Крайно ръководство за 3D принтери

Адитивното производство има все повече и повече области на приложение, както в сектора за свободното време, така и в индустрията и технологиите. 3D принтерите дойдоха да революционизират начина, по който печатате и те изграждат нови структури, които могат да варират от малки предмети до живи тъкани и дори къщи, или аеродинамични части за моторни спортове.

До преди няколко години 2D печатането беше предмет на научната фантастика. Мнозина мечтаеха да могат да отпечатват обекти вместо изображения или текст върху обикновена XNUMXD хартия. Сега технологията е толкова зряла, че има безброй технологии, марки, модели, и т.н. В това ръководство можете да научите много повече за тези особени принтери.

Какво е воксел?

Ако все още не сте запознати с вокселът, важно е да разберете какво представлява, тъй като в 3D печата е важно. Това е съкращението на английския «обемен пиксел», кубична единица, която съставя триизмерен обект.

С други думи, би било 2D еквивалент на пиксел. И както можете да видите на изображението по-горе, ако този 3D модел е разделен на кубчета, всеки един от тях ще бъде воксел. Важно е да посочите какво представлява, тъй като някои усъвършенствани 3D принтери позволяват контрола на всеки воксел по време на печат, за да се постигнат по-добри резултати.

Какво е 3D принтер

3D принтерът е машина, способна да отпечатва обекти с обем от компютърен дизайн. Тоест като конвенционален принтер, но вместо да печата върху плоска повърхност и в 2D, той го прави с три измерения (ширина, дължина и височина)). Проектите, от които могат да бъдат постигнати тези резултати, могат да идват от 3D или CAD модел и дори от реален физически обект, който е бил XNUMXD сканиране.

И те могат отпечатайте всякакви неща, от прости като чаша кафе предмети до много по-сложни като живи тъкани, къщи и т.н. С други думи, мечтата на мнозина, които искаха техните отпечатани рисунки да оживеят от хартия, е тук и те са достатъчно евтини, за да се използват извън индустрията, дори и у дома.

История на 3D печата

Историята на 3D печата изглежда съвсем скорошна, но истината е, че трябва да се върне няколко десетилетия назад. Всичко произтича от мастиленоструен принтер от 1976г, от който е постигнат напредък в замяната на печатарското мастило с материали за генериране на обекти с обем, като се предприемат важни стъпки и се отбелязват важни етапи в развитието на тази технология до сегашните машини:

