Халл подал свой собственный патент на «Устройство для производства трехмерных объектов с помощью стереолитографии», таким образом, также введя термин «стереолитография» (SLA).
  
• 1987 — Халл изобрел файл STL и в том же году основал 3D Systems.
  
• 1987 г. — американец Карл Декард подал патент на селективное лазерное спекание (SLS) и в том же году стал соучредителем Desktop Manufacturing (DTM) Corp. (приобретенной 3D Systems в 2001 г.).
  
• 1989 г. — американец С. Скотт Крамп подает патент на моделирование методом наплавления (FDM) и в том же году вместе со своей женой основывает Stratasys.

Коммерциализация

С конца 1980-х до начала 1990-х годов в отрасли происходила очень быстрая коммерциализация. Первые машины были большими и дорогими, и их производители конкурировали за контракты на промышленные прототипы с производителями массового рынка в автомобильной, аэрокосмической, медицинской и потребительской отраслях.

• 1987 — 3D Systems выпустила первый коммерческий SLA-принтер SLA-1.
  
• 1992 г. — компания Stratasys наконец получила патент FDM, что привело к выпуску первого FDM-принтера «3D Modeler».
  
• 1992 г. — DTM выпустила первый коммерческий SLS-принтер Sinterstation 2000
  
• 1994 г. — немецкая компания Electro Optical Systems (EOS), основанная в 1989 г., представила свой «EOSINT M160», первый коммерческий 3D-принтер по металлу

Демократизация

В начале 2000-х жесткая конкуренция за прибыль, достижения в области материаловедения и прекращение действия многих патентов создали среду, в которой 3D-печать, наконец, стала доступной для широких масс. Это было десятилетие, когда 3D-печать взлетела в народном воображении — производство, которое всегда было уделом тяжелой промышленности и больших денег, пришло к людям.

• 2005 — Запущен проект RepRap с открытым исходным кодом (от «Replicated Rapid Prototyper») с целью создания самовоспроизводящихся 3D-принтеров, способных печатать собственные детали, что вызвало стремительный рост интереса к этой технологии.
  
• 2009 — Ключевые патенты FDM стали достоянием общественности, и MakerBot выпустила свой настольный 3D-принтер «Cupcake CNC». Это стоило сотни долларов, а не тысячи, и все компоненты можно было загрузить с Thingiverse, веб-сайта, предназначенного для обмена созданными пользователями файлами цифрового дизайна.
  
• 2012 — Formlabs выпускает «Form 1», первый доступный SLA-принтер, благодаря рекордной кампании на Kickstarter, которая привлекла 2,95 миллиона долларов финансирования. Компания 3D Systems подала на них в суд за нарушение патентных прав, но дело было урегулировано в пользу Formlabs
  
.
• 2013 г. — Hubs запускается как одноранговая служба 3D-печати, позволяющая совершать массовые транзакции между людьми, покупающими отпечатки, и людьми, имеющими машины. Она быстро превратилась в крупнейшую в мире платформу для 3D-печати с более чем 50 000 печатных «центров», прежде чем сосредоточиться на помощи своим бизнес-клиентам, сделав все формы индивидуального производства более доступными.
  
• 2014 г. — Ключевые патенты SLS стали достоянием общественности, что привело к тому, что целый ряд компаний стал производить более компактные и доступные SLS-принтеры.

3D-печать SLS — что такое 3D-печать SLS?

Зрелость

С 2018 года ажиотаж вокруг 3D-печати в СМИ практически исчез, но интерес к коммерческим приложениям для предприятий всех размеров как никогда высок. Сегодня существуют тысячи компаний, производящих принтеры и предлагающих всевозможные услуги с использованием технологии 3D-печати.

Узнайте больше об истории 3D-печати

Существует множество статей, большинство из которых просто интересны для чтения. Для тех, кто хочет по-настоящему погрузиться в историю, лучше всего подойдут Википедия и Wohler Associates.

• Википедия — 3D-печать
  
• Отчет Wohlers за 2016 г. — История аддитивного производства
  

Как работает 3D-печать?

Аддитивное и традиционное производство

Аддитивное производство существует только с 1980-х годов, поэтому методы производства, разработанные до него, часто называют традиционным производством. Чтобы понять основные различия между аддитивным и традиционным производством, давайте разделим все методы на 3 группы: аддитивное, субтрактивное и формативное производство.

Аддитивное производство

Аддитивное производство позволяет создавать трехмерные объекты путем наложения и сплавления двухмерных слоев материала.

Этот метод практически не требует затрат времени и средств, что делает его идеальным для прототипирования. Детали можно быстро изготовить и выбросить после использования. Детали также можно изготавливать практически любой геометрии, что является одним из основных преимуществ 3D-печати.

Одно из самых больших ограничений 3D-печати заключается в том, что большинство деталей по своей природе анизотропны или не полностью плотны, а это означает, что им обычно не хватает материальных и механических свойств деталей, изготовленных с помощью методов вычитания или формования. Из-за колебаний условий охлаждения или отверждения разные отпечатки одной и той же детали также подвержены небольшим различиям, что накладывает ограничения на согласованность и повторяемость.

Субтрактивное производство

Субтрактивное производство, такое как фрезерование и токарная обработка, создает объекты путем удаления (обработки) материала из блока твердого материала, который также часто называют «заготовкой».

Почти любой материал может быть обработан тем или иным способом, что делает эту технику широко используемой. Из-за степени контроля над каждым аспектом процесса этот метод позволяет производить невероятно точные детали с высокой повторяемостью. Для большинства конструкций требуется компьютеризированное производство (CAM) для прокладки индивидуальных траекторий движения инструмента и эффективного удаления материала, что увеличивает время и затраты на настройку, но для большинства конструкций это наиболее рентабельный метод производства.

Основным ограничением субтрактивного производства является то, что режущий инструмент должен иметь возможность достигать всех поверхностей для удаления материала, что значительно снижает сложность конструкции. В то время как такие станки, как 5-осевые станки, устраняют некоторые из этих ограничений, сложные детали по-прежнему необходимо переориентировать в процессе обработки, что увеличивает время и затраты. Вычитающее производство также является расточительным процессом из-за удаления большого количества материала для создания конечной геометрии детали.

Формовочное производство

Формовочное производство, такое как литье под давлением и штамповка, создает объекты путем формования или придания формы материалам с помощью тепла и/или давления.

Методы формовки предназначены для снижения предельных затрат на производство отдельных деталей, но создание уникальных пресс-форм или машин, используемых в производственном процессе, требует очень и очень высоких затрат на настройку. Тем не менее, эти методы позволяют производить детали из широкого спектра материалов (как металлов, так и пластмасс) с почти безупречной повторяемостью, поэтому при крупносерийном производстве они почти всегда являются наиболее экономичными.

Как эти методы сравниваются

Производство является сложным, и существует слишком много аспектов для всестороннего сравнения каждого метода со всеми остальными. Почти невозможно одновременно оптимизировать стоимость, скорость, геометрическую сложность, материалы, механические свойства, чистоту поверхности, допуски и повторяемость.

В таких сложных ситуациях более ценны эвристики и эмпирические правила:

• Аддитивное производство лучше всего подходит для небольших объемов, сложных конструкций и когда важна скорость.
  
• Субтрактивное производство лучше всего подходит для средних объемов, простой геометрии, жестких допусков и твердых материалов
  
• Формовочное производство лучше всего подходит для крупносерийного производства идентичных деталей.

Стоимость одной детали обычно является решающим фактором, определяющим оптимальный производственный процесс. В грубом приближении удельные затраты на метод можно визуализировать следующим образом:

Узнайте больше о 3D-печати и обработке на станках с ЧПУ.

3D-печать с каждым годом становится все дешевле и в некоторых случаях начинает конкурировать с литьем под давлением по экономической эффективности. Однако обычно 3D-печать и обработка с ЧПУ считаются взаимозаменяемыми для определенных задач, поэтому мы написали подробное руководство, сравнивая их друг с другом. Узнайте больше о 3D-печати и обработке на станках с ЧПУ.

Обработка с ЧПУ против 3D-печати — что вам нужно?

Технология 3D-печати

С таким количеством различных технологий 3D-печати на рынке может быть трудно понять весь ландшафт. Международная организация по стандартизации создала стандарт ISO/ASTM 52900, чтобы стандартизировать быстро меняющуюся терминологию, связанную с 3D-печатью, и мы объединили наиболее часто используемые языки в этот глоссарий терминов 3D-печати.

