Три д принтер возможности: на что способен 3D принтер

на что способен 3D принтер

Возможности 3D печати

К сожалению, нынешний уровень осведомленности в 3D технологиях оставляет желать лучшего. Случается, что даже при наличии базовых знаний о 3D принтерах, реальное применение 3D печати остается непонятным для ряда пользователей. Во избежание возникновения подобных ситуаций мы подготовили эту статью и подробно рассмотрим все возможности 3D печати.

Применение 3D печати

Если говорить о применении 3D печати, стоит учитывать не только существующие возможности, но и перспективы. Уже сегодня применение технологии 3D печати чрезвычайно обширно и не прекращает расширяться. Безусловно, в будущем нас ожидает масштабное распространение аддитивных методик, но практическое применение 3D печати доступно каждому уже сегодня. Мы не станем углубляться в узко специфические аспекты технологий, такие как пищевая 3D печать, или биопринтинг. Вместо этого поговорим о том, какое применение технологии 3D печати могут найти обычные пользователи с помощью настольных 3D принтеров.

1. Прототипирование

Самый лучший способ применения 3D печати – по ее прямому назначению. Быстрое прототипирование является не только вторым названием методики, но и изначальной целью ее разработки. Создание опытных образцов с помощью 3D печати значительно сокращает время и издержки производства. А благодаря возможностям 3D моделирования спектр проектируемых деталей практически не ограничен. Прототипирование позволяет наглядно оценить возможные недостатки изделия еще на этапе проектирования и внести существенные изменения в конструкцию детали еще до ее окончательного утверждения.

2. Мелкосерийное производство

Для мелкосерийного производства 3D печать – просто находка. Свойства многих материалов позволяют производить готовые компоненты с минимальными затратами. Сравнительно с традиционными методами производства, мелкосерийное производство с помощью 3Д печати очень выгодно с финансовой точки зрения. Изготовление, к примеру, литейных форм, представляет собой длительный и дорогостоящий процесс. При этом, само литье под давлением занимает немало времени. На 3Д принтере же напечатать партию необходимых изделий можно в считанные часы. Это применение 3D печати крайне актуально при частых заказах на небольшие партии деталей.

3. Ремонт и восстановление

Еще одно применение 3D печати – ремонт и восстановление поврежденных деталей. Для этих целей 3Д печать подходит идеально. Проводить такую процедуру можно как самостоятельно, при наличии соответствующих навыков и оборудования, так и в специализированных сервисах 3Д печати, таких как 3DDevice. Сперва на основе поврежденного изделия строится верная 3D модель. Для упрощения проектирования также может быть использовано 3D сканирование. Далее готовая модель отправляется в печать и воспроизводится на 3Д принтер в нужном количестве экземпляров. Ремонт и восстановление поврежденных деталей с помощью 3D печати происходит быстро, а наличие цифровой модели компонента позволяет заново отпечатать его в любое время.

4. Производство функциональных моделей и готовых компонентов

Одна из разновидностей промышленного применения 3D печати — производство функциональных моделей и готовых компонентов. Изготовление изделий на 3Д принтере из прозрачного материала позволяет увидеть работу функциональной детали «изнутри», что очень полезно при разработке различных инженерных образцов. Кроме того, широкий спектр разнообразных материалов для 3Д печати превращает ее в полноценный производственный инструмент. Промышленные 3D принтеры постепенно становятся частью каждой сферы производства, позволяя изготовлять прочные металлические компоненты.

Другие вопросы и ответы о 3D принтерах и 3D печати:

5. Бытовые предметы

Нужен органайзер для канцелярии? Или подставка для ножей? Любые бытовые предметы можно напечатать на 3Д принтере. Преимущество такого применения 3D печати в том, что при разработке 3D моделей нет никаких ограничений. То есть, при желании проявить фантазию и создать нечто оригинальное – все карты в ваших руках. Благодаря 3Д печати свой дом можно украсить и сделать более функциональным легко и недорого.

6. Игрушки и сувениры

При наличии 3D принтера порадовать ребенка очень просто – достаточно изготовить симпатичные 3D игрушки. Уже существует несколько довольно интересных проектов коллективных 3Д-печатных игр, а в дальнейшем этот список будет только расширяться. Это применение 3D печати порадует не только детей, но и увлеченных коллекционеров, ведь на 3Д-принтере можно напечатать фигурки любых персонажей и атрибутов компьютерных игр и фильмов. А цветная 3Д печать позволит изготовить эксклюзивные полноцветные сувениры – миниатюрные фигурки реальных людей. Для этого цифровая модель человека формируется на основе данных 3D-сканирования. При этом все текстуры и данные о цвете сохраняются. Такой подарок точно придется по вкусу каждому, ведь получить крошечную копию самого себя так необычно.

7. Дизайнерские изделия

Для творческих людей существует еще одно применение 3D печати. 3Д-технологии в целом – это уникальная возможность проявить свой талант самым необычным образом. Художники, скульпторы, модельеры и дизайнеры со всего мира используют 3Д печать для создания эксклюзивных предметов искусства, изготовить которые стандартными методами было бы невозможно. Такие дизайнерские изделия впечатляют своей красотой и оригинальностью, часто объединяя цифровое и традиционное искусство. Кроме того, активно разрабатываются методики 3Д печати одежды и обуви. Некоторые модели уже даже поступили в продажу, но о массовом производстве пока рано говорить.

8. Способности 3D принтера

Основные способности 3D принтера мы перечислили, но на этом они не заканчиваются. 3Д-печать находит применение в самых разнообразных отраслях. С ее помощью печатают электронику, различные комплектующие, еду и даже живые ткани. Безусловно, этот список будет пополняться в дальнейшем, но уже сейчас он впечатляет своим масштабом. Надеемся, мы смогли доступно подать информацию о существующем применении 3Д-печати. Если у Вас имеются дополнительные вопросы, которые мы не затронули, пишите нам на электронную почту и мы, в случае необходимости, добавим и Ваши вопросы! С уважением, коллектив компании 3DDevice.

Кроме того, наша компания предоставляет услуги 3Д печати, 3Д сканирования и 3Д моделирования любой сложности по лучшим ценам на рынке Украины. В интернет-магазине 3DDevice представлен широкий ассортимент товаров (3Д принтеры, 3Д сканеры) и расходных материалов (пластик и смолы). По всем вопросам пишите нам на электронную почту, или звоните по одному из этих телефонов. Будем рады сотрудничеству!

Вернуться на главную

20 примеров применения 3D-печати

Прогресс 3D-печати за последние годы набрал настолько стремительную скорость, что скоро мы перестанем рассказывать о том, что можно создать с помощью аддитивного производства. Будет проще упомянуть то, что сделать нельзя. Да и этот список будет стремительно сокращаться. Но пока давайте взглянем на некоторые примеры, показывающие широкий спектр возможностей 3D-печати. Заранее предупреждаем: список далеко не полон.

Плод

Подарок для нетерпеливых родителей

Молодые родители зачастую испытывают непреодолимое влечение обзавестись самыми всевозможными предметами, так или иначе связанными с их ребенком, пусть даже еще не рожденным. Японская компания Fasotec предлагает будущим родителям модели еще не рожденных младенцев, выполненные по изображениям настоящих плодов, полученных с помощью магнитно-резонансной томографии. Готовая модель состоит из двух материалов – фигурки плода, выполненной из белого фотополимера, и прозрачного материала, имитирующего форму утробы матери. При цене в примерно $1 275 удовольствие далеко не из дешевых, но у Fasotec уже появились конкуренты. Так, компания 3D Babies предлагает схожую услугу всего за $200, хотя размер готовой модели значительно меньше, да и качество не совсем на одном уровне.

Хотя желание заполучить подобную модель может показаться несколько странным, есть вполне логичное объяснение. Как оказывается, идея изначально была направлена на предоставление слепым родителям возможность «взглянуть» на УЗИ еще не рожденного ребенка.

Оружие

Функциональная 3D-печатная ствольная коробка от AR-15 без каких-либо номеров

Возможность 3D-печати оружия не на шутку переполошила правоохранительные органы по всему миру. В конце концов, даже простые FDM принтеры позволяют создавать полностью пластиковые пистолеты. Пусть такое оружие и примитивно, но даже одноразовый пистолет с одним единственным патроном в руках преступника может стоить кому-то жизни, а проследить такое оружие невозможно. Тем не менее, находятся и люди, считающие, что 3D-печать оружия должна быть разрешена. Так, Конституция США дает право гражданам на свободное ношение оружия, хотя определенные ограничения все равно применяются. Некоммерческая организация Defence Distributed, выпустившая в свободный доступ пластиковый пистолет Liberator, пошла дальше, обнародовав дизайн нижней части ствольной коробки карабина AR-15. AR-15 – фактически гражданский аналог, даже прототип автоматической винтовки M-16, состоящей на вооружении нескольких стран мира. Нижняя же часть ствольной коробки несет на себе регистрационный номер – это единственная часть винтовки, которую нельзя приобрести как запасную. Таким образом, печать этой части может позволить обойти стороной необходимость регистрации оружия. Некоторые страны уже наложили запрет на 3D-печать оружия, хотя не совсем непонятно, как применять этот запрет на практике.

Одежда

Один из дизайнов Снежаны Гросс

Некоторые расходные материалы для 3D-печати, в особенности мягкие фотополимеры, вполне пригодны для изготовления одежды и даже белья. Бюстгальтер на иллюстрации был изготовлен методом лазерного спекания из нейлона. Этот дизайн от Continuum Fashion призван продемонстрировать возможности, открываемые 3D-печатью для кутюрье. Однако не думайте, что это экспериментальная модель: компания предлагает готовые изделия на продажу на сайте Shapeways.

Не обошли новую технологию стороной и российские дизайнеры: Снежана Гросс продемонстрировала дизайны повседневной одежды, интегрирующие функциональные 3D-печатные компоненты.

Предметы искусства

Распечатать просто. Сфотографировать – как повезет

Не желаете ли реплику Венеры Милосской? Никаких проблем, только выберите материал и способ печати. Правда, мрамора в меню пока еще нет, но имитаторы песчаника уже имеются. Одним из первых материалов для 3D-печати вообще был гипс. Трехмерное изображение оригинала можно получить с помощью обычной фотографии с последующей конвертацией в 3D. Кроме того, в последнее время на рынке появляется все больше 3D-сканеров, включая портативные ручные варианты, способные снимать изображения крупногабаритных объектов. Остается сущий пустяк – договориться о стереофотосессии с охраной Лувра.

Хотя, если вам лень делать цифровые модели самим, их всегда можно скачать.

Продукты

Что на завтрак?

Пусть до гигантских хот-догов еще далеко, но печатать фаршем 3D-принтеры уже научились. Примером тому служит кулинарный принтер Foodini –простое и практичное устройство, использующее шприцевую экструзию. Причем, печать возможна не только фаршем, но и любым пастообразным продуктом – тестом, сыром, томатным пюре. Единственное, что Foodini пока не по силам, это термическая обработка. Стоит ожидать, что в скором времени появятся устройства, комбинирующие 3D-печать с холодильными агрегатами и, скажем, микроволновыми печами. Тогда могут стать былью научно-фантастические сказки о «репликаторах». Одно нажатие кнопки, и устройство выложит желаемую пиццу и запечет ее на радость пользователю. Только один вопрос: вам тонкое тесто или пышное?

Персонажи

Части моделей, использовавшихся для анимации главного героя мультфильма ParaNorman

Будь-то миниатюрная версия гигантского робота из любимой манги, жуткое инопланетное создание из «Чужого» или фигурка Киану Ривса (как в черном плаще и солнцезащитных очках, так и с бородой и сэндвичем, сидя на лавочке), 3D-печать позволяет создавать реплики героев игр и фильмов на радость фанатам. А тот факт, что распечатать подобные сувениры можно даже на бытовых 3D-принтерах, открывает широкие возможности для любителей коллекционировать подобные модели – ведь далеко не все из них доступны в продаже. Хотите модель редкого самолета? Напечатайте ее.

А что самое интересное, это применение уже возымело обратный эффект. Персонажи мультфильма ParaNorman были таки распечатаны. Как и костюм нового Робокопа. Правда, внутри него все равна была начинка из человека. Но зачем останавливаться на простой визуализации?

Домашние роботы

Ранний прототип «терминатора»

Появление недорогих плат Arduino сделало возможным домашнее проектирование самых разных устройств с электронной начинкой. Вот вам и собственные 3D-печатные роботы. Напечатали корпус, вставили сервомоторы и плату, и у вас новый помощник по хозяйству. Но что делать людям, которые не разбираются в программировании или элементарной пайке? Ученые из Массачусетского технологического института разрабатывают проект, направленный на автоматизацию проектирования и постройки домашних роботов. В идеале, пользователь должен будет лишь задать необходимые функции для будущего устройства, после чего система скомпилирует необходимый дизайн и отправит его на печать. Несколько часов спустя можно будет забрать готовое устройство – робота-паучка для протирки люстр или автомат для переворачивания блинов.

Авиация

3D-печатная деталь, используемая в прототипах китайских истребителей пятого поколения

Игрушечные самолеты мы уже упомянули. А как насчет настоящих? В авиастроительной промышленности тоже есть место аддитивному производству, хотя здесь уже не обойтись без дорогих промышленных установок, способных создавать высококачественные детали, включая цельнометаллические. Ведущие авиастроительные корпорации, включая Boeing и Lockheed Martin, уже испытывают технологии лазерного спекания и плавки для производства систем вентиляции, несущих компонентов и даже деталей реактивных двигателей. Китайские же инженеры взялись за дело с настоящим размахом, создавая установки для аддитивного производства деталей весом до 300 тонн.

Космос

Dragon v2 – новейшее детище компании Space

Космическая промышленность не отстает от авиационной по заинтересованности в 3D-печати. NASA успешно испытала титановые форсунки ракетных двигателей, а несколько недель назад Илон Маск, глава частной космической компании SpaceX провел презентацию нового орбитального корабля Dragon v2, также использующего двигатели с 3D-печатными деталями.

Биопечать

Биоручки могут помочь в лечении переломов

Сосуды, ткани, целые органы – сразу несколько компаний занимаются разработкой производства органических имитаторов, полностью аналогичных натуральным тканям. Хотя до трансплантации 3D-печатных органов еще далеко, работы в этом направлении ведутся. Параллельно с производством органических тканей с нуля разрабатываются и методы восстановления поврежденных тканей – например хрящевых или костных. Устройства, называемые «биоручками», способны наносить живые клетки на поврежденные участки, способствуя их заживлению.

Протезы

Титановые ортопедические протезы с пористой структурой для улучшенной остеоинтеграции

А как быть, если ткани не подлежат восстановлению? 3D-печать может помочь с протезированием. Так, шведская компания Arcam создает установки для электронно-лучевой плавки, позволяющие создавать фактически монолитные металлические изделия, в том числе и из титана. Титановые ортопедические протезы стали одним из наиболее востребованных изделий, создаваемых на устройствах этой компании – по статистике компании их число превышает тридцать тысяч экземпляров.

Мало того, 3D-печатные конечности вполне могут конкурировать с высокотехнологичными образцами с одной лишь разницей – их стоимость не идет ни в какое сравнение. Многие ли люди смогут позволить себе протез руки ценой в десятки тысяч долларов? А как насчет полностью функционального протеза за $50? И это возможно.

Еще более распространенным применением аддитивного производства служит стоматологическое протезирование. Если вам недавно поставили коронку или мостик, вполне возможно, что они были отлиты по моделям, созданным с помощью стереолитографического принтера, печатающего фотополимерными смолами.

Музыкальные инструменты

3D-печатные музыкальные инструменты

Гитары? Флейты? Барабаны? Запросто. Сломали свой гобой – напечатайте новый. Конечно, профессиональные музыканты могут и поспорить: пластиковая гитара? Несерьезно. Но кто сказал, что весь инструмент должен быть из пластика? Тот же гриф можно распечатать из древесного полимера, схожего по плотности с натуральной древесиной. Можно даже напечатать композитный углеволоконный сердечник. А что касается просто художественного оформления любимого клавесина, здесь 3D-печать может творить чудеса. Была бы фантазия!

Обувь

Стильные кроссовки от Люка Фусаро

Восьмикратный чемпион мира в беге на короткие дистанции Усейн Болт прославился своей любовью к золотым вещам. Сюда входят не только медали, но и машины и даже обувь. Во время своего контракта с известным производителем Puma Болт носил фирменные позолоченные кроссовки. А с недавних пор инженер и дизайнер Люк Фусаро взялся за разработку спортивной обуви, которая пришлась бы Усейну по душе. Ее отличительной чертой является золотистый цвет. Ах, да – а еще она предназначена для производства методом 3D-печати. Использование аддитивного производства имеет один важный бонус, а именно возможность производства обуви, точно подогнанной под размер и контуры ноги спортсмена. Производится такая обувь лазерным спеканием, хотя у этой технологии уже появился конкурент.

Препараты

3D-печать может облегчить изготовление смешанных препаратов и помочь с тестированием лекарств на живых тканях

3D-печать активно применяется исследовательскими компаниями не только для разработки методов построения и восстановления тканей, но и для испытаний и производства лекарственных препаратов, зачастую в комбинации с тканевой инженерией. Так, компания Organovo направляет свои усилия на создание искусственных тканей человеческой печени для проверки новых препаратов на токсичность без риска здоровью людей. Но и сами лекарства вполне можно печатать, связывая препараты гелевым материалом. На выходе получаем обычные с виду пилюли, но с комплексным содержанием препаратов, подогнанным под конкретного пациента.

Автомобили

Док Браун знакомится с 3D-печатью. Примерно такой реакции и следовало ожидать

Большинство автомобильных компонентов можно напечатать, но это нецелесообразно экономически, если речь идет о массовом производстве. А вот для прототипирования новых автомобилей 3D-печать подходит прекрасно. Как, впрочем, и для производства уникальных машин или компонентов. Например, можно печатать запасные части для мелкосерийных моделей, снятых с производства. Где еще вы найдете запчасти для, скажем, DeLorean, ставшего прототипом для машины времени из фильма «Назад в будущее»? Единственная небольшая компания, до сих пор производящая части для этого автомобиля, находится в Техасе. Доставка частей может обойтись дороже, чем сама машина, достаточно недорогая.

