Что нужно знать о 3D-печати. Тем, кому она никогда не понадобится

Версия для печати

Уже несколько лет я так или иначе связан с аддитивными технологиями, более известными как 3D-печать. За это время доводилось общаться и с экспертами в данной области и с совершенно нормальными людьми, не имеющими ровным счетом ни малейшего представления о 3D-печати, но желающими следовать трендам.

В результате у меня сформировалось собственное мнение о 3D-печати и её применимости к повседневной жизни.

— О, привет, привет! Слушай, это все напечатано на 3D-принтере? Ничего себе!

Да, напечатать можно многое, но ничего магического здесь нет. 3D-печать — это всего лишь еще один технологический процесс производства. Вы же не удивляетесь, когда видите, например, бронзовую статую: “О! Это что, реально отлито?”, или обычный болт: “Ух ты, это штамповка? Ничего себе”.

— Хм, тогда почему 3D-печать так популярна? Это что-то новое?

Новое — понятие относительное. Первые разработки и прототипы, которые легли в основу современной 3D-печати, появились 80-х годах XX века, то есть всего лишь около 40 лет назад.

Газетная статья, датируемая 1987 годом. На Фото Carl Deckard и Joe Beaman демонстируют пластиковые модели, производенные на установке селективного лазерного спекания  —  прототипе современных 3D-принтеров

Wilfried Vancraen — основатель и генеральный директор бельгийской компании Materialise, пионера 3D-печати в Европе

В то же время, первый патент на беспроводную связь, например, был получен в 1872 году, около 145 лет назад, а первые примитивные токарные станки стали появляться еще в 14 веке.

Поэтому да, 3D-печать действительно можно назвать относительно новой технологией, однако она вовсе не является разработкой последних нескольких лет.

— Тогда почему я о ней услышал совсем недавно, если ей почти 40 лет?

У любой технологии есть цикл зрелости — процесс ее становления от появления до исчезновения. Этот процесс может растягиваться на десятилетия и зависеть от многих факторов.

Сегодня промышленная 3D-печать вошли в стадию активного применения. Ее все больше начинают использовать в тех областях, где ранее она была недоступна. 3D-печать постепенно избавляется от прежних проблем, появляются новые материалы и разработки.

Один из вариантов использования 3D-печати в будущем для протезирования и печати человеческих органов

Пример использования трехмерной печати в судостроении. Статуя была напечатана на 3D-принтере из фотополимера, после чего покрашена и установлена на корабле.

Одновременно с этим, появляется оборудование другого типа, предназначенное для домашнего использования. Производители смогли адаптировать некоторые технологии печати к потребительскому сегменту и сделать их доступными каждому.

Типичный представитель доступных трехмерных принтеров, который можно использовать в домашних условиях

— Но зачем мне 3D-печать? Что я могу с ее помощью сделать, ведь я не произвожу болты и не отливаю статуи?

В том то и дело, что ничего. Откровенно говоря, необходимость 3D-печати для нас с вами пока слишком преувеличена.

Эта технология может принести ощутимую пользу разве что малому бизнесу и индивидуальным предпринимателям, например ювелирам, архитекторам или промышленным дизайнерам.

Напечатанные на 3D-принтере ювелирные украшения индивидуального дизайна

Архитектурный макет, напечатанный на 3D-принтере

Основным аргументом производителей для продвижения трехмерных принтеров на потребительском рынке является возможность создавать уникальные и эксклюзивные вещи. К сожалению, на сегодняшний день этого аргумента недостаточно для того, чтобы в каждом доме появился свой собственный 3D-принтер.

Мы живем во времена рассвета таких компаний как IKEA, H&M, Walmart и многих других. Они позволяют каждому из нас купить все, что нам нужно за минимальную стоимость. Изготовление этих же вещей на 3D-принтере было бы неоправданно дорогим. Да и тратить свое время на это может позволить себе разве что очень увлеченный энтузиаст.

— Хорошо, а почему ее называют печать? И 3D — это что-то виртуальное?

В данном случае приставка “3D” не имеет никакого отношения к виртуальной реальности, 3D-очкам или чему-то подобному. А вот сам процесс действительно напоминает обычную струйную или лазерную печать на бумаге, которой мы пользуемся каждый день.

В домашних или офисных принтерах струя краски или лазер воздействует на бумагу. В 3D-печати вместо бумаги используется емкость (платформа), наполненная материалом, из которого и будет в дальнейшем состоять полученное изделие.

Современных материалов для 3D-печати слишком много, чтобы перечислять все, но можно выделить основные группы:

• Пластики

• Металлы

• Гипс

• Воск

• Керамика

• Дерево (смеси)

• и др.

Фото с сайта https://i.materialise.com

Фото с сайта https://i.materialise.com

Фото с сайта https://i.materialise.com

Фото с сайта https://i.materialise.com

Почему 3D? Давайте снова обратимся к офисному принтеру. Когда печать одного листа закончена, принтер “выплевывает” готовый лист и заменяет его другим, снова и снова повторяя процесс печати.

Когда 3D-принтер заканчивает печатать один слой, ему тоже нужно “выплюнуть лист”, то есть заменить напечатанный слой материала новым. “Выплюнуть” платформу, наполненную металлическим порошком, достаточно сложно, поэтому в данном случае она просто опускается вниз, а новый слой наносится поверх старого. Таким образом, в процессе печати платформа постоянно опускается вниз, а печатаемые слои накладываются друг на друга, и модель “растет” вверх. Отсюда и возникает третье измерение  —  высота. Два других, длина и ширина, у нас были и раньше.

— Звучит сложно и серьезно. Наверное, это дорого?

Если говорить о производственных машинах — да, это серьезно и дорого. В 3D-принтерах, созданных для домашнего применения, используются более простые технологии и материалы, что позволяет снизить стоимость владения таким принтером до вполне вменяемого уровня.

— А если я не хочу покупать принтер, но хочу что-то напечатать?

Одна из новых и довольно популярных услуг печати своей мини-копии, которая стала доступна благодаря 3D-печати

Сегодня это сделать достаточно просто. По всему миру работает множество компаний, оказывающих услуги 3D-печати. Вам нужно только иметь 3D-модель, которую вы будете печатать, и выбрать материал, например, пластик.

— А сколько по времени печатаются модели на 3D-принтере?

На этот вопрос нельзя ответить однозначно, так как все зависит от модели принтера, применяемой технологии и материала, характеристик самой 3D-модели и многого чего еще. Например, средняя печать небольшого объекта из гипса, высотой 15 см, может занять порядка 4 часов.

— Ты говорил, что можно печатать металлом и деревом. Это как?

Существует более 10 различных технологий 3D-печати, созданных для получения деталей с различными физическими свойствами или из разных материалов.

Одна из наиболее распространенных технологий печати — спекание порошка с помощью лазера. Если вы используете такой принтер, то можете заполнить его камеру практически любым порошком, от металлического до деревянной стружки с примесями.

Так выглядит металлический порошок, спекаемый лазером в камере ринтера

3D-печать позволяет производить изделия самой сложной формы

— Еще я слышал, что на 3D-принтере печатают дома и еду! Как такое возможно?

Легко! В основе таких принтеров лежит принцип, немного отличный от описанного ранее. В данном случае материал построения находится не в камере, а наносится на платформу с помощью экструдера — сопла. В так называемых пищевых принтерах используются съедобные материалы, например шоколад. Он наносится на подложку слой за слоем, как крем на торт.

С домами все то же самое. В данном случае материал — раствор бетона, который слой за слоем наносится на фундамент.

— Значит, никаких чудес? Так в чем же тогда преимущество 3D-печати?

У 3D-печати, как и у любой другой технологии, есть и плюсы и минусы.

Основные плюсы это:

• Возможность печати изделий абсолютно любой формы;

• Изготовление полноцветных изделий. Некоторые принтеры позволяют печатать сразу цветные детали;

• Высокая точность. Некоторые технологии используются для печати высокоточных изделий, где счет идет на микроны;

• Практически отсутствуют отходы производства. Традиционные технологии обработки изделия снимают все лишнее с заготовки, в результате чего остается много неиспользованного материала.

• 3D-печать использует аддитивный метод, в котором деталь создается путем добавления только того количества материала, который необходим;

• И др.

Минусов тоже хватает:

• Пока еще дорогие расходные материалы;

• Капризное оборудование, требующего постоянного обслуживания;

• Высокая цена;

• И др.

— Спасибо, теперь я знаю намного больше про 3D-печать!

Надеюсь, что мои выводы помогут кому-нибудь из вас сэкономить свое драгоценное время на изучение основ 3D-печати, и освободить его, например, для ловли Покемонов.

—

Александр Гладкий, опубликовано на сайте Медиум

В тему:

• Распечатанная на 3D-принтере почка спасла американку от рака
• 3D-принтеры: пицца, почки, пистолеты
• Nike и Adidas стали печатать кроссовки на 3D-принтерах
• 12 прорывных технологий, которые лишат миллионы людей рабочих мест
• Питер Диамандис: Почему стоимость жизни резко снизится в ближайшие 20 лет