Чем печатает 3D принтер

Если раньше 3D принтеры (станки с программным управлением создающие детали аддитивным способом), печатающие объёмные модели использовались только в производственных условиях, сегодня приобрести устройство для личного пользования, может практически каждый. С помощью них можно создавать практически всё: начиная от мелких безделушек заканчивая оружием и даже зданиями.

Технологии 3D печати

Технология аддитивной печати была разработана в 80-х годах прошлого века. Широкое распространение 3D-принтеры получили в начале XXI века.

Принцип работы станков для печати объёмных деталей можно условно разделить на 3 этапа:

• создание модели в программе;
• обработку модели программными средствами;
• формирование (печать) объекта путём наслаивания материала.

Существует несколько технологий аддитивной печати, среди которых можно выделить:

1. Метод послойного наплавления (FDM). Модели создаются за счёт укладывания в определённом порядке расплавленной нити из воска, металла или пластика.
2. Стереолитографию (SLA). В качестве основы для объекта используют жидкий полимер, который затвердевает под воздействием лазерного излучения.
3. Выборочную лазерную сплавку (SLM). Технология, по которой металлические детали узлов и агрегатов создаются из металлической крошки по математическим моделям.
4. Цифровую светодиодную печать (DLP). Технология предполагает использование жидкого пластика, который отвердевает под воздействием ультрафиолета.

СПРАВКА! Одной из последних разработок учёных являются биопринтеры, чья технология печати предполагает создание органов и тканей. Объекты создаются путём соединения между собой капель, содержащих живые клетки, которые в дальнейшем должны начать делиться, расти и модифицироваться.

Чем печатает 3D принтер

В зависимости от области применения и предназначения, устройства для создания объёмных моделей могут использоваться различные материалы.

ABC-пластик

Научное название пластика – акрилонитрилбутадиенстирол. Он является одним из лучших расходных материалов для объёмного моделирования, так как обладает массой положительных качеств — ударопрочностью, эластичностью и износоустойчивостью. Помимо этого, АBC-пластик не токсичен и не имеет никакого запаха. Приобрести материал можно в виде катушек с тонкими нитями.

ВАЖНО! Из АBC-пластика можно создавать только одноцветные, плотные модели. Изделия будут долговечными и не утратят своего внешнего вида и качеств, если хранить их подальше от прямых солнечных лучей.

Акрил

В отличие от АBC-пластика, с помощью акрила можно печатать прозрачные модели. Температура его плавления превышает 240 градусов по Цельсию, что необходимо учесть, так как остывая, акрил очень быстро твердеет.

ВАЖНО! Испортить внешний вид готового изделия могут образовавшиеся в акриле пузырьки воздуха.

Бетон

Для печати на аддитивных станках используют новые сорта бетона, которые практически идентичны строительным материалам из камня. На сегодняшний день созданы лишь пробные образцы. Огромные по размеру устройства меньше чем за сутки могут напечатать небольшой дом.

Бумага

Модели из бумаги, напечатанные на 3D принтерах, чаще всего используют для создания прототипов компьютерных проектов. Сами по себе модели не отличаются прочностью и привлекательным внешним видом, но создаются с рекордной скоростью. Устройства, использующие бумагу в качестве расходного материала, создают модели путём наклеивания одного слоя на другой.

ВАЖНО! Бумага является одним из самых доступных и распространённых материалов для моделирования в домашних условиях.

Гидрогель

Мягкий биосовместимый с живыми тканями материал используют в 3D моделировании для создания различных транспортировочных устройств, которые могут доставить лекарственные препараты вглубь человеческого организма.

Так учёными из США были созданы роботы, чья высота не превышала 1 см. На их поверхности были размещены клетки сердечной ткани, которые сокращаясь, приводила их в движение. Планируется, что такие роботы в будущем смогут участвовать в диагностике и лечении множества заболеваний различной тяжести.

