Где используется 3D-принтер
Обновлено: 03.07.2024
3D-печать выросла с 4,4 млрд долларов в 2013 году до 21 млрд долларов США в 2021 году. Этот значительный рост связан с растущим числом применений этой технологии в самых разных отраслях: от печати продуктов питания до строительства колоний на Марсе. Другие более практичные применения 3D-печати включают инновации в здравоохранении, автомобилестроении, строительстве и производстве. Пластмассы, металлы, керамика и даже человеческие клетки используются в качестве материала для печати жизненно важных компонентов этих отраслей — быстрее и с меньшими затратами. Начав с цифрового 3D-файла (загрузив его из Интернета или создав его с помощью программного обеспечения), сложные формы можно загрузить на компьютер и распечатать слой за слоем в осязаемый, пригодный для использования объект. Для 3D-печати требуется 3D-принтер, соответствующие материалы и 3D-эскиз. Отдельные лица могут даже заключить контракт на услуги 3D-печати, если у них нет всех необходимых деталей для работы или им нужна помощь в создании нестандартного прототипа или детали в качестве одного из этапов более крупного проекта. Будущее 3D-печати все еще находится в стадии реализации, и профессионалы в нескольких отраслях уже добились революционных успехов — по этой причине некоторые называют 3D-принтер предвестником четвертой промышленной революции.
Здравоохранение
Используя человеческие ткани и клетки в качестве материала, медицинские работники теперь могут печатать на 3D-принтере кожу, части тела и органы с клетками, совместимыми с анатомией конкретного человека, что оставляет меньше возможностей для отторжения. 3D-печать способствует прорывам в медицине, включая биопечать, репликацию и протезирование. Есть несколько медицинских достижений, в которых 3D-печать помогает. Эта технология стимулировала стремление решить проблему нехватки донорских органов, трансформировать хирургию сердца и создать индивидуальные скобы для лечения хронических проблем со здоровьем, таких как сколиоз. Кроме того, стерильные хирургические инструменты могут быть изготовлены быстро, оставаясь при этом недорогими, а исправление деформации, вызванной определенными травмами и травмами, может стать возможным и проще с помощью 3D-печати. Помимо возможности 3D-печати хирургических инструментов, эта технология также может помочь улучшить цепочку поставок в сфере здравоохранения, сделав медицинские товары более доступными, доступными и доступными по более низкой цене.
Образование
Наука, технологии, инженерия и математика (STEM) становятся все более популярными, отчасти благодаря тому, что 3D-печать помогает преобразить учебные классы на всех уровнях, от K-12 до колледжа. Например, студенты инженерных специальностей теперь могут распечатывать свои прототипы, студенты, изучающие архитектуру, могут создавать трехмерные модели своих структур, а студенты, изучающие химию, могут распечатывать трехмерные скульптуры молекул. Учителя разных предметов, имеющие доступ к 3D-принтеру и материалам, могут распечатать учебные пособия. 3D-печать может дополнить учебную программу, улучшить навыки решения проблем и способствовать более глубокому и фундаментальному знанию сложных предметов.
Аэрокосмическая промышленность
Boeing, Airbus и даже NASA используют преимущества 3D-печати. Возможность быстро производить легкие детали с низкими затратами ценна для специалистов аэрокосмической отрасли. 3D-печать деталей для двигателей, производство спутников, деталей и приспособлений для корпусов самолетов и даже беспилотных летательных аппаратов для облегчения взлета и посадки меняют авиационно-космическое производство и производственные цепочки. Эти легкие детали доступны по цене, но также помогают сократить расходы на топливо.
Автомобилестроение
Успешная автомобильная компания Audi использует 3D-печать уже довольно давно и не планирует останавливаться на достигнутом. Как и в аэрокосмической отрасли, автомобильная промышленность очень заинтересована в возможности печати легких деталей, некоторые из которых могут быть сложными и редко используемыми, по запросу и по низкой цене. Автомобильная промышленность может использовать 3D-печать для деталей двигателя и кузова, шасси, а в будущем, возможно, сможет печатать на 3D-принтере целые автомобили намного быстрее, чем позволяют нынешние сроки производства, что сделает их более экономичными и уменьшит количество побочных продуктов фабричных отходов в процесс.
