Що можна надрукувати на 3d-принтері

Про технологію 3D друку, напевно, доводилося чути багатьом. Але якщо раніше її використання вважалося дорогим та недоступним задоволенням, то сьогодні перетворилося на цілу індустрію. Сучасний ринок пропонує величезну різноманітність 3D-принтерів, деякі моделі прості в управлінні настільки, що з ними здатні впоратися навіть діти. Обладнання для використання в побуті має скромні характеристики, проте, дозволяє створювати різні вироби. Щоб подолати страх перед чудо-машиною та почати друкувати свої шедеври, достатньо зрозуміти, як працює 3D-принтер, та вивчити всі етапи виробництва.Придбання ж практичних навичок допоможе перейти на новий рівень і навіть створити власний бізнес.

Як працює 3D принтер

Принцип 3D-друку полягає у створенні матеріального тривимірного об'єкта, який повинен відповідати комп'ютерній моделі, розробленій у програмі 3D-моделювання або на основі 3D-скана.

• 

  При використанні технології FDM за створення об'ємної моделі відповідає адитивний процес, коли об'єкт створюється шляхом нанесення шарів матеріалу один на одного знизу вгору, поки не вийде копія такої форми, як у кресленні. У такий спосіб створюються вироби із пластику.
• У разі застосування технології SLA (стереолітографії), об'єкт створюється за допомогою фотополімерного друку: спеціальні смоли в розплавленому вигляді надходять на платформу, де під впливом лазерного випромінювача тверднуть.

Окрім пластику та фотополімерних смол як витратний матеріал використовуються металеві порошки та металлогліну.

Найбільш поширеним вважається перший варіант, тому популярністю користується FDM-обладнання. Незалежно від моделі воно є простою конструкцією: і складається (крім корпусу) з наступних елементів:

• друкуюча головка (екструдер) – за допомогою системи захоплення відміряє точну кількість матеріалу, розігріває його та видавлює напіврідку масу;
• робочий стіл (платформа для друку) – на ньому формуються деталі та «вирощується» виріб;
• лінійний і кроковий двигуни – надають руху екструдер, регулюють швидкість і точність друку;
• фиксаторы – датчики, визначальні координати друку, і обмежують рух друкованої головки;

• 

  рама - об'єднує всі елементи в єдину конструкцію, яка керується електронним блоком.

У 3D-принтерах використовується матеріал переважно двох видів:

• ABS – міцний та довговічний пластик, з якого виготовляють деталі конструктора LEGO;
• PLA - біорозкладний нетоксичний полімер на основі молочної кислоти.

Матеріал має вигляд одиночних ниток (філаментів), намотаних на котушки. Така нитка надходить у друкувальну голівку, де розплавляється під впливом високої температури, і видавлюється через сопло екструдера. Останній переміщається направляючими відповідно до заданої схеми і шар за шаром наносить рідку масу на платформу. Виріб «зростає» знизу вгору, поступово набуваю обрисів обраної моделі.

Що можна надрукувати на 3D принтері

У наші дні 3D-принтери дозволяють створювати тривимірні об'єкти найрізноманітнішої форми та призначення. На сучасному ринку асортимент виробничої продукції представлений такими категоріями товарів:

• ексклюзивні аксесуари;
• сувенірна продукція;
• іграшки для дітей;
• товари для дому;
• одяг, взуття та аксесуари;
• музичні інструменти;
• навчальні стенди;
• комплектуючі деталі.

З появою «RepRap» - принтера з відкритим вихідним кодом майстри навчилися виготовляти окремі компоненти, з яких стало можливим збирати найпростіші моделі 3D-обладнання для друку. Для цього достатньо придбати апарат (який випускається за ліцензією безкоштовного ПЗ) та запрограмувати його на самовідтворення.

І, нарешті, демонстрацією можливостей 3D-принтера став автомобіль, кузов якого був повністю виготовлений з фотополімерного пластику.

Ще зовсім недавно 3D-друк здавався розвагою для школярів, сьогодні ж вона знайшла щоденне та практичне застосування. Щоб переконатися в цьому, достатньо поглянути на рейтинг найнезвичайніших речей.

Лампа на шарнірах

Освітлювальний прилад модульного типу складається з основи, корпусу, верхньої частини зі світлодіодами та шарнірів, що з'єднують основу з плафоном. Висоту лампи можна регулювати за рахунок додавання довільної кількості рухомих елементів.

Насадка для душу

Якщо купання під струменями водоспаду входить до списку нездійсненних бажань, якраз скористатися 3D-принтером, і виготовити унікальну насадку для душу. Вона має безліч отворів, здатних забезпечити безперервний потік води.