Различные виды 3D-печати

3D-принтеры можно отнести к одному из нескольких типов процессов:

1. Частная полимеризация: жидкий фотополимер отверждается светом
   
2. Экструзия материала: расплавленный термопласт наносится через нагретое сопло
   
3. Порошковый синтез: частиц порошка сплавляются высокоэнергетическим источником
   
4. Распыление материала: капель жидкого фоточувствительного фьюзера наносят на слой порошка и отверждают светом
   
5. Распылитель связующего: капли жидкого связующего наносятся на слой гранулированных материалов, которые затем спекаются вместе
   
6. Прямое энергетическое осаждение: расплавленный металл, одновременно осажденный и расплавленный
   
7. Ламинирование листов: отдельных листов материала вырезаются по форме и ламинируются вместе

Щелкните здесь, чтобы загрузить версию этого плаката в высоком разрешении.

Процессы 3D-печати

Существует семь основных процессов 3D-печати. В каждом типе процесса есть уникальные технологии, и для каждой уникальной технологии также есть много разных брендов, продающих аналогичные принтеры.

Фотополимеризация в ванне

Фотополимеризация – это процесс, при котором фотополимерная смола подвергается воздействию света с определенной длиной волны и становится твердой.

Стереолитография (SLA), обработка прямым светом (DLP) и непрерывная обработка прямым светом (CDLP) представляют собой аддитивные производственные процессы, подпадающие под категорию фотополимеризации в ванне. В SLA объект создается путем выборочного послойного отверждения полимерной смолы с использованием ультрафиолетового (УФ) лазерного луча. DLP похож на SLA, но использует экран цифрового светового проектора для одновременного отображения одного изображения каждого слоя. CDLP во многом похож на DLP, но основан на непрерывном движении рабочего стола вверх. Все процессы фотополимеризации в ваннах хороши для получения мелких деталей и гладкой поверхности, что делает их идеальными для ювелирных изделий и медицинских применений.

Преимущества

• Гладкая поверхность
  
• Мелкие детали
  
• Подходит для прототипирования IM

Ограничения

• Хрупкий
  
• Обычно требуются опоры
  
• чувствительный к ультрафиолетовому излучению
  
• Требуется обширная постобработка

Ванная фотополимеризация (SLA)

Плавление в порошковом слое

В технологиях плавления в порошковом слое (PBF) используется источник тепла для индукции плавления (спекания или плавления) между частицами пластикового или металлического порошка по одному слою за раз. Селективное лазерное спекание (SLS), электронно-лучевая плавка (EBM) и многоструйный синтез (MJF) подпадают под эту технологию. В процессах 3D-печати металлов селективного лазерного плавления (SLM) и прямого лазерного спекания металлов (DMLS) также используется плавление в порошковом слое для селективного связывания частиц металлического порошка.

Преимущества

• Прочные детали (нейлон)
  
• Сложная геометрия
  
• Масштабируемый (подходит по размеру)
  
• Нет поддержки

Ограничения

• Более длительное время производства
  
• Более высокая стоимость (машины, материалы, операция)

Сплав в порошковом слое (SLS)

Экструзия материала

Технологии экструзии материала выдавливают материал через сопло на рабочую пластину слой за слоем. Моделирование методом наплавления (FDM) подпадает под эту категорию и является наиболее широко используемой технологией 3D-печати.

Преимущества

• Быстро
  
• Низкая стоимость
  
• Обычные термопласты

Ограничения

• Черновая обработка поверхности
  
• Анизотропный
  
• Обычно требуются опоры
  
• Не масштабируется
  
• Ограниченная точность

Экструзия материалов (FDM)

Струйная обработка материалов

Технологии струйной обработки материалов используют ультрафиолетовый свет или тепло для отверждения фотополимеров, металлов или воска, создавая детали послойно. Струя наночастиц (NPJ) и Drop-on-demand (DOD) — два других типа струйной обработки материалов.

Преимущества

• Реалистичные прототипы
  
• Отличные детали
  
• Высокая точность
  
• Гладкая поверхность

Ограничения

• Высокая стоимость
  
• Хрупкие механические свойства

Распыление материала

Распыление связующего

Струйное распыление связующего использует промышленную печатающую головку для нанесения связующего клея на тонкие слои порошкового материала. В отличие от других технологий 3D-печати, распыление связующего не требует нагрева.

Преимущества

• Полноцветные варианты
  
• Ассортимент материалов
  
• Без поддержки
  
• Без деформации и усадки

Ограничения

• Низкая прочность
  
• Менее точная, чем струйная обработка материала

Binder Jetting

Прямое осаждение энергии

Прямое осаждение энергии (DED) создает трехмерные объекты путем плавления порошкового материала по мере его осаждения. Он в основном используется с металлическими порошками или проволокой и часто называется осаждением металла. Лазерная инженерная форма сетки (LENS) и электронно-лучевое аддитивное производство (EBAM) также попадают в эту категорию.

Преимущества

• Прочные детали
  
• Ассортимент материалов
  
• Крупные детали

Ограничения

• Высокая стоимость
  
• Плохая отделка поверхности

Листовое ламинирование

Эта технология укладывает и ламинирует тонкие листы материала для изготовления деталей. Есть несколько различных типов ламинирования на выбор: склеивание, ультразвуковая сварка или пайка.

Преимущества

• Быстрота
  
• Низкая стоимость
  
• Поддерживающие конструкции не требуются
  
• Многослойные слои

Ограничения

• Требуется постобработка
  
• Ограниченные материалы
  
• Отделка может отличаться

Весь спектр технологий аддитивного производства можно представить в виде простой древовидной диаграммы:

Щелкните здесь, чтобы загрузить версию этого плаката в высоком разрешении.

Наша статья о семи официальных типах 3D-принтеров дает общий обзор того, как работает каждый тип принтера, доступные материалы, цена и скорость печати, геометрические свойства (размер, сложность и разрешение), механические свойства (точность, прочность и отделка поверхности) и общие области применения.

Ищете более подробную информацию по теме? Мы также написали руководство по 3D-печати. Если вы профессионал, стремящийся по-настоящему овладеть ключевыми аспектами 3D-печати, эта книга для вас.

Выбор правильных процессов 3D-печати

Выбор оптимального процесса 3D-печати для конкретной детали может быть затруднен, поскольку часто существует более одного подходящего процесса, но каждый из них будет давать незначительные различия в стоимости и выходе. Как правило, необходимо учитывать три ключевых аспекта:

• Требуемые свойства материала: прочность, твердость, ударная вязкость и др.
  
• Требования к функциональному и визуальному оформлению: гладкая поверхность, прочность, теплостойкость и т. д.
  
• Возможности процесса 3D-печати: точность, размер сборки и т. д.

Они соответствуют трем наиболее распространенным методам выбора правильного процесса:

• По требуемому материалу
  
• По требуемой функциональности или внешнему виду
  
• По требуемой точности или размеру сборки

Для более подробного ознакомления с тем, как использовать эти методы, прочитайте наше полное руководство по выбору правильного процесса 3D-печати. Следующие руководства по сравнению также помогут принять решение.

• HP MJF и SLS: сравнение технологий 3D-печати
  
• Сравнение SLA/DLP для промышленных компьютеров и SLA/DLP для настольных ПК
  
• Промышленный FDM по сравнению с настольным FDM

Типы технологий 3D-печати

материалы для 3D печати

Полный обзор материалов для 3D-печати

Количество доступных материалов для 3D-печати быстро растет с каждым годом, поскольку рыночный спрос на конкретные материалы и механические свойства стимулирует развитие материаловедения. Это делает невозможным дать полный обзор всех материалов для 3D-печати, но каждый процесс 3D-печати совместим только с определенными материалами, поэтому можно сделать несколько простых обобщений.

Термопласты и термореактивные полимеры на сегодняшний день являются наиболее распространенными материалами для 3D-печати, но металлы, композиты и керамика также могут быть напечатаны в 3D.

Другой способ классификации материалов – по их свойствам: дешевые, химически стойкие, растворимые, гибкие, долговечные, термостойкие, жесткие, водостойкие, устойчивые к ультрафиолетовому излучению. Для многих промышленных применений требуются прочные пластмассы, такие как нейлон 12, а в большинстве любительских приложений используется либо PLA, либо ABS, которые являются наиболее распространенными материалами, используемыми в 3D-печати FDM.

Более подробный обзор каждого из основных материалов для 3D-печати см. в этих статьях.

• Сравнение материалов для 3D-печати FDM
  
• PLA и ABS: в чем разница?
  