• През 1981 г. е патентовано първото устройство за 3D печат. той го направи Д-р Хидео Кодама, от Общинския индустриален изследователски институт в Нагоя (Япония). Идеята беше да използва 2 различни метода, които той изобрети за адитивно производство, използвайки фоточувствителна смола, подобно на това как се правят чипове. Проектът му обаче щеше да бъде изоставен поради липса на интерес и финансиране.
• През същото това десетилетие френските инженери Ален Льо Меоте, Оливие дьо Вит и Жан-Клод Андре, започнаха да изследват технологията на производство чрез втвърдяване на фоточувствителни смоли с UV втвърдяване. CNRS няма да одобри проекта поради липса на области на приложение. И въпреки че те са кандидатствали за патент през 1984 г., той в крайна сметка ще бъде изоставен.
• Чарлз ХълПрез 1984 г. той ще основава компанията 3D Systems, изобретявайки стереолитографията (SLA). Това е процес, чрез който 3D обект може да бъде отпечатан от цифров модел.
• La първата 3D машина тип SLA Той започна да се предлага на пазара през 1992 г., но цените му бяха доста високи и все още беше много основно оборудване.
• През 1999 г. беше отбелязан друг голям етап, този път визиран биопринтиране, като е в състояние да генерира човешки орган в лаборатория, по-специално пикочен мехур, използвайки синтетично покритие със самите стволови клетки. Този крайъгълен камък води началото си от Института за регенеративна медицина Уейк Форест, отваряйки вратите за производство на органи за трансплантации.
• El 3D отпечатан бъбрек ще пристигне през 2002 г. Това беше напълно функционален модел със способността да филтрира кръв и да произвежда урина в животно. Тази разработка също е създадена в същия институт.
• Ейдриън Боуър основава RepRap в университета в Бат през 2005 г. Това е инициатива с отворен код за създаване на евтини 3D принтери, които са самовъзпроизвеждащи се, тоест могат да отпечатват свои собствени части и да използват консумативи като 3D нишки.
• Година по-късно, в 2006 г., SLS технологията пристига и възможност за масово производство благодарение на лазера. С него се отварят вратите за индустриална употреба.
• 2008 ще бъде годината на първия принтер с самовъзпроизвеждаща се способност. Това беше Дарвин от RepRap. През същата година започнаха и услуги за съвместно създаване, уебсайтове, където общностите могат да споделят своите 3D дизайни, така че други да могат да ги отпечатат на собствените си 3D принтери.
• Значителен напредък е постигнат и в Разрешение за 3D протезиране. 2008 ще бъде годината, в която първият човек ще може да ходи благодарение на отпечатан протезен крак.
• 2009 е годината на Makerbot и комплекти на 3D принтери, така че много потребители да могат да ги купят евтино и сами да изградят свой собствен принтер. Тоест, ориентиран към производители и DIY. Същата година д-р Габор Форгакс прави още една голяма стъпка в биопринтирането, като успява да създаде кръвоносни съдове.
• El първият отпечатан самолет в 3D ще пристигне през 2011 г., създадена от инженери от университета в Саутхемптън. Това беше безпилотен дизайн, но можеше да бъде произведен само за 7 дни и с бюджет от 7000 евро. Това отвори забраната за производството на много други продукти. Всъщност същата година ще пристигне първият печатен прототип на автомобил, Kor Ecologic Urbee, с цени между 12.000 60.000 и XNUMX XNUMX евро.
• В същото време печатът започва да използва благородни материали като напр стерлингово сребро и 14-каратово злато, отваряйки по този начин нов пазар за бижутери, като могат да създават по-евтини изделия, използвайки прецизния материал.
• През 2012 г. ще пристигне първият имплант за протеза на челюстта 3D отпечатан благодарение на група белгийски и холандски изследователи.
• И в момента пазарът не спира да намира нови приложения, подобряване на тяхната производителност, и да продължи да се разширява от фирми и домове.

В момента, ако се чудите колко струва 3d принтер, може да варира от малко над €100 или €200 в случай на най-евтините и най-малките, до €1000 или повече в случай на най-модерните и по-големи, и дори някои, които струват хиляди евро за промишления сектор.

Какво е адитивно производство или AM

3D принтирането не е нищо повече от адитивно производство, тоест производствен процес, който, за да създаде 3D модели, припокрива слоеве от материал. Точно обратното на субтрактивното производство, което се основава на първоначален блок (лист, слитък, блок, пръчка,...), от който материалът постепенно се отстранява, докато се постигне крайният продукт. Например, като субтрактивно производство имате парче, издълбано на струг, което започва с дървен блок.

Благодарение на това революционен метод можете да получите евтино производство на предмети у дома, модели за инженери и архитекти, да получите прототипи за тестване и т.н. В допълнение, това адитивно производство направи възможно създаването на части, които преди са били невъзможни чрез други методи като форми, екструдиране и др.

Какво е биопринтиране

Биопечатът е специален вид адитивно производство, също създадено с 3D принтери, но чиито резултати са много различни от инертните материали. Може създават живи тъкани и органи, от човешка кожа до жизненоважен орган. Те могат също да произвеждат биосъвместими материали, като тези за протези или импланти.