Кастомизация

Максимальный гламур с минимальными затратами

Почему бы не взять готовое изделие и не добавить декоративные элементы? Превратите свой велосипед в произведение искусства всем на зависть. Позолоченные ажурные крепления на черном шасси заставят прохожих оглянуться. Но необязательно останавливаться на декоративном аспекте! Может быть, вас не устраивает сиденье? Почему бы не распечатать новое? Или добавить более удобные ручки? Клаксон в стиле 1910-х?

Мебель

Один из хитроумных дизайнов Йориса Лаармана

Игрушечная мебель? Нет, не только. Появление композитных материалов для FDM печати делает возможной печать «деревянной» мебели, практически не отличимой от настоящей. Собственно, в материале Laywoo-D3 не обошлось без настоящей древесины в виде микроопилок. Этот материал даже пахнет, как дерево! Готовые изделия легко поддаются механической обработке и лакировке.

Или Вам больше по душе металлическая мебель? Голландский дизайнер Йорис Лаарман создал собственную установку для 3D-печати металлом, без использования дорогостоящих порошков, вакуумных камер и лазеров. Устройство рисует металлом по воздуху, позволяя создавать элегантные переплетенные дизайны.

Ювелирные изделия

Красиво и функционально

Наглядной демонстрацией точности 3D-печати является ее применение в ювелирном деле. Сразу стоит сказать, что далеко не все технологии подходят для этой задачи. Широко распространенные FDM принтеры привлекательны своей экономичностью, но по качеству печати не дотягивают до стандартов ювелирного производства. Наиболее популярным выбором является лазерная (SLA) и проекторная (DLP) стереолитография – установки, использующие эти технологии, позволяют печатать фотополимерные детали необыкновенной точности. Такие изделия используются в качестве мастер-моделей при создании ювелирных литейных форм, значительно упрощая процесс производства.

Но есть и вариант прямого аддитивного производства ювелирных изделий: технологии лазерного спекания и плавки позволяют создавать готовые изделия из металлического порошка, включая порошки драгоценных металлов. Правда, стоимость таких установок и материалов зачастую слишком высока для широкого применения даже ювелирами.

Строительство

3D-печать зданий поможет с жилищными проблемами

Возможность использования 3D-принтеров для строительства зданий давно занимает умы инженеров по всему миру: американские военные всерьез рассматривают использование 3D-печати бетоном при развертывании баз, китайские специалисты же вовсю экспериментируют со строительством бетонных «коробочек». Правда, эти попытки пока достаточно примитивны, ведь настоящему дому потребуется и инфраструктура – дренаж, проводка… Весьма многообещающи попытки строительства полноценного дома Андреем Руденко. Андрей сконструировал собственный принтер, способный печатать коммерчески доступными цементными смесями. Причем, у него уже появились конкуренты. Так, компания BetAbram планирует выпустить в продажу принтеры для печати зданий площадью до 16х9м. Цена вопроса – около $44 000 для самой большой из трех моделей. Правда, «больше» – не обязательно «лучше». Испанские разработчики пытаются идти в направлении миниатюризации строительных 3D-принтеров, создавая роботы, способные использовать уже построенные элементы зданий в качестве рабочей опоры.

Какой метод станет наиболее практичным, покажет время. Но в случае успеха любого из них, строительная отрасль может сделать качественный рывок, выраженный в повышенной экономии, безопасности и скорости возведения зданий.

3D-принтеры

Что еще можно напечатать на 3D-принтере? Еще один 3D-принтер! Пусть пока и не целиком: необходимые электронные и электромеханические компоненты пока не подлежат печати, но это лишь вопрос времени. Почти все используемые материалы или близкие аналоги уже были опробованы различными методами аддитивного производства. Осталось лишь дождаться появления машин, способных использовать полный диапазон расходных материалов. Тогда проект RepRap, давший толчок развитию компактных самовоспроизводящихся 3D-принтеров, придет к логическому завершению.

Статья подготовлена для 3DToday.ru

3D принтер: принцип работы и возможности

Всего каких-то десять лет назад 3D принтеры были огромными, дорогостоящими машинами, зарезервированными для крупных фабрик и корпораций. Все они оставались укрыты за пределами узкого круга специалистов, которые конструировали и использовали их. Но, в основном, благодаря движению RepRap (Replicating Rapid-prototyper — самореплицирующий механизм для быстрого прототипирования) с открытым исходным кодом, эти удивительные устройства стали жизнеспособными и доступными продуктами для использования дизайнерами, инженерами, любителями. Успели обзавестись 3D принтерами и многие учебные заведения, что подтверждает перспективность этого направления.

Все модели 3D-принтеров значительно отличаются друг от друга. Они бывают разных стилей и могут быть оптимизированы для определенной аудитории или вида печати.

На данный момент существует множество 3D принтеров и отличия их бывают в качестве печати (разрешение принтера), скорости печати, объёме рабочего пространства, возможности использования разных материалов, цветовой гамме и даже возможности печатать одновременно несколько объектов. Возможности принтера очень велики: создание моделей домов, печать каркасов для велосипедов, печать деталей кузова машин, создание протезов и даже распечатка живых тканей из биоматериала.

3D принтеры — это крайне перспективная разработка в сфере медицины. На данный момент, благодаря обьемной печати, специалисты могут за короткие сроки создать качественный имплант кости, протез, сложный медицинский инструмент и т. п. Уже сейчас медики пытаются воссоздать функционирующий орган, но пока что это просто экспериментальные разработки.

 

Поговорим о принципе работы чудо принтера. Как же данной машине удается перенести цифровую трехмерную модель в пространство?

Рабочая часть 3D принтера состоит из платформы (рабочее пространство) и печатающей головки «экструдер» (extrude – выдавить). Экструдер послойно создает объект путем выдавливания термопластика (или другого материала) в виде филамента (нить).

Экструдер делится на две основные части: верхняя – блок, подающий филамент, и нижняя – сопло с нагревателем. В блоке стоит ролик и шестерня, соединенная с электромоторчиком. Эти элементы тянут нить, и выводят ее вниз к соплу, где материал выходит на рабочую поверхность в плавленом виде. У сопла экструдера устанавливают термодатчик. Эта деталь принтера позволяет следить за температурами экструдера, так как исходные или пользовательские настройки могут сбиться. Как всем известно, у каждого материала свои температуры плавления, и при использовании любого из них необходимо установить подходящую температуру. Нагревательный элемент представляет из себя спираль из нихромовой проволоки и пару резисторов. Верхняя часть экструдера сильно нагревается в процессе печати, что недопустимо, так как материал преждевременно расплавляется. Для предотвращения этой неприятности между холодной и горячей частью экструдера устанавливают теплоизоляционную прокладку. Помимо этого, на блок с механизмом подачи нити устанавливают кулер и радиатор.

Кроме вышеописанного экструдера, существует боуден-экструдер, в котором горячая и холодная часть расположены отдельно. Филамент в таком типе экструдера подается от блока подачи на корпусе принтера в сопло через трубку.

Некоторые новые модели 3D принтера имеют по два и три экструдера, что позволяет работать с несколькими цветами и параллельно печатать несколько моделей. Также существует экспериментальная модель экструдера с несколькими механизмами подачи нити и одним соплом.

Термопринтеры – это не единственные аппараты, которые способны печатать 3D модели. Крайне популярен на данный момент 3D принтер с холодным экструдером в виде шприца. Такой принтер позволяет работать с бетонными смесями, глиной, силиконом, пластилином и т.д. Именно такой вид принтеров используется в строительстве.

На сегодняшний день уже существуют дома, возведенные с помощью крупного строительного принтера. Он имеет высоту в 6 метров и длину пролета около 150 метров. На данный момент принтер может распечатать пол и стены здания, а вот окна, перекрытие и крыша монтируются обычные. При изготовлении стен жилого дома принтер возводит несколько десятков слоев и машину выключают, укладывают арматуру по периметру всех стен, и принтер продолжает работу над домом. Этот технологический процесс раз за разом повторяется до возведения всего дома.

Для создания чего-либо на принтере Вам необходимо отсканировать или создать свою 3D модель. Для создания модели используют множество различных программ, ориентированных на объёмное моделирование. Одной из самых популярных программ являются 3DMax, 3DTin и самый простой и интересный — Thinkecard, разработанный для детишек. Программа имеет множество готовых файлов, и даже возможность экспортировать модель в игру MineCraft.

После создания модели необходимо сверить параметры принтера и создаваемого объекта. Можно масштабировать объект или разрезать его на детали, которые без труда поместятся на рабочем пространстве принтера.

Найти программное обеспечение на 3D принтер не составит труда, так как их огромное количество. Во-первых, почти все производители предоставляют фирменное ПО к своему продукту. Во-вторых, тема 3D принтеров достаточно популярна и интересна, в связи с чем постепенно появляется новое программное обеспечение с множеством дополнительных плагинов.

 

То, о чем некогда писали в своих книгах фантасты XX века, уже сегодня, благодаря разработке Чака Халла в 1986 году, стало не просто реальным, а и вполне доступным девайсом.

Благодарим за внимание!

Поделиться в соцсетях

3D-печать: возможности аддитивных технологий

Аддитивные технологии или 3D-печать — процесс создания объекта, в точности соответствующего трехмерной модели, методом послойного нанесения материала. Эта инновация стала мировым трендом. Главное достоинство технологии — ресурсосбережение. Потери полезного вещества стремятся к нулю.

Сфера использования

3D-принтеры пока еще не проникли в каждый дом, но во всех ключевых сферах жизнедеятельности человека они уже присутствуют. 3D-печать востребована в автомобилестроении, энергетике, медицине, пищевой промышленности, строительстве/дизайне, фешен-индустрии.

В ресурсо- и трудоемких отраслях на разработку прототипа изделия уходят большие суммы. При использовании традиционных технологий литья или механической обработки для этого требуются недели, месяцы. Используя возможности объемной печати, работу выполняют в разы, а порой и десятки раз, оперативнее. При этом совершенно не страдает качество и параметры изделия остаются предельно точными. Кстати, прочность прототипа более чем на 20 % превышает аналогичную при классическом производстве.

В медицине возможности 3D-печати используют при проектировании зубных протезов, скелетов и даже внутренних органов. Аддитивные технологии позволяют создавать медицинский инструмент с определенными параметрами под конкретных пациентов с патологиями, анатомическими особенностями. Это позволяет сделать огромный шаг вперед в обучении и подготовке к операциям.

В 2011 году на трехмерном принтере «нарисовали» почку. Ученые создали экзоскелет для поддержки атрофированных мышц. Есть даже специальные «ручки», которыми «рисуют» живые клетки на травмированных участках кожи.

На 3Д-принтерах создают модели помещений с наглядной проработкой интерьеров, зданий и целых жилых кварталов с детализацией домов, инженерных коммуникаций, объектов инфраструктуры.

В сфере науки и образования польза от 3D-печати выражается в создании наглядных пособий, с которыми процесс обучения становится проще и эффективнее.

3D-печать востребована в мире моды. На принтере можно создать обувь, одежду, флаконы для парфюмерии. Пока этот процесс дорогостоящий, поэтому в массовом производстве не используется. Однако на подиумах штучные изделия, изготовленные на 3Д-принтерах, уже представлены.

Креативные босоножки, напечатанные на 3D-принтере

Преимущество внедрения AF-технологий в сферу легкой промышленности — возможность создавать изделия под конкретное телосложение/форму стопы. Это особенно актуально для спортсменов, людей с отклонениями анатомического строения. Например, дизайнер Росс Бербер представил миру обувь, напечатанную на 3Д-машине. Его коллекция насчитывает 5 пар.

3D-печать позволяет сделать прорыв в инновационной деятельности. Прежде чем наладить массовое производство изделия, прототип необходимо испытать, многократно протестировать. Это делают на трехмерных моделях. Создать их можно за считаные минуты.

Трехмерные технологии используются в ювелирном деле, при создании карт местности, изготовлении сувениров, кастомизации готовых изделий (нанесении узора, логотипа).

Как устроен 3D-принтер?

Классический трехмерный принтер — устройство для 3Д-печати, работающее по принципу FDM (моделирование послойным наплавлением). На трехмерном оборудовании можно создать объект практически любой формы, с изгибами, рельефной поверхностью. Изделие «увеличивается» одновременно в горизонтальном и вертикальном направлении.

Принтеры работают с различными материалами: пластиком, металлом и так далее. С их помощью можно создавать детали, выдерживающие существенную нагрузку.Чтобы принтер мог печатать объемные фигуры, его оснащают:

• экструдером — для разогрева и продавливания пластика через печатающие головки;
• моторами (чаще линейными) — приводят в движение механизмы;
• рабочими поверхностями — платформами, на которых все происходит;
• датчиками фиксации подвижных узлов;
• картезинскими роботами — устройствами, движущимися по трем осям.

Принтеры работают по-разному, но классическую последовательность действий можно описать единым алгоритмом. Сначала создается 3D-изображение. Для этого нужно специализированное ПО. После этого модель «разрезают» на горизонтальные слои. Для этого также предусмотрена специальная программа (генератор G-кодов). Компьютер преобразуют коды в информацию, которую может распознать принтер для 3D-печати. На следующем этапе воссоздается модель.

3D-принтер Smartprint HB-8

Технологии объемной печати

Существует монохромная и цветная 3D-печать — технологий более десятка (плюс их модификации). В числе наиболее распространенных:

• SLA — стереолитографическая лазерная печать. Технология обеспечивает создание моделей с высокой детализацией. Ее суть — послойное нанесение фотополимерного материала. Он отвердевает под воздействие лазера. Затем рабочая платформа опускается. В качестве фотополимера используют полупрозрачный состав: его легко обрабатывать, окрашивать, склеивать.
• SLS — технология подходит для работы с пластиками и металлами. Реагент спекается под лазерным лучом. Изделия получаются очень прочными.
• HPM — принтеры работают с термопластиком, вспомогательными растворимыми материалами. Последние используют при создании сложных многоуровневых моделей с полостями, функциональными отверстиями. Готовые изделия могут иметь разную форму. Они прочны, устойчивы к нагрузкам, механическому и химическому воздействию.
• DLP — относительно новая технология 3D-моделирования. Поддерживающие ее принтеры печатают фотополимерной смолой. Материал застывает под воздействием света.

Самыми прогрессивными считаются технологии EBM и SLM. Первая предполагает воздействие на материал электронным лучом, а не лазером, вторая работает с металлами.

Оборудование для 3D-печати выпускают компании из США, стран Европы, Азии. В числе известных — Photocentric, 3D systems, Makerbot, Azuma Engineering Machinery Inc. и другие.

3Д-модель корабля поражает реалистичностью

Преимущества аддитивных технологий

К достоинствам 3Д-печати относят:

1. Ресурсоэффективность. Изделия «выращивают» с нуля, то есть производство полностью безотходное. Для сравнения: при создании заготовки традиционными методами, потери материала порой доходят до 85 %.
2. Оперативность. Время от момента разработки макета до получения изделия можно сократить в разы, а то и в десятки раз без ущерба для качества.
3. Мобильность. Оборудование компактное, передача макетов возможна в онлайн-режиме.
4. Точность. Послойный синтез обеспечивает абсолютное соответствие заданным техническим параметрам.
5. Прочность. Показатель на 25―30 % выше, чем у изделий, полученных традиционными способами (ковка, литье).
6. Вес. Это важное преимущество для промышленности, авиа- и машиностроения. Масса отдельных изделий снижается на 40―50 % без потери прочности.

В России успешно печатают сувениры и игрушки по технологии 3D-печати

3Д-печать используется и в рекламной полиграфии. Например, для производства сувенирной продукции. Рекламные агентства, занимающиеся кроссмаркетингом, охотно заказывают комплекс услуг, в который входит как традиционное изготовление визиток или рекламных листовок, так и инновационные решения.

Обзор 5 современных 3Д-принтеров, которые появились на рынке в 2017 году, смотрите на видео:

Итоги

• 3Д-печать востребована практически во всех сферах (промышленность, медицина, образование, энергетика).
• В некоторых отраслях аддитивные технологии уже активно используются, в других — только внедряются.
• Технология способствует развитию бизнеса, дает конкурентные преимущества — макет изготавливается в считаные минуты, оптимизируется расходование ресурсов.
• Производители постоянно совершенствуют оборудование для трехмерной печати, разрабатывают новые технологии.

Новые возможности 3d принтеров – печать стеклом: характеристики, картинки и описание.

Содержание:

1. 3d печать стеклом
2. Немного из истории Glass 3D Printing
3. Технология экструзии G3DP
4. Видео

3d печать стеклом

Технологии 3D печати стремительно развиваются, становятся востребованными во всех сферах жизни человека. Первыми материалами, которые позволяли создавать трехмерные модели, были разные виды пластика. Сегодня в мире успешно действуют устройства, воспроизводящие изделия из металла, керамики, дерева, продуктов питания, имитирующие ткани, бумагу.

В качестве одной из последних разработок в этой области стал 3D принтер, который открыл новые возможности в сфере производства (экструзии) стеклянных изделий. Технология, которая получила название Glass 3D Printing (G3DP), позволяет печатать различные по форме, дизайну, назначению предметы, отдельные элементы и конструктивные детали.

Немного из истории создания Glass 3D Printing

Группа исследователей, которой руководил Нери Оксман, разработала двухкамерный 3D принтер нового типа. Сырьем для производства в таких устройствах было решено использовать расплавленное стекло. Это позволило получать объемные предметы простых и сложных форм, которые отличаются:

• прозрачностью, не уступающей стеклу, произведенному традиционным способом;
• цветовым и структурным разнообразием;
• высокой прочностью;
• оптическими свойствами.

