3д принтер

1.

УРОК ТЕХНОЛОГИИ
8 КЛАСС
по теме
Классификация 3D-принтеров

2.

Принципиальные различия между моделями настолько велики,
что классифицировать 3D-принтеры можно как минимум по трем
признакам:
Классификация:
1. Исходное сырье
2. Технология печати
3. Область применения

3.

Классификация 3-D принтеров
От состава исходного сырья, которое используется принтером для
создания трехмерных предметов, зависит способ печати и некоторые
другие характеристики.
Порошковые устройства — работают с порошкообразным сырьем, к
примеру, с металлической пудрой. В процессе спекания связующее
вещество и порошок наносятся по очереди слоями.
Гипсовые — функционируют по такому же принципу, но могут иметь
дело только с порошками строительного типа — шпаклевкой, гипсом,
цементом и прочими. Такие принтеры часто используют для изготовления
интерьерной отделки и предметов декора.
Фотополимерные — создают изделия из жидкого расплавленного
фотополимера, который застывает под воздействием ультрафиолета.
Данные модели отличаются высокой точностью графики и позволяют
создавать сложные детализированные предметы.

4.

Классификация 3-D принтеров
Лазерные — многофункциональные устройства, которые могут
работать по принципу запекания, плавления или ламинирования
материалов. (Для плавления и запекания используется порошкообразное сырье, которое
накладывается слоями. Преимущество таких моделей — возможность изготовления предметов из
металлической пудры, которые ни в чем не уступают обычным изделиям. При технологии
ламинирования материал накладывается слоями и склеивается, а контуры предмета выжигаются в
каждом слое при помощи лазерного луча. )
Сублимационные — переносят 3Д модели на объекты с рельефной
поверхностью посредством нагревания краски. Последняя испаряется и
оставляет необходимый контур.

5.

1. По исходному сырью
Для каждой технологии 3D-печати требуются свой материал, иначе принтер просто не
сможет работать корректно. В качестве сырья могут выступать компоненты различной
природы и консистенции:
• порошок – это может быть измельченный в пудру металл (титан, сталь, алюминий и
т.д.), дерево, песок, пластик, керамика - все зависит от назначения будущего изделия
и типа работы принтера;
• гипс – отдельная категория порошкового сырья, включающая в себя, собственно,
гипс, а также измельченный цемент, шпатлевку и прочие материалы подобного типа.
Предназначен только для оборудования, работающего с добавлением связующего
вещества к исходному сырью;
• воск – используется преимущественно в ювелирном производстве;
• пластиковая нить – один из самых популярных материалов для экструзионных 3Dпринтеров;
• фотополимерная смола – вязкая масса, затвердевающая под воздействием
ультрафиолетового излучения;
• металлическая проволока – более дешевый заменитель порошковых металлов.
Может быть оловянная, никелевая, алюминиевая, титановая и т.д.;
• фольга, бумага, полиэтиленовая пленка – для моделей оборудования, работающих
по методу склеивания сырья;
• пищевые продукты – тесто, сырная, шоколадная или марципановая масса, глазури и
кремы.

6.

2. По технологии печати
• экструзия (FDM-технология) – через сопло термальной камеры на печатную
платформу послойно выдавливается расплавленная пластиковый, восковый
или пищевой исходный материал;
• лазерное спекание – обычная или металлическая порошковая масса
расплавляется и спекается под действием лазерного луча;
• стереолитография – в основе метода также лежит лазерное излучение, но
сырьем для создания изделий служит фотополимерная смола;
• ламинирование – склеивание между собой большого количества слоев
материала, например, бумаги, с одновременным вырезанием контура объекта
на каждом слое;
• электронно-лучевое плавление – металлическая проволока (20 видов
металлов, в том числе никель, титан, вольфрам и т.д.) плавится под действием
электронного излучения;
• струйное моделирование – технология, сходная со стереолитографией, но
более универсальная – в качестве сырья используется широкий спектр
материалов: от жидкого фотополимерного пластика до воска;
• струйная трехмерная печать – слои порошкового материала склеиваются
между собой связующим веществом.

7.

3. Область применения
Еще в начале века оборудование для трехмерной печати было очень дорогой экзотикой,
доступной только крупным компаниям и исследовательским лабораториям, а сейчас уже
никого не удивишь 3D-принтером в домашней мастерской.
домашние – низкопроизводительные простые и понятные в управлении аппараты, которые
можно собрать самостоятельно из комплекта деталей. Позволяют создавать простейшие
изделия, работают на основе пластиковой нити. Подходят для энтузиастов, которым
интересно разобраться с новой технологией и радовать близких отпечатанными фигурками;
персональные – несмотря на схожесть с бытовыми принтерами, отличаются от них более
высокими рабочими характеристиками, в первую очередь, скоростью и качеством печати.
Могут использоваться как дома, так и в небольших мастерских или офисах. Ориентированы
на малый бизнес, рекламные агентства, студии дизайна, инженерное прототипирование в
небольших объемах;

8.

