1. Історія появи 3D-принтерів
2. Що таке 3D-принтер і як він працює
3. Технології 3D-друку

Багато явища, описані в фантастичних творах Азімова, Кларка або Верна, знайшли своє втілення в реальності. В даний час мало кого можна здивувати стільниковим телефоном, електромобілем або спілкуванням по Skype незалежно від відстані. Проте, місце для нестандартних виробів знаходиться і сьогодні. Йдеться про 3D-принтерах.

Історія появи 3D-принтерів

Засновником 3D-друку вважається Чак Халл. Саме він винайшов перший принтер в 1984 році. Нова технологія отримала назву «стереолітографія» і в 1986 році була запатентована. Перший пристрій, що працює на її основі, було створено в 1988 році компанією 3D-Systems, заснованої Чаком Халлом. Уже в 1993 році підприємством Solidscape році було розпочато серійне виробництво 3D-принтерів на струменевого основі, які могли виготовляти деталі невеликих розмірів з ідеальною якістю поверхні. Серйозним проривом стало створення пристрою, який вміє друкувати об'ємні предмети в кольорі. Це сталося в 2005 році завдяки зусиллям компанії Z Corp. Уже в 2006 році з'явився принтер, здатний відтворювати половину власних комплектуючих.

Що таке 3D-принтер і як він працює

Щоб розібратися, навіщо потрібен і як працює 3D-принтер необхідно знати базовий принцип функціонування такого пристрою. Кінцевий об'єкт він будує за допомогою пошарового нанесення матеріалу. Головними елементами 3D принтера є друкуюча головка і робоча платформа. Друкуюча головка необхідна для нанесення шарів матеріалу і формування об'єкта. Вона здатна рухатися тільки в горизонтальній площині. Робоча платформа переміщається у вертикальному напрямку. Вона необхідна для розміщення об'єкта.

Схема роботи 3D принтера

На першому етапі роботи пристрою його платформа розташовується у верхньому положенні. Потім друкуюча головка формує нижній шар майбутнього виробу. Після його нанесення платформа опускається рівно на товщину шару і головка накладає наступний. Цей цикл повторюється до тих пір, поки не буде «вирощений» необхідний об'єкт. Такий принцип роботи 3D-принтера. В якості витратного матеріалу може використовуватися металлогліна, керамічний порошок, пластикова нитка або фотополімерна смола.

Технології 3D-друку

Існують різні технології 3D-друку, що дозволяють зрозуміти, що можна надрукувати на 3D-принтері. Однією з найбільш ранніх і поширених є стереолітографія або SLA. Вона заснована на здатності рідкої фотополімерною смоли укріпляти під впливом лазерного променя. Для побудови кожного наступного шару робоча платформа занурюється в ємність з рідкою смолою на величину шару, що становить 0,05-0,15 мм. Після вирівнювання поверхні починається його формування. Головною перевагою стереолітографії є ​​висока точність роботи. Завдяки цій властивості вона використовується для виготовлення прототипів стоматологічних протезів або ювелірних виробів.

технологія SLA

Метод цифрової світлодіодним проекції або DLP також заснований на роботі з рідкими фотополімерними смолами. Тільки в цьому випадку принтер проектує зображення одночасно всього шару об'єкта до затвердіння смоли. Технологія відрізняється високою точністю, що дозволяє використовувати її при виготовленні сувенірів або ювелірних виробів, а також в стоматології.

Ще одним відомим методом є вибіркове лазерне спікання або SLS. При цьому формування кінцевого об'єкта відбувається в результаті пошарового спікання частинок порошкоподібного матеріалу під впливом лазерного променя. Така технологія друку набула поширення завдяки можливості виготовляти деталі складної геометричної форми. До них належать предмети мистецтва і навіть спортивне взуття. В якості витратного матеріалу можуть використовуватися піщані або композитні суміші, метали і сплави, різні полімери.

технологія SLS

Технологія електронно-променевої плавки (або ЕВМ) заснована на використанні електронних випромінювачів для пошаровим плавки металевого порошку в безповітряному камері. Такий метод дозволяє створювати деталі високої міцності і щільності. Кінцеві вироби відрізняються за механічними властивостями від литих. За допомогою ЕВМ виготовляються медичні імплантати, деталі ракетних і реактивних двигунів, несучі елементи літальних апаратів.

Ще одна технологія, яку слід зазначити, струменевий тривимірна друк або 3DP. В даному випадку об'ємні об'єкти створюються пошаровим нанесенням будь-яких порошків, включаючи піщані суміші, пластики і навіть метали. Кольоровий друк забезпечується добавкою барвників в сполучного матеріалу. Метод 3DP дозволяє виготовляти вироби складної геометричної форми, які в подальшому не будуть піддаватися механічним навантаженням. З його допомогою виготовляють сувеніри, прикраси або макети.

Використання 3D-технологій в побуті

З огляду на велику різноманітність витратних матеріалів і використовуваних технологій, заправка 3D-принтерів - операція досить специфічна, але застосовна до будь-якої моделі пристроїв. В даний час вони використовуються в медичній, будівельної, архітектурної, освітньої, ювелірної та інших сферах. Створено пристрій, здатний всього за 20 годин звести повноцінний двоповерховий будинок. Ймовірно, в найближчому майбутньому максимально спроститься і прискориться процес будівництва будівель. 3D-принтери незамінні і в медицині. Вони дозволяють не тільки виготовляти міцні та довговічні імплантати, але навіть людську шкіру. Ці пристрої стали справжнім кроком в майбутнє.