Как работают 3D принтеры и 3D сканеры
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Вот тот самый клей.
А это готовые изделия, макет будущего помещения какого-то офиса, сделан по заказу одной фирмы.
Посмотрите на детали, но это еще цветочки, дальше мы увидим еще более мелкие вещицы.
Этот видеоролик, в котором подробно показан процесс печати на подобных станках.
<iframe width="640" />
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.
Следующая модель принтера работает по технологии DLP.
Если не ошибаюсь, на этом снимке можно видеть DLP проектор.
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.
Если в предыдущем принтере модель отверждается ультрафиолетовой вспышкой, то в Ultra это делает DLP проектор обычным светом.
Это печка, в которой плавится воск, послуживший дополнительным материалом при печати. Температуру можно видеть на дисплее.
Достанем поддон.
Готовые изделия.
Обратите внимание насколько тонкая печать.
Непрозрачный материал – воск.
Из этих деталек будут собирать машинку.
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.
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,
Вот образцы таких изделий. Они достаточно прочные, просто так руками не поломать.
На этом видео достаточно подробно видно, как работает такой принтер.
<iframe width="640" />
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.
Это 3D сканер отечественного производства, как мне сказали довольно неплохой.
А теперь, в качестве эксперимента сделаем виртуальную модель одного из специалистов компании. Подключаем сканер к компьютеру, включаем софт и поехали.
Проводим сканером по всей высоте фигуры на расстоянии не далее одного метра от нее.
Подиум, на котором стоит человек, в это время потихоньку вращается.
Вуаля, и вот фигурка человека появилась в компьютере. Почти как в фантастическом фильме «Газонокосильщик».
Лишние детали будут убраны, шероховатости – откорректированы.
А это другой, подобный сканер.
Для того, чтобы сканировать объект, нужно выключить свет в помещении.
Кстати, будущая модель не должна быть глянцевой, иначе ее проблематично будет отсканировать. Эта утка уже была отсканирована, до этого она имела матовую поверхность.
Обратите внимание на несколько объективов.
Вот, что получается в итоге.
Другой вид. Поверхность модели усеяна треугольниками.
А это 3D модели разных частей машин, сделаны по заказу тюнинговых ателье.
Ателье получит свою 3D модель, дорисует навороченный бампер или еще что-то, а потом обрадует своего клиента новым обвесом.
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.
Детализация достаточно подробная. Я видел фигурку человека, на которой были видны его татуировки.
Фигурка индуистского бога Ганеша. Пластик.
Полимер другого типа.
И конечный результат, который сделал заказчик из напечатанных прототипов.
Техническая деталь со сложной внутренней частью.
Разнообразные пластиковые кольца. 3D принтеры значительно облегчат работу ювелиров в будущем.
Храм Христа Спасителя. Модель печаталась примерно 10 часов, гипсовый композит, толщина стенок около сантиметра.
Еще один храм, может кто подскажет название?
Рука киборга, пластиковая модель.
Напечатали все детали, скрепили винтиками, и все!
Образец довольно подвижный, не хрупкий.
В витринах компании – разнообразие моделей, напечатанных здесь.
Некоторые изделия можно гальванизировать и использовать в таком виде.
А это фотография, естественно, напечатанная принтером, и такое возможно.
Толщина гипсовой фотографии примерно 3-5 мм.
Однако, вещь, которая поразила меня больше всех – вот это ситечко. Посмотрите насколько тонкая вещь, просто удивительно.
Еще раз повторюсь – все, что лежит на витрине – сделано на 3D принтерах.
Ну и, наконец, скоро можно забыть и о гончарном круге с такими технологиями
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Вот тот самый клей.
А это готовые изделия, макет будущего помещения какого-то офиса, сделан по заказу одной фирмы.
Посмотрите на детали, но это еще цветочки, дальше мы увидим еще более мелкие вещицы.
Этот видеоролик, в котором подробно показан процесс печати на подобных станках.
<iframe width="640" />
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.
Следующая модель принтера работает по технологии DLP.
Если не ошибаюсь, на этом снимке можно видеть DLP проектор.
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.
Если в предыдущем принтере модель отверждается ультрафиолетовой вспышкой, то в Ultra это делает DLP проектор обычным светом.
Это печка, в которой плавится воск, послуживший дополнительным материалом при печати. Температуру можно видеть на дисплее.
Достанем поддон.
Готовые изделия.
Обратите внимание насколько тонкая печать.
Непрозрачный материал – воск.
Из этих деталек будут собирать машинку.
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.
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,
Вот образцы таких изделий. Они достаточно прочные, просто так руками не поломать.
На этом видео достаточно подробно видно, как работает такой принтер.
<iframe width="640" />
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.
Это 3D сканер отечественного производства, как мне сказали довольно неплохой.
А теперь, в качестве эксперимента сделаем виртуальную модель одного из специалистов компании. Подключаем сканер к компьютеру, включаем софт и поехали.
Проводим сканером по всей высоте фигуры на расстоянии не далее одного метра от нее.
Подиум, на котором стоит человек, в это время потихоньку вращается.
Вуаля, и вот фигурка человека появилась в компьютере. Почти как в фантастическом фильме «Газонокосильщик».
Лишние детали будут убраны, шероховатости – откорректированы.
А это другой, подобный сканер.
Для того, чтобы сканировать объект, нужно выключить свет в помещении.
Кстати, будущая модель не должна быть глянцевой, иначе ее проблематично будет отсканировать. Эта утка уже была отсканирована, до этого она имела матовую поверхность.
Обратите внимание на несколько объективов.
Вот, что получается в итоге.
Другой вид. Поверхность модели усеяна треугольниками.
А это 3D модели разных частей машин, сделаны по заказу тюнинговых ателье.
Ателье получит свою 3D модель, дорисует навороченный бампер или еще что-то, а потом обрадует своего клиента новым обвесом.
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.
Детализация достаточно подробная. Я видел фигурку человека, на которой были видны его татуировки.
Фигурка индуистского бога Ганеша. Пластик.
Полимер другого типа.
И конечный результат, который сделал заказчик из напечатанных прототипов.
Техническая деталь со сложной внутренней частью.
Разнообразные пластиковые кольца. 3D принтеры значительно облегчат работу ювелиров в будущем.
Храм Христа Спасителя. Модель печаталась примерно 10 часов, гипсовый композит, толщина стенок около сантиметра.
Еще один храм, может кто подскажет название?
Рука киборга, пластиковая модель.
Напечатали все детали, скрепили винтиками, и все!
Образец довольно подвижный, не хрупкий.
В витринах компании – разнообразие моделей, напечатанных здесь.
Некоторые изделия можно гальванизировать и использовать в таком виде.
А это фотография, естественно, напечатанная принтером, и такое возможно.
Толщина гипсовой фотографии примерно 3-5 мм.
Однако, вещь, которая поразила меня больше всех – вот это ситечко. Посмотрите насколько тонкая вещь, просто удивительно.
Еще раз повторюсь – все, что лежит на витрине – сделано на 3D принтерах.
Ну и, наконец, скоро можно забыть и о гончарном круге с такими технологиями
Комментариев 4
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.