Глава 2.2 3d-печать

3D-принтер - это периферийное устройство, использующее метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели. (Рис. 6)

В зарубежной литературе данный тип устройств также именуют фабберами, а процесс трехмерной печати - быстрым прототипированием

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но главной особенностью работы 3D-принтеров является то, что все получаемые модели являются твердотельными и наносятся послойно, слой за слоем. И, если на простом принтере получают только бумажный вариант, то на 3D-принтере можно создать детскую игрушку, сувенирную фигурку, пластиковую посуда, ткань, для пошива одежды, а также импланты, для использования в медицине, и легковой автомобиль. Возможности принтеров нового поколения практически безграничны.

Технологии, применяемые для создания слоев:

1) Лазерная

1.1) Лазерная стереолитография — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом жидкий полимер затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик.

1.2) Лазерное сплавление (англ. melting) — при этом лазер сплавляет порошок из металла или пластика, слой за слоем, в контур будущей детали.

1.3) Ламинирование - деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контуре сечения будущей детали.

2) Струйная

2.1) Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта.

2.2) Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета.

2.3) Склеивание или спекание порошкообразного материала — похоже на лазерное спекание, только порошковая основа (подчас на основе измельчённой бумаги или целлюлозы) склеивается жидким (иногда клеющим) веществом, поступающим из струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя вещества различных цветов. Существуют образцы 3D-принтеров, использующих головки струйных принтеров.

2.4) Густые керамические смеси тоже применяются в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей.

2.5) Биопринтеры — ранние экспериментальные установки, в которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится каплями, содержащими живые клетки. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта.

3D-принтеры стали очень популярны у архитекторов и дизайнеров - для них это реальная возможность воплотить свои фантазии в жизнь быстрым и дешевым способом здесь и сейчас, а не ждать, пока какая-нибудь компания согласится выпустить дорогой промышленный прототип.

Напечатанную в 3D модель дизайнеру легче усовершенствовать, ей легче заинтересовать непосредственного покупателя, более того, ее можно продать. Даже такие крупные компании как Adidas и Nike прочувствовали насколько объемная печать облегчает процесс и теперь печатают экспериментальные модели кроссовок на 3D-принтере.

Также эту технологию уже начали использовать дизайнеры одежды. Уже сейчас на показах моды можно увидеть моделей, у которых костюмы выполнены полностью или с элементами, созданными 3D-принтерами. Например, объемные воротники или рукава, которые просто невозможно было бы создать вручную. (Рис. 7,8,9)

Для архитекторов это уникальная возможность донести до заказчика свои идеи и наглядно продемонстрировать, как проект будет выглядеть в жизни. (Рис. 10,11) При этом не придется тратить время и деньги на традиционные дорогостоящие макеты. Архитекторам, при использовании этой технологии, нет больше нужды перевозить с места на место различные материалы, отливать специальные формы для сложных конструкций и нанимать строительные бригады. Следить за работой принтера, печатающего дом, может пара человек, которым требуется время от времени добавлять раствор для печати (например, быстро отверждающийся бетон). Такой подход должен сильно сократить сроки и затраты на строительство.

Вообще, возможность создавать объекты с очень сложной внутренней структурой – одна из сильных сторон 3D печати. Самые замысловатые виртуальные формы, которые еще совсем недавно нельзя было воплотить технически, становятся реальными. (Рис. 12)