Что может напечатать 3d принтер
Как работает 3D-принтер
И что можно на нём напечатать.
За последние пару лет появилось много новостей о том, что кто-то что-то распечатал на 3D-принтере:
Давайте разберёмся, как работает эта технология, какие у неё ограничения и за ней ли будущее.
Для чего нужен 3D-принтер
3D-принтеры печатают объёмные вещи из пластика или других материалов. Их можно использовать в быту или производстве. Например, вот что можно напечатать на 3D-принтере:
Корпус для батареек. 
Светодиодную лампу на шарнирах. 
Лампу в стиле Minecraft. 
Модель старинного замка.
Как это работает
Обычно для печати 3D-принтер использует специальный пластик. Он бывает в виде порошка, жидкой смолы или пластиковой проволоки в катушках. Именно из этого материала и будет состоять напечатанная деталь.
Дальше, если говорить грубо, процесс выглядит так:
Материал принимает нужную вам форму слой за слоем. Когда все слои пройдены, получается деталь.
Ускоренная съемка 3D-печати с помощью подвижного сопла:
Из-за того что принтеру нужно постоянно нагревать пластик, 3D-принтеры печатают не очень быстро: на деталь размером с телефон может уйти 15–20 минут. Ещё скорость зависит от толщины слоя: чем толще слой, тем быстрее печать. Но при большой толщине слоя деталь может получиться неаккуратной: будут видны слои:
Чем тоньше слой, тем более ровной получается поверхность при печати.
Технологии печати
3D-печать очень нужна в промышленности и промдизайне, поэтому существует целый зоопарк технологий печати, у каждой свои преимущества и недостатки.
Стереолитография. Вместо пластика здесь используется специальная смола, которая застывает на свету. Деталь тоже формируется слоями, но сами слои почти незаметны — смола заполняет рельеф и деталь кажется единым целым даже с очень близкого расстояния.
Синтез полимеров (SLS). При такой печати используется порошок, который потом запекается лазерным лучом. Так как лазерный луч можно сфокусировать в любом месте с нужной точностью, то таким способом печати можно получить очень сложные модели с высокой детализацией:
Polyjet. Особенность этой технологии в том, что в ней можно печатать объекты одновременно из разных материалов. Это позволяет создавать практически любые вещи самой сложной формы, которые сразу обладают нужными свойствами. На таком принтере можно напечатать даже кроссовки, которые можно носить:
Что можно напечатать
На 3D-принтере можно напечатать всё что угодно, если у вас есть подходящий материал для печати, готовая модель и достаточно большой принтер.
Прототипы. Часто перед началом производства компании нужно понять, насколько удобной получится вещь в использовании. Чтобы не запускать линию ради одного изделия, его печатают на 3D-принтере и смотрят, что нужно изменить или доработать. На таких прототипах можно заметить, например, что кнопки получились слишком маленькими и их будет неудобно нажимать или что кнопки оказались очень далеко от пальцев и до них нужно будет специально тянуться.
Запчасти и детали. Иногда найти запчасть от какого-то инструмента сложно или почти невозможно: производитель их не выпускает или модель давно снята с производства. В этом случае можно найти в интернете трёхмерную модель нужной детали или нарисовать её самому в редакторе, чтобы потом отправить это на печать.
Медицина. Трёхмерная печать активно используется в медицине для создания новых суставов, тканей и лечения пациентов. Отличие от традиционной печати в том, что вместо пластика там печатают специальными «живыми» растворами, которые взаимодействуют друг с другом и ведут себя как настоящие органы и ткани. Благодаря такой технологии сейчас легко напечатать сустав, который хирург может поставить человеку вместо повреждённого.
Хобби и моделирование. На 3D-принтере легко печатать разные миниатюры, коллекционные фигурки и модели.
Производство других роботов. 3D-принтеры пока не умеют производить сервоприводы и микропроцессоры, но уже умеют печатать корпуса и каркасы роботов.
Дома и здания. Берём здоровенные рельсы с моторами и контроллерами. Устанавливаем подвижное сопло, на которое можно подавать строительную смесь (бетон или полимеры). Можно печатать стены зданий. В отличие от традиционных технологий строительства из кирпича, панелей и блоков, форма стен и здания в целом может быть любой. Фундамент, перекрытия и крыша пока что не печатаются, но это пока.
