Опис технотогії та основних типів 3D-принтерів

1. 3D-ПРИНТЕРИ

2.  3D-принтер — пристрій, що використовує метод
пошарового створення фізичного об'єкта за
цифровою 3D-моделлю.

3. ТЕХНОЛОГІЯ
3D-друк може здійснюватися різними способами і з
використанням різних матеріалів, але в основі
будь-якого з них лежить принцип пошарового
створення (вирощування) твердого об'єкта.
Застосовуються дві принципові технології:
 Лазерна
 Струменева

4. ЛАЗЕРНА ТЕХНОЛОГІЯ
 Лазерний друк —
ультрафіолетовий лазер поступово, піксель за
пікселем, засвічує рідкий фотополімер, або
фотополімер засвічується ультрафіолетовою лампою
через фотошаблон, мінливий з новим шаром. При
цьому він твердне і перетворюється на досить
міцний пластик
 Лазерне спікання — при цьому лазер випалює в
порошку з легкосплавного пластику, шар за шаром,
контур майбутньої деталі. Після цього зайвий
порошок струшується з готової деталі
 Ламінування — деталь створюється з великої
кількості шарів робочого матеріалу, які поступово
накладаються один на одного і склеюються, при
цьому лазер вирізає в кожному контур перерізу
майбутньої деталі

5. 3D ПРИНТЕР OBJET1000
 об'єднує в собі точність світового класу – 16 мікрон
/0.0006 дюймів (товщина шаруючи) і можливість
створювати в одному завданні моделі незвичайних
розмірів з 14-ти різних матеріалів.
 розмір області друку – 1000 х 800 х 500 мм (39,3 х 31,4 х
19,6 дюйма), що в три рази перевищує розмір принтерів
конкурентів. 3d принтер може вміщати витратні
матеріали вагою 108 килограмм/238 фунтів. А
віддруковані моделі вимагають гідравлічного візка

6. 3D-ПРИНТЕР, ЩО СТВОРЮЄ КОЛЬОРОВІ
МОДЕЛІ З ПАПЕРУ
 Iris — нова модель 3D-принтера від Mcor Technologies.

7. СТРУМЕНЕВА ТЕХНОЛОГІЯ
 Застигання матеріалу при охолодженні —
роздавальна голівка видавлює на охолоджувану
платформу-основу краплі розігрітого термопластика.
Краплі швидко застигають і злипаються один з
одним, формуючи шари майбутнього об'єкта
 Полімеризація фотополіменого пластику під
дією ультрафіолетової лампи — спосіб схожий
на попередній, але пластик твердне під
дією ультрафіолету
 Склеювання або спікання порошкоподібного
матеріалу — те ж саме що і лазерне спікання, лише
порошок склеюється клеєм, що надходить із
спеціальної струменевої голівки. При цьому можна
відтворити забарвлення деталі, використовуючи
сполучні речовини різних кольорів

8. ТЕХНОЛОГІЇ ПОЗИЦІОНУВАННЯ ДРУКУВАЛЬНОЇ
ГОЛІВКИ
 Декартова, коли в конструкції використовуються три
взаємно-перпендикулярні напрямні, уздовж кожної з
яких рухається або друкувальна головка, або підставу
моделі.
 За допомогою трьох паралелограмів, коли три
радіально-симетрично розташованих двигуна
узгоджено зміщують підстави трьох паралелограмів,
прикріплених
до друкуючої голівки.

9. 3D-ДРУК
 Одна з форм технології адитивного виробництва,
де тривимірний об'єкт створюється шляхом
накладання послідовних шарів матеріалу.
 3D-принтери, як правило, швидші, більш доступні і
прості у використанні, ніж інші технології адитивного
виробництва.
 3D принтери пропонують розробникам продуктів
можливість друку деталей і механізмів з декількох
матеріалів та з різними механічними і фізичними
властивостями за один процес складання.

10. ВИКОРИСТАННЯ
 З 2003 року спостерігається значне зростання у
продажі 3D принтерів.
 Крім того, вартість 3D принтерів знизилася.
 Технологія також знаходить застосування в
сфері ювелірних виробів, взуття,
промислового дизайну , архітектури,
проектування та будівництва
(AEC), автомобільної, аерокосмічної,
стоматологічних та медичних галузях.