Підставка для ватних дисків та паличок

Такий подарунок не залишить байдужою жодну жінку. Різноманітність кольорової гами дозволяє виготовити цей аксесуар, який ідеально впишеться в практично будь-який інтер'єр ванної або гардеробної. Стильний дизайн, наявність зручних відсіків, а також оптимальні розміри роблять таку річ незамінною в будь-якому будинку.

Мыльница

Елегантна мильниця з двома відділеннями, що миються, стане незамінним аксесуаром ванної кімнати. Візерунок внутрішнього піддону-вкладиша, який дозволяє милу залишатися сухим, можна за бажання легко змінити.

Ручки для тумбочки

Зберігання речей – це мистецтво, яке завжди має бути нудним. Маленькі ручки-тримачі Hobb Knob з ярликами для опису предметів та аксесуарів, які зберігаються в ящиках комода, завжди допоможуть відшукати потрібну річ. Тепер зникнення шкарпеток залишиться в минулому!

Холдер для SD-карток

Надрукувавши сім елементів із різнокольорового пластику, а потім, з'єднавши їх в єдине ціле, можна отримати настільну підставку для зберігання карт пам'яті у формі шолома Залізної людини.

Багатоярусний органайзер для інструментів

Підставка для інструментів до електродриля типу Dremel стане чудовим подарунком чоловікам, які вільний час проводять у майстерні. Органайзер допоможе перетворити роботу на захоплення, оскільки свердла та розхідники завжди будуть під рукою. Щоб модуль мав підвищену міцність, його доцільно друкувати з високим відсотком заповнення.

Підйомна платформа

Унікальний аксесуар, на виготовлення якого не доведеться друкувати купу деталей, адже він виготовлений єдиним блоком. При цьому висоту стільниці можна регулювати для підтримки предмета або виробу прийнятної ваги.

Полиця-годинник

Відкритий стелаж, що складається з полиць, торці яких є сегментами цифр в електронному годиннику, одночасно виконує функцію світильника. Друк такого предмета меблів – тривалий і складний процес, проте результат вартий подібних зусиль.

Клавіатура

Друк подібного аксесуару вимагатиме не просто терпіння, адже для повноцінної роботи знадобиться не тільки пластиковий корпус та купа кнопок, але також складна «начинка». Її установка потребує паяння та програмування контролерів.Однак використовуючи різнокольоровий пластик, можна створити унікальну клавіатуру, що відповідає смакам та вимогам власника.

Як користуватися 3D принтером

Створення тривимірних моделей не становить складності навіть для користувачів-початківців, оскільки процес виконується автоматично і складається з безперервних циклів, які повторюються один за одним до тих пір, поки на робочій поверхні не з'явиться готовий виріб. Однак друк об'єкта – це лише одна з ланок складного ланцюга, що становлять повний цикл виробництва 3D-моделі. Насправді все починається з її розробки.

Підготовка

Кожен тривимірний об'єкт принтер друкує строго за 3D-кресленням. Його можна створити самостійно на комп'ютері за допомогою спеціальних програм, які називають CAD-редакторами або САПР (Системами автоматизованого проектування). Найбільш популярними сьогодні вважаються:

• AutoCAD;
• Blender;
• FreeCad;
• OpenSCAD;

• 

  GoogleSketchUp.

Малювати моделі самому зовсім необов'язково. Як альтернатива можна зайнятися пошуком готових варіантів, благо на різних інтернет-ресурсах можна знайти і завантажити схеми всіляких чохлів, гачків і навіть квадроциклів. Якщо здібності до проектування відсутні, а необхідну модель знайти не вдалося, є можливість замовити її у професіоналів.

Створення об'єкта

Починати розробку рекомендується з нескладних моделей. Для цих цілей найкраще підійдуть найпростіші геометричні фігури, наприклад, піраміда. Процес виглядатиме так.

• Розробити об'ємне креслення (модель) та зберегти у форматі STL.
• Обробити його за допомогою програми-слайсера, тобто нарізати на шари, відповідно до яких викладатиметься пластик.
• Підготовлений 3D-креслення зберегти у файл під назвою G-code, завантажити його в принтер і запустити друк.
• В результаті пристрій отримує необхідну інструкцію, в якій окрім нарізаної на шарі моделі позначено контур руху голівки, вказана швидкість друку і товщина кожного шару.

• 

  Підготовлену модель можна завантажити на принтер з комп'ютера через Wi-Fi, за допомогою SD-карти або USB-носія.

Більшість принтерів, призначених для домашнього застосування, відрізняються зрозумілим інтерфейсом, і не викликають труднощів із запуском процесу. Оскільки цикл виготовлення виробу повністю автоматизований, користувачеві залишиться лише увімкнути пристрій та спостерігати за процесом друку.