Строительство
Строительство использует 3D-печать для изготовления чего угодно: от крошечных аппаратных средств до легких и прочных инструментов и печати целых домов. 3D-печать проникает в индустрию дизайна интерьеров для производства офисных стульев, письменных столов и столов. Частная фирма из Китая заявила, что напечатала на 3D-принтере 10 полноразмерных отдельно стоящих одноэтажных домов за 24 часа. Не исключено, что целые города могут быть напечатаны на 3D-принтере с рекордной скоростью. 3D-печать может быть привлекательной для профессионалов строительной отрасли, поскольку она сокращает трудозатраты и затраты, а также сводит к минимуму неэффективность. Это особенно актуально, поскольку эти профессионалы стремятся строить сложные замысловатые конструкции более коротким и надежным способом.
Производство
В большинстве перечисленных выше отраслей 3D-печать используется в производстве. Традиционные производственные процессы, существовавшие на протяжении поколений, теперь трансформируются, позволяя производить товары с необычайной скоростью, используя все меньше и меньше материалов и сокращая трудозатраты. 3D-печать можно использовать вместе с обработкой с ЧПУ или вместо нее для производства точных итераций сложных деталей, изготовленных на заказ, деталей, изготовленных по индивидуальному заказу. 3D-печать и обработка с ЧПУ будут использоваться во всех производственных цепочках, что позволит снизить затраты на производство средних и крупных единиц продукции или единичных прототипов. 3D-печать во время производственного процесса также может сократить количество отходов, сделав производственный процесс более экологичным для любой отрасли и уменьшив выбросы углекислого газа в одном из самых расточительных аспектов любой отрасли.
Робототехника
Робототехника, особенно промышленные роботы, — это чрезвычайно сложные машины с хрупкими деталями. 3D-печать может быть использована для быстрой и экономичной замены этих деталей. Робототехника, используемая для 3D-принтеров, может двигаться под невероятным разнообразием углов, создавая сложные формы для нестандартных и крупномасштабных объектов. Не за горами мысль, что отправка робототехники с 3D-принтерами на Марс может привести к созданию другой более крупной робототехники для 3D-печатных домов для колонии в космосе. Приложения для 3D-печати увлекательны и только недавно стали реализовываться. Неизвестно, как это повлияет на отрасли в будущем, однако возможности кажутся безграничными.
Хотя 3D-печать существует уже несколько десятилетий, в последние годы ее популярность и использование резко возросли. Новые приложения для 3D-печати постоянно разрабатываются, но в последнее время популярность приложений, подробно описанных ниже, возросла.
Большая часть причин недавнего всплеска использования 3D-печати заключается в том, что это простая технология, которую можно использовать в самых разных областях. В первые годы своего существования 3D-печать требовала высоких начальных затрат. Модели и материалы для 3D-принтеров были дорогими. В последние годы благодаря усовершенствованиям и изменениям технологий как машин, так и материалов, используемых в них, затраты снижаются, что делает приложения для 3D-печати более доступными и экономичными для различных отраслей и образовательных учреждений.
Давайте рассмотрим пять лучших приложений для технологий 3D-печати.
1. Образование
Каждый день все больше школ включают методы 3D-печати в свои учебные программы. Преимущества 3D-печати для образования заключаются в том, что она помогает лучше подготовить учащихся к будущему, позволяя учащимся создавать прототипы без необходимости использования дорогостоящих инструментов. Учащиеся узнают о приложениях для 3D-печати, разрабатывая и создавая модели, которые они действительно могут держать.
3D-печать устраняет разрыв между идеями и изображениями на странице или экране, позволяя создавать эти идеи/изображения в физическом трехмерном мире.
3D-принтеры сейчас широко используются в классах и публичных библиотеках. В университетах есть 3D-принтеры, которые студенты могут использовать в классах и проектах. Такие компании, как MakerBot, предлагают сертификационные курсы по приложениям для 3D-печати как для преподавателей, так и для студентов.
Инструменты для 3D-печати также революционизируют STEM-образование, предлагая студентам возможность недорогого быстрого прототипирования в классе, а также изготовления недорогого высококачественного научного оборудования из открытых аппаратных средств.
Учащиеся узнают о различных приложениях для 3D-печати, изучая принципы проектирования, проектирования и архитектуры. Они могут копировать музейные предметы, такие как окаменелости и исторические артефакты, для изучения в классе без возможности повреждения хрупких коллекций. Они могут получить новую трехмерную перспективу на топографических картах.
Изучающие графический дизайн могут легко создавать модели со сложными рабочими частями. Студенты, изучающие естественные науки, могут создавать и изучать поперечные сечения органов человеческого тела, а также других биологических образцов. Студенты-химики могут создавать 3D-модели молекул и химических соединений.