Представьте: отправляем на Марс полсотни 3D-принтеров на подвижной основе. За год каждый из них печатает ещё по 100 принтеров. Далее все эти 5 000 принтеров разъезжаются по Марсу и начинают строить первую колонию. Пока они строят, мы заказываем в Икее мебель, оформляем доставку, и как раз к моменту доставки наши роботы всё допечатают. Яблони на Марсе вряд ли зацветут, а вот пятиэтажки — могут.
Критика и проблемы
❌ Медленно и без гарантий: печать довольно медленная, недостаточно точная. Огромная проблема в любительских принтерах — брак. Например, деталь может отклеиться от подложки прямо во время печати, и произойдёт ад. Или моторы раскалибруются, и сопло начнёт промазывать мимо нужных мест.
❌ Низкая эффективность: чтобы напечатать деталь 10 × 10 см, нужен принтер размером как минимум 50 × 50 см, который будет стоить несколько сотен долларов.
❌ Не самые прочные материалы: 3D-печать пока что ограничена пластиками и смолами. Есть отдельные технологии печати на базе металлического порошка, но если вам нужна стальная деталь — вам нужен не 3D-принтер, а нормальный токарь и станок. Но на станке можно сделать не всякую деталь.
❌ Не всегда понятно зачем. В промышленности 3D-принтеры используют для прототипирования, но в массовом производстве эти технологии не используются. Для домашнего применения тоже неясно: на 3D-принтерах печатают маленькие пластиковые штучки для любительских проектов… и всё. Очень мало случаев, когда обычный человек мог бы захотеть напечатать у себя дома что-то применимое в хозяйстве.
Что дальше
Дальше технология победит все проблемы младенчества и будет печатать вам еду, мебель и внутренние органы. Необязательно при нашей жизни, но наши дети и внуки наверняка застанут.
Я увлёкся 3D-печатью. Пора рассказать вам об этом
Лет двадцать назад, когда в доме появился первый компьютер, я мечтал, чтобы изображение с монитора можно было перенести на бумагу. Помню, как после покупки струйного принтера сутками напролет печатал всевозможные картинки, с восторгом наблюдая за процессом.
Особенно доставляло удовольствие набрать свою фамилию и имя и получить оттиск на бумаге. «Вот, мое имя напечатали», — с восторгом заключал я, будучи подростком.
Кто бы тогда мог подумать, что в совсем недалеком будущем, помимо печати на бумаге, я смогу создавать полноценные 3D-объекты.
В середине 2016 года я заинтересовался так называемой 3D-печатью. За плечами десятки километров отпечатанного пластика, сотни проведенных за калибровкой и настройкой принтера часов и бесценный опыт.
В этом материале я хочу сжато рассказать о 3D-печати и познакомить с этой технологией вас. Цель материала — ответить на самые популярные вопросы, которые мне часто приходилось слышать от знакомых и друзей. Поехали!
P.S. Все фотографии сделаны лично. У каждой модели своя история.
Что за 3D-печать, как это работает?
На фото: приспособа для заточки сверел при помощи Dremel.
Сегодня на рынке особенно распространены две технологии печати: FDM (метод послойного создания модели) и SLA (метод облучения УФ-спектром). Второй вариант позволяет добиться более качественных результатов печати, но высокая стоимость оборудования и расходников делает его малодоступным для среднестатистического пользователя.
Именно поэтому сегодня говорить буду о FDM-печати.
Попробую объяснить принцип работы 3D-принтера и процесс печати, что называется, «на пальцах» и поэтапно.
Шаг 1. Сперва предварительно созданную 3D-модель нужно обработать в программе-слайсере. Слайсер (англ.: «slice» резать), делит модель на сотни слоев, описывая движения механических элементов принтера в виде букв и чисел.
Фрагмент готового кода выглядит примерно так:
G01 X10 Y23 E1.006 F350
G01 X0 Y-23 E1.006 F350
И так далее. По сути, слайсер выполняет роль переводчика, помогая принтеру понять, куда двигать оси и сколько пластика выдавливать.
Шаг 2. Вы загружаете на SD-карту или флешку готовую управляющую программу в формате *.gcode после сайсинга и отдаете на съедение принтеру.
Шаг 3. Прогреваете до нужной температуры столик принтера и экструдер, и приступаете к печати. Основной расходник 3D-принтера — тонкая пластиковая нить (1,75 или 3 миллиметра в диаметре), намотанная на катушку. Называется она филаментом.