Това може да се постигне от два метода:

• Конструкция, вид опора или скеле се изгражда от композити биосъвместими полимери че не са отхвърлени от тялото и че клетките ще ги приемат. Тези структури се въвеждат в биореактор, така че да могат да бъдат населени с клетки и веднъж вкарани в тялото, те постепенно ще направят път за клетките на организма гостоприемник.
• Това е отпечатък на органи или тъкани слой по слой, но вместо да се използват материали като пластмаси или други, живи клетъчни култури и метод за закрепване, наречен биохартия (биоразградим материал) за оформяне.

Как работят 3D принтерите

El как работи 3d принтер Много по-просто е, отколкото може да изглежда:

1. Можете да започнете от нулата със софтуер до 3d моделиране или CAD дизайн, за да генерирате модела, който искате, или изтеглете вече създаден файл и дори използвайте 3D скенер, за да получите 3D модела от реален физически обект.
2. Сега имате 3D модел, съхранен в цифров файл, тоест от цифрова информация с размерите и формите на обекта.
3. Следното е нарязване, процес, при който 3D моделът се „нарязва“ на стотици или хиляди слоеве или резени. Тоест как да нарежете модела чрез софтуер.
4. Когато потребителят щракне върху бутона за печат, 3D принтерът, свързан към компютъра чрез USB кабел или мрежа, или файлът, предаден на SD карта или писалка, ще бъде интерпретирани от процесора на принтера.
5. Оттам принтерът ще отиде управление на двигателите да преместите главата и по този начин да генерирате слой по слой, докато се постигне крайният модел. Подобно на конвенционален принтер, но обемът ще нараства слой по слой.
6. Начинът, по който се генерират тези слоеве може да варира според технологията които имат 3D принтери. Например, те могат да бъдат чрез екструдиране или чрез смола.

3D дизайн и 3D печат

След като разберете какво е 3D принтер и как работи, следващото нещо е познават необходимия софтуер или инструменти за печат. Нещо съществено, ако искате да преминете от скица или идея към истински 3D обект.

Трябва да знаете, че има няколко основни типа софтуер за 3D принтери:

• От една страна са програмите на 3D моделиране или 3D CAD дизайн с които потребителят може да създава дизайните от нулата или да ги променя.
• От друга страна има т.нар софтуер за изрязване, който преобразува 3D модела в конкретни инструкции, които да бъдат отпечатани на 3D принтера.
• Има и софтуер за модифициране на мрежата. Тези програми, като MeshLab, се използват за модифициране на мрежите на 3D моделите, когато създават проблеми при отпечатването им, тъй като други програми може да не вземат предвид начина, по който работят 3D принтерите.

Софтуер за 3D принтер

Ето някои от най-добрият софтуер за 3D печат, както платени, така и безплатни, за 3d моделиране y CAD дизайн, както и безплатен софтуер или софтуер с отворен код:

Sketchup

Google и последния създаден софтуер SketchUp, въпреки че накрая премина в ръцете на компанията Trimble. Това е собствен и безплатен софтуер (с различни видове планове за плащане), а също и с възможност за избор между използването му на работния плот на Windows или в мрежата (всяка операционна система със съвместим уеб браузър).

Тази програма на графичен дизайн и 3D моделиране е един от най-добрите. С него можете да създавате всякакви конструкции, въпреки че е специално проектиран за архитектурни проекти, индустриален дизайн и др.

изтегляне

Ultimaker Cure

Ultimaker създаде Cura, приложение, специално разработено за 3D принтери с който параметрите на печат могат да бъдат модифицирани и трансформирани в код G. Създаден е от Дейвид Раан, докато той е работил в тази компания, въпреки че за по-лесна поддръжка той ще отвори кода й под лиценз LGPLv3. Вече е с отворен код, което позволява по-голяма съвместимост с CAD софтуер на трети страни.

В днешно време е толкова популярен, че е от най-използваните в света, с повече от 1 милион потребители от различни сектори.

изтегляне

prusaslicer

Компанията Prusa също иска да създаде свой собствен софтуер. Това е инструментът с отворен код, наречен PrusaSlicer. Това приложение е много богато по отношение на функции и функции и има доста активно развитие.