• Материалы для 3D-печати SLA по сравнению с
  
• 3D-печатные формы для литья под давлением: сравнение материалов

Нейлон PA 12 — объяснение материалов для 3D-печати

программное обеспечение для 3D-печати

3D-печать начинается с программного обеспечения, и существует множество различных программ, помогающих на каждом этапе проектирования и процесса печати, от 3D-моделирования до моделирования печати и программ-слайсеров.

Какое программное обеспечение следует использовать для 3D-печати?

Двумя основными методами 3D-моделирования являются «моделирование твердого тела» и «моделирование поверхностей», и для каждого из этих подходов существуют разные программные пакеты САПР. Твердотельное моделирование относится к созданию виртуальных объектов путем определения и объединения 3D-форм, которые обычно предопределены и к которым позже добавляются уточненные детали поверхности. Моделирование поверхностей похоже, за исключением того, что дизайнер начинает с 2D-поверхностей и формирует их в «свободной форме» для создания 3D-фигур.

Оба подхода могут дать одинаковый результат, но твердотельное моделирование быстрее для простых и неорганических форм, тогда как поверхностное моделирование быстрее для более органических форм. SolidWorks, Fusion 360 и Rhino 3D — самые популярные программы среди профессионалов, а для любителей существует множество бесплатных программ.

Другое полезное программное обеспечение для 3D-печати включает инструменты моделирования печати и исправления файловых ошибок.

Руководство по проектированию 3D-печати

Точные рекомендации и эмпирические правила различаются в зависимости от различных технологий 3D-печати, но есть определенные особенности, на которые всегда нужно обращать внимание:

• Поддерживаемая толщина стенки
  
• Толщина стены без опоры
  
• Опоры и выступы
  
• Детали с тиснением и гравировкой
  
• Горизонтальные перемычки
  
• Отверстия
  
• Соединительные или подвижные детали
  
• Аварийные отверстия
  
• Минимальный размер элемента
  
• Минимальный диаметр штифта
  
• Максимальный допуск

Правила проектирования для каждой из этих функций для конкретных процессов представлены на рисунке ниже:

Щелкните здесь, чтобы загрузить версию этого плаката в высоком разрешении.

Рекомендации по проектированию, применимые ко всем процессам 3D-печати

Чего не умеют 3D-принтеры? Понимание и преодоление ограничений геометрии 3D-печати Каковы ключевые элементы дизайна для 3D-печати? Что такое поддержка в 3D-печати? Когда и зачем они вам нужны? Как ориентация детали влияет на 3D-печать? Практические советы по проектированию для аддитивного производства Что такое точность размеров в 3D-печати и как ее достичь? Насколько важна высота слоя для 3D-печати? 3D-печать более качественных деталей с правильной толщиной слоя

Руководство по проектированию для конкретных процессов

Как проектировать детали для 3D-печати FDM Как проектировать детали для 3D-печати SLA Как проектировать детали для 3D-печати SLS Как проектировать детали для струйной 3D-печати материалов Как проектировать детали для 3D-печати металлом Как проектировать детали для струйной 3D-печати связующего Каковы оптимальные параметры оболочки и заполнения для 3D-печати FDM?

Рекомендации по проектированию конкретных деталей

Как вы проектируете корпуса для 3D-печати? Пошаговое руководство Как спроектировать живые петли для 3D-печати Как спроектировать замковые соединения для крепления деталей, напечатанных на 3D-принтере Как вы проектируете защелкивающиеся соединения для 3D-печати? Как вы собираете детали, напечатанные на 3D-принтере? Практические советы по резьбе и винтам для 3D-печати

Применение 3D-печати

3D-печать исключительно полезна для прототипирования. Скорость — это все в прототипировании, а возможность перехода от САПР к печати с почти нулевыми затратами на настройку означает, что 3D-принтеры могут производить детали быстро и имеют отличную экономичность для единичных деталей и небольших тиражей.

Для печати производственных деталей скорость и цена также важны, но чаще всего используются такие характеристики, как свобода дизайна и простота настройки. В аэрокосмической и автомобильной промышленности конструкции с оптимизированной топологией и высоким отношением прочности к весу используются для высокопроизводительных деталей, а компоненты, которые ранее требовали сборки, могут быть объединены в единую деталь. В здравоохранении индивидуализация имеет решающее значение — большинство слуховых аппаратов, производимых в США, изготавливаются почти исключительно с использованием 3D-печати. В производстве малосерийные формы для литья под давлением могут быть напечатаны на 3D-принтере из жесткого термостойкого пластика, а не из металла, что делает их производство намного дешевле и быстрее.

Медицинская 3D-печать

Существует множество применений 3D-печати в медицинской промышленности, и каждый год врачи и ученые придумывают новые и творческие способы использования этой быстро развивающейся технологии. Скорость и универсальность 3D-печати делают ее идеальной для разработки индивидуальных протезов и имплантатов, а также индивидуальных копий костей, органов и кровеносных сосудов. Он также используется для 3D-печати хирургических инструментов, анатомических моделей, персонализированного медицинского оборудования и ряда других жизненно важных инноваций.

Автомобильная 3D-печать

В автомобильной промышленности автопроизводители используют 3D-печать, чтобы проверить форму и посадку, поэкспериментировать с эстетической отделкой и убедиться, что все детали работают и взаимодействуют должным образом. Он также обеспечивает гибкое решение для быстрой замены зажимных приспособлений, приспособлений и захватов; создание мехов; инженерный комплекс воздуховодов; и быстрое производство сложных, легких монтажных кронштейнов.

3D-печать украшений

Есть несколько причин, по которым многие дизайнеры используют 3D-печать для создания украшений. Эта технология позволяет ювелирам создавать очень сложные, индивидуально настраиваемые изделия, обходя некоторые ограничения ранее популярных методов изготовления ювелирных изделий, таких как обработка на станках с ЧПУ, ручная работа и литье по выплавляемым моделям. Сегодня драгоценные металлы могут быть напечатаны на 3D-принтере в различных узорах и дизайнах быстро и экономично.

Чтобы узнать больше о различных областях применения 3D-печати, ознакомьтесь с этими статьями.

• Быстродействующая оснастка, напечатанная на 3D-принтере
  
• 3D-печать для захватов, приспособлений и приспособлений
  
• 3D-печать мелкосерийных пресс-форм для литья под давлением
  
• Производство недорогих литых металлических деталей с помощью 3D-печати
  

Каковы преимущества 3D-печати?

3D-печать — это исключительный инструмент для нестандартных деталей и быстрого прототипирования с уникальным набором преимуществ, но в некоторых отношениях он отстает от традиционного производства. Основные преимущества и ограничения можно резюмировать следующим образом:

Преимущества
— Очень низкие начальные затраты
— Очень быстрое выполнение работ
— Большой выбор доступных материалов
— Свобода дизайна без дополнительных затрат
— Каждая деталь может быть легко настроена

Ограничения
— Менее конкурентоспособная стоимость при больших объемах
— Ограниченная точность и допуски
— Низкая прочность и анизотропные свойства материала
— Требуется постобработка и удаление поддержки

Для более подробного обзора прочитайте нашу статью о преимуществах и ограничениях 3D-печати

Будущее 3D-печати

Итак, где сегодня 3D-печать? Ажиотаж закончился? Да, и сейчас технология достигает зрелости. Hubs существует с 2013 года, и с 2017 года мы ежегодно выпускаем отчет о тенденциях в области 3D-печати. ​​За эти годы мы наблюдали, как технология достигла пика ажиотажа, провалилась сквозь «корыто разочарования» и снова пришла в норму. туда, где сейчас — на склоне просветления.

Ажиотаж предыдущих лет был основан на идее широкого распространения среди потребителей. Это была вводящая в заблуждение интерпретация того, где технология может повысить ценность мира. Наиболее многообещающие приложения 3D-печати находятся в очень специфических ролях в мире производства.

Чтобы понять, куда движется 3D-печать в ближайшие несколько лет, ознакомьтесь с самой последней версией нашего ежегодного отчета о тенденциях в области 3D-печати.

• Отчет о трендах 3D-печати концентраторов — самый последний отчет
  
• Отчет о тенденциях 3D-печати концентраторов — прошлые тенденции
  

Как напечатать что-то на 3D-принтере

3D-печать прошла долгий путь с момента своего появления, и теперь очень легко получить что-то 3D-печатное быстро и по доступной цене.

Купить принтер или воспользоваться услугой 3D-печати?

