Полное руководство по 3D-принтерам

3D принтеры

Аддитивное производство находит все больше и больше областей применения, как в сфере отдыха, так и в промышленности и технологиях. 3D-принтеры произвели революцию в способах печати и они строят новые конструкции, которые могут варьироваться от небольших объектов до живых тканей и даже домов или аэродинамических деталей для автоспорта.

Еще несколько лет назад 2D-печать была предметом научной фантастики. Многие мечтали печатать объекты вместо изображений или текста на простой XNUMXD-бумаге. Сейчас технология настолько зрелая, что есть бесчисленное количество технологий, брендов, моделей, и т.д. В этом руководстве вы можете узнать гораздо больше об этих своеобразных принтерах.

Что такое воксель?

воксель

Если вы еще не знакомы с воксель, важно, чтобы вы понимали, что это такое, так как в 3D-печати это важно. Это аббревиатура от английского «volumetric pixel», кубической единицы, из которой состоит трехмерный объект.

Существуют и другие единицы, такие как тексель (элемент текстуры или пиксель текстуры), который является минимальной единицей текстуры, применяемой к поверхности в компьютерной графике, или тиксель (тактильный пиксель), который представляет собой неологизм, относящийся к типу тактильных технологий для сенсорных экранов, позволяющих имитировать прикосновение к различным текстурам.

Другими словами, было бы 2D-эквивалент пикселя. И, как вы можете видеть на изображении выше, если эту 3D-модель разделить на кубы, каждый из них будет вокселем. Важно указать, что это такое, поскольку некоторые продвинутые 3D-принтеры позволяют контролировать каждый воксель во время печати для достижения лучших результатов.

Что такое 3D-принтер

3D принтер

3D-принтер — это машина, способная печатать объемные объекты из компьютерного дизайна. То есть, как обычный принтер, но вместо печати на плоской поверхности и в 2D он делает с тремя измерениями (ширина, длина и высота)). Проекты, из которых могут быть получены эти результаты, могут исходить из 3D-модели или модели САПР и даже из реального физического объекта, который был XNUMXD сканирование.

И они могут печатать все виды вещей, от таких простых объектов, как чашка кофе, до гораздо более сложных, таких как живые ткани, дома и т. д. Другими словами, мечта многих, кто хотел, чтобы их печатные рисунки оживали на бумаге, здесь, и они достаточно дешевы, чтобы их можно было использовать не только в промышленности, но и дома.

История 3D-печати

История 3D-печати кажется совсем недавней, но правда в том, что она насчитывает несколько десятилетий. Все возникает из струйный принтер 1976 г., из которого был достигнут прогресс в замене печатной краски материалами для создания объектов с объемом, делая важные шаги и отмечая вехи в развитии этой технологии до нынешних машин:

  • В 1981 году было запатентовано первое устройство для 3D-печати. он сделал это Доктор Хидео Кодама, Нагойского муниципального научно-исследовательского института промышленности (Япония). Идея заключалась в том, чтобы использовать 2 различных метода, которые он изобрел для аддитивного производства с использованием фоточувствительной смолы, подобно тому, как производятся чипы. Однако его проект будет заброшен из-за отсутствия интереса и финансирования.
  • В том же десятилетии французские инженеры Ален Ле Меотэ, Оливье де Витт и Жан-Клод Андре, начали исследовать технологию изготовления путем отверждения светочувствительных смол с УФ-отверждением. CNRS не одобрит проект из-за отсутствия областей применения. И хотя они подали заявку на патент в 1984 году, в конечном итоге от него отказались.
  • Чарльз ХаллВ 1984 году он стал соучредителем компании 3D Systems, изобретшей стереолитографию (SLA). Это процесс, с помощью которого 3D-объект может быть напечатан из цифровой модели.
  • La первая 3D-машина типа SLA Он начал продаваться в 1992 году, но его цены были довольно высокими, и это все еще было очень простое оборудование.
  • В 1999 году была отмечена еще одна важная веха, на этот раз относящаяся к биопечать, возможность создать человеческий орган в лаборатории, в частности, мочевой пузырь, используя синтетическое покрытие с самими стволовыми клетками. Эта веха берет свое начало в Институте регенеративной медицины Уэйк Форест, открывающем двери для производства органов для трансплантации.
  • El 3D-печатная почка появится в 2002 году. Это была полнофункциональная модель с возможностью фильтровать кровь и производить мочу у животного. Эта разработка также была создана в том же институте.
  • Адриан Бойер основал RepRap в Университете Бата в 2005 году. Это инициатива с открытым исходным кодом по созданию дешевых 3D-принтеров, которые являются самовоспроизводящимися, то есть они могут печатать свои собственные детали и использовать расходные материалы, такие как 3D нити.
  • Через год в 2006, появляется технология SLS и возможность массового производства благодаря лазеру. С ним открываются двери для промышленного использования.
  • 2008 год станет годом первого принтера с способность к самовоспроизведению. Это был Дарвин RepRap. В том же году также были запущены службы совместного творчества, веб-сайты, на которых сообщества могли делиться своими 3D-проектами, чтобы другие могли распечатать их на своих собственных 3D-принтерах.
  • Значительный прогресс также был достигнут в Разрешение на 3D протезирование. 2008 год станет годом, когда первый человек сможет ходить благодаря напечатанному протезу ноги.
  • 2009 год Makerbot и комплекты 3D-принтеров, чтобы многие пользователи могли купить их по дешевке и самостоятельно собрать собственный принтер. То есть ориентированный на мейкеров и DIY. В том же году доктор Габор Форгач делает еще один большой шаг в области биопечати, получая возможность создавать кровеносные сосуды.
  • El первый напечатанный самолет в 3D появится в 2011 году и будет создан инженерами из Университета Саутгемптона. Это была беспилотная конструкция, но ее можно было изготовить всего за 7 дней и с бюджетом в 7000 евро. Это открыло запрет на производство многих других продуктов. Фактически, в этом же году появится первый напечатанный прототип автомобиля Kor Ecologic Urbee по цене от 12.000 60.000 до XNUMX XNUMX евро.
  • В то же время в печати начали использовать благородные материалы, такие как стерлинговое серебро и 14-каратное золото, тем самым открывая новый рынок для ювелиров, которые могут создавать более дешевые изделия из точного материала.
  • В 2012 году он прибудет первый челюстной протез 3D-печать благодаря группе бельгийских и голландских исследователей.
  • И в настоящее время рынок не перестает находить новые приложения, повысить их производительность, и продолжать расширяться за счет предприятий и домов.

В настоящее время, если вам интересно сколько стоит 3д принтер, может варьироваться от чуть более 100 или 200 евро в случае самых дешевых и маленьких, до 1000 евро и более в случае самых передовых и крупных, и даже некоторые из них стоят тысячи евро для промышленного сектора.

Что такое аддитивное производство или AM

аддитивное производство, 3D-печать

3D-печать — это не что иное, как аддитивное производство, то есть производственный процесс, при котором для создания 3D-моделей накладываются слои материала. Полная противоположность субтрактивному производству, основанному на исходном блоке (лист, слиток, блок, пруток и т. д.), из которого постепенно удаляется материал, пока не будет получен конечный продукт. Например, в качестве субтрактивного производства у вас есть деталь, вырезанная на токарном станке, которая начинается с деревянного бруска.

Благодаря этому революционный метод можно недорого изготовить предметы в домашних условиях, макеты для инженеров и архитекторов, получить прототипы для испытаний и т. д. Кроме того, это аддитивное производство позволило создавать детали, которые ранее были невозможны другими методами, такими как пресс-формы, экструзия и т. д.

Что такое биопринтинг

биопечать

Биопечать — это особый тип аддитивного производства, также созданный с помощью 3D-принтеров, но результаты которого сильно отличаются от инертных материалов. Мая создавать живые ткани и органы, от кожи человека до жизненно важного органа. Они также могут производить биосовместимые материалы, например, для протезов или имплантатов.

Это может быть достигнуто из два метода:

  • Конструкция, своего рода опора или леса построены из композитов. биосовместимые полимеры что они не отвергаются организмом, и что клетки их примут. Эти структуры вводятся в биореактор, чтобы они могли быть заселены клетками, и после введения в организм они постепенно уступают место клеткам организма-хозяина.
  • Это оттиск органов или тканей слой за слоем, но вместо использования таких материалов, как пластик или другие, живые культуры клеток и метод крепления, называемый биобумагой (биоразлагаемый материал) для придания формы.

Как работают 3D-принтеры

аддитивное производство, как работают 3D-принтеры

El как работает 3д принтер Это намного проще, чем может показаться:

  1. Вы можете начать с нуля с помощью программного 3D моделирование или дизайн САПР, чтобы создать нужную модель, или загрузить уже созданный файл, и даже использовать 3D-сканер для получения 3D-модели из реального физического объекта.
  2. Теперь у вас есть 3D-модель хранится в цифровом файле, то есть из цифровой информации с размерами и формами объекта.
  3. Следующее нарезка, процесс, при котором 3D-модель «разрезается» на сотни или тысячи слоев или фрагментов. То есть, как программно нарезать модель.
  4. Когда пользователь нажимает кнопку печати, 3D-принтер, подключенный к ПК через USB-кабель или сеть, или файл, переданный на SD-карту или флэш-накопитель, будет интерпретируется процессором принтера.
  5. Оттуда принтер пойдет управление двигателями перемещать голову и таким образом генерировать слой за слоем, пока не будет получена окончательная модель. Аналогичен обычному принтеру, но объем будет расти слой за слоем.
  6. Способ создания этих слоев может варьироваться в зависимости от технологии у которых есть 3D принтеры. Например, они могут быть получены экструзией или смолой.

3D-дизайн и 3D-печать

3д дизайн, 3д моделирование

Как только вы узнаете, что такое 3D-принтер и как он работает, следующий шаг знать необходимое программное обеспечение или инструменты для печати. Что-то важное, если вы хотите перейти от эскиза или идеи к реальному 3D-объекту.

Вы должны знать, что существует несколько основных типов программного обеспечения для 3D-принтеров:

  • С одной стороны, это программы 3D-моделирование или 3D-дизайн САПР с помощью которого пользователь может создавать проекты с нуля или изменять их.
  • С другой стороны, существует так называемый программное обеспечение для слайсера, который преобразует 3D-модель в конкретные инструкции для печати на 3D-принтере.
  • Существует также программа для модификации сетки. Эти программы, такие как MeshLab, используются для модификации сеток 3D-моделей, когда они вызывают проблемы при их печати, поскольку другие программы могут не учитывать то, как работают 3D-принтеры.

программное обеспечение для 3D-принтера

Вот некоторые из лучшая программа для 3д печати, как платные, так и бесплатные, для 3D моделирование y САПР дизайн, а также бесплатное программное обеспечение или программное обеспечение с открытым исходным кодом:

Sketchup

SketchUp

Google и Last Software созданы SketchUp, хотя окончательно перешла в руки компании Trimble. Это проприетарное и бесплатное программное обеспечение (с различными типами планов оплаты), а также с возможностью выбора между его использованием на рабочем столе Windows или в Интернете (любая операционная система с совместимым веб-браузером).

Эта программа графический дизайн и 3D моделирование является одним из лучших. С ним можно создавать всевозможные конструкции, хотя он специально разработан для архитектурных проектов, промышленного дизайна и т. д.

скачать

Ультимейкер Кура

окончательное лекарство

Ultimaker создал Cura, приложение, специально разработанное для 3D-принтеров. с помощью которого параметры печати могут быть изменены и преобразованы в код G. Он был создан Дэвидом Рааном, когда он работал в этой компании, хотя для облегчения обслуживания он открыл его код под лицензией LGPLv3. Теперь он с открытым исходным кодом, что обеспечивает большую совместимость со сторонним программным обеспечением САПР.

В настоящее время он настолько популярен, что из самых используемых в мире, с более чем 1 миллионом пользователей из разных секторов.

скачать

прусаслайсер

PrusaSlicer

Компания Prusa также хотела создать собственное программное обеспечение. Это инструмент с открытым исходным кодом под названием PrusaSlicer. Это приложение очень богато по функциям и возможностям и находится в активной разработке.

С помощью этой программы вы сможете экспортировать 3D-модели в исходные файлы, которые можно адаптировать к оригинальные принтеры Prusa.

скачать

идейный вдохновитель

идейный вдохновитель

Эта другая программа бесплатна и может быть установлена ​​как на Microsoft Windows, macOS и GNU/Linux. Ideamaker специально разработан для продуктов Raise3D, и это еще один слайсер, с помощью которого вы можете гибко управлять своими прототипами для печати.

скачать

Фрикад

FreeCAD

FreeCAD нуждается в небольшом представлении, это проект с открытым исходным кодом и совершенно бесплатный для дизайна. 3D CAD. С его помощью можно создать любую модель, как в Autodesk AutoCAD, в платной версии и в проприетарном коде.

Он прост в использовании, имеет интуитивно понятный интерфейс и богатый набор инструментов для работы. Именно поэтому он является одним из самых используемых. Он основан на OpenCASCADE и написан на C++ и Python под лицензией GNU GPL.

скачать

смеситель

смеситель

Еще одно отличное знакомство в мире бесплатного программного обеспечения. Это замечательное программное обеспечение используется даже многими профессионалами, учитывая мощность и результат это предлагает. Доступно на нескольких платформах, таких как Windows и Linux, и по лицензии GPL.

Но самое главное в этом программном обеспечении то, что оно служит не только для освещение, рендеринг, анимация и создание трехмерной графики для анимационных видеороликов, видеоигр, картин и т. д., но вы также можете использовать его для 3D-моделирования и создавать то, что вам нужно для печати.

скачать

Autodesk AutoCAD

Autocad

Это платформа, похожая на FreeCAD, но это проприетарное и платное программное обеспечение. Ваши лицензии имеют высокая цена, но это одна из самых используемых программ на профессиональном уровне. С помощью этого программного обеспечения вы сможете создавать как 2D-, так и 3D-проекты САПР, добавляя мобильность, многочисленные текстуры материалам и т. д.

Он доступен для Microsoft Windows, и одним из его преимуществ является совместимость с DWF-файлы, которые являются одними из самых распространенных и разрабатываются самой компанией Autodesk.

скачать

Autodesk Fusion 360

Автодеск Фьюжн

Autodesk Fusion 360 Он имеет много общего с AutoCAD, но основан на облачной платформе, поэтому вы можете работать из любого места и всегда иметь самую продвинутую версию этого программного обеспечения. В этом случае вам также придется платить за подписки, которые тоже не совсем дешевы.

скачать

Tinkercad

tinkercad

TinkerCAD — еще одна программа для 3D-моделирования, которая можно использовать онлайн, из веб-браузера, что значительно расширяет возможности его использования из любого места. С 2011 года он набирает пользователей и стал очень популярной платформой среди пользователей 3D-принтеров и даже в образовательных центрах, поскольку его кривая обучения намного проще, чем у Autodesk.

скачать

Мешлаб

Сетевая Лаборатория

Он доступен для Linux, Windows и macOS, полностью бесплатен и имеет открытый исходный код. MeshLab — это программная система для обработки 3D-сеток.. Целью этого программного обеспечения является управление этими структурами для редактирования, ремонта, проверки, рендеринга и т. д.

скачать

SolidWorks

SolidWorks

Европейская компания Dassault Systèmes из своей дочерней компании SolidWorks Corp. разработала одну из лучших и наиболее профессиональных программ САПР для 2D- и 3D-моделирования. SolidWorks может быть альтернативой Autodesk AutoCAD, но специально разработан для моделирования механических систем. Это не бесплатно, не с открытым исходным кодом и доступно для Windows.

скачать

Creo

PTC Creo

Наконец, Creo — еще одно из лучших программ CAD/CAM/CAE. для 3D-принтеров можно найти. Это программное обеспечение, созданное PTC, позволяет быстро и без особых усилий разрабатывать множество высококачественных продуктов. Все благодаря интуитивно понятному интерфейсу, разработанному для повышения удобства использования и производительности. Вы можете разрабатывать детали для аддитивного и субтрактивного производства, а также для моделирования, генеративного проектирования и т. д. Он платный, с закрытым исходным кодом и только для Windows.

скачать

Impresión 3D

Распечатать 3D

Следующим шагом в разработке с использованием вышеуказанного программного обеспечения является фактическая печать. То есть когда из того файла с моделью 3D-принтер начинает генерировать слои до завершения модели и получения реального дизайна.

Este процесс может занять больше или меньше, в зависимости от скорости печати, сложности изделия и его размера. Но это может длиться от нескольких минут до часов. Во время этого процесса принтер можно оставить без присмотра, хотя всегда полезно время от времени контролировать работу, чтобы предотвратить влияние проблем на конечный результат.

постобработка

3д фигуры, 3д принтеры

Конечно, после того, как деталь будет напечатана на 3D-принтере, в большинстве случаев работа на этом не заканчивается. Потом обычно приходят другие дополнительные шаги, известные как постобработка как:

  • Удалите некоторые детали, которые необходимо сгенерировать и которые не являются частью окончательной модели, такие как основание или опора, которые необходимы для того, чтобы деталь стояла.
  • Отшлифуйте или отполируйте поверхность, чтобы получить лучшую окончательную отделку.
  • Поверхностная обработка объекта, такая как лакировка, покраска, ванны и т.д.
  • Некоторые детали, например металлические, могут даже нуждаться в других процессах, таких как запекание.
  • В случае если деталь пришлось разделить на части из-за невозможности собрать целое из-за ее размеров, может потребоваться соединение частей (сборка, склеивание, сварка...).

Частые сомнения

FAQ

Наконец, раздел о Часто задаваемые вопросы или часто задаваемые вопросы и ответы которые обычно возникают при использовании 3D-принтера. Чаще всего ищут:

Как открыть СТЛ

STL, 3D модель

Один из самых частых вопросов - как вы можете открыть или просмотреть файл .stl. Это расширение относится к файлам стереолитографии и может быть открыто и даже отредактировано программным обеспечением Dassault Systèmes CATIA среди других программ САПР, таких как AutoCAD и т. д.

Помимо STL, существуют также другие файлы как .obj, .dwg, .dxf, и т.д. Все они довольно популярны, и их можно открывать с помощью множества различных программ и даже конвертировать между форматами.

3D шаблоны

3d шаблоны

Следует знать, что вам не всегда нужно создавать 3D-чертеж самостоятельно, вы можете получить готовые модели самых разных вещей, от фигурок из видеоигр или фильмов, до практичных предметов быта, игрушек, протезов, масок, телефонов. кейсы и т.д. Raspberry Pi, и многое другое. Появляется все больше и больше веб-сайтов с библиотеками этих готовые шаблоны для скачивания и печати на вашем 3D-принтере. Некоторые рекомендуемые сайты:

С реальной модели (3D сканирование)

Фигура Цезаря, 3D сканирование

Другая возможность, если вы хотите воссоздать идеальный клон или копия другого 3D-объекта, заключается в использовании 3d сканер. Это устройства, позволяющие отслеживать форму объекта, переводя модель в цифровой файл и разрешая печать.

Приложения и использование 3D-принтера

3D принтер

Наконец, 3D-принтеры можно использовать для многих приложений. Наиболее популярными вариантами использования, которые можно дать, являются:

инженерные прототипы

инженерные прототипы, 3D-принтеры

Одним из самых популярных применений 3D-принтеров в профессиональной сфере является быстрое прототипирование, т. быстрое прототипирование. Либо для получения деталей для гоночного автомобиля, такого как Формула-1, либо для создания прототипов двигателей или сложных механизмов.

Таким образом, инженер получает возможность получить деталь гораздо быстрее, чем если бы ее нужно было отправить на завод для изготовления, а также получить тестовые прототипы чтобы увидеть, будет ли окончательная модель работать так, как ожидалось.

Архитектура и строительство

Arquitectura

фото: © www.StefanoBorghi.com

Конечно, и тесно связанные с вышеизложенным, они также могут быть использованы для строить конструкции и проводить механические испытания для архитекторов или создавать определенные детали, которые нельзя изготовить с помощью других процедур, создавать прототипы зданий или других объектов в качестве образцов или моделей и т. д.

Кроме того, появление бетонные принтеры и другие материалы, также открыли двери для возможности печатать дома быстро и гораздо эффективнее и с уважением к окружающей среде. Было даже предложено взять этот тип принтера на другие планеты для будущих колоний.

Дизайн и кастомизация украшений и других аксессуаров

3D печатные украшения

Одной из самых распространенных вещей является печатные украшения. Способ получить уникальные и более быстрые изделия с индивидуальными характеристиками. Некоторые 3D-принтеры могут печатать некоторые подвески и аксессуары из таких материалов, как нейлон или пластик, разных цветов, но есть и другие, используемые в области профессиональных ювелирных изделий, в которых можно использовать благородные металлы, такие как золото или серебро.

Сюда вы также можете включить некоторые продукты, которые также печатаются в последнее время, например, одежда, обувь, модные аксессуары, И т.д.

Досуг: вещи, сделанные на 3D-принтере

досуг 3d принтер

Не будем забывать досуг, для чего используются многие домашние 3D-принтеры. Эти виды использования могут быть самыми разнообразными: от создания персонализированной поддержки до разработки украшений или запасных частей, до рисования фигурок ваших любимых вымышленных персонажей, футляров для проектов «сделай сам», персонализированных кружек и т. д. То есть для некоммерческого использования.

Обрабатывающая промышленность

промышленность, металлический 3d принтер

Многие обрабатывающая промышленность они уже используют 3D-принтеры для производства своей продукции. Не только из-за преимуществ этого вида аддитивного производства, но и потому, что иногда, учитывая сложность конструкции, невозможно создать ее традиционными методами, такими как экструзия, использование пресс-форм и т. д. Кроме того, эти принтеры эволюционировали, получив возможность использовать самые разные материалы, в том числе печатать металлические детали.

Также принято изготавливать детали для транспортных средств, и даже для самолетов, так как позволяют получить некоторые детали очень легкие и более эффективные. У крупных компаний, таких как AirBus, Boeing, Ferrari, McLaren, Mercedes и т. д., они уже есть.

3D-принтеры в медицине: стоматология, протезирование, биопечать

3d печатные протезы

Еще одним важным сектором для использования 3D-принтеров является область здоровья. Их можно использовать для многих целей:

  • Изготовить зубные протезы точнее, а также брекеты и т.д.
  • Биопечать тканей, таких как кожа или органы, для будущих трансплантаций.
  • Другие виды протезов при проблемах с костями, двигательными или мышечными проблемами.
  • Ортопедия.
  • и так далее

Печатная еда / еда

3D печатная еда

3D-принтеры можно использовать для создания украшений на тарелках или для печати сладостей, таких как шоколад, определенной формы, и даже для многих других продуктов. Следовательно пищевая промышленность она также стремится использовать преимущества этих машин.

Кроме того, способ улучшить питание питательно, такие как печать мясного филе, изготовленного из переработанных белков или из которого были удалены определенные вредные продукты, которые могут содержаться в натуральном мясе. Есть также некоторые проекты по созданию продуктов для веганов или вегетарианцев, которые имитируют настоящие мясные продукты, но созданы из растительного белка.

Образование

образование

И, конечно же, 3D-принтеры — это инструмент, который наводнит образовательные центры, поскольку они фантастический компаньон для занятий. С их помощью учителя могут создавать модели, чтобы учащиеся учились практичным и интуитивно понятным способом, или сами учащиеся могли развивать свою изобретательность и создавать всевозможные вещи.

Больше информации


Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Будьте первым, чтобы комментировать

Оставьте свой комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.

*

*

  1. Ответственный за данные: Мигель Анхель Гатон
  2. Назначение данных: контроль спама, управление комментариями.
  3. Легитимация: ваше согласие
  4. Передача данных: данные не будут переданы третьим лицам, кроме как по закону.
  5. Хранение данных: база данных, размещенная в Occentus Networks (ЕС)
  6. Права: в любое время вы можете ограничить, восстановить и удалить свою информацию.

Английский тестКаталонский тестиспанский тест