Усунення помилок

Пробний друк перших виробів на 3D-принтері – процес хвилюючий та захоплюючий, оскільки нова річ створюється прямо на очах і буквально «з нічого». Однак навіть досвідчений користувач не застрахований від появи різного роду помилок.

Проблеми та рішення Низька якість виробу: нечіткі контури та нерівна поверхня

Відрегулюйте швидкість друку, не виставляйте високі або максимальні параметри. Відсутність форми, що розпливлися обриси предмета

Виберіть оптимальну температуру плавлення матеріалу. Якщо пластик перегрівається, слід змінити налаштування та повторити процес. Передчасне відставання предмета від платформи та його деформація

Передчасне відставання предмета від платформи та його деформація Встановити коректний режим нагрівання робочого столу

Остаточна обробка

Вироби, роздруковані на FDM-принтері, завжди мають фактурну, нерівну і злегка шорстку поверхню, що обумовлено пошаровою технологією їх виробництва. Створені на фотополімерному устаткуванні предмети виходять гладкішими, але вони далекі від ідеалу. Отже, всі без винятку моделі потребують постобробки.

Вирівняти та згладити поверхні виробів для надання їм привабливого вигляду можна кількома способами. У домашніх умовах можна скористатися такими методами.

• 

  Механічний. Він передбачає ошкурювання наждачним папером або шліфувальною губкою. Через трудомісткість процесу підходить для предметів, що не мають дрібних деталей. Досягти глянсової поверхні навряд чи вдасться, але прибрати шаруватість допоможе.А якщо виріб загрунтувати і покрити лаком, він набуде акуратного вигляду.

• 

  Хімічний. Допускає застосування таких розчинників, як дихлоретан та ацетон. Перший підходить для обробки PLA, другий - для ABS. Через високу токсичність речовин необхідно дотримуватися заходів безпеки: роботу виконувати в рукавичках і масці на відкритому повітрі або в приміщенні, що добре провітрюється. Для вирівнювання поверхні хімічним способом слід користуватися пензлем з натуральним ворсом, набирати мінімум речовини та наносити її швидкими рухами.
• Змішаний. При такому методі розчинник необхідно наносити чистою білою тканиною з натуральних волокон і полірувати поверхню круговими рухами до появи бажаної гладкості.

Існує ще один варіант постобробки – вплив на виріб парами розчинника. Однак подібний метод вважається високотоксичним, і до застосування в домашніх умовах заборонено.

Бонус: ідеї для бізнесу з 3Д-принтером

Завдяки доступності 3D-обладнання і низької вартості витратного матеріалу сучасний ринок виявився буквально заваленим копійчаними дрібницями, а над суспільством нависла загроза бути похованими під купою непотрібного мотлоху. Однак при правильній організації можна налагодити виробництво справді корисних виробів, і в короткий термін перетворити його на прибутковий бізнес, організувавши, наприклад, інтернет-магазин ексклюзивних товарів. Ось лише кілька цікавих ідей, на які варто звернути увагу.

Ідея	Опис
Ніша для ноутбука Автор – Too Snide	З таким пристроєм планшет або ноутбук буде захований від сторонніх очей, але в потрібний момент швидко опиниться під рукою. Спеціальну нішу легко закріпити на внутрішній частині панелі журнального або офісного столу.
Ролікова лінійка Автор - MechEngineerMike	Пристрій, незамінний у побуті та на виробництві, коли потрібно виміряти довжину нелінійного порядку: криву лінію, периметр з вигинами тощо. Лінійку з оригінальною назвою «Женева», з кроком 5 мм легко надрукувати на 3D-принтері.
З'єднувач для модульних меблів Автор – LeFabShop	Пристосування з міцного полімеру (або будь-якого іншого матеріалу) дозволить швидко зібрати модульні меблі, надійно з'єднавши окремі елементи. У стандартному виконанні деталь розрахована на брус 17х17 мм, однак за допомогою параметричного файлу налаштування внутрішні розміри можна змінювати.
Горщик для рослин Автор - DrFemPop	Квітковий вазон у вигляді анатомічної моделі головного мозку виглядає незвичайно. Для отримання самобутнього будиночка для рослин достатньо надрукувати кілька фрагментів і з'єднати їх у довільному порядку.
«Сховище» для ручок та олівців Автор - BeeVeryCreative	Підставку для зберігання офісної дрібниці – ручок, олівців, гумок, скріпок, карт пам'яті можна надати футуристичного вигляду. Користувачам, напевно, сподобається аксесуар у вигляді айсберга або бджолиних стільників.
Універсальний тримач для котушок з проводами VincentGoenhuis	Зберігати обридлі дроти стане набагато легше, якщо виготовити таке симпатичне та зручне пристосування. Для перемотування та фіксації шнурів достатньо встановити пружину та регульовану муфту.