Как работают 3D принтеры и 3D сканеры

Автор:
NikoniX
Печать
дата:
26 ноября 2013 19:08
Просмотров:
4819
Комментариев:
4+1

Явления и вещи, описанные в фантастических рассказах и романах Верна, Кларка и Азимова, уже давно и прочно заняли свое место в нашем мире. Мы привыкли к сотовым телефонам, разговорам через континенты по скайпу, электромобилям, и другим казавшимся совсем недавно фантастическим вещам. Теперь мало, что может по настоящему удивить нас. Однако, список воплощаемых в жизнь идей фантастов расширяется с каждым днем, и иногда кое-что может все-таки разорвать шаблоны нашего восприятия.


Одним из таких явлений, которое вторглось в нашу реальность, являются 3D принтеры и 3D сканеры. Мне стало интересно узнать, как они работают, и недавно мне удалось попасть в компанию, которая занимается продажей таких аппаратов и изготовлением прототипов на 3D принтерах.


Сегодня специально для вас эксклюзивный репортаж о станках будущего.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры




Первый 3D принтер появился на свет почти 30 лет назад, в 1984 году. Его изобрел Чак Халл – основатель крупнейшей в мире компании «3D Systems» – лидера в области производства 3D принтеров. С тех пор технологии в этой сфере шагнули далеко вперед и возможности таких аппаратов значительно расширились. Сейчас 3D принтеры могут напечатать, практически, что угодно и из чего угодно. Размер создаваемой вещи ограничен лишь рабочей площадью принтеров, однако и эта проблема решаема – есть специальный суперклей, которым склеиваются детали будущего изделия.


Но обо всем по порядку. Принтер подключен к компьютеру, который задает ему задачу распечатать с подготовленной в специальной программе 3D модели будущее изделие. Этот 3D принтер использует для печати композитный материал на основе гипса, который позволяет печатать с высоким разрешением, воспроизводя практически полную палитру цветов.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Принцип работы таков: в принтере есть емкость, в которую тонким слоем насыпается мелкодисперсный порошок, выравнивается, над ним проезжает каретка с картриджем и распыляет отвердитель разного цвета на нужные участки. Опять засыпается слой порошка, выравнивается, распыляется отвердитель, и так много раз. Слои настолько тонкие, что под ним видны предыдущие.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Слой за слоем повторяется операция, и дно емкости постепенно уходит вниз. Чтобы напечатать 3D модель требуется до нескольких часов, в зависимости от сложности изделия. Обратите внимание: справа в верхнем углу рукоятки с цветовыми обозначениями, это картриджи. Три основных цвета, которые, смешиваясь, получают нужный цвет при печати.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


По окончании процесса, готовую модель осторожно извлекают из композита и помещают в эту кабинку, где при помощи воздуха из компрессора и мягких щеток, происходит очистка от порошка.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Обратите внимание на дно, весь порошок, который стряхнули с модели, идет обратно в производство, то есть оно практически безотходное. Затем тут же готовую модель пропитывают специальным суперклеем, потому что она все еще хрупкая, а с нее, возможно, еще будут делать формы и т.п.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Вот тот самый клей.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


А это готовые изделия, макет будущего помещения какого-то офиса, сделан по заказу одной фирмы.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Посмотрите на детали, но это еще цветочки, дальше мы увидим еще более мелкие вещицы.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Этот видеоролик, в котором подробно показан процесс печати на подобных станках.



Далее наш рассказ будет о принтерах другого типа. Принтер слева работает по технологии MJM. В нем светоотверждение полимера происходит за счет ультрафиолетовой вспышки. Расплавленный горячий акриловый фотополимер (пластик) подается в печатающую головку, которая наносит его на печатающую платформу, где он засвечивается галогеновой ультрафиолетовой лампой, после чего он отвердевает, затем следующий слой и так далее.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как, наверное, вы догадываетесь, при печати практически любых моделей, существует необходимость поддерживать выступающие, нависающие части выращиваемой модели и для этих целей используется простой воск, который наносится одновременно с полимером, он удаляется простым нагреванием в печи, практически не оставляя следов.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Следующая модель принтера работает по технологии DLP.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Если не ошибаюсь, на этом снимке можно видеть DLP проектор.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


В этом принтере есть емкость с фотополимером, которая закрывается стеклянной крышкой. На него проектор сверху проецирует изображение. Программа переключает картинки на проекторе (срезы объекта) и по мере затвердевания модели металлическая пористая платформа постепенно опускается вниз. По мере расходования фотополимер доливается в кювету. Во время процесса печати аппарат закрывается, чтобы избежать засветки.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Если в предыдущем принтере модель отверждается ультрафиолетовой вспышкой, то в Ultra это делает DLP проектор обычным светом.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Это печка, в которой плавится воск, послуживший дополнительным материалом при печати. Температуру можно видеть на дисплее.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Достанем поддон.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Готовые изделия.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Обратите внимание насколько тонкая печать.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Непрозрачный материал – воск.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Из этих деталек будут собирать машинку.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Чуть не забыл рассказать о самых распространенных и доступных 3D принтерах, с которых, можно сказать, и началась эра станков будущего. Этот принтер для печати использует пластик. Технология FDM (Fused Deposition Modeling) – послойная укладка горячей полимерной нити. Самый популярный пластик – это ABS и PLA.


ABS пластик – не прозначный ударопрочный термопластический материал, используется для печати самых обычных пластиковых прототипов. В системах трехмерной печати стал популярен благодаря своей температуре стеклования – достаточно низкой для безопасной экструзии с помощью стандартных инструментов, но достаточно высокой, чтобы напечатанная модель не боялась небольшого нагрева, которому может подвергнуться в бытовых условиях.


Принтер работает не от картриджа, а от обычных катушек пластика, подсоединённых к нему в том виде, в котором они и продаются. Пластиковая нить заправляется в экструдер, там нагревается и печатающая головка выдавливает материал на движущуюся платформу.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Подобный принтер известен давно и ему на смену пришли другие аппараты, которые могут печатать сразу тремя видами пластика.


Следующий аппарат является новым поколением 3D принтеров, печатающих от катушек с пластиком. Есть три его разновидности:

- одноцветный принтер CubeX

- CubeX Duo – печатает двумя цветами

- CubeX Trio с тремя экструдерами,


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Вот образцы таких изделий. Они достаточно прочные, просто так руками не поломать.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


На этом видео достаточно подробно видно, как работает такой принтер.



Как мне рассказали, технология 3D печати настолько продвинулась в последнее время, что существуют принтеры, которые могут печатать чем угодно, начиная от шоколада, заканчивая металлом и песком!


Некоторые промышленные принтеры могут использовать сразу несколько разных видов фотополимеров в одном изделии. Фактически, это большой струйный принтер с десятками печатающих головок, подключенным к емкостям с разными материалами. В процессе печати полимер наносится на изделие и тут же засвечивается.


На этом видео показан уникальный принтер, работающий автономно от солнечных батарей. Автор проекта в качестве материала использовал песок, который набирал тут же в пустыне. Вместо лазерных лучей он использовал большую линзу Френеля, которая концентрировала солнце в точку и плавила песок. В качестве насыпающего и выравнивающего устройства выступал сам автор проекта. Координатная система принтера и компьютер, как я сказал ранее, работали от солнечных батарей. В течение нескольких часов нахождения в пустыне, он сделал непонятную хреновину и чашу.



Следующая часть нашего рассказа будет о 3D сканерах – инструментах, без которых невозможно было бы напечатать многие изделия. Именно они помогают сделать виртуальную модель, которая будет воплощена 3D принтером.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Различают сканеры близкого радиуса действия, (как этот на фото снизу), среднего и дальнего радиуса действия. Кстати, сканеры дальнего радиуса действия устанавливают часто на военных самолетах и беспилотниках для сканирования местности с воздуха.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Это 3D сканер отечественного производства, как мне сказали довольно неплохой.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


А теперь, в качестве эксперимента сделаем виртуальную модель одного из специалистов компании. Подключаем сканер к компьютеру, включаем софт и поехали.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Проводим сканером по всей высоте фигуры на расстоянии не далее одного метра от нее.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Подиум, на котором стоит человек, в это время потихоньку вращается.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Вуаля, и вот фигурка человека появилась в компьютере. Почти как в фантастическом фильме «Газонокосильщик».


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Лишние детали будут убраны, шероховатости – откорректированы.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


А это другой, подобный сканер.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Для того, чтобы сканировать объект, нужно выключить свет в помещении.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Кстати, будущая модель не должна быть глянцевой, иначе ее проблематично будет отсканировать. Эта утка уже была отсканирована, до этого она имела матовую поверхность.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Обратите внимание на несколько объективов.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Вот, что получается в итоге.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Другой вид. Поверхность модели усеяна треугольниками.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


А это 3D модели разных частей машин, сделаны по заказу тюнинговых ателье.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Ателье получит свою 3D модель, дорисует навороченный бампер или еще что-то, а потом обрадует своего клиента новым обвесом.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


На этом наш рассказ о технической части станков будущего подошел к концу, но не спешите закрывать окно, сейчас вы увидите все образцы изделий, напечатанных на разных 3D принтерах.


Вот такая фигурка человека получается при печати на принтере, который использует гипсовый композит.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Детализация достаточно подробная. Я видел фигурку человека, на которой были видны его татуировки.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Фигурка индуистского бога Ганеша. Пластик.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Полимер другого типа.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


И конечный результат, который сделал заказчик из напечатанных прототипов.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Техническая деталь со сложной внутренней частью.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Разнообразные пластиковые кольца. 3D принтеры значительно облегчат работу ювелиров в будущем.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Храм Христа Спасителя. Модель печаталась примерно 10 часов, гипсовый композит, толщина стенок около сантиметра.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Еще один храм, может кто подскажет название?


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Рука киборга, пластиковая модель.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Напечатали все детали, скрепили винтиками, и все!


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Образец довольно подвижный, не хрупкий.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


В витринах компании – разнообразие моделей, напечатанных здесь.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Некоторые изделия можно гальванизировать и использовать в таком виде.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


А это фотография, естественно, напечатанная принтером, и такое возможно.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Толщина гипсовой фотографии примерно 3-5 мм.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Однако, вещь, которая поразила меня больше всех – вот это ситечко. Посмотрите насколько тонкая вещь, просто удивительно.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Еще раз повторюсь – все, что лежит на витрине – сделано на 3D принтерах.


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Ну и, наконец, скоро можно забыть и о гончарном круге с такими технологиями


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


Как работают 3D принтеры и 3D сканеры


0 не понравился
62 понравился пост
 
Незарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 

 
 
 
 

Комментарии

 
 

 
 
 
Servelat
Дата:
(26 ноября 2013 20:07)
#1
прикольная штука) сколько интересно стоит вместе с расходниками:)
 
жить надо прежде всего вкусно!
Томск [ссылка]
1 / 0
 
 
 
 
 
 
qarst
Дата:
(26 ноября 2013 21:23)
#2
Так что круче то ( из 3D принтеров)?
Что является, так сказать, передовой и многообещающей технологией...?
Томская область > Северск [ссылка]
0 / 0
 
 
 
 
 
 
Иванчек
Дата:
(26 ноября 2013 23:55)
#3
Цитата: Servelat
прикольная штука) сколько интересно стоит вместе с расходниками:)

Если брать "примитивный" или, как правильнее сказать, дешманский вариант, то вот ответ на твой вопрос.
http://dx.com/ru/p/heacent-3dp01-diy-3d- printer-full-assembly-kit-black-silver-1 10-220v-220815
 
Согласно очень старой фольклорной мудрости, вероятность наступления любого события составляет 50%: случится или не случится. Конечно же, теория вероятностей и существующие методы анализа предполагают более точную оценку, но фаталистам обычно достаточно и вышеупомянутой двоичной формы. (с) overclockers.ru
Томск [ссылка]
3 / 0
 
 
 
 
 
 
boroda3
Дата:
(27 ноября 2013 02:28)
#4
Цитата: qarst
Что является, так сказать, передовой и многообещающей технологией...?

То, что здесь не показано.
Есть лазерные принтеры - вот они способны печатать почти чем угодно, от тугоплавкого металла и стекла до пластика и карамели, лишь бы материал плавился.
Материал подается в виде нити или порошка и плавится лазером непосредственно в точке, куда его надо прилепить. Что приятно - вся перенастройка на другой материал сводится к замене катушки (или емкости с порошком) и указанию типа нового материала, так что при наличии нескольких головок можно печатать композитные детали. Разрешение от 10 мкм (точнее, зависит от того, как удастся сфокусировать лазер). Причем в отличие от вышеописанных получается не макет для отливочной формы, а готовая рабочая деталь. Таким принтером уже делали детали для реактивных двигателей. Но стоит такой принтер порядка 30k$ и более, хотя обещают, что цена будет быстро падать (все равно, полагаю, на принтеры промышленного класса цена мало упадет).

А вообще пока нет универсальных принтеров. Разные технологии рулят в разных применениях.
Томск [ссылка]
5 / 0
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

Информация

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оставлять свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Пожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. Также вы можете войти на сайт, используя существующий профиль в социальных сетях (Вконтакте, Одноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Наверх