Во время печати нить проталкивается в нагревательный блок (экструдер), разогретый до температуры 200 — 250 градусов по Цельсию, после чего выдавливается из тоненького отверстия сопла.
На фото: сетки для укладки мозаики. Размер каждой ячейки 10 х 10 миллиметров.
Так слой за слоем формируется готовая модель, состоящая из сотен мелких слоев. Поскольку пластик плавится, то при печати он крепко слипается с уже остывшим слоем, а готовая деталь получается очень крепкой.
Что можно печатать на 3D-принтере?
На фото: обод для DIY-очистителя воздуха с угольным наполнением.
Вы удивитесь, но напечатать можно практически все. Единственное, чем вы ограничены — площадью печати.
У моих, собранных самостоятельно, 3D-принтеров область печати составляет: 200 мм х 200 мм х 160 мм и 300 мм х 300 мм х 280 мм. В такие размеры можно вписать практически любой предмет. Игрушки, механические части, элементы интерьера, компоненты для сломанных бытовых приборов, всевозможные крючки, подставки — список можно продолжать бесконечно.
А те модели, что не помещаются на столике 3D-принтера, можно разрезать на части и затем склеить. Поверьте опыту, место шва при должной обработке практически невозможно разломать.
Приведу лишь несколько примеров из жизни, когда 3D-печать позволила не только решить бытовые проблемы, но и неплохо сэкономить:
На фото: та самая заглушка от шлема.
и это лишь малая часть того, что было распечатано.
Чтобы вам было понятнее, на что вообще способна печать, полистайте модели на сайте ThingiVerse. Все, что вы найдете там, уже кто-то печатал.
3D-печать – это дорого?
На фото: самодельный мини-плоттер.
Я бы не сказал. Два года назад, когда я решил, что займусь сборкой 3D-принтера самостоятельно, я составил смету на покупку комплектующих.
Электроника с механикой и одной катушкой пластика приблизительно обошлись мне в 7 500 рублей. Да, пришлось ждать доставки комплектующих с AliExpress, спалить пару плат и драйверов, но этот опыт однозначно того стоит.
На фото: держатель линз для микроскопа.
Скажу сразу, если вы раньше не сталкивались с самостоятельной сборкой электронных устройств, придется потратить несколько недель, а то и месяцев, на изучение темы. Но тут каждый выбирает для себя сам: заказывать принтер в Китае или на доске объявлений в родном городе (простенький вариант в диапазоне от 9 000 до 25 000 рублей) или собрать его самостоятельно.
Отдельно хотел бы предостеречь от покупки готовых брендовых 3D-принтеров. Если вам кажется, что отдав 40 – 50 тысяч рублей вы сразу же станете гуру 3D-печати, вынужден вас разочаровать. При прямых руках принтер за 10 000 рублей может печатать в разы лучше, чем раскрученный брендовый агрегат за 50 тысяч. Проверено лично.
Цена расходников. Средняя стоимость катушки нормального пластика весом 0,75 кг варьируется от 400 до 700 рублей. Чтобы понять, насколько хватит такой катушки, возьмите любую пластиковую игрушку или предмет и взвесьте ее.
Поверьте, с одной катушки филамента можно напечатать ну очень много полезных и крутых вещей.
А на 3D-печати можно заработать?
На фото: именная подставка под карандаши и ручки для ребенка.
Можно. Но не сразу и не баснословные деньги. Здесь все зависит от вашей усидчивости и уровня подготовки. Прежде, чем вы получите печатные модели, качество которых устроит не только вас, но и потенциального заказчика, придется изрядно попотеть.
Помимо десятка настроек в программе-слайсере предстоит освоить 3D-моделирование. Все это возможно, но при наличии достаточного количества времени.
После первых заказов вы упретесь в масштабирование, когда понадобится покупать еще парочку принтеров, то есть, инвестировать снова и снова.
Чтобы понять масштабы заработка, полистайте доски объявлений по запросу «услуги 3D печати». А дальше по старинке: взвесьте любую деталь в вашем доме и оцените стоимость такой же напечатанной. Добавьте к этому потраченные на изучение месяцы и сопоставьте рентабельность.
На фото: процесс печати держателя подшипников для еще одного принтера:)
Рассказать о 3D-печати в одном материале невозможно. Это абсолютно новый увлекательный мир для закоренелого гаджетомана. Словами очень сложно передать тот восторг, когда спроектированная лично вам модель из цифровой превращается в физическую. Настоящая магия.
Ко мне часто обращаются знакомые с просьбой напечатать ту или иную деталь. Кому-то понадобилось крепление для GoPro, кто-то готовит модель для литья в метале, а для кого-то остро стоит вопрос установки уникального дизайнерского светильника в спальне.
Все эти задачи можно решить с помощью 3D-печати.
Как увлеченному данной темой человеку, мне тяжело судить интерес к таким материалам вас — читателей. Рассказывать о 3D-печати можно часами, но нужно подавать этот материал структурированно и последовательно.
Если вы готовы к освоению новой сферы и не против превратить уголок вашего дома в полноценную фабрику, я продолжу данный цикл материалов по 3D-печати. Спасибо за внимание:)
Владимир Кузин
DIY-техноман. Уверен, что все можно сделать своими руками. Коллайдер не в счет.
Apple, ты достала. Почему нельзя свернуть входящий звонок на iPhone?
Как вести стрим в Twitch, YouTube или Facebook прямо с iPhone
Тим Кук поделился мнением насчёт программы самостоятельного ремонта Apple (если кратко, он очень рад)
Первую часть «Матрицы» снова покажут в кинотеатрах. Теперь в IMAX
Новые обои для iPhone 13 показывают смартфон изнутри. Всё как по-настоящему
В Apple TV большая распродажа. Голливудские хиты продают от 99 до 129 рублей
Мосгордума разрешила тестировать беспилотные такси с пассажирами на 18 улицах
Обзор 14-дюймового MacBook Pro с процессором M1 Max. Мощность, с которой справятся лишь избранные
Первые впечатления и мини обзор MacBook Pro 2021 года с процессорами M1 Pro и M1 Max. Отвечаем на вопросы
Обзор AirPods 3. Впечатления от самых удобных наушников Apple
🙈 Комментарии 38
интересно, а можно с названиями и конкретными примерами? в частности про принтер за 10к печатающий лучше, чем раскрученный за 50к
Механика и электроника одинаковая, разница – в корпусе. Причем, наш поставщик прилично облажался, пришлось изготавливать раму для покупного принтера самостоятельно – изгиб направляющих. Ровно тоже самое, чем грешат китайцы. Поэтому, имеет смысл выбирать металлическую конструкцию и не ломать себе голову, либо приобрести только механику-электрику, заказав на месте прецизионные направляющие.
Итог – те же яйца, только в профиль. Хотите платить 50 – платите. Техподдержка даст совет из раздела FAQ форума по 3D-печати.
Вообще супер!
Да, хотелось бы инструкцию по сборке принтера, ну или хотя бы из чего состоит с конкретными примерами ссылками ценами.
Я долгое время работал инженером в известном немецком концерне с мировым количеством рабочих за полмиллиона. Одним из заданий был поиск и внедрение технологий для изготовление прототипов и mockup-ов для повышения эффективности основных и вспомогательных процессов в технологии изготовления различных компонентов автомобилей премиум – сегмента.
В этом контексте мной были приобретены и протестированы как в плане софта, так и собственно производства несколько десятков 3D-принтеров, печатающих, как различными типами филаментов, так и металлов. Разговаривал с доброй сотней инженеров с разных фирм, сам писал плагины для софта..
Скажу одно – никогда не сможет самопальный принтер показать (даже приблизительно) параметры изготовления сравнимые с теми же Formlabs или К&К. Это как пытаться копировать ДВС в гараже без многомиллионного диагностического оборудования.
Мой стаж электро/софтварным-инженером – 24 года, учился в Германии и работал по всему миру, включая Антарктиду. Не любитель, одним словом. Веду блог по инженерному и программному делу на четырёх европейских языках. Имею учёную степень PhD и семь патентов в области металлообработки и электроники.
Хоть один из производителей ставит серво вместо шаговых с адекватными контроллерами за те деньги, что дерут?
Производители жмут на линейных направляющих — стыд.
Производители класть хотели на комбинирование типов пластика. Покупайте наше и жужжите получается.
Я, как и вы, перетестировал немало принтеров разных фирм и брендов. Так вот вывод один: выжать из бюджетного самопала можно больше, чем из этих коммерческих ребят.
