Многие явления, описанные в фантастических произведениях Азимова, Кларка или Верна, нашли свое воплощение в реальности. В настоящее время мало кого можно удивить сотовым телефоном, электромобилем или общением по Skype независимо от расстояния. Тем не менее, место для нестандартных изделий находится и сегодня. Речь идет о 3D-принтерах.
История появления 3D-принтеров
Основателем 3D-печати считается Чак Халл. Именно он изобрел первый принтер в 1984 году. Новая технология получила название «стереолитография» и в 1986 году была запатентована. Первое устройство, работающее на ее основе, было создано в 1988 году компанией 3D-Systems, основанной Чаком Халлом. Уже в 1993 году предприятием Solidscape году было начато серийное производство 3D-принтеров на струйной основе, которые могли изготавливать детали небольших размеров с идеальным качеством поверхности. Серьезным прорывом стало создание устройства, умеющего печатать объемные предметы в цвете. Это произошло в 2005 году благодаря усилиям компании Z Corp. Уже в 2006 году появился принтер, способный воспроизводить половину собственных комплектующих.
Что такое 3D-принтер и как он работает
Чтобы разобраться, зачем нужен и как работает 3D-принтер необходимо знать базовый принцип функционирования такого устройства. Конечный объект он строит с помощью послойного нанесения материала. Главными элементами 3D принтера являются печатающая головка и рабочая платформа. Печатающая головка необходима для нанесения слоев материала и формирования объекта. Она способна двигаться только в горизонтальной плоскости. Рабочая платформа перемещается в вертикальном направлении. Она необходима для размещения объекта.
![Схема работы 3D принтера Схема работы 3D принтера](_mod_files/ce_images/articles/2016-01-12-superzapravka-1.jpg)
На первом этапе работы устройства его платформа располагается в верхнем положении. Затем печатающая головка формирует нижний слой будущего изделия. После его нанесения платформа опускается ровно на толщину слоя и головка накладывает следующий. Этот цикл повторяется до тех пор, пока не будет «выращен» требуемый объект. Таков принцип работы 3D-принтера. В качестве расходного материала может использоваться металлоглина, керамический порошок, пластиковая нить или фотополимерная смола.
Технологии 3D-печати
Существуют различные технологии 3D-печати, позволяющие понять, что можно напечатать на 3D-принтере. Одной из самых ранних и распространенных является стереолитография или SLA. Она основана на способности жидкой фотополимерной смолы затвердевать под воздействием лазерного луча. Для построения каждого последующего слоя рабочая платформа погружается в емкость с жидкой смолой на величину слоя, составляющую 0,05-0,15 мм. После выравнивания поверхности начинается его формирование. Главным преимуществом стереолитографии является высокая точность работы. Благодаря этому свойству она используется для изготовления прототипов стоматологических протезов или ювелирных изделий.
![Технология SLA Технология SLA](_mod_files/ce_images/articles/2016-01-12-superzapravka-2.jpg)
Метод цифровой светодиодной проекции или DLP также основан на работе с жидкими фотополимерными смолами. Только в этом случае принтер проецирует изображение одновременно всего слоя объекта до затвердевания смолы. Технология отличается высокой точностью, позволяющей использовать ее при изготовлении сувениров или ювелирных изделий, а также в стоматологии.
Еще одним известным методом является выборочное лазерное спекание или SLS. При этом формирование конечного объекта происходит в результате послойного спекания частиц порошкообразного материала под воздействием лазерного луча. Такая технология печати получила распространение благодаря возможности изготавливать детали сложной геометрической формы. К ним относятся предметы искусства и даже спортивная обувь. В качестве расходного материала могут использоваться песчаные или композитные смеси, металлы и сплавы, различные полимеры.
![Технология SLS Технология SLS](_mod_files/ce_images/articles/2016-01-12-superzapravka-3.jpg)
Технология электронно-лучевой плавки (или ЕВМ) основана на использовании электронных излучателей для послойной плавки металлического порошка в безвоздушной камере. Такой метод позволяет создавать детали высокой прочности и плотности. Конечные изделия неотличимы по механическим свойствам от литых. С помощью ЕВМ изготавливаются медицинские имплантаты, детали ракетных и реактивных двигателей, несущие элементы летательных аппаратов.
Еще одна технология, которую следует отметить, струйная трехмерная печать или 3DP. В данном случае объемные объекты создаются послойным нанесением любых порошков, включая песчаные смеси, пластики и даже металлы. Цветная печать обеспечивается добавкой красителей в связующего материала. Метод 3DP позволяет изготавливать изделия сложной геометрической формы, которые в дальнейшем не будут подвергаться механическим нагрузкам. С его помощью изготавливают сувениры, украшения или макеты.
![Использование 3D-технологий в быту Использование 3D-технологий в быту](_mod_files/ce_images/articles/2016-01-12-superzapravka-4.jpg)
Учитывая большое разнообразие расходных материалов и используемых технологий, заправка 3D-принтеров – операция достаточно специфичная, но применимая к любой модели устройств. В настоящее время они используются в медицинской, строительной, архитектурной, образовательной, ювелирной и других сферах. Создано устройство, способное всего за 20 часов возвести полноценный двухэтажный дом. Вероятно, в ближайшем будущем максимально упростится и ускорится процесс строительства зданий. 3D-принтеры незаменимы и в медицине. Они позволяют не только изготавливать прочные и долговечные имплантаты, но даже человеческую кожу. Эти устройства стали настоящим шагом в будущее.