Twitter
Facebook
RSS
3D принтерите са нова генерация уникални машини, позволяващи възпроизвеждането на различни предмети от различни материали – от всекидневни физически обекти до сложни прототипи, при това на една и съща машина. На практика възможностите на 3D принтерите са неограничени – с тях могат да се произвеждат от керамични чаши през пластмасови играчки и прототипи до метални части и храни, а в недалечното бъдеще дори и човешки органи. Затова и на този вид принтери се гледа като на следващия голям отрасъл на индустрията, който се очаква да замени традиционната фабрична поточна линия с една-единствена машина точно както домашните мастиленоструйни принтери замениха мастилото, печатната машина и железните типографски символи.
Ако 3D печатът ви звучи като нов и много „хай-тек“ процес, сигурно ще се изненадате да разберете, че всъщност той е изобретен още през 1983 г. от съоснователя, изпълнителен вицепрезидент и главен технологичен директор на 3D Systems Чарлз Хъл (Charles W. Hull). Със създаването на процеса, наречен стереолитография (SLA), американският изобретател прави възможно възпроизвеждането на физически обекти от 3D модели, проектирани и произведени с помощта на компютърен софтуер. На практика представата за 3D печата беше променена поради това, че много от патентите на големите компании станаха достояние на широката публика. В резултат се появиха много на брой малки фирми и единични изобретатели, които свалиха цената на машините и ги направиха достъпни за средностатистическия потребител. Това от своя страна провокира конкуренцията между компаниите и даде тласък на иновациите в посока развитие на нови технологии – производство на по-големи и по-бързи принтери и създаване на различни материали за тях.
Защо точно 3D печат
Ако погледнем под микроскоп страница с отпечатан на нормален принтер текст, ще забележим, че буквите не са впити в листа, а са леко изпъкнали над него. На теория това означа, че ако една и съща страница с текст се пусне през принтера няколко хиляди пъти, мастилото ще се наслои и ще образува солиден 3D модел на различните букви. Това е и идеята на първите 3D принтери, а именно построяването на физически обект от много и малки насложени един върху друг пластове.
Как работят 3D принтерите
Всичко започва с изграждането на 3D модел на обикновен домашен компютър, свързан с 3D принтер, и натискането на бутона ‘Print‘. Единственото, което ви остава да направите оттам насетне, е да се отпуснете и да наблюдавате процеса, наподобяващ изпичането на нарязан на филии хляб, но в обратен ред. Представете си, че първо печете отделните филийки, след което ги залепвате, за да получите цял хляб, т.е. цялостен обект. 3D печатът е процес, при който цял обект, разделен на хиляди микропарчета, се изгражда от долу нагоре чрез съединяване (прилепяне) на отделните малки пластове в един солиден обект.
Възможностите на 3D печата
Ако някога сте чупили нещо, което вече не се продава или произвежда, тогава 3D печатът е вашето решение, което ще ви даде възможност сами да направите нов/и елемент/и. И не само това. Без свръхпроизводство и с незначителни вреди върху околната среда винаги ще имате стока в наличност – при това създадена да отговаря на индивидуалните ви нужди. Чрез процеса на 3D печата можете да възпроизведете буквално всеки предмет – от обувки за вашите крака до уникални мебели, съобразени с размерите на вашия дом, пасващи на ръцете ви ръкохватки, или шина за счупената ви ръка. Списъкът е безкраен и единственото ограничение в него е вашето въображение.
Ограниченията при 3D печата
Въпреки че е много по-евтино да закупите един 3D принтер, отколкото да построите цяла фабрика, цената за единична бройка отпечатан на него продукт е много по-висока, отколкото при масовото производство. Освен това с един принтер трудно ще постигнете крайния резултат на индустриалните машини – гладката завършена повърхност при работа с големи размери и различни материали. Прогнозите за близкото бъдеще са много оптимистични – очакванията са, че цените ще паднат, а характеристиките и качеството на 3D принтерите ще се подобрят.
3D печатът и бъдещето
Специалистите в бранша очакват до края на 2015 г. пазарът на 3D печатни технологии да достигне ръст от около 3,7 милиарда долара. Към момента технологията се използва основно от продуктови дизайнери и инженери, но не е далече времето, когато тя ще навлезе в ежедневието подобно на компютрите и мобилните телефони.
