3D-принтер – внешнее устройство компьютера, которое является ничем иным, как станком с числовым программным управлением (ЧПУ) предназначенным для быстрого получения прототипов изделий, спроектированных на ПК, методом послойной печати.
Основные характеристики 3D-принтера
Назначение
3D-принтеры выпускаются под конкретные задачи: архитектура, дизайн, медицина, образование, производство, протезирование, прототипирование.
Технология печати
Производители 3D-принтеров используют различные технологии печати. Чтобы у вас не возникло проблем, при выборе конкретной модели, рассмотрим основные виды 3D-печати. Именно от технологии печати зависят такие важные параметры, как минимальная и максимальная толщина слоя и скорость построения изделия. А также цена, как самого 3D-устройства, так и расходных материалов.
В зависимости от принципа создания заготовок, выделяют следующие виды 3D-печати:
- SLA — лазерная стереолитография,
- SLS (EBM, SLM) — селективное лазерное спекание,
- FDM — метод последовательного наплавления,
- DLP — технология цифрового проецирования,
- MJM — многоструйная укладка полимера.
Лазерная стереолитография
Суть SLA-технологии заключается в использовании жидкого фотополимера и специального реагента, который позволяет исходному материалу застывать под воздействием ультрафиолетового лазера.
Фотополимер заливается в ванну и нагревается до рабочей температуры. Затем в смесь погружается подвижная платформа, которая постепенно перемещается вверх. В этот момент ультрафиолетовый лазер производит засветку платформы снизу по заданным координатам, в следствие чего затвердевший полимер вначале прилипает к платформе, а последующие слои к ранее застывшему полимеру. Платформа многократно поднимается и опускается с предварительным перемешиванием фотополимера. Процесс повторяется слоем за слоем, а изделие печатается снизу-вверх.
Большинство 3D-принтеров данного вида печатают тонкими слоями, у них небольшая погрешность.
Селективное лазерное спекание
Метод SLS основан на равномерном распределении специального порошка с последующим его плавлением под воздействием лазера, в соответствии с геометрией сечения каждого слоя изделия. По завершении печати, необходимо удалить порошок, снять изделие со вспомогательных подпорок и выполнить минимальные доработки по доведению детали до кондиции.
SLS 3D-принтеры также, как и SLA-модели, обладают высокой точностью печати и приемлемым качеством изделий.
Метод последовательного наплавления
Технология FDM наиболее распространена благодаря своей простоте. В печатающую головку (экструдер) 3D-принтера, подается полимер в виде нити, который подвергается плавлению при воздействии температуры, после чего он наносится на рабочую поверхность в заданную точку координат через специальное сопло. Готовые изделия необходимо подвергать постобработке, чтобы сгладить структуру слоёв.
3D-принтеры, использующие FDM-технологию, позволяют печатать изделия различных цветов.
Технология цифрового проецирования
DLP метод аналогичен лазерной стереолитографии. Отличие заключает в том, что засветка платформы осуществляется проекциями слоев 3D-модели, в следствие чего смола застывает в нужных областях.
Несмотря на продвинутый подход DLP-технологии, в сравнении с SLA-технологией, есть существенный минус — изделие должно остыть после печати, что может привести к возникновению деформаций.
Многоструйная укладка полимера
Принцип MJM-печати заключается в послойном нанесении расплавленного материала через несколько сопел одновременно. При печати модели необходимо использовать поддерживающие элементы (подпорки).
Технология MJM позволяет печатать высокоточные изделия.
Интерфейс подключения
3D-принтеры оснащаются одним или несколькими интерфейсами подключения:
- LAN – устройство соединяется с компьютером посредствам сетевого протокола и может входить в состав проводной локальной сети,
- USB – 3D-принтер подключается к компьютеру напрямую через usb-кабель,
- Wi-Fi – ЧПУ использует беспроводной протокол передачи данных по локальной сети,
- SD – устройство имеет картридер, что позволяет осуществлять печать изделий c SD-карт.
Программные требования
Обязательно учитывайте такие параметры 3D-принтеров, как:
- совместимость с операционными системами,
- возможность использования сторонних программ,
- поддерживаемые файловые форматы.
Конструктивные особенности 3D-принтеров
Принцип работы 3D-принтера основан на законах кинематики. Выделяют несколько схем 3D-печати, исходя из перемещений платформы и печатающей головки, которые могут двигаться относительно друг друга в различных плоскостях.
Существует четыре основные схемы печати:
- дельта,
- экструдер перемещается по осям Х и Y,
- экструдер меняет положение в пространстве по осям X и Z,
- экструдер движется по осям X, Y и Z.
I схема
Платформа находится в неподвижном состоянии, положение по осям x, y, z меняет только экструдер. Особенность модели — наличие высокого каркаса. Печатающая головка размещена на трёх стержнях, каждый из которых закреплен на подвижном блоке, размещённом на опоре, с возможностью вертикального перемещения.
Плюсы: высокая скорость печати, хорошая точность.
II схема — экструдер движется по осям Х и Y
Печатающая головка находится над платформой и способна двигаться влево-вправо или вперед-назад, а платформа вверх-вниз.
III схема — экструдер перемещается по осям X и Z
Экструдер, как в предыдущем типе, способен передвигаться влево или вправо, а также менять своё положение в пространстве по высоте. Платформа, в свою очередь, способна двигаться вперед или назад не меняя высоты.
IV схема – экструдер движется по осям X, Y и Z
Последняя схема предполагает использование неподвижной платформы. Как в случае со схемой «Дельта», экструдер способен перемещаться по трём осям [x, y, z], однако в данном случае нет сложного механизма фиксации печатающей головки.
Как выбрать 3D-принтер?
Рынок переполнен дешёвыми моделями 3D-принтеров потребительского уровня с ограниченным функционалом, которые, несомненно, подойдут для печати малогабаритных изделий. Данные 3D-принтеры имеют большую погрешность в точности и низкую скорость печати. Несмотря на это, открывается возможность ознакомиться с технологией 3D-печати и сделать простые детали.
3D-принтеры начального уровня
Установки данного плана годятся для моделирования, способны печатать методом FDM, в редких случаях поддерживают технологии SLA и SLS. В комплектации предоставляется одно сопло, используются недорогие полимерные материалы. У моделей низкая скорость печати, а также отсутствуют дополнительные функции.
Плюсы:
- подходит для знакомства с оборудованием,
- простая установка,
- возможность быстрой настройки.
Недостатки:
- открытая камера,
- поддерживает не все виды пластика.
Профессиональные 3D-принтеры
К особенностям профессиональных 3D-принтеров приписывают огромный функционал, плюс высокую скорость печати. Установки способны работать с широким спектром расходных материалов. При печати используются тонкие слои, поэтому изделия получаются гладкими.
Плюсы:
- возможность печати больших объектов,
- в комплекте несколько экструдеров,
- поддержка пластика от различных производителей.
Минусы:
- дорогая стоимость,
- сложность проведения ремонта.