Что такое 3D-печать?

Нейлон

Нейлон известен как прочный и полугибкий материал, обладающий высокой ударопрочностью и стойкостью к истиранию. Это удобно для печати прочных деталей, текстиля и аксессуаров. Это идеальный вариант для сложной или деликатной геометрии. Кроме того, это недорогой и один из самых прочных пластиковых материалов с минимальной деформацией, который легко окрашивается или окрашивается. Однако он чувствителен к воде и должен быть сухим. Он также может иметь тенденцию к усадке во время охлаждения, что делает отпечатки менее точными. Для нейлоновых нитей обычно требуется температура экструдера в пределах 220–250°C (428–482°F).

Смола

Это также еще один распространенный материал для 3D-печати, в котором в качестве сырья используется пластиковая смола. Обладает низкой усадкой и высокой химической стойкостью. Он также предлагает более быстрый процесс печати по сравнению с печатью с нитью. И из него можно делать фигурки, шахматные фигуры, кольца, аксессуары и приспособления. 3D-модели печатаются с использованием смолы с температурой от 200 до 300°C (392°-572°F). Смола стоит дорого

Другие пластмассы, обычно используемые для 3D-печати

• ТПУ или термопластичный полиуретан — это гибкий, устойчивый к истиранию термопласт. С его помощью можно создавать прочные 3D-печатные объекты, способные выдерживать температуру окружающей среды до 80 градусов по Цельсию (176 °F). Он отлично подходит для изготовления чехлов для телефонов, резиновых ковриков и игрушек для снятия стресса.
• PETG или гликолизированный полиэстер является относительно более прочным материалом, чем ABS, который безопасен для пищевых продуктов. Но имеет низкие дефекты усадки. Однако он может прилипать к поверхности печати и использоваться для изготовления контейнеров для хранения пищевых продуктов, упаковки и протезов.
• ASA обладает сильными свойствами устойчивости к ультрафиолетовому излучению и химическим веществам. Легко обрабатывается, но требует высоких температур печати. Он часто используется для изготовления чехлов для бамперов, садового инвентаря и приспособлений.
• PEI (ULTEM) или (полиэфиримид) — хороший выбор для создания поверхностей для любого 3D-принтера. Поверхность янтарного цвета устойчива к химическому воздействию и не деградирует при воздействии внешних условий. Это делает его идеальным для изготовления вентиляционных систем, задвижек и кабельных каналов.

Использование металлов для 3D-печати

3D-печать металлом, также известная как прямое лазерное спекание металла (DMLS), использует лазерный луч для плавления слоев металлического порошка толщиной 20-60 микрон для изготовления прочных деталей из металлических порошков. В основном они помогают создавать компоненты инструментов и готовые детали для аэрокосмической и автомобильной промышленности. Благодаря этим металлам вы можете производить компоненты, которые имеют меньший вес и стоимость.

Алюминий

Возможно, наиболее часто используемый материал в металлической 3D-печати алюминий в основном используется в форме сплава. Это полезно, потому что он предлагает свойства с хорошим сопротивлением и выдерживает высокое напряжение, будучи легким. Он в основном используется, когда важно снизить вес, например, в авиационной и автомобильной промышленности. С его помощью можно добиться высокой детализации дизайна для создания сложной геометрии. Температура плавления алюминия составляет 670°C (1238°F), что делает его идеальным материалом для прототипирования. Помимо относительно высокой стоимости, обычно требуется несколько сборок для точной настройки конструкции детали для массового производства с помощью 3D-печати металлом.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь — еще один металлический материал для 3D-печати с высокой температурой плавления 1400 °C (2552 °F). Это делает его идеальным для требовательных проектов различных методов производства, а также для прототипирования. Он также предлагает приложения в медицинской промышленности, такие как производство индивидуальных ортопедических изделий. Термостойкость, отсутствие коррозии и стойкость к истиранию делают его популярным в аэрокосмической и автомобильной промышленности для производства деталей. Однако печать занимает много времени, в некоторых случаях на микроскопическом уровне напечатанные нержавеющие стали обычно очень пористые, что делает их слабыми и склонными к разрушению.