Первой проблемой, с которой столкнулись разработчики, стало появление трещина, за счет быстрого охлаждения полученных поверхностей. В результате экспериментов было найдено решение – добавить подогрев в камеру отжига, чтобы иметь возможность задавать нужный температурный режим в процессе экструзии.

Технология экструзии G3DP

Инновационным стало решение заменить материал, который использовали устройства предыдущих поколений. Разработанный Нери Оксманом 3D принтер осуществляет печать стеклом при помощи наполнителя в виде стеклянного бисера. Чтобы получить изделия безупречного качества, используется ситалловое стекло.

Исходный материал проходит несколько технологических этапов:

• в первой камере происходит нагрев и первичное плавление;
• через вторую жидкое сырье поступает в наконечник печатающей головки;
• на выходе масса выдавливается через десятимиллиметровое отверстие и попадает на керамическую платформу – стол, где происходит постепенное, послойное наращивание объекта.

Современная технология отличается доступностью и невысокой стоимостью исходных материалов. Это позволяет выйти на новый уровень в сфере изготовления стекла, которое востребовано в разных сферах жизни и деятельности человека, может отличаться эстетикой и техническими характеристиками. Устройства Glass 3D Printing находят применение при создании лабораторного оборудования для научных исследований, предметов искусства, дизайна, бытовых, кухонных принадлежностей.

Видео

Как работает 3D-принтер, что можно напечатать на 3D-принтере

3D–принтер — это технология, которая позволяет создавать реальные объекты из цифровой модели. Всё началось в 80-х годах под названием «быстрое прототипирование», что и было целью технологии: создать прототип быстрее и дешевле. С тех пор многое изменилось, и сегодня 3D-принтеры позволяют создавать всё, что вы можете себе представить.

Оглавление:

3D-принтер позволяет создавать объекты, которые практически идентичны их виртуальным моделям. Именно поэтому сфера применения данных технологий так широка.

Что такое 3D-печать?

3D-печать — это процесс аддитивного производства, потому что, в отличие от традиционного субтрактивного производства, трехмерная печать не удаляет материал, а добавляет его, слой за слоем — то есть выстраивает или выращивает.

1. На первом этапе печати данные из чертежа или 3D–модели считываются принтером.
2. Далее идет последовательное наложение слоев.
3. Эти слои, состоящие из листового материала, жидкости или порошка соединяются друг с другом, превращаясь в окончательную форму.

При производстве ограниченного количества деталей 3D-печать будет быстрее и обойдет дешевле. Мир 3D-печати не стоит на месте и поэтому на рынке появляется все больше различных технологий, конкурирующих между собой. Разница их заключается в самом процессе печати. Одни технологии создают слои путем размягчения или плавления материала, затем они обеспечивают послойное нанесение этого самого материала. Другие технологии предусматривают использование жидких материалов, обретающих в процессе твердую форму под воздействие разнообразных факторов.

Для того, чтобы что-то напечатать, сначала вам понадобится 3D-модель объекта, который вы можете создать в программе 3D-моделирования (CAD — Computer Aided Design), или использовать 3D-сканер для сканирования объекта, который вы хотите печатать. Есть также более простые варианты, такие как поиск моделей в Интернете, которые были созданы и доступны другим людям.

После того, как ваш проект готов, все, что вам нужно сделать, это импортировать его в Слайсер, программа которая адаптирует модель в коды и инструкции для 3D–принтера, большинство программ с открытым исходным кодом и распространяются бесплатно. Слайсер преобразует ваш проект в файл gcode, готовый к печати как физический объект. Просто сохраните файл на прилагаемой SD-карте и вставьте его в свой 3D–принтер и нажмите печать.

На весь процесс может уйти нескольких часов, а иногда и несколько дней. Все зависит от размера, материала и сложности модели. Некоторые 3D-принтеры используют два различных материала. Один из них является частью самой модели, другой выступает в роли подпорки, которая поддерживает части модели, нависающие в воздухе. Второй материал в дальнейшем удаляется.

Как работает 3D-принтер?

Хотя существует несколько технологий 3D-печати, большинство из них создают объект, наращивая множество последовательных тонких слоев материала. Обычно настольные 3D-принтеры используют пластиковые нити (1), которые подаются в принтер податчиком (2). Нить плавится в печатающей головке (3), которая выдавливает материал на платформу (4), создавая объект слой за слоем. Как только принтер начнет печатать, все, что вам нужно делать, это подождать — это просто.

Конечно, когда вы станете продвинутым пользователем, игра с настройками и настройкой вашего принтера может привести к еще лучшему результату.

Что можно напечатать на 3D-принтере?

Возможности 3D-принтеров безграничны, и теперь они становятся обычным инструментом в таких областях, как инженерия, промышленный дизайн, производство и архитектура. Вот некоторые типичные примеры использования:

Персонализированные (Custom) модели

Создавайте персонализированные продукты, которые полностью соответствуют вашим потребностям с точки зрения размера и формы. Сделайте что-то, что было бы невозможно с помощью любых других технологий.

Быстрое прототипирование

Трехмерная печать позволяет быстро создать модель или прототип, помогая инженерам, дизайнерам и компаниям получить обратную связь по своим проектам за короткое время.

Сложная геометрия

Модели, которые трудно даже представить, могут быть легко созданы на 3D-принтере. Эти модели хороши для обучения других по сложной геометрии интересным и полезным способом.

Снижение затрат

Стоимость деталей и прототипов конечного использования 3D-печати низкая благодаря используемым материалам и технологии. Сокращается время производства и расход материала, так как вы можете многократно печатать модели, используя только необходимый материал.

Как выбрать и купить 3D-принтер? →

Технологии 3D печати. Что выбрать 3D печать металлом или 3D печать пластиком? Технологии 3D принтеров FDM VS SLA VS SLM

  

 

Всем привет, Друзья! С Вами 3DTool!

3D печать или аддитивное производство — это общий термин, охватывающий несколько видов процессов. Каждый тип 3D печати имеет свои преимущества и недостатки. И каждый из них предназначен для конкретных целей.

В этой статье мы даем несколько простых советов, которые помогут вам выбрать правильный тип 3Д печати для ваших потребностей. Графики и таблицы, представленные в этой статье, в качестве краткого справочного материала, чтобы определиться, какой тип 3Д печати наилучшим образом соответствует вашим требованиям.

    

Выбор вида 3D печати по расходному материалу

 

Материалы для 3D-печати обычно бывают в форме нити, порошка или смолы (жидкий фотополимер). Полимеры (пластмассы) и металлы — это две основные группы материалов для 3D печати. Также доступны другие материалы (например, керамика или композиты). Полимеры могут быть разбиты на термопласты и термореактивные материалы.

 

    

Если требуемый материал уже известен, выбор технологии 3D печати относительно прост, поскольку всего несколько аддитивных технологий производят детали из одних и тех же материалов. В этих случаях процесс выбора обычно сводится к сравнению затрат и физических свойств.

 

3D печать пластиком (термопласты)

 

Термопласты лучше всего подходят для функциональных применений, включая производство деталей для конечного использования и функциональных прототипов.

Они имеют хорошие механические свойства, высокую ударопрочность, износостойкость. Они также могут быть заполнены углеродом, стеклом или другими присадками для улучшения их физических свойств. 3D печатные термопластики (такие как ePA, Nylon, Formax) широко используются для производства деталей для функционального использования в промышленности.

Детали SLS имеют лучшие механические и физические свойства, а так же более высокую точность размеров. FDM более экономичен, и при помощи этого типа 3Д печати, увеличивается скорость выполнения заказов.

 

Схема представленная ниже, показывает наиболее распространенные термопластичные материалы для 3Д печати.

Пояснение схемы: Чем, выше находится материал в пирамиде, тем прочнее его механические свойства и тем сложнее и дороже его печатать:

3D печать жидкими фотополимерными смолами

 

Жидкие фотополимеры (смолы) лучше подходят для применений, где важна детализация и точность, так как детали изготовленные по данной технологии будут с гладкими поверхностями. Детали до 5см,  будут напечатаны более качественно, чем 3D печать пластиками как в FDM или SLS.

Как правило фотополимерные смолы имеют высокую жесткость, но являются более хрупкими, чем термопласты, поэтому они не подходят для функционального применения. Доступны специальные смолы, предназначенные для инженерного применения (имитирующие свойства ABS пластика или Nylon). Например широкий выбор смол с  различными свойствами есть в арсенале американской компании FormLabs .

    

3D печать металлом

 

Металлические 3D печатные детали имеют отличные механические свойства и могут работать при высоких температурах и нагрузках. Возможности 3D-печати в свободной форме делают их идеальными для применения в промышленности.

Детали напечатанных по технологии  DMLS или SLM имеют превосходные механические свойства и точность исполнения.

    

Применение других материалов в 3D печати:

 

Другие материалы тоже могут быть использованы в 3Д печати, но они не так широко применяются, ввиду их ограниченной специфики. Эти материалы включают в себя керамику и песок.

Примечание:

 

Из-за специфики аддитивного производства, детали изготовленные при помощи 3D-печати, будут иметь анизотропные механические свойства, а это означает, что они будут слабее в направлении оси Z. Для функциональных частей механизмов, эту характеристику следует учитывать при проектировании модели.

 

 

 

На ранних этапах важно определить, должна ли деталь быть функциональной, или ей достаточно иметь хорошие визуальные характеристики. Это очень поможет в выборе наиболее подходящего процесса 3Д печати.

 

Как правило, детали изготовленные из термопластичных полимеров (технология FDM) лучше подходят для функциональных деталей, в то время как термореактивные материалы (жидкие смолы) технология SLA или DLP,  лучше всего подходят 3D печати небольших и сложных геометрических деталей, например ювелирные изделия или для стоматологов.

 

Функциональные возможности 3D печатных деталей:

 

Приведенная ниже схема определяет наиболее подходящий вид 3D печати под функциональные требования.

Важные моменты аддитивного производства:

 

• При разработке прототипа, важно определить какая требуется точность изделия. Как правило, выбор аддитивной технологии с более высокой точностью увеличивает стоимость 3D печати.

 

• Общая прочность детали зависит от различных механических и физических свойств. Когда требуются высокая прочность и жесткость, лучшими решениями являются металлическая 3D-печать или FDM печать, усиленная непрерывными углеродными волокнами. Пример FDM 3D печати с армирующим волокном это 3D принтер Anisoprint Composer A4

 

• Не стоит забывать, что существуют инженерные материалы для 3D печати со спец. свойствами, такими как термостойкость, огнестойкость, химическая стойкость или которые сертифицированы как биосовместимые (например для применения в стоматологии).

    

Внешний вид 3D печатных деталей.

 

Есть внешний вид является основной задачей ваших прототипов, то  выбор аддитивной технологии подчиняется приведенной ниже схеме:

 

Вот еще немного информации:

 

• 3D печать SLA или DLP позволяет получать детали с гладкой, подобной литью поверхностью. Детали будут как из магазина.

 

• Детали по технологиям SLA/DLP печатаются полупрозрачными, но могут быть подвергнуты последующей обработке, и стать в результате почти на 100% оптически прозрачными.
• 
  

Выбор технологии 3D печати по производственным возможностям.

 

Важно иметь представление об основных видах 3D печати, чтобы полностью понять их ключевые преимущества и недостатки. .

Вот несколько удобных правил, которые помогут вам помочь:

·      Размер платформы определяет максимальные размеры детали, которую может изготовить 3D принтер. Для деталей, размер которых превышает размер платформы принтера, можно рассмотреть возможность перехода на альтернативную технологию 3D печати  или порезать деталь на несколько частей, которые можно склеить после печати в единую модель.

·      Необходимость поддержек определяет уровень свободы проектирования. Процессы, которые не требуют поддержек, такие как SLS, или же при использовании растворимых материалов (как в FDM печати 2-мя экструдерами), имеют меньше недостатков и могут с большей легкостью создавать структуры свободной формы.

 

Подведем итоги:

• Прежде всего определите какую задачу вы ставите перед 3D печатью. Функциональность или внешний вид детали.

• Если более, чем один вид 3D печати подходит под задачи, то процесс выбора сводится к сравнению финансовых затрат.

• Для функциональных деталей выбирайте технологию FDM, нежели печать жидкими фотополимерами SLA или DLP.

• Для внешнего вида и эстетики наилучшим вариантом являются технологии SLA или DLP.

• Для функциональных деталей из металла, также можно рассмотреть обработку заготовок на фрезерном станке с ЧПУ. Как альтернативный вариант 3D печати металлом.

    

А на этом у нас все! До новых встреч!

 

Приобрести 3D принтер, или чпу станок вы можете в нашей компании. Связаться с нами можно одним из следующих способов:

• По электронной почте: [email protected]

• По телефону: 8(800)775-86-69

• Или на нашем сайте: http://3dtool.ru

Так же, не забывайте подписываться на наш YouTube канал:

Подписывайтесь на наши группы в соц.сетях:

INSTAGRAM

ВКонтакте

Facebook

Что такое 3D-печать? Как это работает?

3D-печать предоставила несколько полезных решений для строительства, медицины, пищевой и авиакосмической промышленности.

Примеры 3D-печати

---

3D-печать пронизала почти каждый сектор и предложила некоторые инновационные решения проблем во всем мире. Вот несколько интересных примеров того, как 3D-печать меняет будущее:

3D-печатные дома

Некоммерческие организации и города по всему миру обращаются к 3D-печати, чтобы решить глобальный кризис бездомных.New Story, некоммерческая организация, занимающаяся улучшением жилищных условий, прямо сейчас печатает дома. Используя принтер длиной 33 фута, New Story может создать дом площадью 500 квадратных футов со стенами, окнами и двумя спальнями всего за 24 часа. На данный момент New Story создала мини-кварталы с 3D-печатью в Мексике, Гаити, Сальвадоре и Боливии, причем более 2000 домов напечатаны на 100%.

Хотите попробовать 3D-печатную еду? Посмотрите, как наши любимые блюда теперь могут быть доставлены прямо из принтера.

Еда, напечатанная на 3D-принтере

Еда, напечатанная на 3D-принтере, кажется чем-то необычным или слишком хорошим, чтобы быть правдой. На самом деле, если его можно протереть, его можно смело печатать. Как что-то из научно-фантастического шоу, 3D-принтеры накладывают пюре на настоящие ингредиенты, такие как курица и морковь, чтобы воссоздать продукты, которые мы знаем и любим. Еда, напечатанная на 3D-принтере, полностью безопасна, если принтер полностью очищен и работает должным образом. Тем не менее, вы можете заказать еду заранее.3D-принтеры для еды по-прежнему относительно медленны. Например, для печати детализированного кусочка шоколада требуется около 15-20 минут. Тем не менее, мы видели, как принтеры изготавливают все, от гамбургеров до пиццы и даже пряничных домиков, используя эту умопомрачительную технологию.

3D-печать органов и протезов конечностей

В ближайшем будущем мы увидим, как 3D-принтеры будут создавать рабочие органы для тех, кто ждет трансплантации. Вместо традиционного процесса донорства органов врачи и инженеры объединяются для разработки новой волны медицинских технологий, которые могут создавать сердца, почки и печень с нуля.В этом процессе органы сначала моделируются в 3D с использованием точных характеристик тела реципиента, затем слой за слоем распечатывается комбинация живых клеток и полимерного геля (более известного как биочерня), чтобы создать живой человеческий орган. Эта революционная технология способна изменить известную нам медицинскую отрасль и сократить чрезвычайно большое количество пациентов в списке ожидания донорства органов в США.

3D-печать также стала благом для области протезирования. Вместо того, чтобы тратить сотни тысяч долларов на новую руку, руку или ногу с использованием традиционных методов протезирования, 3D-принтеры могут обеспечить аналогичный внешний вид всего за 50 долларов.По общему признанию, эти печатные протезы не так высокого качества, как профессиональные протезы, но они являются отличной заменой для детей, которые более склонны ломать свои протезы и вырастать из них.

Аэрокосмическая технология с 3D-печатью

Будет ли будущее космических путешествий зависеть от ракет с 3D-печатью? Так думают такие компании, как Relativity Space в Калифорнии. Компания утверждает, что она может напечатать рабочую ракету на 3D-принтере всего за несколько дней и из 100 раз меньшего количества деталей, чем у обычного шаттла.Первая концептуальная ракета компании, Terran 1, должна быть запущена в 2020 году, и от начала печати до запуска в космос пройдет всего 60 дней. Ракета будет напечатана на заказ с использованием запатентованного сплава металла, который максимизирует грузоподъемность и минимизирует время сборки. Общая грузоподъемность этой ракеты достигает 1750 кг (примерно вес среднего носорога). Неплохо для того, что вышло из принтера.

Что такое 3D-печать? Как работает 3D-принтер? Изучите 3D-печать

3D-печать или аддитивное производство — это процесс создания трехмерных твердых объектов из цифрового файла.

Создание объекта 3D-печати осуществляется с помощью аддитивных процессов. В аддитивном процессе объект создается путем наложения последовательных слоев материала до тех пор, пока объект не будет создан. Каждый из этих слоев можно рассматривать как тонко срезанное поперечное сечение объекта.

3D-печать — это противоположность субтрактивного производства, при котором вырезают / выдалбливают кусок металла или пластика, например, на фрезерном станке.

3D-печать позволяет изготавливать сложные формы с использованием меньшего количества материала, чем традиционные методы производства.

Как работает 3D-печать?

Все начинается с 3D-модели. Вы можете создать его с нуля или загрузить из 3D-библиотеки.

Программное обеспечение 3D

Доступно множество различных программных инструментов. От промышленного уровня до открытого исходного кода. Мы создали обзор на нашей странице программного обеспечения для 3D.

Мы часто рекомендуем новичкам начинать с Tinkercad. Tinkercad бесплатен и работает в вашем браузере, вам не нужно устанавливать его на свой компьютер.Tinkercad предлагает уроки для начинающих и имеет встроенную функцию для экспорта вашей модели в виде файла для печати, например .STL или .OBJ.