3D-печать прошла долгий путь с момента своего появления, и теперь очень легко получить что-то 3D-печатное очень быстро и довольно дешево.

Стоит ли покупать собственный 3D-принтер или пользоваться онлайн-сервисом? Это важное решение, поэтому мы собрали аргументы обеих сторон, чтобы помочь вам сделать правильный выбор.

Купите 3D-принтер, если…	Используйте онлайн-сервис, если…
Печатать нужно регулярно, но не большими объемами (10-25 раз в неделю)	Вам потребуется всего несколько (менее 10) или больших объемов (25+) деталей, распечатываемых в неделю
Вы имеете в виду одно конкретное приложение для принтера	Вы хотите печатать с использованием нескольких процессов и материалов, включая промышленные принтеры
Вы готовы сделать крупную инвестицию	Вы всегда хотите иметь доступ к новейшим технологиям
Вы готовы настроить, настроить и оптимизировать свою машину	Вы предпочитаете уделять время разработке и совершенствованию своих моделей
У вас есть необходимое пространство и время для установки и эксплуатации принтера	Вы хотите сначала протестировать и изучить, прежде чем решить, какой принтер купить

Как решить, какой 3D-принтер купить

Если вы решили купить собственный 3D-принтер, вы можете быть ошеломлены разнообразием доступных сейчас вариантов. Чтобы помочь людям разобраться в рынке 3D-принтеров, мы связались со всей нашей клиентской базой и нашей глобальной сетью поставщиков услуг 3D-печати, чтобы узнать о 3D-принтерах, которыми они владеют, и об их опыте их использования.

Благодаря отзывам более 10 000 владельцев 3D-принтеров, которые выполнили около 1,48 миллиона отпечатков на более чем 650 различных моделях 3D-принтеров, наше исследование является наиболее полным доступным руководством по 3D-принтерам.

Прочтите наше руководство, чтобы найти лучший 3D-принтер для вас.

Как пользоваться услугой 3D-печати

В Hubs мы создаем самое интеллектуальное производственное решение на планете. Одним из наших основных предложений является услуга 3D-печати.

Когда вы загружаете деталь в нашу онлайн-службу 3D-печати, наш запатентованный алгоритм ценообразования выдает вам цену за считанные секунды. Когда вы укажете свои требования, цена будет обновляться автоматически, и если вы довольны ценой и сроками выполнения, вы можете отправить заказ всего за несколько минут.

Загрузка котировок с помощью концентраторов

дальнейшее чтение

Если у вас есть дополнительные вопросы о 3D-печати, ознакомьтесь с нашей базой знаний и отфильтруйте «3D-печать», чтобы увидеть все сразу.

Руководство по 3D-печати

Если вы хотите глубже погрузиться в любую из тем, затронутых выше, мы буквально написали книгу о 3D-печати. Если вы профессионал, стремящийся по-настоящему овладеть ключевыми аспектами 3D-печати, эта книга для вас. В нем содержатся практические советы по выбору правильной технологии и способам проектирования для 3D-печати, основанные на личном опыте ведущих экспертов отрасли.

Вот что сказал об этом Тони Фаделл (создатель iPod и основатель Nest):

«Справочник» поможет вам выбрать правильный путь, когда вы стремитесь использовать 3D-печать и ее потенциал для создания собственных революционных продуктов, которые, как мы надеемся, изменят мир. Каждый дизайнер и инженер должен держать ее при себе, поскольку она прокладывает вам путь к новым технологиям производства, которые будут стимулировать ваше творчество и раскрывать ваши идеи по мере их воплощения в жизнь. Меняется творчество, меняется производство и меняется дизайн, переверните страницу, пора идти вперед…

Если вы готовы к покупке, Руководство по 3D-печати доступно на Amazon. Или, если хотите, вы можете сначала скачать первые две главы бесплатно.

Руководства по другим технологиям производства

Служба онлайн-производства

Hubs предлагает больше, чем просто 3D-печать. Мы также предлагаем обработку с ЧПУ, литье под давлением и изготовление листового металла, и, чтобы помочь нашим клиентам понять все эти технологии, мы написали руководства, подобные этому, для каждой из них.

Узнайте больше о других производственных технологиях

Все, что вам нужно знать о 3D-печати и ее влиянии на ваш бизнес

3D-печать превращает катушки с пластиковой нитью или лотки со смолой в физические объекты. 3D-печать буквально из этого мира. НАСА поддерживает 3D-принтер на Международной космической станции, и астронавты могут создавать специальные инструменты (например, этот ремонтный ключ), не отправляя их в космос.

3D-печать была принята студентами, предпринимателями, любителями и крупными фабриками. Поскольку 3D-печать позволяет преобразовывать цифровой дизайн в осязаемый объект, был найден широкий спектр применений.

Также: Как Heineken использует 3D-печать для изготовления деталей пивоварен по требованию  

Врачи могут распечатывать физические модели частей анатомии пациента, чтобы лучше визуализировать процедуры и демонстрировать практику. Инженеры на заводах могут создавать специальные приспособления и приспособления, которые экономят время и снижают травматизм в процессе производства. Сообщества способствуют созданию рабочих мест, которые обучают навыкам STEM и помогают в открытии нового бизнеса, тем самым создавая новые рабочие места и местные возможности.

Хотя 3D-печать в основном используется для создания пластиковых объектов, она также может генерировать металлические объекты, хотя это гораздо более дорогостоящий и гораздо менее распространенный процесс, чем 3D-печать из пластика.  

Краткое содержание (TL;DR)

Что такое 3D-печать? 3D-печать — это процесс создания физического объекта из цифровой модели. 3D-печать — это аддитивный процесс. Слои пластика накладываются один за другим, чтобы создать объект.

Как 3D-печать влияет на экономику? 3D-печать является составной частью движения производителей, которое приносит пользу сообществам, образованию, предпринимательству и традиционным предприятиям. Он способствует созданию новых продуктов и новых компаний, а также обучает навыкам, применимым в самых разных технических и профессиональных областях.

Насколько дорога 3D-печать по сравнению с традиционными производственными процессами? Это зависит от того. Создание прототипов, приспособлений, инструментов и приспособлений с помощью 3D-печати обходится гораздо дешевле и занимает гораздо меньше времени. Но как только расходы на настройку и инструменты окупятся, традиционные методы производства, такие как литье под давлением, смогут производить объекты в больших количествах быстрее и с меньшими затратами.

Как 3D-печать влияет на цепочку поставок? 3D-печать идеально подходит для мелкосерийного производства и небольших производственных работ. Это также позволяет «хранить запасные части в облаке», поэтому физическая инвентаризация не требуется до тех пор, пока не возникнет спрос на объект. Благодаря доставке 3D-объектов по всему миру в цифровом виде и печати на месте стоимость и время доставки могут быть полностью устранены.

Может ли 3D-печать изменить обрабатывающую промышленность? В обрабатывающей промышленности происходят масштабные преобразования, одним из элементов которых является 3D-печать. Другие факторы включают огромное увеличение объема и обработки данных, улучшенную аналитику, улучшение человеческого фактора и автоматизацию различных производственных процессов.

Что такое 3D-печать?

3D-печать — это процесс создания объектов (обычно из пластика, но иногда из металла или композитного материала) из цифровой модели. Большинство 3D-принтеров добавляют материал к объекту по одному очень тонкому слою за раз, поэтому 3D-принтеры классифицируются как «аддитивное производство».

Как работает аддитивное производство?

Аналогия с печатью несовершенна. Компьютерные принтеры обычно работают построчно. 3D-принтеры работают больше как плоттеры, перемещая печатающую головку по осям X и Y для рисования рисунка. В случае с 3D-принтером рисунок обычно рисуется пластиком, а не чернилами. Что делает 3D-принтер трехмерным, так это то, что после рисования шаблона печатающая головка перемещается вверх (или поверхность печати движется вниз), а другой шаблон рисуется поверх первого.

Как работает 3D-принтер?

Существует несколько типов 3D-принтеров, но мы сосредоточимся на двух: моделировании методом наплавления (или FDM) и стереолитографии (или SLA).

FDM начинается с рулонов филамента в качестве исходного материала. Обычно они представляют собой нити толщиной 1,75 или 2,85 миллиметра, намотанные на веретено. FDM-принтер нагревает нить, выдавливает ее через сопло экструдера и укладывает слоями на рабочую поверхность. Слои невероятно тонкие, и когда каждый расплавленный слой кладется поверх предыдущего слоя, он частично сплавляется при охлаждении.

