Как работают 3д-принтеры и 3д-сканеры

2+

Современная реальность и недавняя фантастика все большее находят общего. Даже не ложным утверждением будет заявить, что грани этих понятий уже не имеют четких границ и постепенно становятся все менее заметными. Все то, что еще недавно казалось просто невозможным, становится привычным явлением для большинства. Причем данная тенденция наблюдается в огромном количестве отраслей.

Реклама

Однако наиболее явственным является прогресс в сфере 3Dprinting. Распечатать орган и использовать его при трансплантации, изготовить любую фигуру и даже построить дом при помощи принтера – это стало реальностью. И, несмотря на то, что данные технологии сейчас являются больше экспериментальными, все же в скором времени, они составят существенную конкуренцию классическим методам.

О том, как устроен 3Dprinter и о сути доступных технологий и пойдет наш рассказ. Читайте и, возможно, в данной статье найдете нечто новое, чего не знали ранее.

Как это начиналось?

Началось все в далеком 1984 году. Первым, кто создал принтер формата 3Д, был основатель первой 3Д-компании. Именно он был первооткрывателем в данной сферы и основателем 3D Systems. Данная организация стала первой компанией по производству 3Д принтеров и до сих пор является флагманом в сфере изготовления и разработки принтеров 3Д и комплектующих к ним.

Конечно, в первое время не все было так гладко, но на данный момент при помощи таких технологий можно распечатать практически все, что будет угодно. Это могут быть любые фигуры различных форм и назначений. А их размеры ограничены лишь доступной площадью печати устройства. Хотя и с этим нюансом уже научились справляться – слишком крупные детали можно печатать по частям, склеивая их затем при помощи специально разработанного суперклея.

Как работает 3d принтер?

Как и обычный принтер, 3Д-принтер подключается к компьютеру, на котором формируется задача для печати. Работая со специальной программой, строится 3Д-модель необходимого изделия. Печать производится с применением гипсо-содержащего материала, что позволяет печатать изделия с высокой точностью и дает возможность воспроизводить широчайшую цветовую палитру.

Процесс печати таков:
• каждый 3Д-принтер содержит в себе емкость, в которой тончайшим прозрачным слоем засыпан мелкий порошок;
• после этого порошок разравнивается;
• над порошком проезжает каретка, оборудованная картриджем и производит распыление отвердителя. При этом учитывается и цвет, и форма будущего изделия.
• затем заново засыпается тонкая прослойка порошка и производится выравнивание;
• снова едет каретка с отвердителем.

Так повторится много раз – до тех пор, пока изделие не будет напечатано. При этом слои до такой степени тонкие, что через них просвечиваются предыдущие. Иногда, для того чтобы распечатать 3Д-модель небольшого размера, уходит не менее нескольких часов, а в случае крупных моделей может уходить и несколько месяцев. Например, для печати жилого дома уходит не один месяц.

Для придания цвета изделию используются картриджи с тремя основными цветами. Они, при смешивании, дают возможность придать изделию желаемый цвет. После того, как изделие напечатано, его аккуратно вытаскивают из композита и перекладывают в специальную кабинку, где воздушным потоком, выпускаемым компрессором и при помощи щеток с мягкой щетиной выполняется очистка изделия от лишнего порошка.

Кстати, весь лишний порошок, который очищается с изделия, вновь пригоден для печати и засыпается обратно в 3Д-принтер. Можно с уверенностью утверждать, что 3d друк является в принципе безотходным.
После очистки от ненужного порошка, еще достаточно хрупкую модель обязательно пропитывают специально разработанным суперклеем, что придает ей прочности. Кстати, производитель клея и 3Д-принтера один и тот же.

Технология МJМ

Это принтеры абсолютно другого типа. В них при помощи вспышки с ультрафиолетом производится светоотражение:
• разогретый мягкий фотополимерный материал из акрила подается в головку для печати;
• головка выполняет нанесение его на предназначенную для печати платформу.
• производится засвечивание галогеновой лампой с ультрафиолетом.
• после затвердевания слоя процесс повторяется.
Для поддержки выступающих форм используется восковая пленка, которая наносится также послойно. После печати, когда изделие готово, оно нагревается в печке и восковый слой сам стекает, не оставляя после себя следов.