Теперь, когда у вас есть файл для печати, следующий шаг — подготовить его для вашего 3D-принтера. Это называется нарезкой.

Нарезка: от файла для печати к 3D-принтеру

Нарезка в основном означает разбиение 3D-модели на сотни или тысячи слоев и выполняется с помощью программного обеспечения для нарезки.

Когда ваш файл нарезан, он готов для вашего 3D-принтера.Загрузку файла на принтер можно выполнить через USB, SD или Wi-Fi. Теперь ваш нарезанный файл готов к 3D-печати слой за слоем .

Промышленность 3D-печати

Внедрение 3D-печати достигло критической массы, поскольку те, кому еще предстоит интегрировать аддитивное производство в свою цепочку поставок, теперь являются частью постоянно сокращающегося меньшинства. Если на ранних этапах 3D-печать подходила только для создания прототипов и разового производства, то сейчас она быстро превращается в производственную технологию.

Большая часть текущего спроса на 3D-печать носит промышленный характер. Acumen Research and Consulting прогнозирует, что к 2026 году мировой рынок 3D-печати достигнет 41 миллиарда долларов.

По мере своего развития технология 3D-печати призвана преобразовать практически все основные отрасли и изменить наш образ жизни, работы и развлечений в будущем.

Примеры 3D-печати

3D-печать включает в себя множество форм технологий и материалов, поскольку 3D-печать используется практически во всех отраслях, о которых вы только можете подумать.Важно рассматривать его как кластер различных отраслей с множеством различных приложений.

Несколько примеров:

• — товары народного потребления (очки, обувь, дизайн, мебель)
• — продукция промышленного назначения (инструмент для изготовления, прототипы, функциональные конечные детали)
• — Стоматологические изделия
• — протезирование
• — архитектурные макеты и макеты
• — реконструкция окаменелостей
• — копирование древних артефактов
• — реконструкция улик в судебной патологии
• — реквизит для фильмов

Быстрое прототипирование и быстрое производство

Компании использовали 3D-принтеры в процессе проектирования для создания прототипов с конца семидесятых годов.Использование 3D-принтеров для этих целей называется quick prototyping .

Зачем использовать 3D-принтеры для быстрого прототипирования?
Короче: быстро и относительно дешево. От идеи до 3D-модели и до прототипа в руках — вопрос дней, а не недель. Итерации проще и дешевле производить, и вам не нужны дорогие формы или инструменты.

Помимо быстрого прототипирования, 3D-печать также используется для быстрого производства . Быстрое производство — это новый метод производства, при котором предприятия используют 3D-принтеры для мелкосерийного производства по индивидуальному заказу.

Связанная история

3D-печать как производственная технология

Автомобильная промышленность

Производители автомобилей уже давно используют 3D-печать. Автомобильные компании печатают запасные части, инструменты, приспособления и приспособления, а также детали конечного использования. 3D-печать позволила производить продукцию по требованию, что привело к снижению уровня запасов и сокращению циклов проектирования и производства.

Автомобильные энтузиасты по всему миру используют детали, напечатанные на 3D-принтере, для восстановления старых автомобилей.Один из таких примеров — когда австралийские инженеры напечатали детали, чтобы вернуть к жизни Delage Type-C. При этом им приходилось печатать детали, которые не производились десятилетиями.

Связанная история

Как 3D-печать меняет автомобильное производство

Авиация

Авиационная промышленность использует 3D-печать по-разному. Следующий пример знаменует собой важную веху в производстве 3D-печати: GE Aviation напечатала на 3D-принтере 30 000 кобальто-хромовых топливных форсунок для своих авиационных двигателей LEAP.Они достигли этого рубежа в октябре 2018 года, и, учитывая, что они производят 600 принтеров в неделю на сорока 3D-принтерах, это, вероятно, намного выше, чем сейчас.

Около двадцати отдельных деталей, которые ранее приходилось сваривать, были объединены в один компонент, напечатанный на 3D-принтере, который весит на 25% меньше и в пять раз прочнее. Двигатель LEAP является самым продаваемым двигателем в аэрокосмической промышленности из-за его высокого уровня эффективности, и GE экономит 3 миллиона долларов на самолет за счет 3D-печати топливных форсунок, поэтому эта единственная 3D-печатная деталь приносит сотни миллионов долларов финансовой выгоды.

Топливные форсунки

GE также попали в Boeing 787 Dreamliner, но это не единственная деталь, напечатанная на 3D-принтере в 787. Конструктивные элементы длиной 33 сантиметра, которые крепят кормовой кухонный гарнитур к планеру, напечатаны на 3D-принтере компанией Norsk Titanium. Компания Norsk решила специализироваться на титане, потому что он имеет очень высокое отношение прочности к весу и является довольно дорогим, а это означает, что сокращение отходов, обеспечиваемое 3D-печатью, имеет более значительные финансовые последствия, чем по сравнению с более дешевыми металлами, где затраты на отходы материалов равны легче впитывается.Вместо того, чтобы спекать металлический порошок с помощью лазера, как в большинстве металлических 3D-принтеров, Norsk Merke 4 использует плазменную дугу для плавления металлической проволоки в процессе, называемом Rapid Plasma Deposition (форма направленного энергетического осаждения), который может наносить до 10 кг титана. в час. Для изготовления 2-килограммовой титановой детали обычно требуется 30-килограммовый блок титана, что дает 28 кг отходов, но для 3D-печати той же детали требуется всего 6 кг титановой проволоки.

Связанная история

GE получает сертификат летной годности USAF для Metal AM Critical Part

Строительство

Можно ли распечатать здание? — Да, это.3D-печатные дома уже доступны в продаже. Некоторые компании печатают сборные детали, а другие делают это на месте.

Связанная история

Здание для получения композитного фасада произвольной формы на 3D-принтере

Большинство статей о печати на бетоне, которые мы рассматриваем на этом веб-сайте, сосредоточены на крупномасштабных системах печати на бетоне с довольно большими соплами для большой скорости потока. Он отлично подходит для быстрой и повторяемой укладки бетонных слоев. Но для действительно сложной бетонной работы, в которой в полной мере используются возможности 3D-печати, требуется что-то более проворное и более тонкое.

Связанная история

Производство добавок к бетону усложняется

Потребительские товары

Когда мы впервые начали вести блог о 3D-печати в 2011 году, 3D-печать не была готова к использованию в качестве метода производства для больших объемов. В настоящее время существует множество примеров потребительских товаров, предназначенных для конечного использования на 3D-принтере.

Обувь

Линия 4D Adidas имеет полностью напечатанную на 3D-принтере межподошву и печатается в больших объемах.Тогда мы написали статью, в которой объясняли, как Adidas изначально выпускал для широкой публики всего 5000 пар обуви и намеревался продать к 2018 году 100000 пар моделей, наполненных AM.

С их последними версиями обуви кажется, что они превзошли эту цель или находятся на пути к ее достижению. Обувь доступна по всему миру в местных магазинах Adidas, а также в различных сторонних онлайн-магазинах.

Связанная история

Кроссовки с 3D-принтом в 2021 году

Очки

Прогнозируется, что рынок очков, напечатанных на 3D-принтере, достигнет 3 долларов.4 миллиарда к 2028 году. Быстро увеличивающийся раздел — это рамы для конечного использования. 3D-печать является особенно подходящим методом производства оправ для очков, потому что измерения человека легко обрабатываются в конечном продукте.

Связанная история

Fitz Frames 3D-печать детских очков с помощью приложения

Но знаете ли вы, что линзы можно также печатать на 3D-принтере? Традиционные стеклянные линзы не кажутся тонкими и легкими; они вырезаны из гораздо более крупного куска материала, называемого заготовкой, около 80% которого идет в отходы.Если учесть, сколько людей носит очки и как часто им нужно приобретать новую пару, 80% этих цифр — пустая трата времени. Вдобавок к этому лаборатории должны хранить огромные запасы заготовок для удовлетворения индивидуальных потребностей своих клиентов. Наконец, однако, технология 3D-печати достаточно продвинулась, чтобы предоставлять высококачественные индивидуальные офтальмологические линзы, избавляясь от прошлых затрат на отходы и инвентарь. В 3D-принтере Luxexcel VisionEngine используется акрилатный мономер, отверждаемый ультрафиолетом, для печати двух пар линз в час, которые не требуют какой-либо полировки или постобработки.Фокусные области также могут быть полностью настроены, так что определенная область линзы может обеспечивать лучшую четкость на расстоянии, в то время как другая область линзы обеспечивает лучшее видение вблизи.

Связанная история

Линзы для 3D-печати для умных очков

Ювелирные изделия

Есть два способа изготовления украшений на 3D-принтере. Вы можете использовать прямой или косвенный производственный процесс. Прямое относится к созданию объекта прямо из 3D-дизайна, в то время как непрямое производство означает, что объект (шаблон), который напечатан на 3D-принтере, в конечном итоге используется для создания формы для литья по выплавляемым моделям.

Здравоохранение

В наши дни нередко можно увидеть заголовки об имплантатах, напечатанных на 3D-принтере. Часто эти случаи носят экспериментальный характер, из-за чего может показаться, что 3D-печать по-прежнему является второстепенной технологией в медицине и здравоохранении, но это уже не так. За последнее десятилетие GE Additive напечатала на 3D-принтере более 100000 замен тазобедренного сустава.

Чашка Delta-TT, разработанная доктором Гвидо Граппиоло и LimaCorporate, изготовлена ​​из трабекулярного титана, который характеризуется регулярной трехмерной гексагональной структурой ячеек, имитирующей морфологию губчатой ​​кости.Трабекулярная структура увеличивает биосовместимость титана, стимулируя рост кости в имплант. Некоторые из первых имплантатов Delta-TT все еще работают более десяти лет спустя.

Еще один компонент здравоохранения, напечатанный на 3D-принтере, который делает все возможное, чтобы быть необнаружимым, — это слуховой аппарат. Почти каждый слуховой аппарат за последние 17 лет был напечатан на 3D-принтере благодаря сотрудничеству между Materialise и Phonak. Компания Phonak разработала Rapid Shell Modeling (RSM) в 2001 году. До RSM для создания одного слухового аппарата требовалось девять трудоемких шагов, включая лепку вручную и изготовление форм, и результаты часто не подходили.В RSM технический специалист использует силикон для снятия слепка ушного канала, этот слепок сканируется в 3D, и после некоторых незначительных корректировок модель печатается в 3D на полимерном 3D-принтере. Электроника добавляется и отправляется пользователю. С помощью этого процесса каждый год печатаются на 3D-принтере сотни тысяч слуховых аппаратов.

Стоматологическая

В стоматологической промышленности мы видим, что формы для прозрачных элайнеров, возможно, являются самыми трехмерными печатными объектами в мире. В настоящее время пресс-формы печатаются на 3D-принтере с использованием процессов 3D-печати на основе смолы и порошка, а также методом струйной печати.Коронки и зубные протезы уже напрямую напечатаны на 3D-принтере вместе с хирургическими шаблонами.

Связанная история

3 способа 3D-печати революционизируют цифровую стоматологию

Биопечать

В начале двухтысячного периода технология 3D-печати изучалась биотехнологическими фирмами и академическими кругами для возможного использования в тканевой инженерии, где органы и части тела строятся с использованием струйных технологий. Слои живых клеток наносятся на гелевую среду и медленно наращиваются, образуя трехмерные структуры.Мы называем эту область исследований термином: биопечать.

Связанная история

Сотрудничество в отрасли открывает путь к созданию легких, напечатанных на 3D-принтере

Еда

Аддитивное производство давно вторглось в пищевую промышленность. Такие рестораны, как Food Ink и Melisse, используют это как уникальный торговый аргумент для привлечения клиентов со всего мира.

Образование

Педагоги и студенты уже давно используют 3D-принтеры в классе.3D-печать позволяет студентам быстро и доступно воплощать свои идеи в жизнь.

Несмотря на то, что дипломы по аддитивному производству являются относительно новыми, университеты уже давно используют 3D-принтеры в других дисциплинах. Есть много образовательных курсов, которые можно пройти, чтобы заняться 3D-печатью. Университеты предлагают курсы по вопросам, связанным с 3D-печатью, таким как САПР и 3D-дизайн, которые на определенном этапе могут быть применены к 3D-печати.

Что касается прототипов, многие университетские программы обращаются к принтерам.Есть специализации в аддитивном производстве, которые можно получить, получив степень в области архитектуры или промышленного дизайна. Печатные прототипы также очень распространены в искусстве, анимации и моде.

Связанная история

3D-печать в образовании

Типы технологий и процессов 3D-печати

Американское общество испытаний и материалов (ASTM) разработало набор стандартов, которые классифицируют процессы аддитивного производства по 7 категориям.Это:

1. НДС Фотополимеризация
   1. Стереолитография (SLA)
   2. Цифровая обработка света (DLP)
   3. Непрерывное производство раздела жидкостей (CLIP)
2. Струйная обработка материалов
3. Распыление связующего вещества
4. Экструзия материалов
   1. Моделирование наплавленного осаждения (FDM)
   2. Производство плавленых волокон (FFF)
5. Порошковая кровать Fusion
   1. Многоструйная сварка (MJF)
   2. Селективное лазерное спекание (SLS)
   3. Прямое лазерное спекание металла (DMLS)
6. Ламинирование листа
7. Направленное распределение энергии

НДС Фотополимеризация

3D-принтер, основанный на методе фотополимеризации в чане, имеет контейнер, заполненный фотополимерной смолой.Смола затвердевает под воздействием УФ-излучения.

Схема фотополимеризации чана. Источник изображения: lboro.ac.uk

Стереолитография (SLA)

SLA был изобретен в 1986 году Чарльзом Халлом, который в то же время основал компанию 3D Systems. В стереолитографии используется емкость с жидкой отверждаемой фотополимерной смолой и ультрафиолетовый лазер для создания слоев объекта по одному. Для каждого слоя лазерный луч отслеживает поперечное сечение узора детали на поверхности жидкой смолы.Воздействие ультрафиолетового лазерного излучения отверждает и укрепляет рисунок, нанесенный на смолу, и сплавляет его с нижележащим слоем.

После того, как образец был нанесен, платформа лифта SLA спускается на расстояние, равное толщине одного слоя, обычно от 0,05 до 0,15 мм (от 0,002 до 0,006 дюйма). Затем лезвие, заполненное смолой, проходит по поперечному сечению детали, повторно покрывая его свежим материалом. На этой новой поверхности жидкости прослеживается рисунок последующего слоя, соединяющий предыдущий слой.В зависимости от ориентации объекта и печати SLA часто требует использования вспомогательных структур.

Цифровая обработка света (DLP)

DLP или цифровая обработка света относится к методу печати, в котором используются свет и светочувствительные полимеры. Хотя он очень похож на SLA, ключевым отличием является источник света. DLP использует другие источники света, например дуговые лампы. DLP относительно быстр по сравнению с другими технологиями 3D-печати.

Непрерывное производство раздела жидкостей (CLIP)

Один из самых быстрых процессов с использованием фотополимеризации в ванне называется CLIP, сокращенно от Continuous Liquid Interface Production , разработанный Carbon.

Цифровой синтез света

В основе процесса CLIP лежит технология цифрового синтеза света . В этой технологии свет от настраиваемого высокопроизводительного светодиодного источника света проецирует последовательность УФ-изображений, обнажающих поперечное сечение 3D-печатной детали, в результате чего УФ-отверждаемая смола частично отверждается точно контролируемым образом. Кислород проходит через проницаемое для кислорода окно, создавая тонкую жидкую поверхность раздела неотвержденной смолы между окном и печатной частью, известную как мертвая зона.Мертвая зона составляет всего десять микрон. Внутри мертвой зоны кислород не позволяет свету отверждать смолу, расположенную ближе всего к окну, тем самым обеспечивая непрерывный поток жидкости под печатной частью. Прямо над мертвой зоной направленный вверх ультрафиолетовый свет вызывает каскадное отверждение детали.

Простая печать с использованием одного только оборудования Carbon не позволяет реализовать свойства конечного использования в реальных приложениях. После того, как свет сформировал деталь, второй программируемый процесс отверждения позволяет достичь желаемых механических свойств путем запекания детали, напечатанной на 3D-принтере, в термальной ванне или печи.Программируемое термическое отверждение устанавливает механические свойства, вызывая вторичную химическую реакцию, заставляющую материал укрепляться, достигая желаемых конечных свойств.

Компоненты, напечатанные с использованием технологии Carbon, соответствуют деталям, изготовленным методом литья под давлением. Цифровой синтез света обеспечивает постоянные и предсказуемые механические свойства, создавая действительно изотропные детали.

Струйная очистка материалов

В этом процессе материал наносится каплями через сопло малого диаметра, аналогично тому, как работает обычный струйный бумажный принтер, но он наносится слой за слоем на платформу для сборки, а затем затвердевает под воздействием УФ-излучения.

Схема струйной печати материалов. Источник изображения: custompartnet.com

Binder Jetting

При нанесении связующего используются два материала: порошковый основной материал и жидкое связующее. В камере формирования порошок распределяется равными слоями, а связующее наносится через форсунки, которые «склеивают» частицы порошка в требуемой форме. После завершения печати оставшийся порошок счищается, и его можно повторно использовать для печати следующего объекта. Эта технология была впервые разработана в Массачусетском технологическом институте в 1993 году.

Схема Binder Jetting

Экструзия материалов

Моделирование наплавленного наплавления (FDM)

Схема FDM (Изображение предоставлено Википедией, сделанное пользователем Zureks)

FDM работает с использованием пластиковой нити, которая разматывается с катушки и подается на экструзионное сопло, которое может включать и выключать поток. Сопло нагревается для плавления материала и может перемещаться как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении с помощью механизма с числовым программным управлением. Изделие изготавливается путем экструзии расплавленного материала с образованием слоев, поскольку материал затвердевает сразу после экструзии из сопла.

FDM был изобретен Скоттом Крампом в конце 80-х. После патентования этой технологии он основал компанию Stratasys в 1988 году. Термин Fused Deposition Modeling и его аббревиатура FDM являются товарными знаками Stratasys Inc.