11. 3D-ПРИНТЕР IMAGINE 3D PRINTER
 Прикольний 3d-прінтер Imagine 3d Printer відрізняється від
звичайних струминних 3d-прінтерів наявністю двох
шприців замість друкарської голівки. Вживання шприців
робить можливим друк об'єктів з будь-яких матеріалів, які
видавлюються з шприца: від епоксидної смоли і силіконів
до гарячого шоколаду, картопляного пюре, м'ясного
фаршу і інших продуктів харчування, доведених до
кашкоподібної маси
 Коштує 1995$.

12. ТОП-ТЕХНОЛОГІЇ ШВИДКОГО
ПРОТОТИПУВАННЯ
 Зараз доступна велика кількість конкуруючих
технологій, що дозволяють зробити 3D модель.
 Їхні основні відмінності стосуються етапу побудови
шарів при створенні деталі.
 Деякі технології використовують плавлення або
розм'якшення матеріалу для виробництва шарів
(SLS, FDM), інші — рідкі матеріали, які твердіють за
різними технологіями.

13. СТЕРЕОЛІТОГРАФІЯ
(STEREOLITHOGRAPHY — SL)
 Під дією керованого комп'ютером ультрафіолетового
випромінюва-ння відбувається затвердіння шару
завтовшки в декілька сотих міліметра, при цьому
платформа з майбутньою деталлю опускається вниз і
знову покривається рідиною. Далі все повторюється й
в результаті ультрафіолетовий промінь «малює»
об'ємну фігуру.

14.  Переваги: відносно точний процес, хороша
деталізація деталей, гладка поверхня вихідної
деталі.
 Недоліки: обмежений набір матеріалів, які
фізично можуть використатися в процесі та
неможливість створення кольорових моделей.
 Вартість установок сягає 40-60
тисяч доларів США

15. СЕЛЕКТИВНЕ ЛАЗЕРНЕ СПІКАННЯ (SELECTIVE
LASER SINTERING — SLS)
 Використовується такими компаніями, як,
наприклад, DTM корпорації і EOS.
 Суть технології полягає в пошаровому спіканні
лазерним променем порошкового матеріалу. У робочій
камері він попередньо підігрівається, трохи не доходячи
до температури плавлення. Після розрівнювання
порошку по поверхні зони обробки, СО2-
лазером спікається потрібний контур, далі насипається
новий шар, розрівнюється, і процес повторюється.
Готова модель витягується з камери, а надлишки
порошку видаляються.

16.  Переваги: широкий спектру недорогих і нетоксичних
матеріалів (порошкові полімери, ливарний
віск, нейлон, кераміка, металеві порошки),
низькі деформації та напруги, можливість одночасно
робити відразу кілька моделей в одній камері.
 Недоліки: менш точний процес, груба вихідна поверхня,
неможливо створювати кольорові моделі
 Вартість установок становить близько 400
тис. доларів США

17. МОДЕЛЮВАННЯ ПЛАВЛЕННЯМ (FUSED
DEPOSITION MODELING — FDM)
 Основною частиною принтера, що з'явився на ринку в
1991 р., є екструдована голівка. У ній матеріал (ливарний
віск або пластик, що надходять з котушок) нагрівається
до температури плавлення і подається в зону друку.
Головка переміщається по
двох координатах, синтезуючи певний шар моделі.
Потім платформа опускається, створюється новий шар
і т. д.

18.  Переваги: легкість перебудови з одного нетоксичного
матеріалу на іншій, низькі витрати і досить висока
продуктивність, малі температури переробки, а також
мінімальне втручання оператора у функціонування
обладнання, можливість створення кольорових
моделей, відносно точний процес.
 Недоліки: між шарами утворюються шви;
головка екструдера повинна постійно рухатися, інакше
матеріал застигне і засмітить її;
можливе розшарування у разі температурних коливань
протягом циклу обробки; груба вихідна поверхня.
 Орієнтовна вартістьFDM-принтера 50-220
тис. доларів США

19. ПОШАРОВЕ ФОРМУВАННЯ ОБ'ЄМНИХ МОДЕЛЕЙ З
ЛИСТОВОГО МАТЕРІАЛУ (LAMINATED OBJECT
MANUFACTURING — LOM)
 LOM-технологія була винайдена Михайлом
Фейгеном у 1985 р., а сьогодні на її основі
виробляють промислові установки такі фірми,
як Helisys, Paradigm і Sparx AB. Листовий матеріал
(папір, пластик, кераміка, композити або поліестер)
розкроюється за заданому контуру за
допомогою СО2-лазера (можна одночасно
розкроювати більше одного аркуша, проте точність
при цьому зменшується), а потім нагрівається валик,
який здійснює склеювання шарів. При помилці в
процесі синтезу об'ємного виробу частину шарів
можна видалити.

