CC BY
35
I
SCIENCE TIME
■
ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ 3Б-ПЕЧАТИ
Евсевьев Никита Николаевич, Вологодский государственный университет, г. Вологда
E-mail: evsewjew@yandex.ru
Аннотация. Данная статья посвящена обзору существующих технологий 3D печати.
Ключевые слова: обзор, технологии, 3d-печать, 3d-принтер.
В настоящее время широкое применение нашли 3D-телевизоры, экраны, мониторы, очки и прочие устройства, оказывающие негативное влияние на наше зрение.
3D-печать является наиболее настоящей технологией. Напечатать текст или картинку на листе можно с помощью принтера и сканера. Но если нужно перенести модель либо деталь в ощутимый по габаритам макет, применяют 3 D-печать.
Объёмная печать появилась в 1986 году - первым 3D-прототипом была SLA-установка, которую разработал и запатентовал американец Чарлз Халл (рисунок 1).
| SCIENCE TIME |
Рис. 1 Чарлз Халл и один из разработанных им трёхмерных принтеров
Эта установка работала, используя стереолитографию, но это ещё не был первый BD-принтер. Прототип полностью определил, как работает BD-принтер: послойное наращивание. А первой машиной, имевшей широкое распространение, стала SLA-250 (рисунок 2), разработанная в 1988 году Халлом и его фирмой Systems.
Рис. 2 Аппарат SLA-250
За промежуток времени в 30 лет 3D-печать развилась и получила широкое применение. В Китае инженеры создали принтер, который печатает дома из строительных отходов, в Нидерландах впервые применили печать в медицине, напечатав искусственные кости из титана, а в США искусственно создали клетки печени.
Как и в обычной 2D-печати - здесь имеются аналогичные технологии, но с применением более сложного технологического процесса. Концепция создания объемных предметов лежит в выращивании модели посредством послойного наложения из различных материалов. Чаще всего это полимерное сырье, но также применяют металл, стекло или гипс. Многообразие расходных материалов растет очень быстро и представляет собой комбинированные смеси для различных нужд, которые удовлетворят любые запросы конструкторских бюро, производственных цехов или малого сувенирного бизнеса. Оба вида 3 D печати имеют подвиды (рисунок 3), которые имеют общую концепцию, но используют разные структуры материалов или виды наложения слоев.
Рис. 3 Виды лазерной и струйной 3D-печати
Виды лазерной печати 3D-объектов:
- Технология SL (Stereolithography) стериолитографии - заключается в облучении лазером специального фотополимера, который выкладывается пиксель за пикселем, застывая под действием лазера на основе ультрафиолета. Принтеры такой технологии имеют свои преимущества:
«
а) высокая скорость печати;
б) точность до 10 микрон;
в) дешевизна самого принтера.
- Технология LS (laser sintering). Лазерное спекание - заключается в сплавлении порошкообразной субстанции из металла или полимерного материал, выводя слой за слоем контур будущей модели или продукта.
- Технология LENS (LASER ENGINEERED NET SHAPING) - материал в форме порошка выдувается из сопла и попадает на сфокусированный луч лазера. Часть порошка пролетает мимо, а та часть, которая попадает в фокус лазера, мгновенно спекается и слой за слоем формирует трехмерную деталь. По такой технологии печатают стальные и титановые объекты. Поскольку до появления этой технологии печатать можно было только объекты из пластика, 3D печать была не так развита, а эта технология, открыла двери для 3D печати в промышленность. Порошки различных материалов можно смешивать и очень быстро получать различные сплавы.
- Технология ламинирования LOM (laminated object manufacturing) - тонкие ламинированные листы вырезаются с помощью ножа или лазера по контуру и слой за слоем спекаются или склеиваются в трехмерный объект. Таким образом, печатают 3D модели из бумаги, пластика или алюминия.
Виды струйной печати 3D-объектов:
- FDM (fused deposition modeling) - заключается в охлаждении основы-платформы, на которую головка 3D принтера наносит исходный материал, из которого формируется требуемый объект. Эту технологию использует большинство принтеров.
- Технология Polyjet - фотополимер маленькими дозами выстреливается из тонких сопел, как это бывает при струйной печати, и моментально полимеризуется на поверхность изготавливаемой детали под воздействием УФ излучения. Принтеры, использующие такой способ печати, были созданы израильской компанией Objet в 2000 году. В 2012 патент на это изобретение был выкуплен фирмой Stratasys. Эта технология обладает рядом преимуществ:
а) толщина слоя достигает 16 микрон;
б) высокая скорость печати;
в) возможность работы с различными материалами.
Недостатком является дороговизна фотополимера, его чувствительность и хрупкость.
- Технология 3DP (three dimensional printing) - этот вид печати похож на лазерный вариант, но фиксация слоев идет посредством склеивания особым составом, поступающим из головки принтера. Данная технология была разработана в 1980 году студентом Паулом Уильямсом и выкуплена несколькими коммерческими компаниями. Этот способ хорош тем, что позволяет создавать
»
14
| SCIENCE TIME |
цветные объекты, он эффективен и отличается дешевизной. Его можно успешно использовать и в домашних условиях, поскольку он многофункционален и прост. Из недостатков стоит отметить то, что получается грубая поверхность с низким расширением, и материал нужно поддавать постобработке для придания ему необходимых свойств [22].
Самый распространенный BD-принтер (рисунок 3) - это станок, который на основе виртуальной 3D-модели, выдавливая расплавленный пластик, слой за слоем создает реальный объект. 3D-принтер, как и обычный принтер подключается к ПК и при помощи специальной программы создаёт заданные объекты.
Рис. 3 Современный 3D-принтер BFB 3000plus
Литература:
1. iXBT [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http:// www.ixbt.com/printer/3 d/3 d_tech. shtml
2. 3Dwiki [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://3dwiki.ru
3. 3DTODAY [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://3dtoday.ru
4. ТриDэшник [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http:// http://3deshnik.ru
»
15