Технология DLР

Данный принтер оборудован емкостью с фотополимером, закрытой крышкой из стекла. Специальный проектор передает послойное изображение объекта и по ходу того, как происходит затвердевание слоев, платформа двигается вниз. Если в процессе печати полимер заканчивается, то его попросту добавляют в каретку. В процессе печати принтер должен быть защищен от случайного засвечивания. Потому он закрывается.

В подобной модели, как ProJet НD 3000 макет затвердевает под воздействием вспышек ультрафиолета, а вот в модели Ultra происходит процесс под воздействием обычного света из DLР проектора.

Наиболее доступные принтеры для 3Д-печати

Именно с появлением 3Д-принтеров, вышедших в продажу по доступным ценам, и началась эра развития технологии 3Д печати. Теперь не только корпорации с большим финансированием могли позволить себе 3Д-принтеры, но и обычные юзеры. Соответственно, появилась масса идей по совершенствованию и по тому, что именно можно печатать и как применять данное устройство.

К примеру, технология FDМ представляет послойную выкладку разогретой нити полимера разнообразных видов. Чаще всего применяется для работы принтеров АBS и PLА.

Пластик АВS – непрозрачный прочный материал, который может принимать необходимую форму под температурным воздействием. Как правило, его применение необходимо при печати обыкновенных прототипов из пластика. Свою популярность приобрел из-за того, что требует довольно невысокую температуру стеклования. А это обеспечивает простоту экструзии – ее можно производить, не боясь и применяя обыкновенные инструменты. При этом готовые модели не боятся нагрева до высоких показателей и при этом не теряют свою форму.

Такие принтеры работают от подсоединенных к ним катушек пластика. При этом, данные катушки можно купить в уже готовом для использования виде. При необходимости печати, нитка пластика из бобины заправляется в принтер, где разогревается, а печатная головка начинает выдавливать материал на специальное плато. Первые принтеры такого типа могли печатать лишь одним пластиком. А вот современные модели легко используют уже три вида пластиковых нитей.
Кстати, в данный момент технологии 3d принтеров так шагнули вперед, что уже возможна печать практически всем, чем вздумается — от металла или шоколада до песка. А некоторые разновидности промышленных устройств печатают с использованием до пяти видов полимеров в одной фигуре. Представляют они собой подобие обычных принтеров, где полимеры заправлены в разные кассеты, и исходя из модели изделия, они выпускают нужный материал, а при печати, нанесенный полимер, сразу же проходит засвечивание.

Принтер, который способен работать на солнечных батареях

Да, вы не ошиблись! Уже существуют 3Д-принтеры, которые в своей работе используют энергию, полученную от солнца. В качестве материалов для печати может использоваться даже песок. А вот вместо лазерных лучей используется большая специальная линза. Она концентрирует солнечный пучок в направленную точку и плавит песочную массу.

3Д-сканеры

Без таких устройств, как 3Д-сканеры просто невозможно напечатать большинство моделей. Потому их использование очень важно для дальнейшего развития данной отрасли. В задачу сканеров входит создание виртуальной модели того, что необходимо напечатать.

Существуют сканеры ближней, очень дальней, а также средней протяженности воздействия. К слову сказать, 3Д-сканеры дальнего радиуса действия нередко устанавливаются на самолетах, используемых в военных целях, а также беспилотниках. Применяются эти сканеры для изучения обстановки на местности с высоты полета.

Для того, чтобы построить, к примеру, 3Д-модель человека, необходимо подключить соответствующий сканер к компьютеру или ноутбуку, зайти в специальную программу и начать работу:
• человек становится на специальный медленно вращающийся подиум.
• шевелиться нельзя.
• сканером проводится вдоль тела человека на расстоянии, не превышающем более метра.

После этих нехитрых действий на экране компьютера появляется 3Д-фигура. Лишние детали и артефакты легко удаляются и изображение обрабатывается. Для работы некоторых сканеров, помещение должно быть хорошо освещенным, а вот некоторые сканеры работают исключительно в темноте.

Также следует учитывать и то, что модель, которая должна сканироваться, должна быть исключительно матовой. В ином случае, лучи сканера будут отбиваться от поверхности и сделать 3Д-модель не представится возможным. Потому, если исходная модель блестящая, то для ее обработки необходимо провести ряд процедур для придания ей матовости.

Современные технологии могут просто поражать своим размахом — в них воплощено все то,
что буквально 20-30 лет назад считалось плотом воображения мечтателя. Но в наше время технологии развиваются настолько быстро, что даже фантасты не всегда успевают мечтать!

Источник

2+

Оставьте первый комментарий

Добавить комментарий