.

Производство плавленых волокон (FFF)

Точно эквивалентный термин, Fused Filament Fabrication (FFF), был придуман участниками проекта RepRap, чтобы дать фразу, использование которой не ограничено законом.

Порошковая кровать Fusion

Селективное лазерное спекание (SLS)

SLS использует лазер высокой мощности для сплавления мелких частиц порошка в массу, которая имеет желаемую трехмерную форму.Лазер избирательно плавит порошок, сначала сканируя поперечные сечения (или слои) на поверхности порошкового слоя. После сканирования каждого поперечного сечения слой порошка опускается на один слой. Затем поверх наносится новый слой материала и процесс повторяется до тех пор, пока объект не будет готов.

Схема SLS (Изображение предоставлено Википедией от пользователя Materialgeeza)

Multi Jet Fusion (MJF)

Технология

Multi Jet Fusion была разработана Hewlett Packard и работает с подметающим рычагом, который наносит слой порошка, а затем с другим рычагом, оснащенным струйными форсунками, который выборочно наносит связующее на материал.Кроме того, струйные принтеры наносят детализирующий агент вокруг связующего, чтобы обеспечить точные размеры и гладкость поверхностей. Наконец, слой подвергается выбросу тепловой энергии, которая вызывает реакцию агентов.

Прямое лазерное спекание металла (DMLS)

DMLS в основном такой же, как SLS, но вместо него используется металлический порошок. Весь неиспользованный порошок остается как есть и становится опорной структурой для объекта. Неиспользованный порошок можно повторно использовать для следующего отпечатка.

Из-за повышенной мощности лазера DMLS превратился в процесс лазерного плавления.Подробнее об этой и других технологиях обработки металлов читайте на нашей странице с обзором технологий обработки металлов.

Связанная история

3D-печать на металле: обзор наиболее распространенных типов

Ламинирование листа

При ламинировании листов используется материал в листах, который связывается вместе под действием внешней силы. Листы могут быть металлическими, бумажными или полимерными. Металлические листы свариваются друг с другом послойно ультразвуковой сваркой, а затем на станке с ЧПУ фрезеровались до нужной формы. Можно также использовать листы бумаги, но они склеиваются клеевым клеем и вырезаются по форме точными лезвиями.

Упрощенная схема ультразвуковой обработки листового металла (Изображение предоставлено Википедией от пользователя Mmrjf3)

Направленное нанесение энергии

Этот процесс в основном используется в металлургической промышленности и в приложениях быстрого производства. Устройство для 3D-печати обычно прикрепляется к многоосной роботизированной руке и состоит из сопла, которое наносит металлический порошок или проволоку на поверхность, и источника энергии (лазер, электронный луч или плазменная дуга), который плавит его, образуя твердый объект.

Направленное осаждение энергии с помощью металлического порошка и лазерного плавления (Изображение предоставлено: проект Merlin)

Материалы

В аддитивном производстве можно использовать несколько материалов: пластмассы, металлы, бетон, керамику, бумагу и некоторые пищевые продукты (например,грамм. шоколад). Материалы часто производятся в виде проволоки, также известной как нить, порошок или жидкая смола. Узнайте больше о наших избранных материалах на нашей странице материалов.

Услуги

Хотите внедрить 3D-печать в свой производственный процесс? Получите расценки на изготовление нестандартной детали или закажите образцы на нашей странице службы 3D-печати.

Все, что вам нужно знать о 3D-печати и ее влиянии на ваш бизнес

3D-печать превращает катушки с пластиковой нитью или лотки со смолой в физические объекты.3D-печать буквально вне этого мира. НАСА поддерживает 3D-принтер на Международной космической станции, и астронавты могут создавать собственные инструменты (например, этот ключ для обслуживания), не отправляя их в космос.

3D-печать используется студентами, предпринимателями, любителями и крупными предприятиями. Поскольку 3D-печать позволяет преобразовать цифровой дизайн в материальный объект, было найдено множество применений.

Также: Как Heineken использует 3D-печать для деталей пивоварни по требованию

Врачи могут печатать физические модели частей анатомии пациента, чтобы лучше визуализировать процедуры и продемонстрировать практику.Инженеры на заводах могут создавать специальные приспособления и приспособления, которые экономят время и уменьшают травмы во время производственного процесса. Сообщества создают рабочие места, которые обучают навыкам STEM и помогают в открытии нового бизнеса, тем самым создавая новые рабочие места и местные возможности.

Хотя в основном 3D-печать используется для создания пластиковых объектов, она также может создавать металлические объекты, хотя это гораздо более дорогостоящий и гораздо менее распространенный процесс, чем пластиковая 3D-печать.

Краткое изложение (TL; DR)

Что такое 3D-печать? 3D-печать — это процесс создания физического объекта из цифровой модели.3D-печать — это аддитивный процесс. Слои пластика наращиваются один за другим, образуя объект.

Как 3D-печать влияет на экономику? 3D-печать является компонентом движения производителей, которое приносит пользу сообществам, образованию, предпринимательству и традиционным предприятиям. Это помогает стимулировать создание новых продуктов и новых компаний, а также обучает навыкам, которые можно использовать в самых разных технических и профессиональных должностях.

Насколько дорого стоит 3D-печать по сравнению с традиционными производственными процессами? Это зависит от обстоятельств.Это намного дешевле и требует гораздо меньше времени для создания прототипов, приспособлений, инструментов и приспособлений с использованием 3D-печати. Но как только затраты на установку и инструменты будут оплачены, традиционные методы производства, такие как литье под давлением, могут производить объекты в больших объемах быстрее и с меньшими затратами.

Как 3D-печать влияет на цепочку поставок? 3D-печать идеально подходит для мелкосерийного производства и небольших производственных работ. Это также позволяет хранить запасные части в облаке, поэтому инвентаризация не требуется, пока не возникнет потребность в объекте.Благодаря доставке 3D-объектов по всему миру в цифровой форме и локальной печати можно полностью сократить стоимость и время доставки.

Может ли 3D-печать преобразовать обрабатывающую промышленность? Обрабатывающая промышленность претерпевает огромные преобразования, одним из элементов которых является 3D-печать. Другие факторы включают огромное увеличение объема и обработки данных, улучшенную аналитику, улучшенный человеческий фактор и автоматизацию различных производственных процессов.

Что такое 3D-печать?

3D-печать — это процесс создания объектов (обычно из пластика, но иногда из металла или композитного материала) из цифровой модели.Большинство 3D-принтеров добавляют материал к объекту одним очень тонким слоем за раз, поэтому 3D-принтеры классифицируются как «аддитивное производство».

Как работает аддитивное производство?

Аналогия с печатью не идеальна. Компьютерные принтеры обычно работают по очереди. 3D-принтеры работают как плоттеры, перемещая печатающую головку по осям X и Y, чтобы нарисовать узор. В случае 3D-принтера узор обычно рисуется пластиком, а не чернилами. Что делает 3D-принтер трехмерным, так это то, что после того, как рисунок нарисован, печатающая головка перемещается вверх (или поверхность печати движется вниз), а другой рисунок рисуется поверх первого.

Как работает 3D-принтер?

Существует несколько типов 3D-принтеров, но мы сосредоточимся на двух: моделирование методом наплавления (или FDM) и стереолитография (или SLA).

FDM начинается с рулонов нити в качестве исходного материала. Обычно они выпускаются в виде нитей толщиной 1,75 или 2,85 миллиметра, намотанных на веретено. Принтер FDM нагревает нить, выдавливает ее через сопло экструдера и укладывает слои на строительную поверхность. Слои невероятно тонкие, и когда каждый расплавленный слой ложится поверх предыдущего, он частично плавится при охлаждении.

Также: Крупнейший производитель мебели в мире использует 3D-печать и роботы

Со временем — иногда очень много — объект создается из сотен или тысяч этих слоев.

SLA начинается с жидкой смолы в качестве исходного материала. Лоток для сборки опускается в смолу (обычно вверх дном), и свет (иногда от ЖК-дисплея, иногда от ультрафиолетового лазера) вызывает химическую реакцию в смоле, которая приводит к ее затвердеванию.Когда каждый слой подвергается воздействию света, принтер немного приподнимает платформу для печати из резервуара со смолой, открывая свету следующий слой.

FDM — это наиболее распространенная форма 3D-печати методом экструзии материалов. SLA — это наиболее распространенная форма 3D-печати с световой полимеризацией. Эти два метода печати достигли достаточно низкого уровня затрат, чтобы потребители, любители, преподаватели, предприниматели и малые предприятия могли себе их позволить, но обычно они ограничиваются производством пластмасс, пластиковых композитов и нейлоноподобных материалов.

Доступны и другие формы 3D-принтеров, но по значительной цене. К ним относятся 3D-печать с порошковым слоем (при которой падает порошок, который затем плавится), производство ламинированных объектов (которое склеивает листы материала и затем разрезает их, чтобы сформировать), направленное энерговыделение (что отчасти похоже на то, что произойдет, если сварочный аппарат и принтер FDM) и производство произвольной формы электронным лучом (которое запускает электронный луч в вакууме для создания расплавленного металла на основе 3D-модели).

Эти последние формы 3D-печати обычно используются для изготовления металлических деталей, тогда как FDM и SLA чаще всего используются для изготовления пластиковых объектов.

Общим для них является то, что они создают новые объекты путем постепенного добавления и объединения исходного материала.

Также: 3D-печать: шпаргалка TechRepublic

Чем 3D-печать не является

3D-принтеры не являются репликаторами Star Trek. Любой, у кого есть 3D-принтер, скажет вам, что как только гости видят принтер в действии, их воображение пробуждается.Почти сразу они начнут называть типы объектов, которые хотели бы создать. Часто это даже не существующие предметы, а совершенно новые изобретения, которые, по их мнению, могут быть созданы в мгновение ока с помощью магии 3D-печати.

Вы не можете попросить кого-то изготовить кусок пирога с орехами пекан или идеальную копию командирского кресла капитана Кирка размером с куклу. Хотя существуют 3D-принтеры, которые на самом деле будут создавать шоколадные творения и трехмерные модели капитанского кресла, у 3D-печати есть производственные ограничения и ограничения дизайна.

В следующих нескольких разделах этого руководства мы рассмотрим сильные и слабые стороны обычных 3D-принтеров и то, что нужно для создания 3D-печати.

Как 3D-печать влияет на экономику?

Точно так же, как 3D-печать является одним из элементов более широкой тенденции преобразования цифрового производства, 3D-печать является одним из элементов более крупной тенденции с экономической точки зрения, подъема движения производителей.

Интересным аспектом создания является то, что оно комплексное и нейтральное с гендерной точки зрения.Он охватывает все: от изготовления кукол до дизайна роботов, от скрапбукинга до изготовления мебели, от кожевенного дела до 3D-печати. Это слово охватывает всех, кто делает вещи чистыми и простыми.

Изготовление отличается от производства, хотя изготовление часто ведет к производству. Когда кто-то проектирует продукт и создает прототип, это можно считать созданием. Как только этот прототип находится в активном производстве, это уже производство. Теперь, объединив изготовление настольных компьютеров с краудфандингом, можно разработать очень сложный прототип, а затем производство, финансируемое потенциальными клиентами.

Центр городских решений и прикладных исследований Национальной лиги городов изучил движение производителей и считает, что создание расширяет возможности людей и улучшает города:

Движение производителей сосредоточено в городах. И эта новая гиперлокальная производственная среда имеет потенциал не только для индивидуальных любителей, но и для развития местного предпринимательства и создания рабочих мест в масштабах всего сообщества. У городов есть прекрасная возможность стимулировать это движение как способ улучшить нашу местную экономику, диверсифицировать возможности рабочей силы и поддержать креативную экономику.

Они также считают, что 3D-печать может снизить входной барьер для предпринимательства, заявив:

Появление рабочих мест эффективно снижает входные затраты для предпринимателей. В то время как до недавнего времени предпринимателю, возможно, приходилось тратить более 100 000 долларов на изготовление прототипа нового продукта, условия работы изменились, и теперь эта стоимость может варьироваться от 2000 до 4000 долларов. Короче говоря, стоимость разработки прототипов быстро стала намного доступнее для потенциальных предпринимателей.

Это снижение затрат на прототипы (а также на приспособления для расширения, приспособления и инструменты) применимо и к крупным организациям. Когда вы можете взять расходы и уменьшить их до 2-4% от их прежней стоимости, инновации возрастут, потому что стоимость риска уменьшается.

По словам Пола Хайдена, старшего вице-президента по управлению продуктами производителя 3D-принтеров Ultimaker:

Будущее аддитивного производства будет в руках не нескольких избранных инженеров, а любого рабочего, который может не иметь опыта 3D-печати.Программные решения позволяют неподготовленным работникам создавать детали и инструменты, сокращая разрыв в их личных навыках и готовя их к карьере на заводе будущего.

Интересным показателем является количество проектов и сумма денег, выделенных через проекты Kickstarter. Kickstarter — это краудфандинговая платформа, которая позволяет авторам финансировать продукты и проекты. Фактически, многие производители 3D-принтеров финансировали свои усилия через Kickstarter.

На момент написания этой статьи на постоянно обновляемой странице статистики Kickstarter отображается совокупная сумма в 4 доллара.2 миллиарда заложено для 162 912 успешно профинансированных проектов. Это имеет прямое отношение к 3D-печати, потому что компания больше не разрешает фотореалистичные изображения для финансирования и требует создания реального прототипа, что часто частично достигается за счет 3D-печати.

Еще один способ оценить масштабы экономики производителей — взглянуть на Etsy, которая по сути является рынком уникальных и креативных товаров. В годовом отчете за 2018 год компания заявила, что поддерживает 2.1 миллион активных продавцов, 87 процентов из которых — женщины, и 97 процентов, которые управляют своим творческим бизнесом из дома. Согласно исследованию экономического воздействия, проведенному ECONorthwest от имени Etsy, продавцы Etsy …

• принесли более 1,76 миллиарда долларов дохода.
• Внесла 5,37 млрд долларов в экономику США, что более чем вдвое превышает объем прямых продаж.
  
• Создано 1,52 миллиона рабочих мест в экономике независимых рабочих.
  
• Произведена дополнительная экономическая стоимость на 3 миллиарда долларов.
  

Конечно, только небольшой процент продавцов Etsy использует 3D-печать, но, поскольку многие продавцы Etsy являются кандидатами на использование той или иной технологии производства настольных компьютеров, они являются хорошим показателем данных о росте рынка.

По сути, изготовление в целом и 3D-печать в частности являются преобразующими движущими силами экономического роста, помогая обучать студентов осязаемым навыкам, создающим ценность, помогая предпринимателям создавать и тестировать прототипы и участвовать в начальном производстве, что позволяет создать эффективную работу. — творческая сила во всем мире.

Также:

Сильные и слабые стороны принтеров FDM и SLA

Поскольку принтеры FDM и SLA стали доступны как для любителей, так и для профессионалов, они являются наиболее распространенными типами 3D-принтеров. Потребительские версии доступны по цене в несколько сотен долларов, а профессиональные машины, используемые для прототипирования и изготовления приспособлений, оцениваются в диапазоне от 3000 до 6000 долларов.

Это технологии 3D-печати, в которые вы, скорее всего, инвестируете.

Принтеры FDM

FDM была первой популярной технологией 3D-печати для любителей, и по-прежнему лидирует на рынке с точки зрения брендов и предлагаемых продуктов, а также количества проданных единиц.

Одна из ключевых задач 3D-печати — добиться успеха в печати объекта. Отпечатки терпят неудачу, потому что нанесенный пластик нагревается или охлаждается слишком быстро, потому что слои не связываются успешно, потому что печать отделяется от печатной поверхности рабочей пластины, из-за застревания нити в экструдере и множества других производственных проблем.

FDM-принтеры могут печатать на широком спектре пластмасс. Каждый пластик имеет разные характеристики, которые могут облегчить или усложнить печать, и которые приводят к различным характеристикам готовых деталей.

• Наиболее распространенным типом нити является PLA (полимолочная кислота), которую очень легко печатать, но она может быть хрупкой и деформироваться под воздействием солнечного света.

• Нейлон прочен и гибок, но часто требует много усилий, чтобы заставить его настройки печати работать.

• ABS прочнее (это то, из чего сделаны LEGO), но он охлаждается со скоростью, которая часто вызывает скручивание нижних слоев, деформируя весь отпечаток. Также он имеет неприятный запах и умеренно токсичные пары.

• Некоторые поставщики смешивают основной пластик (в основном PLA) с другими материалами, включая дерево, металлы и углеродное волокно. Каждый из них изменяет характеристики готового напечатанного объекта.

Большинство принтеров FDM имеют один экструдер и могут одновременно печатать с одного рулона нити.Более продвинутые (и дорогие) принтеры FDM могут печатать две, три, четыре или более нитей одновременно, что позволяет принтеру смешивать цвета, функциональные характеристики (например, твердый пластик с гибкими шарнирами) и растворимые материалы поддержки.

Отпечатки состоят из нитей расплавленного пластика, поэтому выступы могут стать проблемой. Хотя принтеры FDM обычно могут печатать круги или углы до 45-60 градусов, они не могут печатать через большие воздушные зазоры, потому что расплавленный пластик просто оседает в зазоре.

Чтобы компенсировать проблему больших зазоров, большинство принтеров создают опоры или временные башни из пластика, которые могут удерживать области, на которые нанесены мосты. Принтеры с одной нитью накаливания используют тот же материал, что и сам объект, с различными настройками, которые позволяют легко снимать опоры.

Принтеры с двойной нитью

часто печатают с использованием растворимого материала основы, такого как ПВА (поливиниловый спирт), который в значительной степени является тем же материалом, из которого сделан клей Элмера.После того, как печать с двумя нитями завершена, ее погружают в воду на несколько часов (а иногда и дней), и ПВА растворяется, оставляя неповрежденный отпечаток с открытыми пустотами, которые дизайнер предназначил для окончательного объекта.

