Как печатать на 3д-принтере

О технологии 3D печати, наверняка, приходилось слышать многим. Но если раньше ее использование считалось дорогим и недоступным удовольствием, то сегодня превратилось в целую индустрию. Современный рынок предлагает огромное разнообразие 3D-принтеров, некоторые модели просты в управлении настолько, что с ними способны справиться даже дети. Оборудование для использования в быту обладает скромными характеристиками, однако, позволяет создавать самые разные изделия. Чтобы преодолеть страх перед чудо-машиной и начать печатать свои шедевры, достаточно понять, как работает 3D-принтер, и изучить все этапы производства. Приобретение же практических навыков поможет перейти на новый уровень, и даже создать собственный бизнес.

Как работает 3D принтер

Принцип 3D-печати заключается в создании материального трехмерного объекта, который должен соответствовать компьютерной модели, разработанной в программе 3D-моделирования или на основе 3D-скана.

• При использовании технологии FDM за создание объемной модели отвечает аддитивный процесс, когда объект создается путем нанесения слоев материала друг на друга снизу вверх, пока не получится копия такой же формы, как в чертеже. Таким способом создаются изделия из пластика.
• В случае применения технологии SLA (стереолитографии), объект создается посредством фотополимерной печати: специальные смолы в расплавленном виде поступают на платформу, где под воздействием лазерного излучателя затвердевают.

Помимо пластика и фотополимерных смол в качестве расходного материала используются металлические порошки и металлоглина.

Наиболее распространенным считается первый вариант, поэтому популярностью пользуется FDM-оборудование. Независимо от модели оно представляет собой простую конструкцию: и состоит (не считая корпуса) из следующих элементов:

• печатающая головка (экструдер) – с помощью системы захвата отмеряет точное количество материала, разогревает его и выдавливает полужидкую массу;
• рабочий стол (платформа для печати) – на нем формируются детали и «выращивается» изделие;
• линейный и шаговый двигатели – приводят в движение экструдер, регулируют скорость и точность печати;
• фиксаторы – датчики, определяющие координаты печати, и ограничивающие движение печатной головки;
• рама – объединяет все элементы в единую конструкцию, которая управляется электронным блоком.

В 3D-принтерах используется материал преимущественно двух видов:

• ABS – прочный и долговечный пластик, из которого изготавливают детали конструктора LEGO;
• PLA — биоразлагаемый нетоксичный полимер на основе молочной кислоты.

Материал имеет вид одиночных нитей (филаментов), намотанных на катушки. Такая нить поступает в печатающую головку, где расплавляется под воздействием высокой температуры, и выдавливается через сопло экструдера. Последний перемещается по направляющим в соответствии с заданной схемой и слой за слоем наносит жидкую массу на платформу. Изделие «растет» снизу вверх, постепенно приобретаю очертания выбранной модели.

Что можно напечатать на 3D принтере

В наши дни 3D-принтеры позволяют создавать трехмерные объекты самой разнообразной формы и назначения. На современном рынке ассортимент производственной продукции представлен следующими категориями товаров:

• эксклюзивные аксессуары;
• сувенирная продукция;
• игрушки для детей;
• товары для дома;
• одежда, обувь и аксессуары;
• музыкальные инструменты;
• учебные стенды;
• комплектующие детали.

С появлением «RepRap» — принтера с открытым исходным кодом мастера научились изготавливать отдельные компоненты, из которых стало возможным собирать простейшие модели 3D-оборудования для печати. Для этого достаточно приобрести аппарат (который выпускается по лицензии бесплатного ПО) и запрограммировать его на самовоспроизведение.

Определенные достижения были достигнуты и в области медицины. Благодаря появлению 3D-биопринтеров и гелеобразного вещества специалистам удалось напечатать некоторые части тела: кожу, кости, уши, почки и кровеносные сосуды.

И, наконец, демонстрацией возможностей 3D-принтера стал автомобиль, кузов которого был полностью изготовлен из фотополимерного пластика.

Еще совсем недавно 3D-печать казалась развлечением для школьников, сегодня же она нашла ежедневное и практическое применение. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на рейтинг самых необычных вещей.