С тази програма ще можете да експортирате 3D модели в собствени файлове, които могат да бъдат адаптирани оригиналните принтери Prusa.

изтегляне

създател на идеи

Тази друга програма е безплатна и може да бъде инсталирана и на двете Microsoft Windows, macOS и на GNU/Linux. Ideamaker е специално разработен за продукти на Raise3D и е още един слайсер, с който можете да управлявате своите прототипи за печат по гъвкав начин.

изтегляне

freecad

FreeCAD се нуждае от малко въведения, това е проект с отворен код и напълно безплатен за проектиране 3D CAD. С него можете да създадете всеки модел, както бихте направили в Autodesk AutoCAD, платената версия и собствен код.

Той е лесен за използване и с интуитивен интерфейс и богат на инструменти за работа. Ето защо е един от най-използваните. Базиран е на OpenCASCADE и е написан на C++ и Python, под GNU GPL лиценза.

изтегляне

бъркачка

Още един страхотен познат в света на безплатния софтуер. Този страхотен софтуер се използва дори от много професионалисти, като се има предвид мощност и резултати то предлага. Предлага се на множество платформи, като Windows и Linux, и под GPL лиценза.

Но най-важното за този софтуер е, че той не само служи за осветление, рендиране, анимация и създаване на триизмерни графики за анимирани видеоклипове, видео игри, картини и т.н., но можете да го използвате и за 3D моделиране и да създадете това, което ви е необходимо за печат.

изтегляне

Autodesk AutoCAD

Това е платформа, подобна на FreeCAD, но е собствен и платен софтуер. Вашите лицензи имат a висока цена, но е една от най-използваните програми на професионално ниво. С този софтуер ще можете да създавате както 2D, така и 3D CAD дизайни, добавяйки мобилност, множество текстури към материалите и т.н.

Предлага се за Microsoft Windows, като едно от предимствата му е съвместимостта с DWF файлове, които са едни от най-разпространените и разработени от самата компания Autodesk.

изтегляне

Autodesk Fusion 360

Autodesk Fusion 360 Той има много прилики с AutoCAD, но е базиран на облачна платформа, така че можете да работите от където пожелаете и винаги да имате най-напредналата версия на този софтуер. В този случай ще трябва да плащате и абонаменти, които също не са точно евтини.

изтегляне

Tinkercad

TinkerCAD е друга програма за 3D моделиране, която може да се използва онлайн, от уеб браузър, което значително отваря възможностите за използването му от където и да е необходимо. От 2011 г. тя набира потребители и се превърна в много популярна платформа сред потребителите на 3D принтери и дори в образователни центрове, тъй като кривата на обучение е много по-лесна от тази на Autodesk.

изтегляне

мрежеста лаборатория

Той е достъпен за Linux, Windows и macOS и е напълно безплатен и с отворен код. MeshLab е софтуерна система за обработка на 3D мрежи. Целта на този софтуер е да управлява тези структури за редактиране, ремонт, инспекция, изобразяване и т.н.

изтегляне

SolidWorks

Европейската компания Dassault Systèmes, от дъщерното си дружество SolidWorks Corp., разработи един от най-добрите и професионални CAD софтуери за 2D и 3D моделиране. SolidWorks може да е алтернатива на Autodesk AutoCAD, но е така специално проектирани за моделиране на механични системи. Не е безплатен, нито е с отворен код и е достъпен за Windows.

изтегляне

Creo

На последно място, Creo е друг от най-добрите CAD/CAM/CAE софтуер за 3D принтери можете да намерите. Това е софтуер, създаден от PTC и който ви позволява да проектирате множество висококачествени продукти, бързо и с малко работа. Всичко благодарение на неговия интуитивен интерфейс, предназначен да подобри използваемостта и производителността. Можете да разработвате части за адитивно и изваждащо производство, както и за симулация, генеративен дизайн и др. Платен е, със затворен код и само за Windows.

