ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

УДК 004

ЗD ПРИНТЕРЫ, ИХ ВИДЫ И ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Белицкий И.М.

Студент Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет Научный руководитель: Зырянова С.А. к.т.н., доцент Сибирский государственный

автомобильно-дорожный университет

Аннотация: В статье рассматриваются виды 3D принтеров, их классификация, сферы применения, описываются характеристики некоторых 3D принтеров, их конструктивные особенности 3D принтеров; ситуации, в которых возникает опасность использования 3D принтеров; личный опыт использования 3D принтеров.

Ключевые слова: 3D принтер, виды, конструктивные особенности, опасность использования, применение

3D PRINTERS, THEIR TYPES AND FEATURES OF USE

Belitskiy I.M.

Scientific adviser: Zyryanova S.A.

Abstract: The article discusses the types of 3D printers, their classification, fields of application, describes the characteristics of some 3D printers, their design features of 3D printers; situations in which there is a danger of using 3D printers; personal experience of using 3D printers.

Key words: 3D printer, types, design features, danger of use, application

3D-принтер – станок с числовым программным управлением, реализующий только аддитивные операции, то есть только добавляющий порции материала к заготовке. Обычно использует метод послойной печати детали.

85

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Благодаря 3D принтерам можно быстро создавать прототипы.

9 марта 1983 года считается датой рождения 3D-печати: в этот день Чак Халл напечатал что-то похожее на чашу [1].

Существует несколько типов печати. Но все они сводятся к выращиванию слоёв:

−экструзия;

−фотополимеризация;

−формирование слоя на выровненном слое порошка;

−подача проволочного материала;

−ламинирование;

−точечная подача порошка;

−струйная печать;

−технологии магнитной левитации.

3D печать может применяться для следующих сфер:

−3D-печать оружия;

−Строительство зданий;

−Медикаменты;

−Протезирование.

−Органы для пересадки.

Кроме этого, можно рассмотреть виды 3D принтеров с точки зрения их конструктивных особенностей [2]:

а) декартова, когда в конструкции используются три взаимноперпендикулярные направляющие, вдоль каждой из которых двигается либо печатающая головка, либо основание модели;

б) при помощи трёх параллелограммов, когда три радиальносимметрично расположенных двигателя согласованно смещают основания трёх параллелограммов, прикреплённых к печатающей головке;

в) автономная, когда печатающая головка размещена на собственном шасси, и эта конструкция передвигается целиком за счёт какого-либо движителя, приводящего шасси в движение;

г) 3D принтер с вращающимся столиком – использование на одной (или нескольких) осях вращения вместо линейного передвижения;

д) ручная, когда печатающая головка выполнена в виде ручки/карандаша, и пользователь сам подносит её в то место пространства, куда считает нужным добавить выделяемый из наконечника быстро

86

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

затвердевающий материал. Назван такой прибор «3D-ручка», и к 3Dпринтерам может быть отнесён с известной натяжкой.

Существуют варианты с использованием термополимера, застывающего при охлаждении, и с использованием фотополимера, отверждаемого ультрафиолетом.

Реже встречается 3d принтеры конструкции «дельта-робот». Дельтаробот − вид параллельного робота, он состоит из трёх рычагов, прикреплённых посредством карданных шарниров к основанию [3].

Ключевой особенностью является использование параллелограммов в конструкции манипулятора, что позволяет сохранять пространственную ориентацию исполнительного устройства робота.

Дельта-роботы особенно популярны на линиях упаковки, они достаточно быстры, некоторые осуществляют до 300 захватов в минуту.

Мною были испытаны 3D принтеры Creality Ender 3 и Kingroon kp3.

В Kingroon kp3 термобарьер сделан из шпильки со сквозным отверстием, при смене сопла он часто раскалывался, так как металл очень тонкий. На Creality Ender 3 нагревательный блок крепится к радиатору через трубку с резьбой и ещё на два болта, он более крепкий.

Системой обратной связи в 3D принтерах служат обычные кнопки, которые нажимаются, когда стол и экструдер находятся в крайнем положении.

Производители 3D принтеров, столкнулись с такой проблемой, когда люди покупают и печатают другие модели и продают. Производителям остается только просить, так не делать. Это возможно благодаря тому, что люди разрабатывают конструкции 3D принтеров и выкладывают их в открытый доступ безвозмездно, и тому, что есть открытые прошивки, например Marlin. А за управляющую часть берут Arduino Mega или stm32. Если какая-то модель принтера оказалась неудачной, можно скачать исправления или модификации и улучшить качество печати, например обдув пластика проставки под шаговые двигатели, натяжители ремней, кожух на провода, идущие от платы управления к нагревательному элементу. В основном модификации 3D принтеров и другие 3D модули выкладывают на сайте www.thingiverse.com.

Перечислим некоторые ситуации, в которых возникает опасность использования 3D принтера.

У 3D принтеров, предназначенных для хобби, температура печатающей головки не превышает 260 градусов. И есть для инженерных пластиков 420 градусов. Если выйдет из строя драйвер управления шаговым двигателем, то

87

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

это может привести к пожару из-за короткого замыкания. Если выйдет из строя датчик температуры экструдера, то это может привести к неконтролируемому нагреву, и так как у большинства 3D-принтеров рама из алюминия, то это может привести к расплавлению рамы. К счастью, на многих принтерах стоит защита от неконтролируемого нагрева.

В принтере KINGROON KP3S, если идёт нагрев и не повышается температура (сломался датчик температуры), он выкидывает ошибку и перестаёт нагревать экструдер, но до того, как он успел отключиться, он может нагреться до высокой температуры, что приведет к изменению свойств «термобарьера» (прикипание к радиатору). Также это может привести к выходу из строя нагревателя и короткому замыканию.

На многих 3D-принтерах эта проблема решена следующим образом: при выхода из строя датчика температуры, они перестают печатать. На Creality Ender 3 неудачно расположен обдув под столом: существует возможность падения со стола кусочка пластика и это может привести к заклиниванию вентилятора и дальнейшему перегреву платы.

3D печать все больше входит в нашу жизнь. Самый лучший среди дешевых принтеров можно купить за 13 тысяч рублей. На многих принтерах есть свои тонкости печати. Например, на слишком дешёвых принтерах плохая печать. Это можно решить с помощью доработки принтера на сайте www.thingiverse.com: можно скачать модификации на свой принтер и улучшить качество печати или напечатать принтер и собрать его из запчастей, заказанных с AliExpress.

Список литературы

1.Ночь когда родилась 3D печать [Электронный ресурс] – URL: https://www.3dpulse.ru/history/ (дата обращения: 5.12.2021)

2.3D-принтер [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/ wiki/3D-принтер (дата обращения: 5.12.2021)

3.Дельта-робот [Электронный ресурс] – URL: https://ru.wikipedia.org/ wiki/Дельта-робот (дата обращения: 5.12.2021)

©Белицкий И.М., Зырянова С.А., 2021

88

МЦНП «Новая наука»