Что такое 3D принтер и 3D печать?

В этой статье мы разберемся что такое 3d принтер и 3d печать, в чем суть данных технологий, доступны ли они и насколько они полезны.

Содержание статьи

Основные понятия 3D принтер и 3D печать.

3D принтер – это станок с ЧПУ (числовым программным управлением), который осуществляет послойное нанесение того или иного материала для получения конечного изделия согласно 3D модели. 

Все принтеры работают по одному и тому же принципы, хотя и значительно отличаются по технологии и используемым материалам, об этом мы поговорим немного позже.

3D печать – это аддитивная технология, которая основана на послойном нанесении материала методом наплавленная (англ. fused deposition modeling, FDM), лазерного спекания  (англ. laser sintering, LS), стереолитографии, а если сказать проще послойного засвечивания полимерной смолы ультрафиолетом (англ. Stereolithography, SL) и т.д. В результате которой мы получаем готовое изделие или требующее последующей обработки.

В данной статье мы будем затрагивать только FDM печать, как одну из самых распространенных и доступных на данный момент.

Как работает 3D принтер?

Хоть он и является станком с ЧПУ он достаточно просто устроен и по факту является «глупым» устройством.

Как работает 3D принтер?

Он просто перемещает печатающую голову и/или деталь по 3 осям, нагревает и давит материал котором печатает, если говорить об FDM печати. Он не умеет анализировать 3D модель, адаптировать свои параметры под конкретную задачу и т.д. Он просто следует простым командам gcode. 

Gcode – это язык программирования на котором работают многие 3D принтеры. Он состоит из простых команд, например, переместить по оси X на 5 мм, нагреть сопло до 230 градусов, подать 2 мм пластикового прутка и т.д. 

Откуда взять этот gcode для принтера? Для этого существуют специализированные программы которые преобразуют 3Д модель в тот самый gcode который понимает принтер, и называются они Слайсеры.

Слайсер – это специализированное программное обеспечение необходимое для нарезки (слайсинга) 3Д модели согласно характеристик конкретного 3D принтера, диаметра сопла, скорости печати, температуры печати, размеров печатной области и т.д. И генерации специализированного кода для управления принтером, gcode или другого. 

Cлайсер cura
Cлайсер cura

Классификации 3D принтеров.

Все принтеры можно разделить по типам экструдеров и кинематике.

Типы экструдеров.

В основном используются два типа экструдеров, это Директ и Боуден.

Но для начала давайте разберемся что такое экструдер.

Экструдер – это совокупность механизмов осуществляющих дозированную подачу и нагрев пластика, фактически экструдер это важнейший узел 3D принтера который и осуществляет печать.
Он состоит из подающего механизма и хотенда (нагревательного блока в котором происходит расплавление пластика).

Устройство Хотенда E3D V6 3D принтера
Устройство Хотенда E3D V6 3D принтера

Директ экструдер.

Это тип экструдеров в котором подающий механизм и хотенд совмещены и расположены на печатающей каретке.

Директ экструдер 3D принтера
Директ экструдер 3D принтера

Плюсы директ экструдера:

  • Более точная подача пластика из за того что расстояние между хотендом и подающим механизмом почти отсутствует.
  • Возможна печять мягкими и гибкими пластиками благодаря прямой подаче.

Минусы директ экструдера:

  • Тяжелая печатающая голова у 3D принтера из за двигателя подающего механизма.
  • Сложнее и габаритнее каретка.

Боуден экструдер.

Это тип экструдеров в котором подающий механизм отдельно крепится на раме 3D принтера, а пластик подается в хотенд по специальной трубке.

Боуден экструдер 3D принтера
Боуден экструдер 3D принтера

Плюсы боуден экструдера:

  • Печатная каретка гораздо легче и компактнее что уменьшает инерцию.

Минусы боуден экструдера:

  • Достаточно сложно, а в некоторых случаях и невозможно печатать гибкими и мягкими пластиками из за перегибов, закручиваний и перетераний пластика.
  • В большинстве случаев необходим редукторы механизм подачи.
  • Более низкая точность подачи пластики по сравнению в директ экструдером.

Другие типы экструдеров.

Встречаются так же и другие типы экструдеров, например те в которых подающий механизм и хотенд совмещены как в директ экструдере, но двигатель размещен на раме принтера, а вращение передается по средствам гибкого вала. 

Это только основная информация о экструдерах и более подробно мы поговорим о них в других статьях.

Кинематика 3D принтера.

3Д принтеры разделяются по кинематике: Прюши, H-bot/CoreXY, Delta и другие.

В этой статье мы затронем кинематику только поверхностно, так как с каждой конкретной кинематикой 3D принтера нужно разбираться отдельно. О чем мы с вами и поговорим в следующих статьях. 

Кинематика Прюша.

Одна из самых распространенных кинематик, отличается простотой конструкции и дешевизной. 

Суть данной кинематики в том что печатающая каретка движется по оси X и Z, а стол перемещается по оси Y. 

Несмотря на свою распространенность имеет ряд недостатков, тяжелый стол двигающийся по оси Y, невысокую скорость печати, сложность печати пластиками с низкой адгезией к столу из за того что печатаемая деталь двигается вместе со столом по оси Y, что может приводить к отлипанию детали, а следовательно и браку при печати.

Кинематика Прюша.
Кинематика Прюша.

Кинематика H-bot/CoreXY.

H-bot и CoreXY фактически имеют ряд отличий, но для общего понимания принципа работы я обеднели в одну, в чем их отличия и что лучше мы поговорим в другой статье.

Суть данной кинематики в том что печатающая головка движется по осям X и Y, а стол по оси Z.

Благодаря тому что стол просто поднимается по оси Z, масса стола уже не играет особой роли на скорость печати, что однозначно является плюсом. 