2. Прототип и производство
3D-печать изначально была разработана как средство для более быстрого создания прототипов. Традиционный прототип, изготовленный методом литья под давлением, может стоить сотни тысяч долларов, а на изготовление одной пресс-формы могут уйти недели.Это крайне непрактично, если вы пытаетесь улучшить дизайн с каждой новой итерацией. Технология 3D-печати значительно сокращает время выполнения заказа, необходимое для традиционного производства, позволяя изготавливать прототипы за часы, а не недели, и за небольшую часть стоимости. Автомобильная и аэрокосмическая промышленность — это всего лишь две отрасли, в которых используются преимущества технологий 3D-печати.
Традиционное производство является наиболее рентабельным при больших объемах. В ситуациях, когда продукт не будет производиться массово, 3D-печать (также известная как «аддитивное производство» в производственных кругах) идеальна, поскольку она позволяет относительно недорого производить продукт в гораздо меньших объемах или в индивидуальном порядке. основа. В том же духе достижения в технологии быстрого прототипирования (RP) также привели к разработке материалов и процессов, таких как селективное лазерное спекание (SLS) и прямое лазерное спекание металлов (DMLS), которые подходят для изготовления конечных изделий. версия продукта, а не только его прототип. Это называется быстрым производством.
Благодаря распространению облачных технологий сегодня есть компании, предлагающие облачные услуги аддитивного производства, где потребители могут удаленно создавать детали и объекты, не покупая 3D-принтер.
Компании теперь предлагают услуги массовой настройки, когда потребители могут настраивать объекты с помощью простого веб-программного обеспечения для настройки, заказывая полученные элементы — например, чехлы для мобильных телефонов — как уникальные объекты, напечатанные на 3D-принтере.
Технологии 3D-печати создали так называемые «гибкие инструменты». Именно здесь инструменты, используемые в производственных процессах, таких как гидроформовка, штамповка и литье под давлением, проектируются модульными средствами, что позволяет быстро создавать прототипы и реагировать на потребности в инструментах и приспособлениях.
3. Медицина
За последние несколько лет в мире медицины появилось множество приложений для 3D-печати. Они варьируются от биопечати, когда биоматериалы, такие как клетки и факторы роста, объединяются для создания тканеподобных структур, имитирующих их природные аналоги, до медицинских устройств, таких как протезы.
Протезы, напечатанные на 3D-принтере, иллюстрируют универсальность 3D-печати. Сложно и дорого производить протезы, подходящие пациенту. С помощью 3D-печати измеренные протезы можно моделировать и печатать со значительно меньшими затратами. Раньше детям, нуждающимся в протезе, приходилось ждать, чтобы получить его, чтобы быть уверенным, что они не перерастут его. Теперь каждые несколько месяцев для них можно печатать на 3D-принтере новый протез. В некоторых странах третьего мира протезы даже не вариант, теперь они могут воспользоваться преимуществами 3D-печати.
Применения 3D-печати в медицине также используются для производства металлических ортопедических имплантатов. Благодаря возможностям 3D-печати для создания пористых поверхностей имплантаты такого типа легче интегрируются с собственными естественными костями пациента, что позволяет им врастать в имплантат.
Были успешные случаи, когда один пациент получал титановый имплантат таза, а другой получал новую титановую нижнюю челюсть. Пациенту-мотоциклисту, чье лицо было серьезно повреждено в дорожно-транспортном происшествии, восстановили его с помощью напечатанных на 3D-принтере деталей.
Биопечать позволяет печатать искусственные органы на 3D-принтере, помогая быстрее решать проблемы с органной недостаточностью у пациентов, что важно как для пациента и его/ее семьи, так и для системы здравоохранения.
Ткани, напечатанные на 3D-принтере, были разработаны для фармацевтических испытаний как экономически эффективное и этичное средство, помогающее выявлять побочные эффекты лекарств и проверять безопасные дозировки.
Таблетки можно производить с помощью процесса 3D-печати Binder Jetting. Этот процесс позволяет изготавливать таблетки очень пористыми, что позволяет получать высокие дозы в одной таблетке, которая быстро растворяется и легко усваивается, что полезно для лечения таких состояний, как эпилепсия.
Руководство по материалам для 3D-печати 2022
4. Строительство
Строительная 3D-печать предлагает различные технологии, использующие 3D-печать в качестве основного способа изготовления зданий или строительных компонентов.
Применения 3D-печати, которые используются в строительстве, включают экструзию (бетон/цемент, воск, пенопласт и полимеры), порошковое соединение (полимерное соединение, реактивное соединение, спекание) и аддитивную сварку. 3D-печать в строительстве имеет широкий спектр применений в частном, коммерческом, промышленном и государственном секторах.Преимущества этих технологий заключаются в том, что они обеспечивают большую сложность и точность, более быстрое строительство, более низкие трудозатраты, большую функциональную интеграцию и меньшее количество отходов.