изтегляне

печат 3D

Следващата стъпка за проектиране с помощта на горния софтуер е действителният печат. Тоест, когато от този файл с модела 3D принтерът започва да генерира слоевете до завършване на модела и получаване на реалния дизайн.

това процесът може да отнеме повече или по-малко, в зависимост от скоростта на печат, сложността на парчето и неговия размер. Но може да продължи от няколко минути до часове. По време на този процес принтерът може да бъде оставен без надзор, въпреки че винаги е положително да наблюдавате работата от време на време, за да предотвратите проблемите да се отразят на крайния резултат.

постпроцес

Разбира се, след като частта приключи с отпечатването на 3D принтера, работата в повечето случаи не свършва дотук. Тогава обикновено идват други допълнителни стъпки, известни като последваща обработка като:

• Елиминирайте някои части, които трябва да бъдат генерирани и които не са част от крайния модел, като например основа или опора, която е необходима, за да може частта да стои.
• Шлифирайте или полирайте повърхността, за да постигнете по-добро крайно покритие.
• Повърхностна обработка на обекта, като лакиране, боядисване, вани и др.
• Някои парчета, като метални парчета, може дори да се нуждаят от други процеси като печене.
• В случай, че част е трябвало да бъде разделена на части, тъй като не е било възможно да се изгради цялото поради размерите му, може да се наложи съединяване на частите (сглобяване, лепене, заваряване...).

Често задавани въпроси

И накрая, разделът за Често задавани въпроси или често задавани въпроси и отговори които обикновено възникват при използване на 3D принтер. Най-често търсените са:

Как да отворя STL

Един от най-честите въпроси е как можете да отворите или прегледате .stl файл. Това разширение се отнася до стереолитографски файлове и може да се отваря и дори редактира от софтуера Dassault Systèmes CATIA сред други CAD програми като AutoCAD и др.

В допълнение към STL има също други файлове като .obj, .dwg, .dxf, и т.н. Всички те са доста популярни и могат да се отварят с много различни програми и дори да конвертират между формати.

3D шаблони

Трябва да знаете, че не винаги е необходимо сами да създавате 3D чертежа, можете да получите готови модели на всякакви неща, от фигурки от видео игри или филми, до практични предмети за бита, играчки, протези, маски, телефон случаи и др. Raspberry Pi, и още много. Има все повече и повече уебсайтове с библиотеки от тях готови за изтегляне и отпечатване шаблони на вашия 3D принтер. Някои препоръчани сайтове са:

• вселена
• 3D Склад
• PrusaPrinters
• Представете си
• GrabCad
• MyMiniFactory
• щифтова форма
• TurboSquid
• 3DEекспорт
• Free3D
• разтърси
• Галерия за 3D печат XYZ
• култове3d
• ремонтируеми
• 3DaGoGo 
• Free3D
• Ковачницата
• НАСА
• Планове за уроци Dremel
• Полярен облак
• stlffinder
• Sketchfab
• hum3d

От реален модел (3D сканиране)

Друга възможност, ако това, което искате, е да пресъздадете перфектен клонинг или реплика на друг 3D обект, е да използвате a 3D скенер. Те са устройства, които ви позволяват да проследявате формата на обект, прехвърляйки модела в цифров файл и позволявайки отпечатване.

Приложения и приложения на 3D принтера

И накрая, 3D принтерите са може да се използва за много приложения. Най-популярните употреби, които могат да бъдат дадени, са:

инженерни прототипи

Едно от най-популярните приложения на 3D принтерите в професионалната област е за бързо създаване на прототипи, т.е. бързо прототипиране. Или за получаване на части за състезателна кола, като Формула 1, или за създаване на прототипи на двигатели или сложни механизми.

По този начин на инженера се позволява да получи част много по-бързо, отколкото ако трябва да бъде изпратена в завод за производство, както и да получи тестови прототипи за да видим дали един окончателен модел ще работи както се очаква.

архитектура и строителство

снимка: © www.StefanoBorghi.com

Разбира се, и тясно свързани с горното, те също могат да бъдат използвани изграждане на конструкции и извършване на механични тестове за архитекти или изграждане на определени части, които не могат да бъдат произведени с други процедури, създаване на прототипи на сгради или други обекти като мостри или модели и т.н.

Освен това, появата на бетонни принтери и други материали, също отвориха вратата за възможността да отпечатате къщи бързо и много по-ефективно и с уважение към околната среда. Дори беше предложено този тип принтер да бъде занесен на други планети за бъдещи колонии.

Дизайн и персонализиране на бижута и други аксесоари

Едно от най-разпространените неща е печатни бижута. Начин за получаване на уникални и по-бързи парчета с персонализирани характеристики. Някои 3D принтери могат да отпечатат някои прелести и аксесоари в материали като найлон или пластмаса в различни цветове, но има и някои други, използвани в областта на професионалните бижута, които могат да използват благородни метали като злато или сребро.

Тук бихте могли да включите и някои продукти, които също се отпечатват напоследък, като напр облекло, обувки, модни аксесоариИ др

Свободно време: неща, направени с 3D принтер

Да не забравяме свободно време, за което се използват много домашни 3D принтери. Тези употреби могат да бъдат много разнообразни, от създаване на персонализирана опора, до разработване на декорации или резервни части, до рисуване на фигури на любимите ви измислени герои, калъфи за DIY проекти, персонализирани чаши и т.н. Тоест за цели с нестопанска цел.

Производствена индустрия

много производствени индустрии те вече използват 3D принтери за производство на своите продукти. Не само заради предимствата на този вид адитивно производство, но и защото понякога, предвид сложността на дизайна, не е възможно да се създаде чрез традиционни методи като екструдиране, използване на форми и др. В допълнение, тези принтери са се развили, като са в състояние да използват много разнообразни материали, включително отпечатване на метални части.

Също така е обичайно да се правят части за превозни средства, и дори за самолети, тъй като позволяват да се получат някои части, които са много леки и по-ефективни. Големите като AirBus, Boeing, Ferrari, McLaren, Mercedes и т.н., вече ги имат.

3D принтери в медицината: стоматология, протезиране, биопринтиране

Друг от страхотните сектори за използване на 3D принтери е областта на здравето. Те могат да се използват за много цели:

• Произвеждайте по-прецизно зъбни протези, както и скоби и др.
• Биопринтиране на тъкани като кожа или органи за бъдещи трансплантации.
• Други видове протези за костни, двигателни или мускулни проблеми.
• Ортопедия.
• и т.н.

Печатна храна / храна

3D принтерите могат да се използват за създаване на декорации върху чинии или за отпечатване на сладки като шоколади в определена форма и дори за много други различни храни. Следователно, на хранително-вкусовата промишленост също така се стреми да използва предимствата на тези машини.

В допълнение, начин на подобряване на хранителната стойност на храната, като отпечатването на месни филета, направени от рециклирани протеини или от които са отстранени някои вредни продукти, които могат да бъдат в естествено месо. Има и някои проекти за създаване на продукти за вегани или вегетарианци, които симулират истински месни продукти, но са създадени от растителен протеин.

Образование

И, разбира се, 3D принтерите са инструмент, който ще наводни образователните центрове, тъй като са фантастичен спътник за класове. С тях учителите могат да генерират модели, така че учениците да учат по практичен и интуитивен начин, или самите ученици да развият способността си за изобретателност и да създават всякакви неща.

повече информация

• Най-добрите 3D принтери със смола
• 3D скенер
• Резервни части за 3D принтер
• Филаменти и смола за 3D принтери
• Най-добрите индустриални 3D принтери
• Най-добрите 3D принтери за дома
• Най-добрите евтини 3D принтери
• Как да изберем най-добрия 3D принтер
• Всичко за форматите за STL и 3D печат
• Видове 3D принтери