Лампа на шарнирах

Осветительный прибор модульного типа состоит из основы, корпуса, верхней части со светодиодами и шарниров, соединяющих основание с плафоном. Высоту лампы можно регулировать за счет добавления произвольного количества подвижных элементов.

Насадка для душа

Если купание под струями водопада входит в список невыполнимых желаний, в самый раз воспользоваться 3D-принтером, и изготовить уникальную насадку для душа. Она имеет множество отверстий, способных обеспечить непрерывный поток воды.

Подставка для ватных дисков и палочек

Такой подарок не оставит равнодушной ни одну женщину. Многообразие цветовой гаммы позволяет изготовить данный аксессуар, который идеально впишется в практически любой интерьер ванной комнаты или гардеробной. Стильный дизайн, наличие удобных отсеков, а также оптимальные размеры делают такую вещь незаменимой в любом доме.

Мыльница

Элегантная мыльница с двумя моющимися отделениями станет незаменимым аксессуаром ванной комнаты. Узор внутреннего поддона-вкладыша, который позволяет мылу оставаться сухим, можно при желании легко изменить.

Ручки для тумбочки

Хранение вещей – это искусство, которое не всегда должно быть скучным. Маленькие ручки-держатели Hobb Knob с ярлычками для описания предметов и аксессуаров, хранимых в ящиках комода, всегда помогут отыскать нужную вещь. Теперь пропажа носков останется в прошлом!

Холдер для SD-карт

Напечатав семь элементов из разноцветного пластика, а затем, соединив их в единое целое, можно получить настольную подставку для хранения карт памяти в форме шлема Железного человека.

Многоярусный органайзер для инструментов

Подставка для инструментов к электродрели типа Dremel станет отличным подарком мужчинам, которые свободное время проводят в мастерской. Органайзер поможет превратить работу в увлечение, поскольку сверла и расходники всегда будут под рукой. Чтобы модуль обладал повышенной прочностью, его целесообразно печатать с высоким процентом заполнения.

Подъемная платформа

Уникальный аксессуар, на изготовление которого не придется печатать кучу деталей, ведь он изготовлен единым блоком. При этом высоту столешницы можно регулировать для поддержки предмета или изделия приемлемого веса.

Полка-часы

Открытый стеллаж, состоящий из полок, торцы которых являются сегментами цифр в электронных часах, одновременно выполняет функцию светильника. Печать такого предмета мебели – длительный и сложный процесс, однако результат стоит подобных усилий.

Клавиатура

Печать подобного аксессуара потребует не просто терпения, ведь д ля полноценной работы понадобится не только пластиковый корпус и куча кнопок, но также сложная «начинка». Ее установка потребует пайки и программирования контроллеров. Однако используя разноцветный пластик, можно создать уникальную клавиатуру, отвечающую вкусам и требованиям владельца.

Как пользоваться 3D принтером

Создание трехмерных моделей не представляет сложности даже для начинающих пользователей, поскольку процесс выполняется автоматически и состоит из непрерывных циклов, которые повторяются один за другим до тех пор, пока на рабочей поверхности не появится готовое изделие. Однако печать объекта – это лишь одно из звеньев сложной цепи, составляющих полный цикл производства 3D-модели. На самом деле, все начинается с ее разработки.

Подготовка

Каждый трехмерный объект принтер печатает строго по 3D-чертежу. Его можно создать самостоятельно на компьютере с помощью специальных программ, именуемых CAD-редакторами или САПР (Системами автоматизированного проектирования). Наиболее популярными на сегодняшний день считаются:

• AutoCAD;
• Blender;
• FreeCad;
• OpenSCAD;
• GoogleSketchUp.

Рисовать модели самому совсем необязательно. В качестве альтернативы можно заняться поиском готовых вариантов, благо на различных интернет-ресурсах можно найти и скачать схемы всевозможных чехлов, крючков и даже квадроциклов. Если способности к проектированию отсутствуют, а необходимую модель отыскать не удалось, есть возможность заказать ее у профессионалов.