Также: 3D-печать и роботы питают крупнейшего производителя мебели в мире  

Со временем — иногда очень много времени — объект строится из сотен или тысяч этих слоев.

SLA начинается с жидкой смолы в качестве исходного материала. Лоток для построения опускается в смолу (обычно вверх дном), и свет (иногда от ЖК-дисплея, иногда от ультрафиолетового лазера) вызывает химическую реакцию в смоле, которая заставляет ее затвердевать. По мере того как каждый слой подвергается воздействию света, принтер немного приподнимает платформу сборки над пулом смолы, открывая свету следующий слой.

Инновации

• Что такое Артемида? Все, что вам нужно знать о миссии НАСА на новолуние
• 4 лучших дрона: какая летающая камера вам подходит?
• Илон Маск говорит, что самоуправляемая Tesla может быть готова к концу 2022 года.
• 5 лучших электромобилей (плюс самый дешевый доступный электромобиль)
• Google открывает экспериментальный чат-бот с искусственным интеллектом для публичного тестирования

FDM — наиболее распространенная форма 3D-печати методом экструзии материалов. SLA — наиболее распространенная форма 3D-печати с легкой полимеризацией. Эти два метода печати достигли уровня затрат, достаточно низкого, чтобы потребители, любители, преподаватели, предприниматели и малый бизнес могли себе их позволить, но они, как правило, ограничиваются производством пластмасс, пластиковых композитов и нейлоноподобных материалов.

Другие виды 3D-принтеров доступны, но по существенной цене. К ним относятся 3D-печать в порошковом слое (при которой порошок набрасывается, а затем сплавляется по форме), изготовление ламинированных объектов (при котором листы материала склеиваются вместе, а затем разрезаются по форме), направленное осаждение энергии (что-то вроде того, что произошло бы, если бы породили сварочный аппарат и FDM-принтер), а также производство произвольной формы с помощью электронного луча (при котором электронный луч стреляет в вакууме для создания расплавленного металла на основе трехмерной модели).

Эти последние формы 3D-печати обычно используются для изготовления металлических деталей, тогда как FDM и SLA чаще всего используются для изготовления пластиковых объектов.

Общее у них то, что они создают новые объекты путем постепенного добавления и слияния исходного материала.

Также: 3D-печать: шпаргалка TechRepublic   

Чем 3D-печать не является

3D-принтеры не являются репликаторами Star Trek. Как скажет вам любой, у кого есть 3D-принтер, как только гости видят принтер в действии, их воображение пробуждается. Почти сразу же они начнут называть типы объектов, которые они хотели бы сделать. Часто это даже не существующие предметы, а совершенно новые изобретения, которые, по их мнению, могут быть созданы за одну ночь с помощью магии 3D-печати.

Вы не можете просить кого-то приготовить кусочек орехового пирога или идеальную копию командного кресла капитана Кирка размером с куклу. Хотя существуют 3D-принтеры, которые на самом деле будут создавать шоколадные творения и трехмерные модели стула капитана, 3D-печать имеет производственные ограничения и ограничения дизайна.

В следующих нескольких разделах этого руководства мы подробно рассмотрим сильные и слабые стороны обычных 3D-принтеров и то, что нужно для создания 3D-печати.

Как 3D-печать влияет на экономику?

Точно так же, как 3D-печать является одним из элементов более широкой тенденции цифровой трансформации производства, 3D-печать является одним из элементов более широкой экономической тенденции, подъема движения производителей.

Одним из захватывающих аспектов производства является то, что оно включает в себя все и гендерно-нейтрально. Он охватывает все: от изготовления кукол до дизайна роботов, от скрапбукинга до изготовления мебели, от обработки кожи до 3D-печати. Это слово охватывает любого, кто делает вещи, чистые и простые.

Изготовление отличается от производства, хотя изготовление часто ведет к производству. Когда кто-то разрабатывает продукт и создает прототип, это можно считать созданием. Как только этот прототип находится в активном производстве, это производство. Теперь, объединив производство настольных компьютеров с краудфандингом, можно разработать очень сложный прототип, а затем финансировать производство за счет потенциальных клиентов.

Центр городских решений и прикладных исследований Национальной лиги городов изучил движение производителей и считает, что создание делает людей сильнее и улучшает города:

Движение производителей сосредоточено в городах. И эта новая гиперлокальная производственная среда обладает потенциалом не только для отдельных любителей, но и для развития местного предпринимательства и создания рабочих мест в масштабах всего сообщества. У городов есть прекрасная возможность катализировать это движение как способ улучшить нашу местную экономику, диверсифицировать возможности рабочей силы и поддержать креативную экономику.

Они также считают, что 3D-печать может снизить входной барьер для предпринимательства, заявляя:

Появление рабочих мест эффективно снижает стоимость входа для предпринимателей. В то время как до недавнего времени предпринимателю, возможно, приходилось тратить более 100 000 долларов на создание прототипа нового продукта, сфера деятельности изменилась, и теперь эта стоимость может варьироваться от 2 000 до 4 000 долларов. Короче говоря, стоимость разработки прототипов быстро стала намного доступнее для потенциальных предпринимателей.

Это снижение стоимости прототипов (и, соответственно, приспособлений, приспособлений и инструментов) также распространяется на крупные организации. Когда вы можете взять расходы и сократить их до 2-4% от их предыдущей стоимости, инновации возрастут, потому что стоимость риска уменьшится.

По словам Пола Хайдена, старшего вице-президента по управлению продуктами производителя 3D-принтеров Ultimaker:

Будущее аддитивного производства будет зависеть не от нескольких избранных инженеров, а от любого работника, у которого может не быть опыта 3D-печати. Программные решения позволяют этим необученным работникам создавать детали и инструменты, устраняя пробел в их личных навыках и готовя их к карьере на заводе будущего.

Одним из интересных показателей является количество проектов и сумма денег, заложенных через проекты Kickstarter. Kickstarter — это краудфандинговая платформа, которая позволяет авторам финансировать продукты и проекты. Фактически, многие поставщики 3D-принтеров финансируют свои усилия через Kickstarter.

3D-печать

• Лучшие 3D-принтеры: от FDM до смолы
• Ответы на самые популярные вопросы о 3D-печати в Google в 2022 году.
• Лучшие 3D-принтеры до 500 долларов
• Это устройство перерабатывает пластиковые бутылки с водой в нить для 3D-печати.

На момент написания этой статьи постоянно обновляемая страница статистики Kickstarter показывает общую сумму в 4,2 миллиарда долларов, обещанных для 162 912 успешно профинансированных проектов. Это имеет прямое отношение к 3D-печати, потому что компания больше не позволяет использовать фотореалистичные изображения для финансирования презентаций и требует создания фактического прототипа, что часто достигается частично с помощью 3D-печати.

Еще один способ оценить масштабы экономики производителей — взглянуть на Etsy, которая по сути является рынком уникальных и творческих товаров. В своем годовом отчете за 2018 год компания заявила, что поддерживает 2,1 миллиона активных продавцов, 87 процентов из которых — женщины, а 97 процентов ведут свой творческий бизнес из дома. Согласно исследованию экономического воздействия, проведенному ECONorthwest от имени Etsy, продавцы Etsy. ..

• принесли более 1,76 миллиарда долларов дохода.
• Вложил в экономику США 5,37 миллиарда долларов, что более чем вдвое превышает их прямые продажи.
• Создано 1,52 миллиона рабочих мест в независимой экономике.
• Произведено 3 миллиарда долларов дополнительной экономической ценности.

Конечно, только небольшой процент продавцов Etsy использует 3D-печать, но поскольку многие продавцы Etsy являются кандидатами на какую-либо технологию изготовления настольных компьютеров, они являются хорошим показателем данных о росте рынка.

По сути, производство в целом и 3D-печать в частности являются преобразующими факторами экономического роста, помогая обучать студентов осязаемым навыкам, создающим ценность, помогая предпринимателям создавать и тестировать прототипы и участвовать в начальном производстве, и все это приводит к потенциальной работе -креационная сила по всему миру.

Также:

• Массовое производство 3D-печати?
• 3D-системы, интегрированные в аддитивное производство Nokia «Фабрика в коробке»
• Stratasys проливает больше света на свои планы аддитивного производства металлов

Сильные и слабые стороны принтеров FDM и SLA

Потому что Принтеры FDM и SLA стали доступны как любителям, так и профессионалам, они являются наиболее распространенными типами 3D-принтеров. Потребительские версии доступны за несколько сотен долларов, а профессиональные машины, используемые для прототипирования и изготовления приспособлений, стоят в диапазоне от 3000 до 6000 долларов.