Первый полностью завершенный жилой дом был построен в Ярославле, Россия, в 2017 году. 600 элементов стен были напечатаны в цехе и собраны на месте, после чего была завершена конструкция крыши и внутренняя отделка общей площадью 298,5 кв. метров (3213 кв. футов). Проект представляет собой первый случай в мире, когда весь технологический цикл прошел строительные требования, от проектирования, разрешения на строительство, регистрации, до подключения всех инженерных систем. Здание построено не только для презентации, сегодня в нем живет настоящая, нормальная семья.
3D-печать бетоном разрабатывается с 1990-х годов как более быстрый и дешевый способ возведения зданий и других сооружений. Крупномасштабные 3D-принтеры, разработанные специально для печати бетона, могут заливать фундамент и возводить стены прямо на месте. Их также можно использовать для печати модульных бетонных секций, которые впоследствии собираются на стройплощадке.
В 2016 году на 3D-принтере был напечатан первый пешеходный мост в Алькобендасе, Мадрид, Испания. Он был напечатан из микроармированного бетона длиной 12 метров (39 футов) и шириной 1,75 метра (5,7 фута). Мост иллюстрирует сложность форм природы и был разработан как с помощью параметрического (с использованием набора правил, значений и взаимосвязей, которые определяют дизайн), так и вычислительного дизайна, что позволяет оптимально распределять материалы при максимальной производительности конструкции.
Это стало важной вехой в международной строительной отрасли, так как стало первым крупномасштабным применением технологии 3D-печати в области гражданского строительства в общественных местах.
3D-печать используется для создания архитектурных масштабных моделей, что позволяет ускорить производство масштабной модели и повысить общую скорость и сложность создаваемых объектов.
Как футуристическая концепция, 3D-печать изучается как технология создания внеземных сред обитания, таких как среды обитания на Луне или Марсе. Было предложено с использованием технологии строительного 3D-принтера изготовить лунные строительные конструкции с закрытыми надувными жилыми помещениями для размещения людей внутри лунных конструкций с твердой оболочкой. Для этих мест обитания потребуется транспортировать с Земли только десять процентов конструкции, используя местное сырье для остальных 90 процентов конструкции.
3D-принтеры стали достаточно доступными, чтобы стать массовым явлением, но стоит ли их покупать? Прежде чем углубляться в эту тему, вам следует подумать о материалах, возможном использовании, программном обеспечении и многом другом.
Что такое 3D-печать?
В своей основе 3D-печать — это производственный процесс, в ходе которого материал укладывается слой за слоем, образуя трехмерный объект. (Этот процесс считается аддитивным, поскольку объект создается с нуля, в отличие от субтрактивных процессов, при которых материал режется, сверлится, фрезеруется или подвергается механической обработке.) Хотя в 3D-принтерах используются различные материалы (например, пластик или металл), и методы (см. «Как работает 3D-печать?» ниже), они имеют общую способность превращать цифровые файлы, содержащие трехмерные данные, независимо от того, созданы ли они в программе автоматизированного проектирования (CAD) или автоматизированного производства (CAM), или с 3D-сканера — в физические объекты.
Является ли 3D-печать даже печатью?
Да, 3D-печать можно считать печатью, хотя и не в традиционном понимании. Соответствующие определения Вебстера «печати» сосредоточены на производстве печатных материалов, публикаций или фотографий и производстве посредством оттиска (приложения давления). Ни одно из определений не подходит для 3D-печати. Но с технологической точки зрения 3D-печать является результатом традиционной печати, при которой наносится слой материала (обычно чернил). Обычно он настолько тонкий, что заметной высоты не видно (правда, у твердоструйных принтеров он несколько толще). Что делает 3D-печать, так это значительно увеличивает эту высоту за счет нанесения нескольких слоев. Поэтому было бы целесообразно расширить определение печати, включив в него изготовление трехмерных объектов таким способом.
Как работает 3D-печать?
Как и традиционные принтеры, 3D-принтеры используют различные технологии. Наиболее известным из них является моделирование наплавления (FDM), также известное как изготовление плавленых нитей (FFF). В нем нить, состоящая из акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС), полимолочной кислоты (ПЛА) или другого термопластика, расплавляется и осаждается через нагретое экструзионное сопло слоями.Первые 3D-принтеры, выпущенные на рынок компанией Stratasys с помощью IBM в середине 1990-х годов, использовали FDM (термин, зарегистрированный торговой маркой Stratasys), как и большинство 3D-принтеров, ориентированных на потребителей, любителей и школы.
Еще одна технология, используемая в 3D-печати, — стереолитография. В нем УФ-лазер освещает ванну с чувствительным к ультрафиолету фотополимером, отслеживая создаваемый объект на его поверхности. Полимер затвердевает везде, где его касается луч, и луч «печатает» объект слой за слоем в соответствии с инструкциями в файле CAD или CAM, с которым он работает.
В качестве альтернативы у вас также есть 3D-печать с цифровым световым проектором (DLP). Этот метод подвергает жидкий полимер воздействию света от проектора с цифровой обработкой света. Это затвердевает полимер слой за слоем, пока объект не будет построен, а оставшийся жидкий полимер не будет слит.
Мультиструйное моделирование — это система 3D-печати, похожая на струйную, которая распыляет цветное связующее вещество, похожее на клей, на последовательные слои порошка, где должен быть сформирован объект. Это один из самых быстрых методов и один из немногих, поддерживающих многоцветную печать.
Стандартный струйный принтер можно модифицировать для печати другими материалами, кроме чернил. Предприимчивые самодельщики построили или модифицировали печатающие головки, как правило, пьезоэлектрические, для работы с различными материалами — в некоторых случаях печатая сами печатающие головки на других 3D-принтерах! Такие компании, как MicroFab Technologies, продают печатающие головки с поддержкой 3D (а также полные системы печати).
При селективном лазерном спекании (SLS) используется мощный лазер для сплавления частиц пластика, металла, керамики или стекла. В конце работы оставшийся материал перерабатывается. Электронно-лучевая плавка (ЭЛП) использует, как вы уже догадались, электронный луч для расплавления металлического порошка слой за слоем. Титан часто используется с EBM для синтеза медицинских имплантатов, а также деталей самолетов.
В зависимости от технологии 3D-принтеры могут использовать различные материалы, в том числе металлы (среди них нержавеющая сталь, припой, алюминий и титан); пластмассы и полимеры (в том числе композиты, сочетающие пластики с металлами, деревом и другими материалами); керамика; штукатурка; стакан; и даже такие продукты, как сыр, глазурь и шоколад! (См. наш учебник по типам нитей для 3D-принтеров.)
Кто изобрел 3D-печать?
Первый 3D-принтер, в котором использовалась техника стереолитографии, был создан Чарльзом У. Халлом в середине 1980-х годов. Стереолитография традиционно была дорогостоящей коммерческой техникой, машины стоили пяти- и даже шестизначные суммы, но в последние годы появились настольные профессиональные стереолитографические принтеры стоимостью в несколько тысяч долларов, а также потребительские системы, которые начинаются намного дешевле.
В 1986 году Халл основал компанию 3D Systems, которая сегодня продает 3D-принтеры, использующие различные технологии. Они варьируются от комплектов начального уровня до продвинутых коммерческих систем, а 3D Systems также предоставляет услуги по запчастям по запросу, в основном для бизнес-пользователей.
Каковы преимущества 3D-печати?
С помощью 3D-печати дизайнеры могут быстро преобразовывать концепции в 3D-модели или прототипы (так называемое "быстрое прототипирование") и быстро вносить изменения в дизайн. Это позволяет производителям производить продукцию по запросу, а не большими партиями, улучшая управление запасами и сокращая складские площади. Люди в отдаленных местах могут создавать объекты, которые иначе были бы им недоступны.
С практической точки зрения 3D-печать может сэкономить деньги и материалы по сравнению с субтрактивными методами, поскольку впустую расходуется очень мало исходного материала. И это обещает изменить характер производства, в конечном итоге позволяя потребителям загружать файлы для печати даже сложных 3D-объектов, включая, например, электронные устройства, у себя дома.
Что могут делать 3D-принтеры?
Дизайнеры используют 3D-принтеры для быстрого создания моделей и прототипов продуктов, но они все чаще используются и для создания конечных продуктов. Среди изделий, изготовленных с помощью 3D-принтеров, — модели обуви, мебель, восковые отливки для изготовления украшений, инструменты, штативы, подарки и новинки, а также игрушки. Автомобильная и авиационная промышленность используют 3D-принтеры для изготовления деталей. Художники могут создавать скульптуры, а архитекторы могут изготавливать модели своих проектов. Археологи используют 3D-принтеры для реконструкции моделей хрупких артефактов, в том числе некоторых древностей, которые в последние годы были уничтожены ИГИЛ. Точно так же палеонтологи и их студенты могут копировать скелеты динозавров и другие окаменелости. Посмотрите нашу галерею простых и практичных объектов для 3D-принтеров.
Врачи и медицинские работники могут использовать 3D-печать для изготовления протезов, слуховых аппаратов, искусственных зубов и костных трансплантатов, а также копировать модели органов, опухолей и других внутренних структур тела на основе компьютерной томографии при подготовке к операции.Хорошим примером является Project Daniel, который печатает на 3D-принтере протезы рук и кистей для жертв насилия в Судане. Кроме того, разрабатываемые 3D-принтеры, которые могут накладывать слои клеток для создания искусственных органов (таких как почки и кровеносные сосуды), уже находятся на стадии исследований и разработок. В криминалистике даже есть место для 3D-печати, например, для воспроизведения пули, попавшей внутрь жертвы.
Печатная электроника — это набор методов печати, которые позволяют печатать электронные устройства или схемы на гибких материалах, таких как этикетки, ткани и картон, с помощью электронных или оптических чернил. Это обеспечивает очень дешевое изготовление низкопроизводительных устройств. Печатная электроника начинает сочетаться с 3D-печатью, что позволяет печатать многослойные схемы или устройства. Естественным следствием этой мощной комбинации является то, что когда-нибудь вы сможете распечатывать гаджеты из 3D-чертежей, а не покупать их.
Приготовление пищи — еще один способ использования 3D-принтеров. Французский кулинарный институт использует 3D-принтер с открытым исходным кодом, разработанный в Корнельском университете, для приготовления художественных деликатесов, а Массачусетский технологический институт создал пищевой 3D-принтер под названием «Рог изобилия». Небольшое количество ресторанов тестируют прототипы пищевых принтеров. Исследования НАСА в области 3D-печати включали печать продуктов питания, таких как пицца, напечатанная на 3D-принтере.
Что такое услуги 3D-печати?
Вам не обязательно иметь 3D-принтер, чтобы пользоваться им. Многие службы 3D-печати, такие как Shapeways и Sculpteo, печатают подарки и другие мелкие предметы на заказ на собственных 3D-принтерах, а затем отправляют их покупателю. Клиенты могут либо отправить свои собственные файлы 3D-объектов, либо выбрать элементы, большинство из которых разработаны другими пользователями службы, из онлайн-каталога.
Однако услуги 3D-печати больше не являются прерогативой специалистов. Крупные компании, такие как UPS, представили услуги 3D-печати, а некоторые традиционные типографии добавили в свой репертуар 3D-печать по требованию.
Где я могу получить 3D-принтер?
Несколько интернет-магазинов специализируются на 3D-принтерах, например Dynamism, которая продает ряд 3D-принтеров от разных брендов, а также предоставляет поддержку клиентов.
Какое программное обеспечение мне нужно для 3D-печати?
Почти все 3D-принтеры принимают файлы в так называемом формате STL (названном в честь стереолитографии). Эти типы файлов могут создаваться практически любым программным обеспечением САПР, от дорогих коммерческих пакетов, таких как AutoCAD, до бесплатных продуктов или продуктов с открытым исходным кодом, таких как Google SketchUp и Blender. Для тех, кто не склонен создавать свои собственные 3D-файлы, базы данных 3D-объектов, такие как Thingiverse MakerBot, предлагают множество файлов 3D-объектов, которые можно загрузить и распечатать.
Большинство 3D-принтеров поставляются с пакетом программного обеспечения, поставляемым на диске или доступным для загрузки, которое включает в себя все необходимое для печати. Пакеты обычно содержат программу для управления принтером и слайсером, который при подготовке к печати форматирует объектный файл по слоям в зависимости от выбранного разрешения и других факторов. Некоторые наборы включают программу для «исцеления» объектного файла путем исправления проблем, которые могут помешать плавной печати. Программы вышли из движения RepRap с открытым исходным кодом, из которого развилась 3D-печать для любителей. Для некоторых принтеров вы можете выбрать для загрузки отдельные компоненты программы, а не использовать все, что входит в комплект.
Что ждет 3D-печать в будущем?