Гипс

Гипсовые материалы в 3D печати имеют такое же широкое распространение как бумага, акрил или пластик. Модели, изготовленные из них, не отличаются особой долговечностью, но доступная себестоимость полностью перекрывает данное обстоятельство. Гипсовые изделия используются для оформления презентационных проектов.

Деревянное волокно

Деревянное волокно является инновационным материалом. Идея создания принадлежит известному изобретателю Каю Парти. Волокно, состоящее из синтетики и натурального дерева, по свойствам напоминает полилактид. Изделия из него похожи на вещи из натурального дуба или берёзы, но в отличие от них они намного прочнее и долговечнее.

ВАЖНО! Сегодня деревянное волокно используют только в принтерах RepRap.

Лёд

Необычайной красоты ледяные фигуры также можно создавать на 3D принтерах. С 2006 года благодаря разработкам двух канадских учёных стало понятно, что не только акрил и бумага могут использоваться в качестве расходных материалов для объёмной печати. Смесь из воды и метилового эфира при температуре ниже 22 градусов превращается в небольшие предметы, которые, конечно же, не отличаются особой долговечностью и прочностью.

Металлический порошок

Благодаря использованию металлического порошка появилась возможность создавать изделия, отличающиеся высокой прочностью — детали и запчасти для техники и электроники, и даже украшения печатают из лёгких драгоценных металлов и их сплавов, таких как медь, алюминий золото и серебро.

ВАЖНО! Изделия, созданные из такого порошка, сами по себе имеют высокую теплопроводность. Для её нейтрализации в него добавляют керамическую крошку.

Нейлон

Нейлон часто применяют в объёмном моделировании, так как детали, созданные с его помощью, обладают мягкостью и эластичностью.

ВАЖНО! Нейлон имеет множество недостатков, в число которых входит токсичность.

Поликапролактон

Поликапролактон считается одним из самых востребованных расходных материалов для аддитивного моделирования. Он хорошо плавится под воздействием минусовых температур, быстро отвердевает, биоразлагаем и абсолютно безвреден.

Поликарбонат (PC)

Поликарбонатом называют пластик, который может сохранять свои характеристики и свойства под воздействием разных температур. Используется для создания сверхпрочных моделей.

Полилактид (PLA)

Самым безопасным и экологически чистым материалом признан полилактид. Его создают из силоса свёклы и кукурузы и биомассы. Среди недостатков полилактида отмечают недолговечность и способность разлагаться под воздействием тепла и света.

Полипропилен (PP)

Самой лёгкой из ныне известных миру пластических масс признан полипропилен. Он хорошо противостоит стиранию, но хуже плавится. Меняет форму на холоде, неустойчив к воздействию кислорода.

Полифенилсульфон (PPSU)

Напоминающий по внешнему виду обыкновенное стекло полифенилсульфон, превосходит полипропилен по прочности во много раз. В 3D моделирование он пришёл из авиапромышленности и был признан лучшим материалом для создания изделий с высокой теплостойкостью и твёрдостью.

Полиэтилен низкого давления (HDPE)

Полиэтилен встречается в обычной жизни практически на каждом шагу. Из него делают пластиковую тару для напитков, упаковочные пленки и ёмкости, ПВХ-трубы и т. д. В 3D печати он является лидером, так как может быть использован в любой из известных технологий.

Шоколад

3D принтеры, «работающие на шоколаде», вскоре станут обязательным атрибутом каждой кондитерской. С их помощью можно создавать фигурки из сладкого материала любой сложности. Технология их создания заключается в последовательном наслоении одного слоя шоколада на другой, которые быстро отвердевают на холоде.

Другие материалы

В мире существует огромный выбор 3D принтеров, которые используют для работы самые неожиданные расходные материалы. В их число входят устройства, работающие на извести, пищевых продуктах и даже живой органике. Обретут ли они широкую популярность и станут ли востребованы, покажет лишь время.