Профессиональные – крупногабаритное производительное оборудование с большим
количеством настроек, опций и высокой точностью печати. Работа за 3D-принтером
такого класса требует знаний и соответствующей подготовки. Предназначены для
строительных, архитектурных компаний, среднего и крупного бизнеса.
Производственные – автоматизированные печатные центры с максимально
возможными техническими характеристиками и большой рабочей площадью. Могут
работать в нескольких технологиях и с различными видами сырья. Устанавливаются на
крупных промышленных предприятиях по изготовлению высокоточных изделий любых
габаритов и назначения: от кровеносных сосудов до полноразмерных автомобилей.

9.

Основные понятия
1. 3-D принтер - станок с числовым программным управлением, реализующий
только аддитивные операции, то есть добавляющий порции материала к заготовке.
Обычно использует метод послойного нанесения материала, однако существуют и
методы непрерывного формирования детали в объёме жидкого фотополимера, при
которых деталь не делится на слои, а формируется целиком.
2. 3D-печать - аддитивное производство, это производственный процесс, при
котором 3D-принтер создает трехмерные объекты путем нанесения материала слоями,
в соответствии с цифровой 3D-моделью объекта.
3. Слайсер — это компьютерная программа, подготавливающая для 3Dпринтера цифровую модель объекта для печати. Технология создания объемной
фигуры подразумевает ее послойный набор. Приложение - слайсер нарезает ее на
слои заданной толщины, и печатающее устройство, считывая закодированную
информацию, создает нужный объект.

10.

Основные понятия
4. Оборудование - работа по обустройству, дополнению чего-либо в среде
обитания человека: вещей (напр. «оборудование кресла подлокотниками»,
«автомобиля фарами»), жилищ (напр. «оборудование дома ванной»), окружающей
среды (напр. «оборудование прудов в парке») и так далее; процесс дополнения их
потребительских свойств; а также предназначенное для этого.
5. Аппаратура - комплекс, совокупность аппаратов. Термин обычно (но не всегда
и не обязательно) применяется по отношению к набору аппаратов (инструментов) для
выполнения какой-либо одной функциональной задачи.
6. Аддитивные технологии — метод создания трехмерных объектов,
деталей или вещей путем послойного добавления материала: пластика, металла,
бетона и, возможно, в будущем — человеческой ткани. Такие трехмерные или 3Dобъекты создаются с помощью 3D-принтеров.

11.

Зачем нужен 3D-слайсер?
Для того, чтобы напечатать объект в 3D, нужно сначала создать математическое описание
объекта, а затем объяснить принтеру как его печатать. Чтобы 3D-принтер распознал
описание объекта, его нужно разложить на слои — перевести в G-код. Как раз этим и
занимаются 3D-слайсеры, они нарезают объект на слои, из которых 3D-принтер создает
физическую модель. Название программы пошло от английского слова «to slice», "нарезать".
Результат работы слайсера — G-код, в котором отражены все параметры печати.
Качество слайсера влияет на результат работы зачастую даже больше, чем качество 3Dпринтера. Программ-слайсеров существует много, некоторые из них бесплатные, некоторые
переведены на русский язык.

12.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием
различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного
создания (выращивания) твёрдого объекта.
Применяются две технологии формирования слоёв
Лазерный
Струйный

13. Лазерная 3D-печати.

ЛАЗЕРНАЯ 3D-ПЕЧАТИ.
Лазерная стереолитография — ультрафиолетовый лазер постепенно,
пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер
засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с
новым слоем. При этом жидкий полимер затвердевает и превращается в
достаточно прочный пластик.
Лазерное сплавление (англ. melting) — при этом лазер сплавляет
порошок из металла или пластика, слой за слоем, в контур будущей
детали.
Ламинирование — деталь создаётся из большого количества слоёв
рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и
склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контур сечения
будущей детали

14. Струйная 3D-печати.

СТРУЙНАЯ 3D-ПЕЧАТИ.
Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на
охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро
застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта.
Полимеризация фотополимерного пластика под действием
ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий,
но пластик твердеет под действием ультрафиолета.
Склеивание или спекание порошкообразного материала —
похоже на лазерное спекание, только порошковая основа
склеивается жидким (иногда клеющим) веществом,
поступающим из струйной головки. При этом можно
воспроизвести окраску детали, используя вещества
различных цветов.
Биопринтеры — ранние экспериментальные установки, в
которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для
пересадки) производится каплями, содержащими живые
клетки. Далее деление, рост и модификации клеток
обеспечивает окончательное формирование объекта.

15. Возможности, которые открывает 3d-принтер

ВОЗМОЖНОСТИ, КОТОРЫЕ ОТКРЫВАЕТ 3DПРИНТЕР
Особенно актуальны они для научных институтов,
ведь теперь можно не только делать прототип
зданий(сооружений), а и прикасаться к нему в
проводимых исследованиях.
Ювелиры также оценили новинку - создавать
отливочные формы для самых замысловатых изделий.
А вот у археологов появилась возможность не просто
зарисовывать возможную проекцию найденного
элемента, а практически воссоздавать его точный вид.
Мечта ученых, которая вполне может стать былью создание "пищевых принтеров", которые из
доступных белков и углеводов смогут производить
настоящие продукты питания, и воссоздание
человеческих органов, что особенно актуально для
людей, которые не могут найти доноров. Причем уже
сегодня практикуется печать межпозвоночных дисков
и стволовых клеток.