20.  Переваги: LOM-установки дозволяють застосовувати
широкий діапазон недорогих листових матеріалів
і синтезувати моделі з мінімальними деформаціями завдяки
відсутності фізико-хімічних перетворень.
 Недоліки: Однак через те, що лазер не завжди повністю
прорізає лист, ускладнюється видалення відходів і навіть не
виключено пошкодження деталей, а властивості матеріалу
можуть змінюватися. Шорстку поверхню виробу важко
обробляти через можливість розшарування, а в робочому
приміщенні необхідна вентиляція.
 орієнтовна вартість яких коливається в межах 90-250 тис.
доларів США

21. СТРУМЕНЕВА ПОЛІМЕРИЗАЦІЯ (POLYJET AND
PLOYJET MATRIX)
 Процес друку полягає в наступному. На площину побудови згідно з
програмним алгоритмом наноситься рідкий фотополімер блоком
друкуючих головок. Блок складається з 8 головок — це 768 сопел
малого діаметра, що здатні продукувати біля 16 млн. крапель
на хвилину. На друкуючій голівці розміщені
дві ультрафіолетові (УФ) лампи, які замінюють лазер в SLA-
установках. Після нанесення фотополімер полімеризується під дію
УФ світла. Цим завершується побудова одного шару. Далі площину
побудови зміщують на дуже малий рівень і головки створює
наступний шар. У наш час існують дві платформи обладнання: Іден
(англ. Eden) та Коннекс (англ. Connex). Іден підтримує технологію
побудови моделей PolyJet, Коннекс — технологію PolyJet Matrix.

22.  Переваги: Мала товщина шару в 16 мікрон задовольняє
навіть ювелірів, які мають підвищені вимоги до деталізації
моделей. Як наслідок малої товщини — криволінійність
поверхонь. Гладкість висока, роздільна здатність друку 600
х 600 крапок на дюйм. Точність виготовлення моделей до
0,1 мм. Можливість виготовляти вертикальні перегородки з
товщиною до 0,4 мм. Хоча виробником заявляються
0,6 мм. Дуже висока швидкість виготовлення моделей.
 Недоліки: Менш міцний матеріал.

23. 3D ПРИНТЕР PROJET MP 6000
 Система Projet 6000 є новою лінійкою 3d-прінтерів, в
яких вперше використовується спеціальна технологія
SLA, що дозволяє створювати деталі з рідкого
полімеру за допомогою лазера.
 Projet MP 6000 - перший принтер, що використовує
sla-технологію в області медицини
 Дозволяє друкувати:
навчальні моделі,
зразки слухових апаратів,
протези,
створювати 3d-моделі органів і ін.

24. 3D-ПРІНТЕР SOLIDOODLE
 Розпочатий прийом попередніх замовлень на принтер
вартістю $499
Принтер здатний формувати з пластика
об'єкти розмірами приблизно до 15 х 15
х 15 див. Габарити самого принтера
приблизно рівні 29 х 30 х 30 див. Як
витратний матеріал використовується
пластик ABS у вигляді нитки діаметром
1,75 мм в котушках (43 долари за 900 г).
Екструдер переміщається кроковим
двигуном. Діаметр сопла, що визначає
дозвіл виводу, рівний 0,35 мм. Дозвіл
складає 84 крапки на дюйм. Для
управління принтером використовується
безкоштовне ПЗ, сумісне з Windows, Mac
OS і Linux.

25. ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА
 wikipedia.org/wiki/3D-%EF%F0%E8%ED%F2%E5%F0
 wikipedia.org/wiki/3D-принтер
 wikipedia.org/wiki/3D-друк
 //www.google.com.ua/search?q=3d+принтер&biw=1024&
bih=612&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=VtaUU
v7fN43Xsgaf4oCQAw&ved=0CG4QsAQ#facrc=_&imgdii=
_&imgrc=74wf789qQRx_FM%3A%3BZVln6hInV6xGOM%
3Bhttp%253A%252F%252Fimg.gazeta.ru%252Ffiles3%2
52F841%252F4848841%252F3d-pic510-510x340-
97963.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.gazeta.ru%2
52Fscience%252F2012%252F11%252F12_a_4848441.s
html%3B452%3B302