Так же при использовании боуден экструдера мы облегчаем каретку 3D принтера и можем печатать на более высоких скоростях.

Так же такая кинематика дает более точную 3D печать из за минимальной инерции и особенностей конструкции. 

Но помимо неоспоримых плюсов есть и свои недостатки, дороговизна и сложность таких принтеров одна из основных. Так же есть нюансы с настройкой и калибровкой. Но несмотря на все это они пользуются популярностью и их плюсы во многом превосходят минусы. 

Кинематика H-bot/CoreXY.
Кинематика H-bot/CoreXY.

Кинематика Delta.

Одна из самых неоднозначных кинематик на мой взгляд.

Суть данной кинематики в том что у нее фактически нет осей X, Y и Z. Печатающая головка расположена на 3 растяжках которые закреплены каждая на своей каретке и перемещаясь вверх и вниз смещают печатающую головку. Стол полностью статичный и не перемещается вообще. 

3D принтер с данной кинематикой обладает высокой скоростью печати, но из за особенностей конструкции принтеры с данной кинематикой очень требовательны к качеству комплектующих. Следовательно и стоимость таких принтеров высока, но проблема еще и в том что они очень сложны в калибровке имеют не большою область печати.

А качественные экземпляры встречаются редко.

Кинематика Delta.
Кинематика Delta.

Другие кинематики.

Также встречаются принтеры и другой кинематики Ultimaker, Makerbot, Delta-robot и т.д. Но о них в этой статье мы говорить не будем. 

3D принтер и 3D печать сложно ли это?

После покупки первого 3D принтера вам прийдется освоить несколько программ и откалибровать свой 3D принтер, а так же заниматься его обслуживанием. Что требует времени и желания, но все это вполне по силам.

Современное программное обеспечение для 3D печати является достаточно удобным и понятным. Так же всегда можно посмотреть видио уроки или заказать консультацию или обучение у профессионалов если не охото искать всю информацию самостоятельно.

Но нужно четко понимать что для успешной работы с 3D принтером вам понадобится навык 3D моделирования, т.к. не все нужные вам дели вы сможете найти в интернете. 

Например если вам нужен нестандартные соединитель для шланга или какая то коробочка под электронику то проще и лучше всего ее смоделировать самостоятельно и распечатать. 

3D принтер и 3D печать это дорого?

В свое время 3D принтер был для большинства только мечтой, но сейчас их стоимость начинается от 10 000 руб., что вполне доступно. А пластиков для 3D печати сейчас становится больше и производителей тоже, так что всегда можно выбрать между ценой и качеством. 

Стоимость 1 кг пластика варьируется от 500 до 1 400 руб., на самые распространенные пластики, конечно есть пластики которые стоят 23 000 руб. за 500 грамм, но те кто печатают таким пластиком используют промышленные принтеры и точно знают зачем им это нужно.

Кому 100% нужен 3D принтер.

Если вы любите делать что то своими руками, собираете мелкосерийное оборудование или просто живете в частном доме, то я точно могу сказать что он вам нужен. Вы спросите, но зачем он мне?

Все просто, при сборке любого мелкосерийного оборудования, штучных изделий и даже рекламных вывесок нужны те или иные пластиковые изделия, заказать летнее которых крайне не выгодно из за того что изготовление формы для литья пластика под давление стоит достаточно дорого и изготовление одной детали может обходится в тысячи и даже десятки тысяч рублей если изделие сложное, потому что в стоимость изделия включается форма для литья. Это выгодно только при производстве тысячами штук.

Но при использовании 3D печати вы сможете изготовить теже самые детали самостоятельно и стоить они вам будут десятки или сотни рублей всего. 

Нужен логотип для рекламной вывески сложной формы, да еще и с подсветкой, не проблема это все можно распечатать.

Нужен удобный корпус для вашего мелкосерийного или штучного изделия, просто берем и печатаем его. А самое хорошее то что, если вам что то не понравилось или нужно внести какие то изменения из за технических соображений то это тоже не проблема. Изменяем 3D модель и печатаем. 

Ну с этим все понятно скажете вы, а что если я ничего такого не делаю, мне то зачем он? 

В современных реалиях когда все делается не для того что бы долго служило, а что бы больше продавалось, сломавшаяся шестеренка в мясорубке или кухонном комбайне некого не удивит, но вот что бы ее найти это уже задача не из легких, а бывает что они и вовсе не продаются по отдельности, а только в составе целого узла который стоит как половина нового прибора. 

Но для людей с 3D принтером это не проблема, делаем модель шестеренки и печатаем. 

Но помимо того что просто повторить, ее еще и улучшить можно, усилить слабые места и т.д.

Помимо этого всегда нужны ящички под мелочь, какие то соединители, держатели. Да даже банальные вазы под цветы. 

Ваза в магазине стоит минимум 100 руб., а мы можем ее распечатать сами, той формы какой нам нужно и обойдется она нам в 10-20 руб. Что весьма выгодно и оправдано. 

Я могу долго перечислять как можно использовать 3D принтер, но я думаю что вы поняли что его возможности во многом ограничиваются вашей фантазией и навыками 3D моделирования. 


До встречи в новых статьях!

Несколько примеров изделий напечатанных на 3D принтере, которые действительно нужны.

Понравилась статья "Что такое 3D принтер и 3D печать?"?

Поделись ей в социальных сетях, расскажи о качественном контенте друзьям и знакомым и поддержите проект.

Поделиться в vk
VK
Поделиться в facebook
Facebook
Поделиться в twitter
Twitter
Поделиться в odnoklassniki
OK
Поделиться в pinterest
Pinterest

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Что такое 3D принтер и 3D печать?
Пролистать наверх