Другие распространенные материалы для 3D-печати

• Керамика: Керамика обладает свойствами, позволяющими выдерживать экстремальное давление и температуру, не деформируясь и не ломаясь. Он менее подвержен коррозии и не легко изнашивается, что дает ему преимущество перед металлами и пластиками. Они популярны для высокоточных работ и обеспечивают гладкую глянцевую поверхность. Они также обладают высокой устойчивостью к теплу, кислоте и щелочи. Недостатком является то, что для их плавления требуются очень высокие температуры, они хрупкие и не являются особенно хорошим выбором для производства штучных сборок.
• Бумага: Бумагу можно использовать в качестве материала для 3D-печати, и ее можно напечатать, чтобы она выглядела как дерево. Однако 3D-отпечаткам на бумаге не хватает прочности и детализации, характерной для других материалов. При высыхании он дает усадку, что затрудняет получение точных размеров.
• Еда. Еда также используется в качестве материала для 3D-печати. Вы можете приготовить большое количество продуктов, включая пюре, желе, сыр. Эта технология также используется НАСА и также может помочь ограничить пищевые отходы.

Обзор 3D-печати

3D-печать, также называемая аддитивным производством (AM), может помочь вам создать дизайн объекта с помощью программного обеспечения, а затем 3D-принтер создает объект, добавляя слой за слоем материала, пока не будет сформирована форма объекта. Конечный объект может быть изготовлен с использованием любого количества печатных материалов, включая пластик, металлы, порошки, нити и бумагу.

Преимущества, полученные от 3D-печати, включают короткие производственные циклы; легкое и быстрое прототипирование; быстрая кастомизация и адаптация; возможность создавать сложные формы; экономичность; и сокращение отходов. Он произвел революцию в производственных системах благодаря тому, что печатает детали слоями. Это позволяет создавать сложные объекты, имеющие внутренние конструкции или узлы, за один проход, что раньше было сложно сделать с помощью традиционных средств производства.

Еще одно новшество, связанное с этими средствами производства, заключается в том, что материал добавляется, а не вычитается. Здесь сырье добавляется для создания объекта, а не удаляется или утилизируется материал. Это позволяет запускать массовое производство без необходимости использования индивидуальных инструментов или ручного изготовления. Это, в свою очередь, помогает экономить сырье и обеспечивает эффективный процесс проектирования и производства.

В 2020 году мировая индустрия 3D-печати оценивалась примерно в 12,6 миллиарда долларов. Ожидается, что в период с 2020 по 2023 год она будет расти примерно на 17% в год. Технология 3D-печати является поистине инновационной и превратилась в универсальную технологию, предлагающую широкий спектр приложений, принятых в широком спектре отраслей.

3D-принтеры

По сути, 3D-принтеры похожи на струйный принтер, который создает твердую 3D-модель из различных материалов, а не простой бумажный документ. 3D-принтеры — это форма аддитивного производства, в которой используются материалы и прецизионные инструменты для создания трехмерного объекта с нуля. Существует множество различных программных инструментов для 3D-принтеров, начиная от промышленного уровня и заканчивая открытым исходным кодом. С помощью 3D-принтера вы можете делать практически все: игрушки, детали машин, украшения и даже торты.

Они заменяют традиционные заводские производственные линии одной машиной. С файлом для печати вы можете использовать обычный ПК для подключения к 3D-принтеру и нажать «печать», чтобы мгновенно получить 3D-печать. Настольный 3D-принтер в вашем бизнесе может предложить безграничные возможности. Хотя скорость печати может варьироваться от модели к модели и от конкретного материала, который вы используете. Тем не менее, остается быстрый вариант для производства прототипов, деталей и создания всего, что вам нужно, за очень короткое время. Они также могут помочь в производстве высококачественных промышленных деталей с меньшими затратами по сравнению с традиционным производством. Вы также получаете возможность вносить новшества и вносить изменения в свой дизайн, что позволяет вам соответствующим образом разрабатывать и изменять материалы. На самом деле, вот хороший выбор лучших 3D-принтеров для малого бизнеса, представленных сегодня на рынке.