Разнообразие 3D-принтеров для дома и малого бизнеса легкодоступно — PCMag рассмотрел довольно много из них, — но они по-прежнему часто рассматриваются как экзотические и довольно дорогие приспособления. Ожидайте, что это изменится в течение следующих нескольких лет, когда 3D-принтеры станут более распространенным явлением в домах — их можно будет найти на рабочих местах, в студиях, в домашних офисах и даже на кухне. Возможно, вы не найдете их в каждом доме, но они станут незаменимыми для тех, у кого они есть. По большей части предметы, изготовленные с помощью 3D-принтеров, имеют однородный интерьер, но мы начнем видеть более сложные творения, сочетающие несколько материалов и композитов, а также электронику для печати. С современными 3D-принтерами, если вы потеряете крышку батарейного отсека пульта телевизора, можно будет напечатать новую крышку. Завтра, если вы потеряете свой пульт, возможно, вы сможете напечатать совершенно новый пульт.
Кроме того, 3D-печать прочно закрепилась в космосе. НАСА экспериментирует с 3D-принтерами на борту Международной космической станции. В конце концов, 3D-принтеры можно будет использовать для создания мест обитания на Марсе и в других мирах. Чтобы спасти астронавтов Аполлона-13 от смерти от удушья угарным газом, НАСА фактически пришлось найти способ вставить квадратный стержень в круглое отверстие. Если бы на борту был 3D-принтер, они могли бы легко решить проблему, спроектировав и напечатав разъем.
Астронавты не могут обратиться в Home Depot, если им нужно заменить клапан или устройство, но 3D-принтер может изготовить их по мере необходимости. Точно так же мы увидим 3D-принтеры на антарктических базах и в других отдаленных уголках Земли, где люди не могут ждать шесть месяцев следующего пополнения запасов для замены основных деталей или инструментов.
Применение 3D-печати в медицине не ограничивается протезированием, слуховыми аппаратами и зубными коронками. (См. раздел «Что могут делать 3D-принтеры?» выше, чтобы ознакомиться с тем, что находится в разработке.) Запасные части не обязательно должны ограничиваться механическими деталями.
В последние несколько лет мы наблюдаем взрывной рост разнообразия и использования 3D-принтеров. Это похоже на то, где персональные компьютеры были примерно в 1980 году. Хотя достаточно легко увидеть, в какие области будет разветвляться область 3D-печати, другие мы не в состоянии предсказать, точно так же, как никто в 1980 году не мог себе представить многое из того, что персональный компьютер превратился бы в. Вполне возможно, что 3D-печать может не иметь такого же влияния, как ПК, на потребительском, повседневном уровне, но у нее есть потенциал революционизировать производство и, что, возможно, более важно, сделать его доступным для обычных потребителей. Однако одно можно сказать наверняка: 3D-печать никуда не денется.
На какие 3D-принтеры стоит обратить внимание для начинающих?
Для получения более подробной информации об отдельных принтерах и о том, как их купить, ознакомьтесь с нашим руководством по 10 лучшим 3D-принтерам и некоторыми мыслями от первых пользователей. Но некоторые быстрые выборы, чтобы проверить.
Поскольку многие компании используют профессиональные 3D-принтеры в своих производственных процессах, мы хотим определить отрасли, которые, по нашему мнению, могут извлечь наибольшую выгоду из аддитивного производства. Глядя на эти отрасли, легко понять, как и почему профессиональные 3D-принтеры меняют производство в целом.
Аэрокосмическая промышленность
В аэрокосмической отрасли предъявляются одни из самых высоких требований к характеристикам деталей. Детали аэрокосмической отрасли должны выдерживать экстремальные температуры и химические вещества, подвергаться повторяющимся нагрузкам, оставаясь при этом максимально легкими. Отказы отдельных частей часто приводят к отказам всей системы на борту самолетов, перевозящих людей и грузы, поэтому отказ просто невозможен. Поскольку точность деталей имеет решающее значение для самолетов, аэрокосмические инженеры использовали инструменты для проверки с помощью 3D-печати, чтобы снизить затраты на детали небольшого объема.
За последние несколько лет аддитивное производство быстро развивалось, а достижения в области 3D-печати позволили разработать более эффективные решения для производителей самолетов. Профессиональные 3D-принтеры теперь могут печатать высокопроизводительными термопластами, армированными непрерывным армированием волокнами (CFR) для дополнительной прочности, такими как нить ULTEM™ 9085. Кроме того, профессиональные 3D-принтеры теперь могут печатать более крупные детали с более высокой скоростью, что расширяет область возможных аэрокосмических приложений для преимуществ AM.
Пример решения для управления салоном
Автомобилестроение
Автомобилестроение активно внедряет аддитивные технологии, и такие известные компании, как Audi, используют 3D-принтеры. Не только Audi мира используют 3D-принтеры — все, от команд гоночных автомобилей до производителей оборудования (OEM) для каждого производителя автомобилей, используют 3D-принтеры. Первоначально ценность индустрии 3D-печати для производителей автомобилей была сосредоточена на создании инструментов и приспособлений, которые облегчают производственный процесс. Производители автомобилей чаще всего печатают крепления, держатели и прототипы, которые должны быть жесткими и прочными, а также долговечными.
Однако профессиональные 3D-принтеры теперь также используются для печати высокопрочных, армированных волокном деталей конечного назначения. Garry Rogers Motorsport, например, использует профессиональный 3D-принтер для печати многочисленных деталей конечного использования, таких как рулевые колеса.
Кроме того, некоторые используют профессиональные 3D-принтеры для изготовления запасных частей для многовековых автомобилей. Это гарантирует наличие достаточного количества деталей для обслуживания устаревших автомобилей, а также стандартного обслуживания, ремонта и эксплуатации.
Производство
Промышленные 3D-принтеры, начиная с приспособлений и приспособлений и заканчивая инструментами на конце руки, полностью переворачивают с ног на голову многолетнюю обрабатывающую промышленность. Компании могут создавать нестандартные инструменты и приспособления в небольших объемах по цене, которая намного ниже традиционной, что дает дизайнерам и инженерам больше времени для создания деталей, приносящих доход.Благодаря достижениям в области 3D-печати производители торговых центров получают те же преимущества с профессиональным 3D-принтером, что и гигантские мировые производители, для улучшения и ускорения обработки при одновременном сокращении времени простоя. Компании также могут иметь больше творческой свободы, экономя при этом трудозатраты и время. Например, компания по производству металлоконструкций Lean Machine подошла к 3D-печати с подходом проектирования для аддитивного производства (DFAM), сэкономив более 4000 долларов США на каждом инструменте.
Робототехника
Эти факторы, начиная от возможности настройки и заканчивая уменьшенным весом, делают успешные детали робототехники совместимыми с возможностями 3D-печати. Такие детали, как захваты и крепления датчиков, дороги в изготовлении и должны быть специально разработаны для различных целей. Инженеры-робототехники используют 3D-принтеры для инструментов и деталей конечного использования, от пальцев захвата до целых компонентов робота, чтобы уменьшить вес продукта в целом, чтобы инструменты могли двигаться быстрее и нести более тяжелые предметы. Вместо того, чтобы платить большие суммы денег за неиндивидуализированный дизайн, технологии 3D-печати позволяют компаниям, занимающимся робототехникой, проектировать и изготавливать легкие сложные детали, такие как инструменты на конце руки, за небольшую часть стоимости. Например, компания Haddington Dynamics использует свои четыре принтера для создания 3D-печатных манипуляторов роботов для NASA и GoogleX, что на 58% дешевле, чем при традиционном производстве.
Образование
По мере роста индустрии 3D-печати образовательные учреждения спешат убедиться, что они остаются в авангарде новых технологий для исследовательских и образовательных целей. От профессоров, печатающих детали для образовательных инструментов для передачи плана урока, до аспирантов, использующих принтеры для исследований, 3D-принтеры служат различным целям в колледжах. Такие колледжи, как Государственный университет Оклахомы и Университет Пердью в Индиане, проявляют большой интерес к обучению своих студентов новым материалам и технологиям аддитивного производства.
Рочестерский технологический институт (RIT) предоставил своим студентам конкурентное преимущество, добавив принтеры Markforged в свой центр AMPrint. Центр ориентирован на оснащение студентов лучшими и безопасными промышленными 3D-принтерами для обучения.
*Товарные знаки ULTEM™ и 9085 используются по лицензии SABIC, ее филиалов или дочерних компаний.
Демонстрация Росса Адамса, инженера по приложениям Markforged, о приложениях 3D-печати в аэрокосмической отрасли.
Команда CoSTAR из Лаборатории реактивного движения НАСА
Команда CoSTAR из Лаборатории реактивного движения НАСА использовала свои принтеры Markforged для печати деталей для использования в полевых условиях в рамках DARPA Challenge
3D-печать для образования
Все блоги и информация, содержащаяся в этих блогах, защищены авторским правом Markforged, Inc. и не могут быть скопированы, изменены или восприняты каким-либо образом без нашего письменного разрешения. Наши блоги могут содержать наши знаки обслуживания или товарные знаки, а также наших аффилированных лиц. Использование вами наших блогов не дает вам никаких прав или лицензий на использование наших знаков обслуживания или товарных знаков без нашего предварительного разрешения. Markforged Информация, представленная в наших блогах, не должна рассматриваться как профессиональный совет. Мы не обязаны обновлять или пересматривать блоги на основе новой информации, последующих событий или иным образом.
Читайте также: