Що за гаджет? 3D принтер

Колись великий Мікеланджело на питання про те, як він створює свої скульптури, відповів: «Я беру камінь і відсікаю все зайве» Цим принципом слід багато сучасні виробництва, переводячи матеріали тонни стружки, тирси та інших відходів. Але є й інший підхід, схоже гончарної справи — коли відходів, по суті, немає, що робить виробництво дешевше, экологичней і доступніше.3D-принтери якраз є технічним втіленням цього підходу.

Що ж являє собою 3D принтер і як він працює?

3D принтер — пристрій, що дозволяє створювати предмети з такою ж легкістю, з якою звичайні принтери друкують текст. Звичайно, швидкість друку об'єктів істотно відрізняється від швидкості друку тексту — сучасний принтер роздрукує один лист за частки хвилини, а на предмет знадобиться кілька годин. Але на виготовлення вручну такого ж предмета теж знадобиться не пару хвилин, та ще й відповідний рівень майстерності. А 3D принтер зробить все самостійно, так що вільний час можна з користю витратити на інші справи. По суті, такий принтер можна назвати універсальною фабрикою на вашому столі.

Існують кілька основних технологій друку об'єктів. Один передбачає використання лазерів, які шар за шаром кристалізують необхідну конструкцію зі спеціального полімеру. Після утворення шару спеціальний затискач трохи підводить об'єкт з ванни з полімером і йде кристалізація наступного шару. Процес по видовищності нагадує трансформації робота з рідкого металу з «Термінатор 2». Хоч ця технологія ще на стадії доведення, але це вже найшвидший спосіб 3D друку. Втім, разом з тим і найдорожчий. Лазери, спеціальні полімери — все це коштує не дуже дешево. Хоча зараз є моделі, що використовують замість лазера LCD дисплеї, і ціна на них більш осудна.

Другий спосіб трохи дешевше. Тут теж застосовуються лазери (деякі кустарні реалізації працюють з енергією сонця для друку скляних ваз). У цьому варіанті використовується ємність з порошковим наповнювачем. Лазер спекает один шар матеріалу, після чого додається і розрівнюється наступний шар порошку, і по ньому знову проходиться лазер. У підсумку, по мірі заповнення ємності формується потрібний об'єкт. По завершенню друку він витягується і очищається, а залишився порошкоподібний матеріал йде на повторне використання. Такі моделі частіше використовують у промислових рішеннях, оскільки вони досить громіздкі (із-за глибокої ємності).

Третя і найпоширеніша різновид 3D принтерів створює предмети шар за шаром, завдаючи розплавлений матеріал на друкарський стіл. Розхідники в них зазвичай йдуть у вигляді бухт або брусків. Вони заводяться одним кінцем в друкувальну головку, де розташований нагрівальний елемент. Розплавлений матеріал з однаковою швидкістю подається через екструдер, що гарантує рівномірність кожного нанесеного шару. Чим тонше шари, тим точніше і гладше поверхня буде друкованого об'єкта. Найчастіше зустрічаються моделі з одним екструдером, що дозволяють одночасно друкувати тільки одним матеріалом. Але існують і пристрої з великою кількістю екструдерів, що дозволяють отримати не тільки предмети складних форм, але й поєднують різні матеріали. Це найповільніші з 3D-принтерів, але і найбільш поширені, так як вони займають мінімум місця і не вимагають якихось особливих умов. Ця технологія настільки проста, що на її основі був розроблений 3D принтер-ручка, що дозволяє швидко і легко створювати невеликі вироби і моделі. І в той же час вона найбільш універсальна — на її основі створені як рішення для друку будівель, так і биопринтеры для роздруківки внутрішніх органів.

Для чого потрібен 3D принтер?

Сфери застосування 3D принтерів різноманітні. Ці пристрої, крім пластмас, освоїли друк металом, деревом і змішаними матеріалами. Тому їх використовують не тільки для прототипування і різних домашніх дрібниць, але і для створення ювелірних виробів, посуду, арт-об'єктів, механізмів і безлічі інших речей аж для частин ракетних двигунів. Але це загальний випадок. Будинки 3D принтер стане в нагоді для заміни зламаних деталей різних пристроїв — ручки, шестерні, корпусу. Він дозволить забути про пошуки підходящої підставки для смартфона або вази для квітів. Дитина зможе доповнити свою домашню роботу наочним втіленням різних геометричних об'єктів або хімічних елементів. А для розваги він зможе надрукувати собі конструктор, забавні прикраси для ляльки, а то й фігурки мультгероїв або однокласників. Можна і самим розважитися, відчуваючи на практиці свої ідеї і створюючи не бачені раніше конструкції.

Можна створювати самому, а можна скористатися напрацюваннями інших користувачів. Навколо 3D принтерів утворилося безліч спільнот, в яких відбувається обмін рекомендаціями, ідеями і готовими 3D моделями для друку. Так що якщо ви обзавелися принтером і не знаєте, що б таке створити — в них можна підглянути пару цікавих ідей.

Які моделі 3D принтерів представлені на ринку?

У сфері 3D принтерів існує поділ на відкриті і закриті системи. Відкритість передбачає доступність мережі всій схемотехніки, креслень, файлів для друку та інструкції по створенню і складанні власного принтера. По суті, його можна зібрати самому з підручних матеріалів, а потім роздрукувати ще один для вашого друга. При цьому і програмне забезпечення таких систем доступно у відкритому вигляді. Найпопулярніша і обкатана з відкритих систем, це принтери RepRap. Моделей в цій системі безліч. Деякі практично повністю складаються з друкованих деталей із засувками, деякі орієнтовані на мініатюрні вироби, а деякі — на великі об'єкти. Але всіх їх об'єднує відкрита конструкції, а також можливість покращувати і модернізувати пристрій в майбутньому. Так що, вибираючи відкриту систему, ви отримуєте не тільки пристрій для друку, але і хобі по постійному вдосконаленню своєї 3D помічника.

Закритих систем не менше. Вони більше орієнтовані не на ентузіастів, а на кінцевих користувачів. Питання модернізації та оновлення в них лежать цілком на виробника, і якщо він не захоче розвивати вашу модель, а випустить абсолютно новий зразок, то доведеться змиритися з тим, що апарат застарів. У той же час, у комерційних систем є зовнішня і внутрішня завершеність — за якістю оформлення корпусу вони нічим не гірше іншої побутової техніки. На ринку представлені пристрої різних брендів: Leapfrog, Makerbot, 3DSystems, Mankati, Ultimaker, FlashForge, XYZprinting, Malyan та інших. Серед них є як невеликі моделі для виробів розмірів не більше сантиметрів, так і монстри здатні роздрукувати об'єкти зі стороною до півметра, а то і метра. Вибір залежить від розмірів друкованих об'єктів, необхідної точності і асортименту підтримуваних матеріалів (якщо ви хочете зайнятися ювелірними виробами, то модель, що працює тільки з полімерами вам точно не підійде).

Підсумки

Нехай 3D принтери зараз не дуже поширені, але, безумовно, за ними майбутнє. Ці мініатюрні фабрики вже зараз дозволяють заощадити на різних домашніх дрібницях до 1000 доларів в рік. А зі збільшенням швидкості друку і розвитком супутніх сервісів пропонують готові моделі різних пристроїв і деталей — вони зроблять не потрібними ларьки з дріб'язком. Адже все необхідне можна буде завантажити і роздрукувати протягом години.