Краткая история 3D-печати

Серьезные размышления о жизнеспособности 3D-печати впервые возникли в 1980-х годах, когда японский изобретатель Хидео Кодама получил патент на 3D-принтер. Он основал его на модели аддитивного производства для создания моделей и прототипов. Но идея использования аддитивных технологий для создания 3D-моделей рассматривалась учеными с 1940-х годов. Ранее называвшийся быстрым прототипированием, он был разработан для быстрого изготовления физических деталей, моделей или сборок с использованием трехмерного автоматизированного проектирования (САПР). Сегодня технология проникла буквально во все отрасли и продолжает стимулировать инновации.

Для чего используется 3D-печать?

Сегодня 3D-печать широко распространена во многих отраслях: от авиации до образования и от моды до продуктов питания. Вот некоторые из основных секторов, которые занялись 3D-печатью.

Образование

Школы и университеты в настоящее время включают методы 3D-печати в свои учебные программы. Это связано с тем, что этот процесс помогает учащимся создавать прототипы без необходимости использования дорогостоящих инструментов и оборудования. С его помощью учащиеся могут легко проектировать и производить модели, значительно устраняя разрыв между идеями и изображениями на экране и физическим трехмерным объектом.

Студенты узнают о различных приложениях 3D-печати, изучая принципы проектирования, проектирования и архитектуры. Они также могут дублировать такие предметы, как модели, окаменелости, легко проектировать строительные модели, изучать поперечные сечения органов, создавать 3D-модели молекул и химических соединений и многое другое.

Авиационная промышленность

Для авиационной промышленности 3D-печать помогает предоставлять решения для производства и прототипирования. Авиационная промышленность использует 3D-печать для изготовления деталей панелей самолетов, деталей авиационных двигателей, 3D-моделей реактивных двигателей, а также для производства сложных компонентов в виде единой детали. Это, в свою очередь, помогает упростить сборку при сохранении стандартов качества. Это также экономит затраты за счет оптимального использования материалов и производства компонентов по требованию, что снижает затраты на хранение. Точно так же это снижает затраты на инструменты и отходы.

Автомобильный

Автомобильная промышленность уже давно использует 3D-печать. С его помощью компании печатают запчасти, инструменты, приспособления и экспериментируют с прототипами новых моделей автомобилей. Что касается последнего пункта, 3D-печать значительно сократила исследования и разработки, а также этапы проектирования и производства в автомобилестроении.

Архитектурный

В архитектуре и строительстве 3D-печать используется для создания подробных моделей зданий. Это позволяет архитекторам легко модифицировать 3D-структуры и тестировать различные рыночные возможности с более быстрым и доступным прототипированием. Это помогает им быстро создавать сложные масштабные модели зданий, мостов и других архитектурных сооружений.

Медицинский

Медицина также выиграла от 3D-печати и помогает внедрять инновации в лечение, обучение и исследования. Сегодня 3D-печать используется для изготовления индивидуальных протезов, зубных протезов, имплантатов, слуховых аппаратов и многого другого. Хирурги используют точные копии моделей, напечатанных на 3D-принтере, для проведения сложных операций или трансплантаций.

Есть оптимизм в отношении того, что с помощью 3D-биопечати ученые в ближайшем будущем смогут фактически печатать ткани для возможного изготовления частей тела с использованием донорской ДНК, чтобы предотвратить отторжение органов пациентами, перенесшими трансплантацию. Уже разработаны приложения для тканевой инженерии, напечатанные на 3D-принтере, для эффективного тестирования лекарств.

Ювелирные изделия

Когда дело доходит до изготовления ювелирных изделий, 3D-принтеры позволяют вам экспериментировать с дизайном, который невозможен при использовании традиционных методов изготовления ювелирных изделий. Есть два способа изготовления украшений с помощью 3D-принтера. Вы можете создать объект прямо из 3D-дизайна или использовать 3D для создания формы для литья ваших украшений. Эта технология также пригодится для создания прототипов.

Робототехника

Многие компании, производящие робототехнику, уже начали использовать 3D-печать в конструкции своих роботов, потому что эта технология предлагает интеллектуальное производство благодаря гибкости и настройке, которые создает 3D-печать. Благодаря этому стало возможным быстрое прототипирование, что позволяет быстро совершенствовать конструкции на основе испытаний и испытаний. Это отличная новость, поскольку она помогает в разработке робототехники для умного производства, требующего точности.