Если бы Formlabs и K&K предлагали какую-то инновационную технологию – можно было бы понять, но, увы, это не так. Они даже компенсацию вибраций в GCODE удосужились придумать спустя десять-пятнадцать лет существования технологии, в то время, как это уже давно сделали энтузиасты…
Вот с чем соглашусь, так это с ПО. Слайсер-слайсеру рознь и если и тратить деньги, то на ПО (ну и, при возможности, адекватную механику).
Отличная статья и тема! Ждем продолжений!
Сам являюсь “счастливым” обладателем 3Д китайского конструктора за 20 тыщ. И честно: Если бы кто-то типа Эпл делал бы принтеры как айфоны – купил-бы. В кредит купил бы..
Очень интересно) Пишите еще
Большое спасибо за то, что наконец появилось что-то интересное и адекватное на этом ресурсе! Надеюсь, будет продолжение с подробностями.
Очень интересная тема. Как раз заинтересовался ею.
“Помимо десятка настроек в программе-слайсере предстоит освоить 3D- моделирование.”
Какие программы 3D моделирования посоветуйте. И если возможно, дайте ссылку на какой-нибудь мануал по теме.
По 3D-моделированию. Назову две лучших, а вы уж на свой вкус и цвет: Solidworks – немного сложнее для понимания, но удобна для сложны математических построений. Fusion360 (можно загрузить бесплатно, если использовать в образовательных целях).
Если только начинаете — приучайте себя к Fusion360. На него я переехал, когда окончательно устал от переключения между Windows (где Solidworks) и Mac (где основная рабочая среда):)
Людям нравится еще Blender, но мне лично не зашел.
Мой конструктор хорошо знаком с AutoCAD, Solidworks, Kompas3D. И отмечает бОльшее удобство именно Solidworks, имеющего более интуитивный интерфейс. Именно для РФ лицензия стОит приличных денег, поэтому торренты наше все.
Уроков много на youtube
В общем, тема интересная, в тч для дачников. Там куча крестовин и тройников для поливных систем очень нужна!)
@Николай Маслов, я бы добавил, охренеете от стоимости расходников
Хорошая статья для популяризации 3Д печати. За 3Д печатью будущее. Я поддержу автора в том, что с принтером начинаешь смотреть на бытовые задачи по-другому. Сломалась ручка от микроволновки – ерунда, сломался рычаг в RC машинке ребенка, которую надо ждать месяц – не беда. И так далее…
Но я позволю не согласится с некоторыми утверждениями.
1. принтер за 10К априори не будет печатать что-нибудь толковое. Только одним типом филамента на столе, размером с открытку.
2. принтер из коробки за 30К+ – это тот низший предел, с которого начинаются более или менее работоспособные устройства, не требующие доработок на начальном этапе
3. сборка своего принтера обойдется не дешевле 30К, если делать все добротным, даже с ценами на Али, которые кстати не такие уж и низкие
4. Откуда такая цена на филамент, а главное где? Нет таких цен. А если есть, то пруф, как говорится, в студию. Самый дешевый тип филамента PLA и ABS. Дешевле 800 за 500 гр я не видел. Только раз купил 1кг дешевого китайского PLA за 600, но это очень сомнительное удовольствие. Даже, после того как я нашел адекватный режимы настройки, печать срывалась по причине того, что намотка прута дерьмовая, и пластик путался, переставал разматываться, и как результат, убивал печать. Если смотреть на филаменты других типов пластиков, то цена стремится к 2-ум тысячам.
5. Принтер принтеру рознь. Различные типы кинематики только c использованием FDM технологии, дают различные результаты по скорости и качеству печати. Класть все в одну корзину “3Д принтер”, на мой взгляд неправильно.
Мне кажется, что данный сайт все-таки не очень подходит для глубокого погружения в тему 3Д печати. Есть 3dtoday.ru С удовольствием почитаю продолжение историй от Вас там. С учетом что опыт как минимум на год длиннее моего, наверняка почерпну что-то новое и интересное для себя и может сам дам интересные советы.
По 1,2,3 пунктам, надеюсь, пройдусь отдельно.
Очень гуманные цены.
5. Так никто и думал их собирать. Просто мне не хочется грузить людей пониманием технологии. Когда разобрался сам, нужно помочь разобраться другому:) Мне тоже помогал товарищ, потративший на мои вопросы месяцы:)