Это технологии 3D-печати, в которые вы, скорее всего, инвестируете.

Принтеры FDM

FDM была первой популярной технологией 3D-печати для любителей и по-прежнему лидирует на рынке с точки зрения брендов и предложений продуктов, а также количества проданных единиц.

Одной из ключевых проблем 3D-печати является получение объекта для успешной печати. Отпечатки выходят из строя из-за того, что нанесенный пластик слишком быстро нагревается или остывает, из-за того, что слои не соединяются должным образом, из-за того, что отпечаток отделяется от поверхности печати рабочей пластины, из-за застревания нити в экструдере и из-за множества других производственных ошибок.

Принтеры FDM могут печатать различными пластиками. Каждый пластик имеет разные характеристики, которые могут упростить или усложнить печать, а также привести к различным характеристикам готовых деталей.

• Наиболее распространенным типом нити является PLA (полимолочная кислота), которую очень легко печатать, но она может быть хрупкой и деформироваться на солнце.

• Нейлон прочный и гибкий, но часто требуется много возни, чтобы заставить его настройки печати работать.

• ABS прочнее (из него сделаны LEGO), но он остывает со скоростью, при которой нижние слои часто скручиваются, деформируя весь отпечаток. Он также имеет неприятный запах и умеренно токсичные пары.

• Некоторые производители добавляют в базовый пластик (в основном PLA) другие материалы, включая дерево, металлы и углеродное волокно. Каждый из них изменяет характеристики готового напечатанного объекта.

Большинство принтеров FDM имеют один экструдер и могут печатать с одного рулона нити за раз. Более продвинутые (и дорогие) FDM-принтеры могут печатать две, три, четыре или более нитей одновременно, позволяя принтеру смешивать цвета, функциональные характеристики (например, твердый пластик с гибкими шарнирами) и растворимые вспомогательные материалы.

Отпечатки сделаны из нитей расплавленного пластика, поэтому могут возникнуть проблемы с выступами. В то время как принтеры FDM обычно могут печатать круги или углы до 45-60 градусов, они не могут печатать с большими воздушными зазорами, потому что расплавленный пластик просто оседает в зазоре.

Чтобы компенсировать проблему больших зазоров, большинство принтеров создают опоры или временные пластиковые башни, которые могут удерживать перемычки. Принтеры с одинарной нитью используют тот же материал, что и сам объект, с различными настройками, которые позволяют с умеренной легкостью удалять опоры.

Принтеры с двойной нитью часто печатают с растворимым поддерживающим материалом, таким как ПВС (поливиниловый спирт), который является практически тем же материалом, из которого сделан клей Элмера. После того, как печать с двумя нитями завершена, ее погружают в воду на несколько часов (а иногда и дней), и ПВА растворяется, оставляя неповрежденный отпечаток с открытыми пустотами, которые дизайнер предназначил для конечного объекта.

Поскольку принтеры FDM печатают слоями, ориентация печатаемого объекта может иметь важное значение. Связи между слоями часто слабее, чем линейные участки пластика. Таким образом, размещение на кровати должно учитывать любые объекты, которые могут испытывать стресс.

Принтеры FDM бывают разных размеров. Чем больше размер, тем сложнее печать, потому что часто бывает трудно сбалансировать тепловые характеристики в пределах всей площади сборки.

Принтеры FDM также предлагают различные размеры сопел. Чем больше сопло, тем больше материала выдавливается в минуту, но тем менее безупречен конечный результат. Чем меньше сопло, тем детальнее отпечаток. При печати с большими или маленькими соплами возникают другие проблемы, часто связанные с опорами, перекрытием и управлением нагревом.

Также:  Обзоры 3D-принтеров CNET

Принтеры SLA

Принтеры SLA имеют ряд характеристик, которые не позволили им стать популярными: невылеченная форма. Если вы получите его на вас, это может вызвать болезненные ожоги или сыпь.

Готовые отпечатки должны быть обработаны в ванне, а затем отверждены. За это время обработки они подвержены деформации. Они также остаются токсичными.

Из-за жидкой смолы и рабочей ванны с принтерами SLA гораздо сложнее работать, чем с принтерами FDM.

Принтеры SLA часто имеют очень маленькую область сборки, что приводит к тому, что отпечатки обычно крошечные. Смола часто специально разработана для данного принтера, поэтому пользователи могут быть привязаны к предложениям поставщика, что может ограничивать выбор материалов и цветов.

Несмотря на это, популярность принтеров SLA начала расти, главным образом потому, что они способны производить отпечатки с очень мелкими деталями и небольшим количеством линий слоев. Это делает их особенно подходящими для прототипирования дизайнов ювелирных изделий и форм, небольших медицинских и стоматологических проектов, а также хобби, таких как модели железной дороги и игровые миниатюры.

Дизайн и подготовка к печати

Процесс перехода от идеи к объекту, напечатанному на 3D-принтере, всегда должен сначала проходить через две технологии программных инструментов: программное обеспечение для 3D-моделирования (или САПР) и слайсеры.

Программное обеспечение для 3D-моделирования

Программное обеспечение для 3D-моделирования, также называемое CAD (для автоматизированного проектирования), представляет собой механизм создания 3D-моделей. Точно так же, как вы можете использовать Photoshop для создания графики, Illustrator для создания иллюстрации или Word для создания статьи, подобной этой, программное обеспечение САПР используется для создания дизайна для 3D-модели.

Существует множество программ САПР, каждая из которых лучше всего подходит для решения определенных задач. Я чередую TinkerCAD и Fusion 360, в зависимости от того, нужно ли мне создать быструю деталь или более сложный дизайн.

TinkerCAD — очень простая в использовании программа, которой часто учат школьников. Это позволяет очень быстро создавать прототипы простых конструкций. Fusion 360 — это полноценная программа инженерного проектирования, включающая функции не только проектирования, но и моделирования движения и стресс-тестирования. Есть много других инструментов, таких как ZBrush и Meshmixer, которые часто используются для скульптинга в виртуальном пространстве.

Если вы можете нарисовать прямоугольник в PowerPoint, вы можете использовать программу САПР для создания простых рисунков. Ресурсы для изучения распространенных программ 3D-печати доступны на многих онлайн-курсах, преподаются в колледжах и в изобилии можно найти на YouTube.

Тем не менее, поскольку такие инструменты, как Fusion 360, можно использовать для проектирования и виртуального тестирования таких проектов, как автомобильные двигатели, освоить их может быть непросто. Часто требуются специальные инженерные навыки, чтобы понять не только то, как работает инструмент, но и физику, связанную с работой конечного объекта.

Слайсеры

Программы САПР создают виртуальные модели 3D-объектов. Но в большинстве случаев 3D-печать выполняется послойно, по частям. Процесс преобразования 3D-проекта в серию движений машины на двухмерной плоскости (и затем перемещение плоскости) — это работа программы-слайсера.

Рекомендуемые

• iOS 16: как получить максимальную отдачу от нового экрана блокировки вашего iPhone
• 360-градусная экшн-камера Insta360 X3 поразит вас
• Инновационная оценочная таблица iPhone 14 Pro: удачи и промахи
• Если вы хотите оставаться активным во время WFH, попробуйте наши любимые велосипедные столы.

Большинство слайсеров создают G-код, стандартную форму языка числового управления, понятную большинству автоматизированных производственных устройств (не только 3D-принтеров). Хотя G-код является стандартом (в частности, «Стандартный формат данных сменного блока переменных RS-274-D EIA для позиционирования, контурной обработки и контурной обработки/позиционирования машин с числовым программным управлением»), поставщики часто добавляют расширения и модификации. Это означает, что G-код обычно должен генерироваться слайсером для конкретных марок и моделей устройств с числовым программным управлением.

Хотя некоторыми слайсерами можно управлять программно, просто передав в них файл 3D-модели и получив вывод G-кода, сегодня большинство слайсеров имеют полностью интерактивный интерфейс. Это позволяет оператору регулировать ориентацию печати и исследовать процесс печати слой за слоем, чтобы обнаружить потенциальные проблемы печати до того, как печать будет отправлена ​​на принтер.

Также в это время настраиваются различные параметры печати, начиная от температуры сопла и рабочего стола, методов склеивания, методов заполнения, скорости печати и даже настраиваемых блоков G-кода для учета специальных процедур, таких как остановка печати для встраивания. магниты, а затем продолжить печать.