Искусство

Художники также извлекают выгоду из преимуществ 3D-печати, используя 3D-модели в своих работах. Технология помогла относительно легко лепить, используя только эскизы или фотографии для создания удивительных скульптур прямо с их компьютера. Они используются для создания реалистичных художественных произведений, таких как реквизит, костюмы и репродукции, с относительной легкостью.

Обрабатывающая промышленность

Основное преимущество 3D-печати в производстве заключается в том, что она делает весь производственный процесс быстрым и экономичным. Производители более чем когда-либо могут быстро создавать прототипы, печатать по запросу, следовательно, минимизировать производственные отходы, используя легкодоступную технологию. Из-за скорости и низкой стоимости 3D-печати производители сокращают жизненные циклы продуктов, чтобы улучшать и улучшать продукты за более короткие промежутки времени.

Что такое процесс 3D-печати?

Проще говоря, 3D-печать включает в себя аддитивные процессы, при которых слои материала накладываются друг на друга для создания 3D-объекта. Типы 3D-печати могут различаться в зависимости от цели и используемого материала. Но процессы 3D-печати включают в себя следующие простые шаги:

1. Вы можете использовать свой ПК для цифрового дизайна, использовать сканирование 3D-сканера для сканирования 3D-объектов или выбрать 3D-фотографию для печати.
2. Вам понадобится система автоматизированного проектирования (САПР), чтобы преобразовать изображение в файл STL, чтобы ваш 3D-принтер распечатал объект. Популярное программное обеспечение САПР включает Morphi, BlocksCAD, TinkerCAD и другие.
3. Вам нужно будет выбрать материал для печати вашего 3D-объекта в зависимости от ваших конкретных потребностей, это может быть пластик, керамика, металл или другие материалы.
4. И, наконец, вы нажимаете «печать», чтобы ваш 3D-принтер напечатал ваш объект.

Какое лучшее программное обеспечение для 3D?

Сегодня популярность 3D-печати во многих отраслях привела к созданию множества программ для 3D-дизайна. У каждого есть свое применение для различных 3D-дизайнов и методов печати. Вот подборка лучших программ для 3D-печати, доступных на сегодняшний день.

Onshape

Onshape поставляется с CAD, рабочим процессом 3D-печати, совместной работой, аналитикой, инструментами администрирования и API с более чем 50 инженерными приложениями. Это помогает командам разработчиков быстрее сотрудничать и принимать бизнес-решения с помощью аналитики в реальном времени и беспрецедентной прозрачности процессов проектирования и производства в их компании. Это программное обеспечение САПР в основном используется для моделирования современной робототехники, биомедицинских устройств, промышленного оборудования, сельскохозяйственного оборудования и потребительских товаров. Он поставляется по высокой цене подписки в размере 1500 долларов США за пользователя в течение одного года.

Носорог

Rhinoceros — это мощное и универсальное программное обеспечение для моделирования, предназначенное для создания 3D-проектов. Вы можете относительно легко создавать, редактировать, анализировать, документировать, визуализировать и анимировать 3D-модели. В основном используется архитектурными дизайнерами и дизайнерами интерьеров, позволяет им визуализировать пространство до начала строительства. Вы можете легко преобразовывать ручные наброски в 3D-визуализации без каких-либо ограничений по сложности, степени или размеру, выходящих за пределы возможностей вашего оборудования при использовании Rhinoceros. Он доступен через лицензирование по цене 915 долларов за лицензию.

Fusion360

Fusion 360 подойдет всем, кто производит сложные 3D-детали и нуждается в таком же передовом программном обеспечении для их моделирования. Его рекламируют как один из лучших пакетов программного обеспечения САПР, но он тесно связан с 3D-печатью. Fusion 360 поставляется с облачной платформой для 3D-моделирования, CAD, CAM, CAE и печатной платы для проектирования и производства продуктов. Он предлагает широкий выбор приложений для проектирования и разработки продуктов, подходящих для проектирования, проектирования, электроники и производства. Платежные пользователи могут выбрать стандартную лицензионную плату в размере 60 долларов США в месяц без каких-либо обязательств или платить 347 долларов США в год.

ТинкерCAD

TinkerCAD от Autodesk — это бесплатное онлайн-программное обеспечение для 3D-моделирования и кодирования, разработанное для начинающих. Он имеет интуитивно понятную концепцию построения блоков, которая позволяет пользователям разрабатывать модели из набора основных форм. TinkerCAD поставляется с библиотекой из миллионов файлов, которая помогает пользователям находить модели, подходящие для их конкретного проекта. Это простое программное обеспечение взаимодействует со сторонними службами печати и поставляется с планами уроков, готовыми для использования в Интернете или в классе. Его могут использовать дизайнеры, любители, учителя или дети для создания игрушек, прототипов, домашнего декора, моделей Minecraft, украшений и многого другого.

Солидворкс

Программное обеспечение Solidworks CAD предлагает набор инструментов редактирования для производства, сборки, моделирования и 3D-печати. Он склоняется к промышленной стороне 3D-печати. Параметрический дизайн помогает прояснить взаимосвязь между проектным замыслом и проектным ответом. Ключевой особенностью является то, что он допускает взаимосвязанные атрибуты и может автоматически изменять свои свойства при изменении одного атрибута. Этот процесс моделирования позволяет пользователям создавать 3D-модели высокопроизводительных деталей и сборок. Часто используемый профессиональными 3D-дизайнерами, он бывает трех уровней: Standard, Professional и Premium.

Технологии 3D-печати для лучших 3D-печатных проектов

После того, как вы создали свой дизайн, пришло время печатать! Вы найдете огромное разнообразие методов 3D-производства на выбор. Выбранный вами метод будет зависеть от того, на каком материале вы хотите печатать, и для какой отрасли предназначен продукт. Вот некоторые из ведущих примеров методов 3D-печати и их использования.

Моделирование наплавленного осаждения (FDM)

Считающийся одной из самых известных форм аддитивного производства, он работает, проталкивая нить из твердого пластика или других материалов в горячий конец, который затем выдавливает тонкий поток расплавленного материала слоями для создания желаемой трехмерной детали. Здесь движение печатающей головки контролируется послойно, чтобы определить печатную форму.

Этот процесс используется для прототипирования и быстрого производства в таких отраслях, как автомобилестроение, производство, медицина и аэронавтика. В основном он использует пластик для 3D-печати и полимеры, такие как ABS, поликарбонат (PC), полимолочная кислота (PLA), полиэтилентерефталат (PETG) и другие.

Стереолитография (SLA)

Стереолитография (SLA) или печать смолой — это форма 3D-печати слой за слоем с использованием жидкой пластиковой смолы, которая затвердевает с помощью света, вызывая химическую реакцию, в результате которой образуется затвердевший пластик. Его можно использовать для создания прототипов, моделей, компонентов и компьютерного оборудования.

Этот процесс помогает создать тонкие детали и гладкую поверхность. Его применение включает производство, печать нестандартных инструментов, пресс-форм, ювелирных изделий, медицины, а также многие другие приложения. Хотя стереолитография выполняется быстро и может создать практически любой дизайн, она может быть дорогой.

Струйная обработка материалов (Polyjet)

Этот процесс работает аналогично струйной печати, но вместо того, чтобы наносить чернила на страницу, он наносит слои жидкого материала с одной или нескольких печатающих головок. Это помогает создавать высокоточные полноцветные визуальные прототипы. Его приложения могут быть использованы в обучении, автомобилестроении, медицине, изготовлении форм и моделей для литья.

Несмотря на то, что это точный процесс, это один из самых дорогих методов 3D-печати, детали которого непрочны и со временем изнашиваются. Этот процесс также позволяет создавать электронные устройства.

Селективное лазерное плавление и селективное лазерное спекание (SLM/SLS)

Метод селективного лазерного плавления (SLM) использует лазер с высокой плотностью мощности для плавления и сплавления металлических порошков. Он в основном использует различные металлы, включая титан, медь, никель, алюминий и кобальт, для таких отраслей, как медицина, автомобилестроение, аэронавтика и даже ювелирные изделия.