Создание объекта

Начинать разработку рекомендуется с несложных моделей. Для этих целей лучше всего подойдут простейшие геометрические фигуры, например, пирамида. Процесс будет выглядеть следующим образом.

• Разработать объемный чертеж (модель) и сохранить в формате STL.
• Обработать его с помощью программы-слайсера, то есть нарезать на слои, в соответствии с которыми будет выкладываться пластик.
• Подготовленный 3D-чертеж сохранить в файл под названием G-code, загрузить его в принтер и запустить печать.
• В результате устройство получает необходимую инструкцию, в которой помимо нарезанной на слои модели обозначен контур движения печатающей головки, указана скорость печати и толщина каждого слоя.
• Подготовленную модель можно загрузить на принтер с компьютера через Wi-Fi, с помощью SD-карты или посредством USB-носителя.

Большинство принтеров, предназначенных для домашнего применения, отличаются понятным интерфейсом, и не вызывают сложностей с запуском процесса. Поскольку цикл изготовления изделия полностью автоматизирован, пользователю останется только включить устройство и наблюдать за процессом печати.

Устранение ошибок

Пробная печать первых изделий на 3D-принтере – процесс волнительный и увлекательный, поскольку новая вещь создается прямо на глазах и буквально «из ничего». Однако даже опытный пользователь не застрахован от появления разного рода ошибок.

Вячеслав

Несколько лет работал в салонах сотовой связи двух крупных операторов. Хорошо разбираюсь в тарифах и вижу все подводные камни. Люблю гаджеты, особенно на Android.

Задать вопрос

Проблемы и решения

Низкое качество изделия: нечеткие контуры и неровная поверхность

Отрегулировать скорость печати, не выставлять высокие или максимальные параметры.

Отсутствие формы, расплывшиеся очертания предмета

Выбрать оптимальную температуру плавления материала. Если пластик перегревается, следует изменить настройки и повторить процесс.

Преждевременное отставание предмета от платформы и его деформация

Преждевременное отставание предмета от платформы и его деформация Установить корректный режим нагрева рабочего стола

Окончательная обработка

Изделия, распечатанные на FDM-принтере, всегда имеют фактурную, неровную и слегка шероховатую поверхность, что обусловлено послойной технологией их производства. Созданные на фотополимерном оборудовании предметы получаются более гладкими, но и они далеки от идеала. Следовательно, все без исключения модели нуждаются в постобработке.

Выровнять и сгладить поверхности изделий для придания им привлекательного вида можно несколькими способами. В домашних условиях можно воспользоваться следующими методами.

• Механический. Он предполагает ошкуривание наждачной бумагой или шлифовальной губкой. Из-за трудоемкости процесса подходит для предметов, не имеющих мелких деталей. Добиться глянцевой поверхности вряд ли удастся, но убрать слоистость поможет. А если изделие загрунтовать и покрыть лаком, оно приобретет аккуратный вид.
• Химический. Допускает применение таких растворителей, как дихлорэтан и ацетон. Первый подходит для обработки PLA, второй – для ABS.Из-за высокой токсичности веществ необходимо соблюдать меры безопасности: работу выполнять в перчатках и маске на открытом воздухе либо в хорошо проветриваемом помещении. Для выравнивания поверхности химическим способом следует пользоваться кистью с натуральным ворсом, набирать минимум вещества и наносить его быстрыми движениями.
• Смешанный. При таком методе растворитель необходимо наносить чистой белой тканью из натуральных волокон и полировать поверхность круговыми движениями до появления желаемой гладкости.

Существует еще один вариант постобработки – воздействие на изделие парами растворителя. Однако подобный метод считается высокотоксичным, и к применению в домашних условиях запрещен.

Бонус: идеи для бизнеса с 3Д-принтером

Благодаря доступности 3D-оборудования и низкой стоимости расходного материала современный рынок оказался буквально заваленным копеечными безделушками, а над обществом нависла угроза быть погребенными под кучей ненужного хлама. Однако при правильной организации можно наладить производство действительно полезных изделий, и в короткие сроки превратить его в прибыльный бизнес, организовав, например, интернет-магазин эксклюзивных товаров. Вот лишь несколько интересных идей, на которые стоит обратить внимание.