Как и в случае с 3D-принтерами и программами САПР, на выбор предлагается множество слайсеров. Некоторые из самых популярных, такие как Cura и Slic3r, имеют открытый исходный код. Существуют также надежные коммерческие предложения, такие как Simplify3D.

Кроме того, некоторые поставщики (такие как Zortrax и MakerBot) создали собственные проприетарные слайсеры, привязанные к их индивидуальному оборудованию. Как вы можете себе представить, в этом подходе есть некоторые преимущества для тесной интеграции машин, но блокировка часто означает, что операторы, владеющие 3D-принтерами нескольких марок, не могут стандартизировать один инструмент для нарезки, если они используют эти машины. Некоторые машины с нестандартными слайсерами поставляются с неполным программным обеспечением, что плохо отражается на дизайне и удобстве использования продукта.

3D-печать и производство

Для тех организаций, которые привыкли к традиционным производственным процессам, 3D-принтеры могут сэкономить огромное количество времени. Одним из примеров является Volkswagen Autoeuropa. В беседе с президентом производителя 3D-принтеров Ultimaker в 2017 году мне сказали:

Компания [Volkswagen] обратилась к настольной 3D-печати для создания нестандартных инструментов и приспособлений, которые ежедневно используются на сборочной линии, заменив старый процесс, который требуется аутсорсинг и длительное время выполнения заказа.

3D-печать не только представила более экономичный способ производства инструментов, но и позволила компании сэкономить время. Это, казалось бы, незначительное изменение сэкономило 160 000 долларов только на одном заводе в 2016 году, а в этом году прогнозируется экономия 200 000 долларов.

На печать 3D-принтеров могут уйти часы или дни. Я создал набор пользовательских адаптеров, которые соединяют мою систему сбора пыли в магазине и пылесборник для каждого из моих инструментов. Печать каждого адаптера с низким разрешением заняла около трех часов. На изготовление подробной модели звездолета USS Discovery из «Звездного пути» ушло несколько дней, как и на изготовление масштабной модели блока цилиндров двигателя Ford.

Мне удалось создать собственную систему адаптеров, идеально соответствующую моим потребностям. 3D-печать позволила мне изготавливать одноразовые объекты, стоимость каждого материала которых исчислялась копейками. Поскольку я мог сделать свой собственный дизайн, я не понес никаких затрат на проектирование.

Также: Новый 3D-принтер HP имеет детали, напечатанные на 3D-принтере

Насколько дорога 3D-печать по сравнению с традиционными производственными процессами?

Подобные адаптеры, изготовленные с использованием традиционных методов, потребовали бы специальной обработки, а от проектирования до поставки ушли бы недели. Затраты были бы на тысячи долларов больше, чем я заплатил. Поскольку переход от идеи к объекту был таким коротким, а наличные расходы были такими низкими, я смог воспользоваться индивидуальным решением, повышающим производительность, которого иначе у меня не было бы.

Это еще одно преимущество 3D-печати: поскольку стоимость настолько низка, для инноваций очень мало стоимостных барьеров, и поэтому происходит больше инноваций.

Дело в том, что сравнение объектов, напечатанных на 3D-принтере, с объектами, изготовленными традиционным способом, не обязательно может быть количественно оценено по стоимости. Традиционно производимые объекты часто требуют огромных первоначальных затрат, необходимых для создания форм, приспособлений и даже фабрик. Но как только эти расходы были понесены, стоимость отдельной единицы и время доставки могут быть почти мгновенными.

Реальное сравнение
Кубики LEGO (изготовленные из АБС-пластика) производятся в поразительных количествах. Компания сообщает:

• 19 миллиардов элементов LEGO производится каждый год
• 2,16 миллиона элементов LEGO формируется каждый час
• 36 000 элементов создается каждую минуту

Также: Stratasys запускает 3D-принтер F120 199 долларов США; V650 Flex

Я скачал классическую прямоугольную модель LEGO 4×2 (четыре стойки на две стойки) с сайта обмена 3D-объектами Thingiverse. Это точная совместимая версия, которая дает нам идеальное сравнение производственных процессов. Мы сравниваем точные модели с использованием одного и того же пластика.

На моем Ultimaker S5 (это тот же станок, который используется на заводах Ford и Volkswagen) для 3D-печати одного кирпича потребуется 29 минут, или около двух в час. Заполнив большую сборочную плиту, можно напечатать 65 кирпичей одновременно, но этот процесс займет один день, семь часов и 39 минут.

За тот же 31 час, который требуется для изготовления одной плиты из 65 кирпичей, LEGO производит 66,96 миллиона штук. Другими словами, вам потребуется около миллиона 3D-принтеров, работающих постоянно, чтобы производить то, что LEGO производит на своих заводах.

На каждый кирпич, изготовленный на 3D-принтере, уходит около 3 г нити (около полуметра). 3D-печать стоит около 0,06 доллара за грамм нити для PLA или ABS. Не считая стоимости электроэнергии, рабочей силы, обслуживания и недвижимости, каждый кирпич стоит примерно 0,18 доллара. Напротив, LEGO продает свои кубики потребителям в среднем по 10,4 цента.

Несмотря на то, что с помощью 3D-печати возможно массовое производство кубиков LEGO, это непрактично и нерентабельно. С другой стороны, когда LEGO хочет создать прототип и протестировать новые кирпичные модели по цене около 0,18 доллара за прототип, практический процесс проектирования и тестирования, безусловно, будет чрезвычайно рентабельным.

Как 3D-печать влияет на цепочку поставок?

3D-печать также идеально подходит для мелкосерийного или мелкосерийного производства. В то время как некоторым компаниям необходимо производить тысячи или миллионы продуктов, другим компаниям необходимо производить относительно небольшое количество единиц или производить единицы по запросу.

Мелкосерийное производство необходимо для различных приложений:

• Производство для внутреннего использования: Небольшое количество внутренних отделов или пользователей могут извлечь выгоду из сборки. Кондукторы и рамки идеально подходят для этой цели.

• Тестовое рыночное производство: Производится ограниченное количество единиц продукции по приемлемой цене для проверки их пригодности для продажи или проверки функциональности и характеристик. Если покупатели хорошо отреагируют, можно будет производить больше единиц с использованием традиционных средств производства.

• Производство по запросу: Единицы, которые требуются редко, или в бэк-каталоге, могут быть «хранены в облаке» и производиться только при необходимости. Это позволяет виртуально хранить большой склад деталей и в то же время предоставлять их клиентам по мере необходимости.

• Предпринимательские предприятия: Небольшое количество единиц может быть произведено в качестве доказательства концепции для краудфандинга или для предоставления влиятельным лицам и обозревателям для создания первоначальной прессы и повышения осведомленности о продукте до того, как будет закрыто полное финансирование.

Именно возможность 3D-печати в небольших объемах по требованию может изменить всю отрасль, а не только производство. Имея возможность быстро и недорого создавать и тестировать новые объекты, можно внедрять инновации со скоростью, недоступной для традиционных средств.

Кроме того, 3D-печать продвигает идею «думай глобально, делай локально» в том смысле, что проекты объектов могут распространяться на международном уровне, а новые единицы могут быть распечатаны везде, где они необходимы.

Возьмем, к примеру, приспособление, используемое на экспериментальном заводе Ford в Кельне, Германия. Компания имеет небольшую производственную линию, которая тестирует производство новых автомобилей. В рамках этого процесса инженеры используют 3D-принтеры для создания приспособлений, инструментов и приспособлений.

После испытаний и подтверждения их эффективности доставка приспособлений и зажимных приспособлений на другие заводы по всему миру потребует времени доставки, затрат на международную экспресс-доставку, а также возможных таможенных или других международных транзитных документов. Но если бы инженеры завода AutoAlliance (совместное предприятие Ford и Mazda) в таиландской провинции Районг захотели использовать приспособление, разработанное в Кельне, им достаточно было бы загрузить цифровой файл и распечатать его.

В результате изготовленный на заказ инструмент будет доставлен по всему миру за часы, а не дни, за копейки, а не за сотни или тысячи долларов, и без бумажной волокиты, обычно связанной с международной доставкой.

Как 3D-печать может преобразовать обрабатывающую промышленность?

По словам Хайдена из Ultimaker: «3D-печать продолжает развиваться в производственном секторе, и фабричные рабочие возглавили внедрение этой технологии. По мере того, как их навыки продолжают развиваться, влияние 3D-печати будет продолжать расти во всех аспектах производственный процесс.»

Тем не менее, 3D-печать не обязательно подходит для массового производства. Поскольку печать может занять часы или дни, после разработки прототипа вы можете перейти к более быстрому производственному процессу для ваших конечных продуктов для продажи.