Видове 3D принтери и материалите, които се използват за тях
FDM
Най-разпространеният, масов и достъпен модел 3D принтери са FDM (Fused deposition modeling). За цената си, варираща от 300 до 30 000 долара, тези машини притежават завидно качество (до 25 микрона) и прилична скорост на печат, и могат да работят с голямо разнообразие от материали (светещи, дървени, гумени, бронз, карбонови влакна и др.). Печатът с този тип машини се осъществява чрез контролирано топене на сноп пластмаса в тънка нишка (или на така наречените слоеве – layers), която се полага с прецизност до няколко микрона в „легло“, преместващо се надолу с няколко микрона, и процесът се повтаря до изграждането на желания от нас обект. Високият работен обем и сравнително ниската цена на принтерите, както и широкото разнообразие от материали за работа с тях ги правят едни от най-предпочитаните в бранша, а якостта на някои от материалите (карбонови влакна) позволяват изграждането от машините на прототипи и реално действащи механични части – в това число и различни архитектурни детайли и обекти. Недостатъкът при този тип машини е необходимостта от използването на подпори при печата на някои обекти, което обяснява и наличието на леки несъвършенства и нуждата от допълнителна обработка. Предимството е свързано с „отворения характер“ на машините, а именно възможността за използването на много и най-различни софтуери – безплатни или с платен лиценз. FDM принтерите имат сравнително проста, лесна и евтина поддръжка, затова и са основното перо на индустрията до момента.
SLS
По-високият ценови клас принтери – с цена от 5 000 до 20 0000 долара, са SLS (Selective laser sintering), или така наречените прахови принтери. Качеството (до 5 микрона) и прецизността (до 1 микрон) на машините са изключително високи, което ги прави много подходящи за създаването на архитектурни модели. Печатът при тези машини се извърша с помощта на лазер, който изстрелва лъч (пластмасов прах, най-често на найлонова основа) и така създава връзки между частиците на материала, повтаряйки процеса пласт след пласт до пълното изграждане на модела. Обектите, създадени с този тип принтери, имат много високи нива на детайлите, но са лесно чупливи и не понасят физическо натоварване. Тъй като материалът е на прах, по време на печат той обгражда обекта и играе ролята на подпорни стени, което означава, че след приключване на процеса моделът няма нужда от сериозна дообработка, а по-скоро само от почистване. Този тип машини са особено подходящи за създаването на цели архитектурни модели и единственият им недостатък са високата им цена и цените на материалите.
SLA
Стереолитографията е адитивен процес на 3D печат със смола – течен фотополимер, който се втвърдява под въздействието на лазерно лъчение. „Леглото“, върху което се изгражда обектът, се движи нагоре-надолу, потапяйки се във вана (с течността), която на свой ред се облъчва с лазер. По този начин – захванат за „леглото“, обектът се изгражда в посока от долу нагоре. SLA не предлага здравината на другите видове принтери, но за сметка на това дава възможност за изграждането на обекти с ясно изразени детайли. Тъй като повечето машини имат по-малък обем на печат, тази технология се използва най-вече за създаването на много детайлни произведения на изкуството, нефункционални прототипи, както и модели за калъпи от лята смола. Стереолитографията може да се използва за създаването на прототип за дръжка на кола, който (след изпробване по форма и размер) да послужи като модел (еталон) за машинно поточно производство. Със същия успех процесът може да се използва и за създаването на бижу (пръстен, обици, колие, брошка), което впоследствие да послужи за изграждането на матрица и серийно производство на модела от благородни метали (злато, сребро, платина и др.).
DLP
DLP печатната технология е много подобна на SLA, но при нея вместо лазер се използва прожектор (лампа), който реагира с фотополимерната течност. Технологията позволява използването на същата смола, както и в стереолитографията, с тази разлика, че предлага по-бързо изваждане на моделите, тъй като прожекторът „обстрелва“ цялата вана наведнъж, докато лазерът се фиксира в отделните точки. DLP също както и SLA технологията се използва за направата на високодетайлни арт модели и нефункционални прототипи.
За повече подробности: www.3dea.bg
Можете да се запознаете в детайли с изброените технологии, както и да видите процеса в действие в офиса на 3Dea на бул. Никола Петков 81 в сградата на Кантек. На посочения адрес се намират лабораторията и офиса на фирмата, в който имате възможност да разгледате отблизо различни 3D отпечатани модели, както и да се информирате за предлаганите 3D принтери и материали.