В этом процессе вы можете производить детали с отличными физическими свойствами, которые часто прочнее, чем у обычного металла, и с хорошим качеством поверхности. Это также пригодится при прототипировании и инструментах.

Связующее Струйное

Процесс распыления связующего включает в себя нанесение тонкого слоя порошкообразного материала, такого как металл, полимерная смола или керамика, на строительную платформу. Затем он капает клей, который наносится печатающей головкой, чтобы связать частицы вместе. Binder Jetting используется в различных приложениях, включая создание полноцветных прототипов, форм и недорогих металлических деталей, напечатанных на 3D-принтере.

Обычными материалами, используемыми в этом процессе, являются керамика и металлы. Его также можно использовать в промышленности, стоматологическом и медицинском оборудовании, аэрокосмической промышленности, литье деталей и т. д.

Изготовление плавленых нитей (FFF)

Изготовление плавленых нитей (FFF) — это процесс 3D-печати, в котором используется непрерывная нить из термопластичного материала. Нить подается с большой катушки через движущуюся нагретую головку экструдера принтера и осаждается на растущей работе. Этот процесс используется в приложениях, которые включают прототипирование и быстрое производство в аэрокосмической, медицинской, машиностроительной и даже пищевой промышленности.

Этот процесс помогает плавить широкий выбор материалов, включая термопласты, термопласты с древесным и металлическим наполнением и даже продукты питания. Это считается одной из самых дешевых технологий 3D-печати, поскольку в ней используются недорогие материалы. Кроме того, можно легко переключать материалы и печатать с использованием нескольких различных материалов с быстрым процессом печати.

Электронно-лучевая плавка (ЭЛП)

При электронно-лучевой плавке (EBM) исходный металлический порошок или проволока помещаются в вакуум и сплавляются друг с другом за счет нагрева, создаваемого электронным лучом. Горячий процесс помогает производить детали без остаточного напряжения, а вакуум обеспечивает чистую и контролируемую среду.

Этот метод приводит к созданию продуктов высокой плотности, поскольку в нем используется весь металлический порошок. В результате он преимущественно используется в медицине, авиационной и автомобильной промышленности.

Цифровая обработка света (DLP)

Цифровая обработка света (DLP) похожа на стереолитографию тем, что работает с фотополимерами. Главное отличие — источник света. Технология DLP использует более традиционный источник света, например, дуговую лампу с жидкокристаллической панелью дисплея. Затем это наносится на всю поверхность ванны с фотополимерной смолой за один проход, что обычно делает это быстрее, чем стереолитография. В результате он производит высокоточные 3D-печатные детали с отличным разрешением, которые идеально подходят для производства прототипов.

Будущее 3D-печати

3D-печать буквально меняет производство навсегда. Он предлагает быстрые и доступные решения как для прототипирования, так и для производства. Это демократизировало производственный процесс, где когда-то специализация и инструменты были предпосылкой промышленного успеха. И 3D-печать сейчас быстро сокращает разрыв. Приложения бизнес-идей 3D-печати продолжают появляться в разных отраслях. А поскольку технологии 3D-печати постоянно совершенствуются, не удивляйтесь, если в недалеком будущем 3D-принтеры станут обычным явлением в наших домах и офисах.

Что такое 3D-печать простыми словами?

Проще говоря, 3D-печать способ создания трехмерных твердых объектов. Трехмерный объект создается путем наращивания его слоя за слоем с помощью специально разработанного 3D-принтера. Вы можете использовать различные материалы для печати 3D-объектов, включая пластик, металл, керамику и даже продукты питания.

В чем разница между 3D-печатью и традиционным производством?

Традиционное производство требует квалифицированной рабочей силы, дополнительных материалов, таких как формы для литья под давлением, инструменты и многое другое для производства ограниченных и специализированных объектов. С другой стороны, для 3D-печати требуется только программное обеспечение CAD, ПК, 3D-принтер и печатный материал для создания экологически чистого 3D-объекта за значительно короткий промежуток времени.

Каково основное применение 3D-печати?

3D-печать предлагает предприятиям огромные возможности для простого создания прототипов. Это также дает им возможность создавать проекты, которые слишком сложны для производства другими методами, а также создавать высококачественные продукты.

Изображение: Depositphotos