С другой стороны, 3D-печать идеально подходит для создания форм, поэтому вы можете спроектировать свой объект в программе САПР, такой как Autodesk Fusion 360, распечатать прототип и доработать его до тех пор, пока он не будет соответствовать вашим потребностям. Например, производитель нити Polymaker создал специальную беззольную нить под названием PolyCast. Эта нить может производить объекты для литья по выплавляемым моделям, которые можно поместить в оболочки формы, а затем выжечь, создав форму без золы, готовую для литья металла.

Но если вы посмотрите на производство исключительно через призму 3D-печати, вы упустите гораздо более важную тенденцию — «Индустрию 4.0». По оценкам McKinsey, мировой производственный сектор стоит примерно 10 трлн долларов в год. Консалтинговая фирма утверждает, что есть четыре масштабных прорыва, которые приведут к изменениям в промышленных процессах и производстве товаров:

1. Объем данных и вычислительная мощность: Это не просто большие данные, это огромный поток данных, увеличение вычислительной мощности. , и повсеместная связь. McKinsey особо обращает внимание на влияние маломощных глобальных сетей, характерных для Интернета вещей.

2. Аналитика: Благодаря искусственному интеллекту и большим данным возможность тщательного изучения и оптимизации каждого процесса на основе расширенной бизнес-аналитики будет стимулировать цепочки поставок, которые могут динамически реагировать на глобальные события и микроизменения, а также как прогностический, основанный на накоплении аналитических ресурсов из глобальных источников.

3. Новые пользовательские интерфейсы: Компания McKinsey считает, что сенсорные интерфейсы, системы дополненной реальности и другие формы взаимодействия человека и машины приведут к изменениям в производственном секторе. Вы также можете рассмотреть возможность 3D-печати нового пользовательского интерфейса, потому что возможность держать в руках концепцию дизайна может изменить ваше понимание объекта на интуитивном уровне.

4. Цифровое числовое управление: McKinsey описывает это как «улучшения в передаче цифровых инструкций в физический мир», что, по сути, является G-кодом. Но на самом деле это больше, чем это. Это не только передача инструкций, которой мы занимаемся годами. Именно технологии (от 3D-печати до робототехники), способные действовать в соответствии с этими инструкциями, оказываются преобразующими.

Глядя на то, как трансформируется производство, необходимо смотреть не только на основы производства, но и на преобразования в управлении активами, рабочей силой (человеческие, роботизированные и гибридные решения), управлением запасами, качеством (посредством расширенного управления процессами, машинного зрения). и бизнес-аналитика), управление цепочками поставок, время выхода на рынок и даже послепродажное обслуживание.

Также: Несмотря на рост, 3D-печать составляет лишь 0,1% мирового производства TechRepublic  

Практика 3D-печати

Если вам интересно узнать о 3D-печати, возможно, это лучший способ понять, как она может повлиять Ваше дело купить 3D-принтер. 3D-принтеры потребительского уровня можно приобрести менее чем за 500 долларов, а отличные профессиональные принтеры, такие как Ultimaker, LulzBot и MakerBot, доступны по цене от 3000 до 6000 долларов.

Здесь, в ZDNet, мы запустили обширную серию «Открытие 3D-печати» с целым рядом статей, обзоров и практических видеоруководств. Смело читайте и смотрите этот сериал. При этом вы сможете быстро и легко получить глубокое понимание процессов и возможностей 3D-печати.

А теперь иди и сделай что-нибудь великое!

Истории по теме:

• HP видит потенциал 3D-печати в преобразовании производства в Азиатско-Тихоокеанском регионе
• Dell Technologies использует 3D-печать для преобразования протезов
• 3D-печать оружия дома: меняет ли новая технология дебаты о контроле над оружием в Америке?
• Photos: 26 weird and useful things to 3D print for your desk TechRepublic
• Scientists build a 3D printer that turns goo into solid objects CNET
• Best 3D Printer of 2020  CNET
  

Возможности 3D-печати // NDnano // Университет Нотр-Дам

В кампусе доступны следующие возможности 3D-печати. Для получения дополнительной информации свяжитесь с перечисленным учреждением или преподавателем.

 

Оборудование	Детали	Местоположение	Используйте тип
3D-принтер Stratasys F370	камера 14 x 10 x 14 дюймов объем сборки с подогревом печать из ASA, PLA, ABS, PC ABS (поликарбонат), TPU-92A (полиуретан), ABS-ESD7 (рассеивающий статический заряд), Diran 410MF07 (нейлон) и 1 растворимый вспомогательный материал возможность печати как на жестких, так и на гибких пластиковых материалах уменьшает коробление, поддерживая температуру материалов при температуре, близкой к температуре печати	Лаборатория инноваций центра IDEA	Объект пользователя
3D-принтер Connex3 Objet 350	Главной особенностью этого принтера являются 3 печатающие головки, которые позволяют печатать несколькими материалами или цветами одновременно. Это экономит время и позволяет: печать объекта из гибкого и жесткого пластика (например, анатомической модели) с гибким хрящом и твердой костной структурой печать многоцветного объекта печать жесткого чехла для телефона, например, с гибким пластиком над кнопками и разъемом для зарядки Объем сборки 14 x 14 x 14 дюймов	Лаборатория инноваций центра IDEA	Объект пользователя
Универсальный лазерный резак/гравер мощностью 150 Вт	Для мелкосерийного производства (площадь резки 18 x 32 дюйма) Universal 150W прост в использовании и может резать или гравировать следующие материалы: дерево (толщиной до 1/2 дюйма) металл (только маркировка) акрил (толщиной до 1/2″) картон	Лаборатория инноваций центра IDEA	Объект пользователя
Kern OptiFlex 350 Вт лазерный резак/гравер	Сочетает сверхвысокую мощность с высоким разрешением для создания выдающихся прототипов как в малых, так и в больших масштабах. Kern OptiFlex 350W отлично подходит для производства, режет или гравирует листы размером до 4 x 8 футов: дерево (толщиной до 3/4 дюйма) металл (резаная низкоуглеродистая сталь толщиной до 4 мм) акрил (толщиной до 3/4 дюйма) картон	Лаборатория инноваций центра IDEA	Объект пользователя
Лазерный 3D-принтер из стекла	Лаборатория, построенная Kinzel Group	Исследовательская группа Эда Кинзеля	Исследовательское оборудование
CO 2 Лазерный резак		Исследовательская группа Эда Кинзеля	Исследовательское оборудование
Сверхбыстрый лазер для микрообработки		Исследовательская группа Эда Кинзеля	Исследовательское оборудование
Система прямой записи Metasurface		Исследовательская группа Эда Кинзеля	Исследовательское оборудование
Репликатор MakerBot z18	площадь сборки: 30,0 Д X 30,5 Ш X 45,7 В (см) Моделирование методом наплавления https://www. makerbot.com/3d-printers/replicator	Лаборатория Makerspace	Учебное заведение
Репликатор MakerBot 5-го поколения	объем сборки [9,9 x 7,8 x 5,9 дюйма] Моделирование методом наплавления https://www.makerbot.com/stories/news/makerbot-replicator-the-class-of-2014/	Лаборатория Makerspace	Учебное заведение
Репликатор MakerBot + (x13)	Объем сборки 29,5 Д X 19,5 Ш X 16,5 В (см) моделирование методом наплавки https://www.makerbot.com/3d-printers/replicator/	Лаборатория Makerspace	Учебное заведение
Принтер Z Corp 450	область печати: 203 мм x 254 мм x 203 мм печатает керамические модели с помощью струйного переплета https://www.3dbeginners.com/zcorp-3d-printer-review/	Исследовательская группа Пола Макгинна	Исследовательское оборудование
Аэрозольный струйный принтер Optomec	https://optomec. No related posts. alexxlab Разное Простые раскраски для детей 2 лет: развиваем мелкую моторику и творческие способности alexxlab 24.11.2024 0 Разное Почему грудничок психует во время кормления: причины и решения alexxlab 23.11.2024 0 Разное Кишечная инфекция при беременности: причины, симптомы, лечение alexxlab 19.11.2024 0 Разное Компот из чернослива для грудничка: польза, рецепты и советы по приготовлению alexxlab 17.11.2024 0 Разное Двойня: особенности родов и выбор между естественными и кесаревым сечением alexxlab 16.11.2024 0 Разное Физиологический насморк у грудничка: симптомы, причины и особенности alexxlab 15.11.2024 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт