Печать на 3d-принтере в домашних условиях: аппаратура, стоимость, программы, процесс

Получая графические файлы в формате 3D, эти необычные принтеры не печатают текст — они создают трехмерные объекты. При этом используются сложные технологии с применением лазера и разнообразных полимерных материалов.

В отличие от обычных принтеров, которые печатают на бумаге текст и рисунки, их 3D-собратья выдают в качестве результата трехмерные объекты, изготавливаемые, как
правило, из полимеров. В некоторых принтерах используют металл, гипс и стекло. На практике применение разнообразных материалов сводится к одному общему принципу работы: в каждом случае 3D-модель начинает строиться снизу вверх горизонтальными слоями. Разумеется, чтобы все происходило как надо, принтеру нужно иметь перед собой описание модели.

Стоимость 3D принтера высока?… Недорогие 3D-принтеры для дома

Обычно такие устройства применяются в промышленности для моделирования прототипов и по габаритам соотносимы с автоматами по продаже напитков. Однако некоторое время назад появились 3D-принтеры, приближающиеся по размерам к обычным МФУ. Хорошей моделью для начинающих является Solido SD300 Pro. Стоимостью 3D принтера Solido SD300 Pro около €3000 (130 000 руб.). Она вышла на рынок два года назад и тогда предлагалась за €8000 (порядка 350 000 руб.).

В домашних принтерах применяются различные методы создания 3D-объектов. Наиболее распространенными являются лазерная стереолитография и лазерное спекание.

При использовании технологии стереолитографии исходный материал находится внутри устройства в жидком виде. В принтере имеется резервуар с эпоксидной смолой и платформа, на которую выливается слой рабочей жидкости толщиной 0,05 мм. Над платформой располагается ультрафиолетовый лазер. Для изготовления первого слоя модели лазер облучает жидкость, и полимер затвердевает в соответствии с формой сечения заданной модели. Когда готов первый слой, платформа немного опускается (как правило, на 0,05–0,25 мм). Поверх готового слоя будущей конструкции наливается новый слой смолы, и лазер вновь обрабатывает его. Этот процесс повторяется дои тех пор, пока модель не будет готова.

Несколько проще работает другой часто применяемый метод 3D-моделирования, который называется лазерным спеканием. В данном случае, как и при стереолитографии, используется лазер, однако не ультрафиолетовый, а углекислотный, алюмоиттриевый либо волоконный — в зависимости от модели 3D-принтера. В печатающем устройстве при этом имеется не одна, а две подъемные площадки. Одна из них перемещается снизу вверх и предоставляет материал для моделирования (в большинстве случаев это порошок полиамида 12). Вторая движется в противоположном направлении, то есть сверху вниз. На этом печатном столе происходит создание 3D-модели. Специальный валик перемещает порошок из емкости на печатный стол. Лазер раскаляет участки по сечению будущей модели и сплавляет в этом месте порошок. Когда один слой готов, валик насыпает на него еще немного порошка, и процесс повторяется. Таким образом, при использовании технологии лазерного спекания объект также растет снизу вверх.

Бесплатные программы для 3D-моделирования

Печать на 3d-принтере начинается с описания трехмерных моделей, которые пользователь хочет получить на выходе. Они, как правило, создаются с помощью дорогих CAD-программ.
Однако зачастую вполне достаточно и бесплатного ПО вроде Google SketchUp (http://sketchup.google.com/intl/ru). Эта программа сохраняет модели в собственном формате SKP, но при помощи специального плагина их можно конвертировать в STL (Standard Triangulation Language), являющийся стандартом в этой области.

Недорогие 3D-модели из Интернета

Если вас пугают затраты на приобретение собственного 3D-принтера, вы можете воспользоваться услугами, которые предлагаются в Сети, — например, российскими сервисами www.invent3d.ru, www.midgart.ru или www.3dprintspb. com (процесс создания модели можно посмотреть в ролике http://youtu.be/hHxp9Ail6MY). От вас потребуется просто загрузить собственные файлы 3D-моделей, а в некоторых случаях и просто чертежи, и дать задание на печать. Наполовину готовые трехмерные изображения различных объектов можно найти на иностранных сайтах, предоставляющих услуги 3D-печати (www.i.materialise.com или www.shapeways.com) и при необходимости подправить их в соответствии с вашими потребностями. Перед тем как приступить к выводу загруженного файла, провайдеры трехмерной печати, как правило, проверяют его на наличие ошибок. Можно заказывать изготовление объектов самых различных размеров — от нескольких сантиметров до нескольких метров в длину. В соответствии с этим варьируется и стоимость услуг, которая начинается с отметки в 500–700 рублей.

Печать на 3d-принтере: от замысла к готовому продукту

Вначале при помощи компьютерной программы создается проект в форме 3D-модели. После этого на выбор предоставляется два способа получения трехмерной фигуры.

ПЛАНИРОВАНИЕ: 3D-МОДЕЛЬ 3D-принтер должен получить описание модели на понятном ему языке. Такую модель можно разработать самому, потратив на это много времени и усилий, при помощи программы Google Sketchup. Однако удобнее скачать соответствующий образец из Интернета, подправив его так, как вам нужно, на сайте сервиса.

3D-СТАНДАРТЫ. Принтеры понимают различные форматы ввода данных. Язык STL использует треугольники для описания поверхности моделей. Другой стандарт — VRML — также работает с треугольниками, у которых, однако, нет общих точек. Язык X3D построен на известном стандарте XML, в качестве точки отсчета он берет заранее заданный профиль.

МЕТОД 1: ЛАЗЕРНОЕ СПЕКАНИЕ Здесь имеются две платформы, которые работают вместе: первая обеспечивает устройство материалом в виде порошка, на другой происходит формирование модели. Сначала ролик сдвигает тончайший слой порошка на рабочий стол. Луч лазера расплавляет материал и отверждает его. После этого платформа сдвигается на один шаг вниз.

МЕТОД 2: СТЕРЕОЛИТОГРАФИЯ Рабочая площадка вначале располагается в самом верхнем положении — так, что она покрыта тонким слоем жидкого материала
(толщиной 0,05 мм). Ультрафиолетовый лазер облучает поверхность, в результате чего происходит отверждение рабочего материала на площадке. После этого площадка опускается на несколько сотых долей миллиметра (от 0,05 до 0,25 мм) таким образом, чтобы первый слой опять был покрыт жидкостью.

РЕЗУЛЬТАТ: ГОТОВАЯ 3D-МОДЕЛЬ Любители трехмерной печати изготавливают самые различные предметы — от колец для салфеток до туфель, разнообразных ручек для тростей и рычагов переключения передач. Фантазия экспериментаторов ограничивается лишь габаритами таких «игрушек»: большинство сервисов предлагает создание моделей длиной не более двух метров.