Поскольку принтеры FDM печатают слоями, ориентация печатаемого объекта может иметь значение. Связи между слоями часто слабее, чем у линейных пластиков. Таким образом, размещение на кровати должно учитывать это для любых предметов, которые могут быть подвержены стрессу.

FDM-принтеры бывают разных размеров. Чем больше размер, тем сложнее печать, потому что часто бывает трудно сбалансировать тепловые характеристики в пределах всей площади сборки.

FDM-принтеры также предлагают различные размеры сопел. Чем больше размер сопла, тем больше материала экструдируется за минуту, но тем менее точен конечный результат. Чем меньше размер сопла, тем детальнее будет отпечаток. Печать с использованием больших или маленьких сопел сопряжена с другими проблемами, часто связанными с опорами, перемычками и регулированием температуры.

Также: Обзоры 3D-принтеров CNET

SLA-принтеры

SLA-принтеры имеют ряд характеристик, которые удерживают их от массового использования:

• Они используют жидкую смолу, которая довольно токсична по своим свойствам. неотвержденная форма. Если вы его попадете, это может вызвать болезненные ожоги или сыпь.
• Готовые отпечатки необходимо обработать в ванне, а затем отвердить. За это время обработки они подвержены деформации.Они также остаются токсичными.
  
• Из-за наличия жидкой смолы и технологической ванны с принтерами SLA гораздо сложнее работать, чем с принтерами FDM.
  

SLA-принтеры часто имеют очень маленькую площадь сборки, в результате чего обычно получаются крошечные отпечатки. Смола часто специально разработана для конкретного принтера, поэтому пользователи могут быть привязаны к предложениям поставщика, что может ограничить выбор материала и цвета.

Несмотря на это, SLA-принтеры начали набирать популярность, в основном потому, что они способны производить отпечатки с очень мелкими деталями и несколькими линиями слоев.Это делает их особенно подходящими для создания прототипов ювелирных изделий и форм, небольших медицинских и стоматологических конструкций, а также для хобби, таких как моделирование железных дорог и игровые миниатюры.

Дизайн и подготовка распечаток

Процесс перехода от идеи к объекту, напечатанному на 3D-принтере, всегда должен проходить сначала через две программные инструментальные технологии: программное обеспечение для 3D-моделирования (или САПР) и слайсеры.

Программное обеспечение для 3D-моделирования

Думайте о программном обеспечении для 3D-моделирования, также называемом CAD (для автоматизированного проектирования), как о механизме создания 3D-моделей.Точно так же, как вы можете использовать Photoshop для создания графики, Illustrator для создания иллюстрации или Word для создания статьи, подобной этой, программное обеспечение CAD используется для создания дизайна для 3D-модели.

Существует множество программ САПР, каждая из которых лучше всего подходит для решения различных задач. Я чередую TinkerCAD и Fusion 360, в зависимости от того, нужно ли мне создать быструю деталь или более сложную конструкцию.

TinkerCAD — очень простая в использовании программа, которой часто учат школьников.Это позволяет сверхбыстрое создание прототипов простых конструкций. Fusion 360 — это полная программа инженерного проектирования с функциями не только для проектирования, но и для моделирования движения и стресс-тестирования. Есть много других инструментов, таких как ZBrush и Meshmixer, которые часто используются для скульптинга в виртуальном пространстве.

Если вы можете нарисовать прямоугольник в PowerPoint, вы можете использовать программу CAD для создания простых дизайнов. Ресурсы для изучения распространенных программ 3D-печати доступны во многих онлайн-классах, преподаются в колледжах и в изобилии можно найти на YouTube.

Тем не менее, поскольку такие инструменты, как Fusion 360, можно использовать для разработки и виртуального тестирования таких проектов, как автомобильные двигатели, освоить их может быть непросто. Часто инженерные навыки конкретной дисциплины требуются не только для понимания не только того, как работает инструмент, но и физики, задействованной в работе конечного объекта.

Слайсеры

Программы САПР создают виртуальные модели трехмерных объектов. Но в большинстве случаев 3D-печать происходит послойно, по частям. Процесс преобразования 3D-дизайна в серию движений машины на двухмерной плоскости (а затем перемещение плоскости) — это работа программы-слайсера.

Большинство слайсеров производят G-код, стандартную форму языка числового управления, понятную большинству устройств автоматизированного производства (а не только 3D-принтерам). В то время как G-код является стандартом (в частности, «Стандартный формат данных EIA RS-274-D с переменными переменными для позиционирования, контурирования и контурирования / позиционирования станков с числовым программным управлением»), поставщики часто добавляют расширения и модификации. Это означает, что G-код обычно должен генерироваться слайсером для определенных марок и моделей устройств с числовым программным управлением.

В то время как некоторыми слайсерами можно управлять программно, просто передав в него файл 3D-модели и получая выходные данные G-кода, большинство слайсеров сегодня допускают полностью интерактивный интерфейс. Это позволяет оператору регулировать ориентацию печати и исследовать процесс печати слой за слоем, чтобы определить потенциальные проблемы печати до того, как распечатка будет отправлена ​​на принтер.

Также в это время настраиваются различные параметры печати, начиная от температуры сопла и рабочей пластины, методов адгезии, методов заполнения, скорости печати и даже настраиваемых блоков G-кода для учета специальных процедур, таких как остановка печати для встраивания магниты, а затем продолжите печать.

Как и в случае с 3D-принтерами и программами САПР, существует множество слайсеров на выбор. Некоторые из самых популярных, например Cura и Slic3r, имеют открытый исходный код. Есть также надежные коммерческие предложения, такие как Simplify3D.

Кроме того, некоторые поставщики (например, Zortrax и MakerBot) создали собственные проприетарные слайсеры, привязанные к их индивидуальному оборудованию. Как вы можете себе представить, у этого подхода есть некоторые преимущества для тесной интеграции машин, но блокировка часто означает, что операторы, владеющие несколькими брендами 3D-принтеров, не могут стандартизировать один инструмент для нарезки, если они используют эти машины.Некоторые машины с нестандартными слайсерами поставляются с неполным программным обеспечением, что, как правило, плохо влияет на дизайн и удобство использования продукта.

3D-печать и производство

Для организаций, привыкших к традиционным производственным процессам, 3D-принтеры могут сэкономить огромное количество времени. Одним из примеров является Volkswagen Autoeuropa. В беседе с президентом производителя 3D-принтеров Ultimaker еще в 2017 году мне сказали:

Компания [Volkswagen] обратилась к настольной 3D-печати для создания специальных инструментов и приспособлений, которые ежедневно используются на сборочной линии, заменив старый процесс, который требуемый аутсорсинг и длительные сроки выполнения заказа.

3D-печать не только стала более экономичным способом производства инструментов, но и вернула компании время. Это, казалось бы, незначительное изменение позволило сэкономить 160 000 долларов всего на одном заводе в 2016 году, а в этом году ожидается экономия 200 000 долларов.

Для печати 3D-отпечатков могут потребоваться часы или дни. Я построил набор специальных адаптеров, которые идут между моей системой сбора пыли в магазине и портом для пыли для каждого из моих инструментов. На печать каждого адаптера в низком разрешении ушло около трех часов. Подробная модель звездолета USS Discovery из Star Trek заняла несколько дней, как и масштабная модель блока двигателя Ford.

Мне удалось создать индивидуальную систему адаптеров, идеально адаптированную к моим конкретным потребностям. 3D-печать позволила мне изготавливать единичные предметы по цене в гроши каждый. Поскольку у меня была возможность создать свой собственный дизайн, я не понес никаких затрат на дизайн.

Также: у нового 3D-принтера HP есть детали, напечатанные на 3D-принтере

Насколько дорого обходится 3D-печать по сравнению с традиционными производственными процессами?

Подобные адаптеры, изготовленные с использованием традиционных методов, потребовали бы специальной обработки, а от проектирования до доставки потребовались бы недели.Затраты были бы на тысячи долларов больше, чем я заплатил. Поскольку переход от идеи к объекту был очень коротким, а наличные расходы были очень низкими, я смог воспользоваться индивидуальным решением для повышения производительности, которого в ином случае не было бы.

Это еще одно преимущество 3D-печати: из-за низкой стоимости инноваций очень мало затратных барьеров, и поэтому появляется больше инноваций.

Дело в том, что сравнение объектов, напечатанных на 3D-принтере, с объектами, изготовленными традиционным способом, не обязательно может быть определено количественно по стоимости.Традиционно производимые объекты часто требуют огромных авансовых затрат на строительство пресс-форм, приспособлений и даже заводов. Но как только эти расходы будут понесены, индивидуальные затраты на единицу продукции и время доставки могут быть практически мгновенными.

Ощутимое сравнение
Кирпичи LEGO (которые производятся из АБС-пластика) производятся в огромных количествах. Компания сообщает:

• 19 миллиардов элементов LEGO производится каждый год
• 2,16 миллиона элементов LEGO формуются каждый час
  
• 36 000 создаются каждую минуту

Также: Stratasys запускает 3D-принтер F120 за 11 999 долларов; V650 Flex

Я загрузил классическую прямоугольную модель кубика LEGO 4×2 (четыре шпильки на две шпильки) с сайта обмена трехмерными объектами Thingiverse.Это версия, совместимая с точной подгонкой, которая дает нам идеальное сравнение производственных процессов. Мы сравниваем точные модели из одного и того же пластика.

На моем Ultimaker S5 (это та же машина, что используется на заводах Ford и Volkswagen) для 3D-печати одного кирпича потребуется 29 минут, или около двух в час. Заполнив большую рабочую пластину, можно напечатать 65 кирпичей за один раз, но процесс займет один день, семь часов и 39 минут.

За тот же 31 час, который требуется для изготовления одной пластины из 65 кирпичей, LEGO производит 66.96 миллионов. Другими словами, вам понадобится около миллиона 3D-принтеров, работающих на постоянной основе, чтобы производить то, что LEGO производит на своих заводах.

На каждый кирпич, изготовленный на 3D-принтере, уходит около 3 г нити (около полуметра). Стоимость 3D-печати составляет около 0,06 доллара за грамм нити для PLA или ABS. Не считая затрат на электроэнергию, рабочую силу, техническое обслуживание и недвижимость, каждый кирпич стоит примерно 0,18 доллара. Напротив, LEGO продает свои кирпичи потребителям в среднем по 10,4 цента.

Хотя можно было бы производить кубики LEGO в больших количествах с помощью 3D-печати, это непрактично и не рентабельно.С другой стороны, когда LEGO хочет создать прототип и испытать новые модели кирпичей, по цене около 0,18 доллара за прототип, практический процесс проектирования и тестирования, безусловно, чрезвычайно рентабелен.

Обязательно посмотрите предложение

OnePlus 8

От 699 долларов США или от 59 долларов США в месяц под 0% годовых * Доступно с 29 апреля в OnePlus.com.

Читать далее

Как 3D-печать влияет на цепочку поставок?

3D-печать также идеально подходит для мелкосерийного производства. В то время как некоторым компаниям необходимо производить продукцию тысячами или миллионами, другим компаниям необходимо производить относительно небольшое количество единиц продукции или производить единицы продукции по запросу.

Мелкосерийное производство необходимо для различных приложений:

• Производство для внутреннего использования: Небольшое количество внутренних отделов или пользователей может извлечь выгоду из сборки.Приспособления и рамки идеально подходят для этой задачи.

• Производство на тестовом рынке: Ограниченное количество единиц производится по разумной цене для проверки их пригодности для продажи или проверки функциональности и производительности функций. Если покупатели откликнутся хорошо, можно будет произвести больше единиц с использованием традиционных средств производства.

• Производство по требованию: Единицы, которые нужны редко, или в заднем каталоге могут «храниться в облаке» и производиться только при необходимости.Это позволяет виртуально хранить большой склад запчастей и в то же время предоставлять их клиентам по мере необходимости.

• Предпринимательские предприятия: Небольшое количество единиц может быть произведено в качестве доказательства концепции для краудфандинга или для предоставления влиятельным лицам и рецензентам для создания первоначальной прессы и осведомленности о продукте до закрытия полного финансирования.

Именно эти небольшие объемы печати по требованию, предоставляемые 3D-печатью, могут преобразить промышленность в целом, а не только производство.Имея возможность быстро и недорого создавать и тестировать новые объекты, можно вводить новшества с такой скоростью, которая невозможна с помощью традиционных средств.

Кроме того, 3D-печать продвигает идею «думай глобально, делай локально» в том смысле, что дизайны объектов могут быть распространены на международном уровне, но новые единицы могут быть распечатаны там, где они необходимы.

Возьмем, к примеру, приспособление, используемое на экспериментальном заводе Ford в Кельне, Германия. Компания имеет небольшую производственную линию, на которой тестируется производство новых автомобилей.В рамках этого процесса инженеры используют 3D-принтеры для создания приспособлений, инструментов и приспособлений.

После тестирования и подтверждения эффективности доставка приспособлений и приспособлений на другие заводы по всему миру потребует времени доставки, затрат на международную экспресс-доставку, а также возможных таможенных или других международных транзитных документов. Но если инженеры завода AutoAlliance (совместное предприятие Ford и Mazda) в провинции Районг в Таиланде захотели использовать приспособление, разработанное в Кельне, все, что им нужно было сделать, — это загрузить цифровой файл и распечатать его.

В результате изготовленный на заказ инструмент будет доставлен по всему миру за часы, а не дни, за гроши, а не за сотни или тысячи долларов, и без каких-либо бумажных хлопот, обычно связанных с международной доставкой.

Как 3D-печать может изменить обрабатывающую промышленность?

По словам Хайдена из Ultimaker: «3D-печать продолжает развиваться в производственном секторе, и заводские рабочие возглавляют внедрение этой технологии. По мере того, как их навыки продолжают развиваться, влияние 3D-печати будет продолжать расти во всех аспектах производственный процесс.«

Тем не менее, 3D-печать не обязательно подходит для массового производства. Поскольку печать может занимать часы или дни, после разработки прототипа вы можете захотеть перейти к более быстрому производственному процессу для ваших конечных продуктов.

С другой стороны, 3D-печать идеальна для создания форм, поэтому вы можете спроектировать свой объект в программе CAD, такой как Autodesk Fusion 360, распечатать прототип и усовершенствовать его до тех пор, пока он не будет соответствовать вашим потребностям. Производитель нити Polymaker, например, создал специальная беззольная нить под названием PolyCast.Эта нить может производить объекты для литья по выплавляемым моделям, которые можно помещать внутрь корпусов формы, а затем сжигать, создавая форму без золы, готовую для литья металла.

Но если вы посмотрите на производство исключительно через призму 3D-печати, вы упустите гораздо более крупную тенденцию — «Индустрию 4.0». По оценкам McKinsey, мировой производственный сектор оценивается примерно в 10 триллионов долларов в год. Консалтинговая фирма утверждает, что существует четыре серьезных сбоя, которые приведут к изменениям в промышленных процессах и производстве товаров:

1. Объем данных и вычислительная мощность: Это не просто большие данные, это огромный поток данных, увеличение вычислительной мощности и повсеместное подключение.McKinsey особо обращает внимание на влияние маломощных глобальных сетей, распространенных в Интернете вещей.

2. Аналитика: Между искусственным интеллектом и большими данными, возможность подвергнуть каждый процесс детальной проверке и оптимизации на основе расширенной бизнес-аналитики будет управлять цепочками поставок, которые могут динамически реагировать на мировые события и микро-изменения, а также как прогнозный, основанный на накоплении аналитических ресурсов из глобальных источников.

3. Новые пользовательские интерфейсы: McKinsey считает, что сенсорные интерфейсы, системы дополненной реальности и другие формы взаимодействия человека и машины будут стимулировать изменения в производственном секторе. Вы также можете рассмотреть возможность 3D-печати нового пользовательского интерфейса, потому что возможность держать концепцию дизайна в руке может изменить ваше понимание объекта на интуитивном уровне.

4. Цифровое числовое управление: McKinsey описывает это как «улучшения в передаче цифровых инструкций в физический мир», что, по сути, является G-кодом.Но на самом деле это нечто большее. Дело не только в передаче инструкций, которые у нас были годами. Технологии (от 3D-печати до робототехники), способные действовать в соответствии с этими инструкциями, оказываются преобразующими.

При рассмотрении того, как трансформируется производство, необходимо выйти за рамки основ производства и перейти к преобразованиям в управлении активами, рабочей силе (человеческие, роботизированные и гибридные решения), управлении запасами, качестве (с помощью расширенного управления процессами, машинного зрения и бизнес-аналитика), управление цепочкой поставок, время вывода на рынок и даже послепродажное обслуживание.

Также: Несмотря на рост, 3D-печать составляет лишь 0,1% мирового производства TechRepublic

Практика 3D-печати

Если вам интересно узнать о 3D-печати, возможно, лучший способ понять, как это может повлиять ваш бизнес — купить 3D-принтер. 3D-принтеры потребительского уровня можно приобрести менее чем за 500 долларов, а отличные профессиональные принтеры, такие как Ultimaker, LulzBot и MakerBot, доступны по цене от 3000 до 6000 долларов.

Здесь, в ZDNet, мы провели обширную серию «Открытие 3D-печати» с целым рядом статей, обзоров и практических видео-руководств. Не стесняйтесь читать и смотреть эту серию. Поступая таким образом, вы сможете быстро и легко получить глубокое понимание процессов и возможностей 3D-печати.

А теперь иди и сделай что-нибудь отличное!

Истории по теме:

7 примеров будущего 3D-печати

Когда ваша миссия беспрецедентна, иногда это означает изобретение совершенно нового набора инструментов.

Теория относительности Космос, несомненно, летает в неизведанное небо. Аэрокосмический стартап из Лос-Анджелеса стремится создать и запустить на орбиту первую в мире ракету, полностью напечатанную на 3D-принтере. Для этого она уже добилась грандиозного успеха в этом процессе: компания построила, как она утверждает, самый большой в мире металлический 3D-принтер.

Потому что, несмотря на то, что 3D-принтеры прошли долгий путь, невозможно напечатать ракету шириной семь футов и высотой 105 футов, которая может выдержать экстремальную жару и стресс при запуске в космос, с помощью машины потребительского уровня, которая используется для печати игрушек своими руками.

3D-принтер «Звездные врата» Relativity Space.

ЗАДАНИЕ АСТРОНОМИЧЕСКОЙ ПЕЧАТИ

Познакомьтесь с крупнейшим металлическим 3D-принтером на Земле

3D-принтер Relativity Space, называемый Stargate, отсылка к классической научно-фантастической стратегической игре StarCraft , включает в себя три роботизированных руки, каждая достаточно высокой превзойти среднего взрослого человека. Не то чтобы вы хотели быть рядом, пока он превращает сплавы в пластичность. Одно плечо оснащено наплавочной головкой, через которую проволока из алюминиевого сплава попадает на путь сверхмощного лазера.Затем рука направляет материал, слой за слоем, в точную форму топливного бака, ускорителя или любого другого компонента, который находится в списке текущих задач.

Одновременно две другие руки выполняют функции постобработки и проверки, выполняя такие операции, как «полировка резервуара, удаление поверхности, проверка на наличие отклонений или проверка того, что готовая геометрия соответствует нашим задумкам», — говорит соучредитель. Джордан Ноун, ветеран SpaceX, основавший компанию в 2016 году вместе с бывшим одноклассником USC и выпускником Blue Origin Тимом Эллисом.

Propelling 3D Manufacturing

Двигатель, который запускает ракету в небо, также полностью напечатан на 3D-принтере. Relativity Space строит свои двигатели с использованием процесса, называемого прямым лазерным спеканием металла (DMLS): принтер конструирует заданную деталь из металлического порошка, который находится на платформе, которая очень постепенно опускается после каждого теплового удара формовки до тех пор, пока форма не станет однородной. завершенный.

В отличие от новаторских Звездных Врат, DMLS не редкость в космическом производстве.

«Это довольно проверенный и проверенный процесс, который на данный момент достаточно систематизирован в большинстве аэрокосмических компаний», — говорит Нун, хотя Relativity Space, похоже, упростил этот процесс в исключительной степени.

Топливная камера ракеты состоит всего из трех частей. Для сравнения, во времена космических гонок у двигателей миссии «Аполлон» было около 5600 единиц.

Ракетный двигатель, напечатанный компанией Relativity Space с использованием технологии 3D-печати DMLS.

2020: 3D Space Odyssey

Такая оптимизация и гибкость, обеспечиваемая аддитивным производством, позволяют Relativity Space отличить себя от традиционного ракетостроения.

«Существует огромный барьер для изменения или итерации традиционного производственного устройства, — говорит Нун, — и, вводя печать по умолчанию для всего продукта, вы сохраняете возможность быстро менять вещи и быть гибкими.”

Насколько быстро и гибко? Наша цель — напечатать и запустить новый дизайн всего за 60 дней. Такая скорость и адаптивность значительно сократят стоимость полетов ракет — более чем на 80 процентов, по прогнозам компании. Ноун и Эллис хотят запустить на орбиту спутники и другие полезные нагрузки малого и среднего размера к 2020 году.

Еще одним важным фактором, способствующим достижению этой цели, является сбор данных. В отличие от традиционного производства, принтер Stargate сверхточно отслеживает каждую определяющую качество переменную на протяжении всего процесса сборки.

«Фактически вы собираете данные по каждой отдельной точке на транспортном средстве и каждой отдельной точке печатной детали», — говорит Нун. «Вы понимаете, какое в нем тепло, какая температура была, как быстро он остывал».

«Речь идет о том, чтобы попасть в будущее, в котором у нас будут более высокие темпы прогресса, поскольку мы будем производить все более и более сложные продукты», — добавляет он.

Напечатанные на 3D-принтере цистерны стоят у печатного зала Звездных врат в Relativity Space.

On Target for Off-Planet

Помимо колосса 3D-принтеров, у Relativity Space есть еще много готовых деталей, поскольку он смотрит в будущее: стартап собрал более 45 миллионов долларов финансирования, включая посевные инвестиции от Марка Кьюбана; он запустил более 200 испытаний двигателей с принадлежащего НАСА сайта, который он арендует в Космическом центре Стеннис; он приобрел несколько знаменитых бывших талантов SpaceX; и он даже обеспечил стартовую площадку на, пожалуй, самом знаковом аэрокосмическом объекте в мире, мысе Канаверал во Флориде.

«Очень лестно иметь такую ​​возможность», — говорит Нун, отмечая, что комплекс стартовой площадки Relativity Space может похвастаться некоторым «наследием Аполлона» в том смысле, что это тот же комплекс, где НАСА когда-то проводило статические испытания двигательных установок, использовавшихся во время исторической программы космических полетов. .

Если краткосрочная цель компании кажется амбициозной, то долгосрочная цель Relativity — это абсолютная луна, или, точнее, выстрел на Марс. Стартап стремится когда-нибудь построить полностью автоматизированную фабрику по 3D-печати ракет на Красной планете.Почему бы и нет?

Рынок запуска спутников и технологий формирования изображений «действительно является основой для разработки технологий, которые будут использоваться для производства за пределами планеты и множества других вариантов использования», — говорит Нун.

Техники любят делать прогнозы на будущее, но это не может быть более перспективным, чем это.

РЫНОК 3D-ПЕЧАТИ

В этом году влиятельного отчета Wohlers Report прогнозируется рост стоимости аддитивного производства до 35 долларов.К 2024 году промышленность составит 6 миллиардов, а коммерческое авиакосмическое производство станет ключевым драйвером роста. Но такие отрасли, как домостроение, автомобилестроение, производство медицинских товаров, обуви и даже продуктов питания, быстро внедряют 3D. Вот несколько компаний, чьи приложения подходят для печати.

ICON

ICON
3D-ПЕЧАТНЫЕ ДОМА

В то время как для проживания на Марсе по-прежнему требуется решение некоторых неприятных проблем с состоянием поверхности, Земля сталкивается с более серьезными жилищными проблемами.Эксперты говорят, что центры 3D-печати могут помочь решить проблему бездомности, предоставив в высшей степени доступное жилье.

Стартап по строительству домов, который создал первый в мире дом, напечатанный на 3D-принтере, ICON использует 3D-печать для строительства домов — не только сборных компонентов, но и целых домов. Компания объявила о нескольких жилищных проектах только в этом году, в том числе о партнерстве с Cielo для «печати» доступных и экологически безопасных домов в Остине, штат Техас, где находится штаб-квартира ICON; конкурс дизайна 3D-печати для дома с 3Strands; и «первое в мире сообщество, напечатанное на 3D-принтере», которое в этом году откроется в Латинской Америке и будет построено в партнерстве с жилищной некоммерческой организацией New Story.

Во всех трех проектах будет использоваться Vulcan II, портальный принтер с планшетным управлением, в котором для создания конструкций используется запатентованная ICON смесь материалов на основе цемента, получившая название Lavacrete. Чтобы оценить потенциал Vulcan, компания ICON построила свой экспериментальный прототип дома с использованием принтера менее чем за 24 часа менее чем за 4000 долларов. Компания заявляет, что Vulcan II будет доступен для заказа в 2020 году.

Aetrex Worldwide

AETREX WORLDWIDE
ОБУВЬ БУДУЩЕЕ

В настоящее время 3D-визуализация является стандартом в ортопедических исследованиях, но 3D-технологии все чаще становятся основным продуктом. дизайн обуви.Компания Aetrex Worldwide, которая в 2017 году приобрела стартап по производству опор для ног Sols, занимающийся трехмерной печатью, объединяет эти два аспекта. Сканер стопы с улучшенным компьютерным зрением по имени Альберт составляет идеальный план для каждого клиента, а затем принтер выдает индивидуальные ортопедические приспособления. Фактически, большинство основных брендов обуви хотя бы погрузились в 3D. В 2017 году Adidas представила кроссовки Futurecraft 4D, которые были изготовлены с использованием процесса, разработанного Carbon. И Formlabs разработала материал для New Balance под названием Rebound Resin, упругую, но прочную основу, которая, как сообщается, работает лучше, чем пена.

Divergent 3D

DIVERGENT 3D
3D-РАСПЕЧАТКИ, КОТОРЫЕ МОЖНО ПРИВОДИТЬ

3D-печатный суперкар Divergent, прототип Blade, очень похож на легковой автомобиль с ножничными дверями в стиле Lamborghini и мучительно гладкой аэродинамикой. . Но не путайте этот волнистый футуристический дизайн с эффектностью концепт-кара. Детали Blade имеют такую ​​форму, чтобы оптимизировать прочность и нагрузки, а не просто круто выглядеть. (Нередко промышленные детали, разработанные с помощью программного обеспечения и напечатанные на 3D-принтере, имеют органическую, почти растительную форму; они часто распределяют вес и нагрузку лучше, чем их более традиционные аналоги.)

Как и двигатель Relativity Space, Blade был создан с использованием процесса DMLS. Как и в случае с ракетой Relativity и домами ICON, цель заключалась в том, чтобы напечатать на 3D-принтере продукт или как можно большую его часть, а не отдельные части продукта. И шасси, и кузов автомобиля изготовлены методом аддитивного производства. С момента дебюта Blade в 2015 году и выпуска периодических обновлений компания из Лос-Анджелеса также сотрудничает с автопроизводителем Peugeot, чтобы перенести свои процессы 3D-печати на производственные объекты.

Shapeways

SHAPEWAYS
ЮВЕЛИРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ДОМАШНИЕ ИЗДЕЛИЯ

Этот рынок 3D-печати делает все, от производства протезов до доставки прототипов оборудования виртуальной реальности, но наиболее известен как принтер по запросу для потребителей и независимых мастеров . 3D-печать — это простая задача для ювелирных изделий, домашней утвари и декоративных предметов, благодаря ее способности создавать сложные детали. Shapeways, недавно интегрированный с Etsy, позволяет любому отправлять 3D-модели своими руками, а также выбирать материал и отделку.Затем он печатает объекты с гораздо лучшим качеством, чем может обеспечить принтер потребительского уровня.

Formlabs

FORMLABS
ЛУЧШЕЕ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Поскольку 3D-печать позволяет комплексно контролировать детали небольших размеров, она стала популярной среди производителей небольших медицинских имплантатов и устройств, таких как слуховые аппараты и др. стоматологические аксессуары. Стартап Bell Cow Formlabs является олицетворением последнего. Основанная тремя тогда студентами из MIT Media Lab, компания поставляет свои популярные принтеры Form для Ashford Orthodontics, крупнейшей в Великобритании ортодонтической лаборатории, которая использует их для печати моделей мостов, хирургических шаблонов, ретейнеров, зубных протезов и других стоматологических устройств в больших масштабах.

Pixsweet

PIXSWEET
ТРЕТЬЕ ИЗМЕРЕНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

От сложных биомимитирующих кондитерских изделий до архитектурных шоколадных конфет — технологичные пекари уже много лет исследуют декоративные возможности 3D-печати в десертах и ​​сладостях. Одна из примечательных новинок — Pixsweet, которая позволяет клиентам создавать и распечатывать собственные 3D-леденцы. Но это еще не все сахарные бомбы. Например, Foodini от Natural Machines специально разработана для печати продуктов питания с использованием свежих натуральных ингредиентов.Кто-нибудь из динозавров из шпината?

Relativity Space провела более 200 испытаний двигателей в своем стремлении отправить на орбиту напечатанную на 3D-принтере ракету.

БЛИЖЕ К ВЗРЫВУ

Когда аддитивное производство работает лучше всего

Хотя 3D-печать принесла успех на многих направлениях, она еще не повлияла на массовое производство, как того ожидали некоторые истинно верующие. Из-за высоких затрат и относительно медленных темпов производства аддитивное производство в основном является сферой прототипирования и изготовления небольших деталей в узком диапазоне.Тем не менее, шаг за шагом устойчивые достижения улучшают эту перспективу.

Вышеупомянутые принтеры Formlabs, например, хорошо известны как доступные, но высокопроизводительные варианты стереолитографии. Компания Desktop Metal возглавила процесс струйной печати связующего, который сочетает в себе несколько этапов при каждом проходе печатающей головки над слоем порошка: нанесение и уплотнение металлического порошка, нанесение связующих агентов, а также создание и сушка промежуточных слоев. Перевод: он может очень быстро изготавливать металлические детали.

Кроме того, «гибкие фабрики» с переходом на 3D становятся все более привлекательными для отраслей, которые ценят адаптируемость.

«Возможность быстро меняться и меньше полагаться на любую фиксированную инфраструктуру чрезвычайно ценно для отраслей, которые хотят быстро развиваться и хотят гибкости проектирования», — говорит Ноун.

«Широкое распространение 3D-печати позволяет компании использовать совершенно иную операционную структуру».

Визуализация стартовой площадки Relativity Space на мысе Канаверал

Влияние на материал

Одно из препятствий на пути к более широкому внедрению 3D-печати может быть связано с длительной недооценкой его нынешних возможностей.Это не хрупкое пластиковое сырье. Тот факт, что Noone доверяет ракете, изготовленной с использованием присадок, чтобы выдержать интенсивное тепловое давление взрыва в космосе, показывает, насколько хорошо этот процесс сейчас подходит для высокоэффективных сплавов. Он сравнивает печать в Relativity Space — по сути, высокую температуру с последующим быстрым охлаждением — с работой кузнеца, закаливающей меч.

«Это аналогично процессу печати, когда у вас есть локальный источник тепла», — говорит Нун. «Но он настолько локален и настолько мал, что на самом деле у вас есть такая поразительная скорость охлаждения, которая может упрочнить металл намного больше, чем традиционные методы производства, такие как литье, или даже высокотехнологичные методы обработки металла, такие как кованый материал или ковка.

Такая технология далека от того, что делают лаборатории-любители, и она остается краеугольным камнем ультра-амбициозной миссии Relativity Space. Конечная цель внепланетного автоматизированного ракетостроения «- это то, к чему мы постоянно приближаемся, — сказал Ноун, — и это во многом путеводный свет для компании по сей день».

Изображения через Shutterstock, социальные сети и популярные компании

Бесплатное руководство для новичков — индустрия 3D-печати

Истоки 3D-печати в «Быстрое прототипирование» были основаны на принципах промышленного прототипирования как средства ускорения самых ранних этапов разработки продукта с помощью быстрого и простого способа производства прототипов, который позволяет создавать несколько итераций продукта. быстрее и эффективнее при выборе оптимального решения.Это экономит время и деньги на начальном этапе всего процесса разработки продукта и обеспечивает уверенность перед производственными инструментами.

Прототипирование, вероятно, по-прежнему является крупнейшим, хотя иногда и упускаемым из виду, применением 3D-печати сегодня.

Развитие и усовершенствование процесса и материалов, с момента появления 3D-печати для прототипирования, привели к тому, что процессы были приняты для приложений на более поздних этапах цепочки процесса разработки продукта. Приложения для оснастки и литья были разработаны с использованием преимуществ различных процессов.Опять же, эти приложения все чаще используются и внедряются в промышленных секторах.

Аналогично для конечных производственных операций, улучшения продолжают способствовать внедрению.

С точки зрения вертикальных промышленных рынков, которые получают большие выгоды от промышленной 3D-печати во всех этих приложениях широкого спектра, следующая базовая разбивка:

Медицинский сектор рассматривается как один из первых, кто начал применять 3D-печать, но также как сектор с огромным потенциалом для роста благодаря возможностям настройки и персонализации технологий и способности улучшать жизнь людей по мере улучшения процессов и разработаны материалы, соответствующие медицинским стандартам.

Технологии 3D-печати используются для множества различных приложений. Помимо создания прототипов для поддержки разработки новых продуктов для медицинской и стоматологической промышленности, эти технологии также используются для изготовления шаблонов для последующего металлического литья зубных коронок и при производстве инструментов, поверх которых в вакууме формируется пластик для изготовления зубных выравнивателей. . Эта технология также используется непосредственно для производства как стандартных товаров, таких как имплантаты бедра и колена, так и индивидуальных продуктов для пациентов, таких как слуховые аппараты, ортопедические стельки для обуви, индивидуальные протезы и одноразовые имплантаты для пациентов, страдающих заболеваниями. такие как остеоартрит, остеопороз и рак, а также жертвы несчастных случаев и травм.Напечатанные на 3D-принтере хирургические шаблоны для конкретных операций также являются новым приложением, которое помогает хирургам в их работе и пациентам в их выздоровлении. Также разрабатываются технологии для 3D-печати кожи, костей, тканей, фармацевтических препаратов и даже человеческих органов. Однако до коммерциализации этих технологий еще далеко.

Как и медицинский сектор, аэрокосмический сектор одним из первых начал применять технологии 3D-печати в их самых ранних формах для разработки продуктов и создания прототипов.Эти компании, обычно работающие в партнерстве с академическими и научно-исследовательскими институтами, были на острие в плане или расширении границ технологий для производственных приложений.

Из-за критического характера разработки самолетов, исследования и разработки требуют больших затрат и усилий, стандарты имеют решающее значение, а системы 3D-печати промышленного уровня подвергаются испытанию. При разработке процессов и материалов был разработан ряд ключевых приложений для аэрокосмического сектора, а некоторые некритические детали уже полностью готовы к полетам на самолетах.

Среди высокопоставленных пользователей GE / Morris Technologies, Airbus / EADS, Rolls-Royce, BAE Systems и Boeing. Хотя большинство из этих компаний действительно придерживаются реалистичного подхода к тому, что они делают сейчас с технологиями, и большая часть этого — НИОКР, некоторые действительно настроены оптимистично в отношении будущего.

Еще одним повсеместным первооткрывателем технологий быстрого прототипирования — самого раннего воплощения 3D-печати — стал автомобильный сектор. Многие автомобильные компании — особенно передовые в автоспорте и Формуле-1 — пошли по траектории, аналогичной аэрокосмическим компаниям.Сначала (и до сих пор) используют технологии для создания прототипов приложений, но разрабатывают и адаптируют свои производственные процессы для включения преимуществ улучшенных материалов и конечных результатов для автомобильных деталей.

Многие автомобильные компании теперь также рассматривают потенциал 3D-печати для выполнения послепродажных функций с точки зрения производства запасных частей / запасных частей по запросу, а не для хранения огромных запасов.

Традиционно процесс проектирования и производства ювелирных изделий всегда требовал высокого уровня знаний и опыта, включая специальные дисциплины, включая изготовление, изготовление пресс-форм, литье, гальванику, ковку, ковку серебра и золота, резку камня, гравировку и полировку.Каждая из этих дисциплин развивалась на протяжении многих лет, и каждая из них требует технических знаний при производстве ювелирных изделий. Одним из примеров является литье по выплавляемым моделям, истоки которого насчитывают более 4000 лет.

Для ювелирного сектора 3D-печать оказалась особенно разрушительной. Существует большой интерес и популярность, основанная на том, как 3D-печать может и будет способствовать дальнейшему развитию этой отрасли. От новой свободы дизайна, обеспечиваемой 3D CAD и 3D-печатью, за счет совершенствования традиционных процессов производства ювелирных изделий до прямого производства 3D-печати, устраняющего многие из традиционных шагов, 3D-печать оказала и продолжает оказывать огромное влияние в этом секторе. .

Искусство / Дизайн / Скульптура

Художники и скульпторы используют 3D-печать множеством различных способов исследовать форму и функционирование способами, которые ранее были невозможны. Будь то просто поиск нового оригинального выражения или обучение у старых мастеров, это очень напряженный сектор, который все чаще находит новые способы работы с 3D-печатью и представляет результаты миру. Есть множество художников, которые сегодня сделали себе имя, работая специально с технологиями 3D-моделирования, 3D-сканирования и 3D-печати.

• Джошуа Харкер
• Дизингоф
• Джессика Розенкранц в нервной системе
• Пиа Хинце
• Ник Эрвинк
• Лайонел Дин
• И многие другие.

Дисциплина 3D-сканирования в сочетании с 3D-печатью также привносит новое измерение в мир искусства, однако, художники и студенты теперь имеют проверенную методологию воспроизведения работ мастеров прошлого и создания точных копий древних (и многого другого). недавние) скульптуры для внимательного изучения — произведения искусства, с которыми они никогда не смогли бы взаимодействовать лично.Работа Космо Венмана особенно поучительна в этой области.

Архитектурные модели долгое время были основным приложением процессов 3D-печати для создания точных демонстрационных моделей видения архитектора. 3D-печать предлагает относительно быстрый, простой и экономически жизнеспособный метод создания подробных моделей непосредственно из 3D CAD, BIM или других цифровых данных, используемых архитекторами. Многие успешные архитектурные фирмы в настоящее время обычно используют 3D-печать (дома или в качестве услуги) как важную часть своего рабочего процесса для расширения инноваций и улучшения коммуникации.

В последнее время некоторые дальновидные архитекторы рассматривают 3D-печать как прямой метод строительства. Исследования в этой области ведутся рядом организаций, в первую очередь в Университете Лафборо, Контурном ремесле и Архитектуре Вселенной.

Поскольку процессы 3D-печати улучшились с точки зрения разрешения и более гибких материалов, одна отрасль, известная своими экспериментами и возмутительными заявлениями, вышла на первый план. Речь, конечно же, о моде!

напечатанных на 3D-принтере аксессуаров, включая обувь, головные уборы, головные уборы и сумки, вышли на мировые подиумы.А еще более дальновидные модельеры продемонстрировали возможности этой технологии для высокой моды — платья, накидки, длинные платья и даже нижнее белье дебютировали на различных модных площадках по всему миру.

Ирис ван Херпен заслуживает особого упоминания как ведущего пионера в этом направлении. Она создала ряд коллекций по образцу подиумов Парижа и Милана, в которых используется 3D-печать, чтобы взорвать «обычные правила», которые больше не применяются к модному дизайну.Многие пошли и продолжают идти по ее стопам, часто с совершенно оригинальными результатами.

Хотя продукты 3D-печати и опоздали, еда — одно из новых приложений (и / или материалов для 3D-печати), которое очень воодушевляет людей и может по-настоящему сделать эту технологию мейнстримом. В конце концов, нам всем и всегда нужно есть! 3D-печать становится новым способом приготовления и подачи еды.

Первые набеги на продукты питания для 3D-печати были с шоколадом и сахаром, и эти разработки быстро продолжаются, и на рынке появляются определенные 3D-принтеры.Некоторые другие ранние эксперименты с едой, включая 3D-печать «мяса» на уровне клеточного белка. Совсем недавно паста — еще одна группа продуктов питания, которая исследуется на предмет 3D-печати продуктов питания.

Взгляд в будущее 3D-печать также рассматривается как полноценный метод приготовления пищи и способ сбалансировать питательные вещества всесторонним и здоровым образом.

Святой Грааль для поставщиков 3D-печати — это потребительская 3D-печать. Существует широко распространенная дискуссия о том, осуществимо ли это будущее.В настоящее время потребительский интерес невелик из-за проблем с доступностью, которые существуют на начальном уровне (потребительские машины). В этом направлении продвигаются вперед крупные компании по 3D-печати, такие как 3D Systems и Makerbot, как дочерняя компания Stratasys, поскольку они пытаются сделать процесс 3D-печати и вспомогательные компоненты (программное обеспечение, цифровой контент и т. Д.) Более доступными и доступными для пользователей. -дружелюбно. В настоящее время существует три основных способа взаимодействия человека с улицы с технологией 3D-печати для потребительских товаров:

• дизайн + печать
• выбрать + распечатать
• выбрать + выполнение услуги 3D-печати

Революция в трехмерной печати

Вкратце об идее

Прорыв

Аддитивное производство, или трехмерная печать, готово преобразовать индустриальную экономику.Его исключительная гибкость не только позволяет легко настраивать товары, но также исключает сборку и инвентаризацию, а также позволяет модернизировать продукты для повышения производительности.

Вызов

Управленческим командам следует пересмотреть свои стратегии по трем параметрам: (1) Как мы или конкуренты можем улучшить наши предложения? (2) Как нам изменить конфигурацию наших операций, учитывая бесчисленное множество новых возможностей для производства продуктов и деталей? (3) Как будет развиваться наша коммерческая экосистема?

Большая игра

Неизбежно возникнут мощные платформы для установления стандартов и облегчения обмена между дизайнерами, производителями и продавцами товаров с трехмерной печатью.Самые успешные из них будут процветать.

Промышленная 3-D печать находится на переломном этапе и скоро станет мейнстримом. Большинство руководителей и многие инженеры не осознают этого, но эта технология вышла далеко за рамки прототипирования, быстрого набора инструментов, безделушек и игрушек. «Аддитивное производство» создает прочные и безопасные продукты для продажи реальным клиентам в умеренных и больших количествах.

О начале революции свидетельствует опрос, проведенный PwC в 2014 году более чем в 100 производственных компаниях.На момент опроса 11% уже перешли на массовое производство деталей или продуктов с трехмерной печатью. По мнению аналитиков Gartner, технология становится «мейнстримом», когда уровень ее принятия составляет 20%.

Среди многочисленных компаний, использующих трехмерную печать для наращивания производства, являются GE (реактивные двигатели, медицинские устройства и детали бытовой техники), Lockheed Martin и Boeing (аэрокосмическая и оборонная промышленность), Aurora Flight Sciences (беспилотные летательные аппараты), Invisalign ( стоматологические устройства), Google (бытовая электроника) и голландская компания LUXeXcel (линзы для светодиодов или светодиодов).Наблюдая за этими разработками, McKinsey недавно сообщила, что трехмерная печать «готова выйти из своего нишевого статуса и стать жизнеспособной альтернативой традиционным производственным процессам во все большем числе приложений». В 2014 году объем продаж промышленных 3D-принтеров в США уже составлял одну треть от объема продаж промышленной автоматизации и роботов. По некоторым прогнозам, к 2020 году эта цифра вырастет до 42%.

Дополнительная литература

По мере расширения ассортимента материалов для печати за ними последуют новые компании.Помимо основных пластиков и светочувствительных смол, они уже включают керамику, цемент, стекло, многочисленные металлы и металлические сплавы, а также новые термопластические композиты, наполненные углеродными нанотрубками и волокнами. Превосходная экономика в конечном итоге убедит отстающих. Хотя прямые затраты на производство товаров с использованием этих новых методов и материалов часто выше, большая гибкость, обеспечиваемая аддитивным производством, означает, что общие затраты могут быть значительно ниже.

Поскольку этот революционный сдвиг уже происходит, менеджеры должны заниматься стратегическими вопросами на трех уровнях:

Во-первых, продавцы материальных товаров должны спросить, как их предложения можно улучшить, будь то сами они или конкуренты.Создание объекта слой за слоем в соответствии с цифровым «планом», загруженным в принтер, позволяет не только безгранично настраивать его, но и создавать более сложные конструкции.

Во-вторых, промышленные предприятия должны пересмотреть свои операций. Поскольку аддитивное производство создает множество новых вариантов того, как, когда и где производятся продукты и детали, какая сеть активов цепочки поставок и какое сочетание старых и новых процессов будет оптимальным?

В-третьих, лидеры должны учитывать стратегические последствия, поскольку целые коммерческие экосистемы начинают формироваться вокруг новых реалий трехмерной печати.Многое было сказано о том, что большие участки производственного сектора могут превратиться в бесчисленное количество мелких «производителей». Но это видение имеет тенденцию затенять более верное и более важное развитие: чтобы обеспечить интеграцию деятельности дизайнеров, производителей и поставщиков товаров, необходимо будет создать цифровые платформы. На первых порах эти платформы позволят выполнять операции от дизайна до печати, а также делиться дизайном и быстро загружать его. Вскоре они будут координировать работу принтеров, контроль качества, оптимизацию сетей принтеров в реальном времени и обмен емкостью, а также другие необходимые функции.Наиболее успешные поставщики платформ будут значительно преуспевать, устанавливая стандарты и предоставляя условия, в которых сложная экосистема может координировать ответы на запросы рынка. Но рост этих платформ затронет каждую компанию. Между действующими игроками и новичками будет много споров, чтобы получить долю огромной ценности, которую создаст эта новая технология.

Эти вопросы составляют значительный объем стратегического мышления, и остается еще один: как быстро все это произойдет? Вот как быстро может произойти для конкретного бизнеса: The U.По словам одного из генеральных директоров отрасли, промышленность слуховых аппаратов в США перешла на 100% аддитивное производство менее чем за 500 дней, и ни одна компания, придерживающаяся традиционных методов производства, не выжила. Менеджерам нужно будет определить, стоит ли ждать, пока эта быстро развивающаяся технология созреет, прежде чем делать определенные инвестиции, или риск ожидания слишком велик. Их ответы будут разными, но для всех можно с уверенностью сказать, что время для стратегического мышления настало.

Преимущества добавки

Трудно представить, что эта технология вытеснит современные стандартные способы производства вещей в больших количествах.Например, традиционные прессы для литья под давлением могут выплевывать тысячи деталей в час. Напротив, люди, наблюдавшие за работой трехмерных принтеров на рынке любителей, часто находят послойное наращивание объектов комично медленным. Но последние достижения в области технологий кардинально меняют ситуацию в промышленных условиях.

Кто-то может забыть, почему стандартное производство происходит с такой впечатляющей скоростью. Эти виджеты быстро исчезают, потому что заранее были вложены большие средства в создание сложного набора станков и оборудования, необходимого для их производства.Изготовление первого блока чрезвычайно дорогое, но по мере того, как следуют идентичные блоки, их предельная стоимость резко падает.

Аддитивное производство не предлагает ничего подобного экономии за счет масштабов производства. Однако он позволяет избежать недостатка стандартного производства — отсутствия гибкости. Поскольку каждый блок создается независимо, его можно легко модифицировать для удовлетворения уникальных потребностей или, в более широком смысле, для внесения улучшений или изменений в моде. И настроить производственную систему в первую очередь намного проще, потому что она включает в себя гораздо меньше этапов.Вот почему трехмерная печать так важна для изготовления единичных экземпляров, таких как прототипы и редкие запасные части. Но аддитивное производство становится все более целесообразным даже в более крупных масштабах. Покупатели могут выбирать из бесконечного количества комбинаций форм, размеров и цветов, и такая настройка мало увеличивает стоимость производителя, даже когда заказы достигают уровня массового производства.

Большая часть дополнительного преимущества заключается в том, что детали, которые раньше формовались отдельно, а затем собирались, теперь можно производить как одно целое за один цикл.Простой пример — солнцезащитные очки: трехмерный процесс позволяет пористости и составу пластиков различаться в разных областях оправы. Наушники получаются мягкими и гибкими, а оправы, удерживающие линзы, жесткие. Сборка не требуется.

Печать деталей и продуктов также позволяет разрабатывать их с более сложной архитектурой, такой как соты внутри стальных панелей или геометрии, ранее слишком мелкие для фрезерования. Сложные механические детали — например, набор шестерен в кожухе — можно изготавливать без сборки.Аддитивные методы могут использоваться для объединения деталей и создания более детализированного интерьера. Вот почему GE Aviation перешла на печать топливных форсунок некоторых реактивных двигателей. Предполагается, что в год будет выпускаться более 45 000 единиц одной и той же конструкции, поэтому можно предположить, что традиционные методы производства будут более подходящими. Но технология печати позволяет изготовить сопло, которое раньше собиралось из 20 отдельно отлитых деталей, как одно целое. GE заявляет, что это снизит стоимость производства на 75%.

американских компаний по производству слуховых аппаратов перешли на 100% трехмерную печать менее чем за 500 дней.

В аддитивном производстве также можно использовать несколько сопел принтера для одновременной укладки различных материалов. Таким образом, Optomec и другие компании разрабатывают проводящие материалы и методы печати микробатарей и электронных схем непосредственно на поверхности бытовых электронных устройств или на них. Дополнительные приложения включают медицинское оборудование, транспортные средства, аэрокосмические компоненты, измерительные устройства, телекоммуникационную инфраструктуру и многие другие «умные» вещи.

Огромная привлекательность ограничения сборочных работ подталкивает оборудование для аддитивного производства к все большему росту. В настоящее время Министерство обороны США, Lockheed Martin, Cincinnati Tool Steel и Национальная лаборатория Ок-Ридж сотрудничают, чтобы разработать возможность печати большей части эндо- и экзоскелетов реактивных истребителей, включая корпус, крылья, внутреннюю конструкцию. панели, встроенная проводка и антенны, а вскоре и центральная несущая конструкция. Так называемое аддитивное производство на больших площадях делает возможным изготовление таких крупных объектов за счет использования огромного портала с компьютеризированным управлением для перемещения принтеров в нужное положение.Когда этот процесс будет сертифицирован для использования, единственной необходимой сборкой будет установка plug-and-play электронных модулей для навигации, связи, вооружения и электронных систем противодействия в отсеки, созданные в процессе печати. В Ираке и Афганистане военные США использовали дроны компании Aurora Flight Sciences, которая печатает весь корпус этих беспилотных летательных аппаратов — некоторые с размахом крыльев 132 фута — в одной сборке.

Трехмерная стратегия

Это краткое обсуждение преимуществ аддитивного производства показывает, с какой готовностью компании примут эту технологию, а дополнительная экономия на запасах, транспортировке и затратах на оборудование сделает доводы еще более убедительными.Из этого следует, что менеджеры компаний любого типа должны работать, чтобы предвидеть, как их бизнес будет адаптироваться на трех стратегических уровнях, упомянутых выше.

Предложения, переработанный.

Продуктовая стратегия — это ответ на самый главный вопрос бизнеса: что мы будем продавать? Компаниям нужно будет представить, как лучше обслуживать своих клиентов в эпоху аддитивного производства. Какие конструкции и функции теперь станут возможными, чего не было раньше? Какие аспекты можно улучшить, поскольку ограничения или задержки доставки были устранены?

Например, в аэрокосмической и автомобильной промышленности трехмерная печать чаще всего используется для повышения производительности.Раньше топливную экономичность реактивных истребителей и транспортных средств можно было повысить за счет уменьшения их веса, но это часто делало их менее прочными в конструктивном отношении. Новая технология позволяет производителям выполнять полые детали в деталях, чтобы сделать их легче и экономичнее, а также включать внутренние структуры, обеспечивающие большую прочность на разрыв, долговечность и устойчивость к ударам. А новые материалы, обладающие большей термостойкостью и химической стойкостью, при необходимости могут быть использованы в различных местах продукта.

В других отраслях использование аддитивного производства для более специализированных и быстро развивающихся продуктов будет иметь разветвления для того, как будут продаваться предложения.Что происходит с концепцией поколений продуктов — не говоря уже о шумихе вокруг запуска — когда вещи можно постоянно улучшать во время последовательных печатных изданий, а не в качественных скачках, требуемых более высокими затратами на инструменты и временем наладки традиционного производства? Представьте себе ближайшее будущее, в котором облачный искусственный интеллект расширяет возможности аддитивного производства по мгновенному изменению или добавлению продуктов без переоборудования. Становятся возможными изменения в продуктовой стратегии в реальном времени, такие как ассортимент продукции и дизайнерские решения.Какие новые преимущества должны стать ключевыми в обещаниях бренда при такой быстрой адаптации? И как отделы маркетинга могут предотвратить дрейф бренда без потери продаж?

Операции, повторно оптимизированы.

Операционная стратегия охватывает все вопросы о том, как компания будет покупать, производить, перемещать и продавать товары. В случае аддитивного производства ответы будут совсем другими. Повышение операционной эффективности — это всегда цель, но ее можно достичь разными способами. Сегодня большинство компаний, рассматривающих возможность использования этой технологии, проводят частичный финансовый анализ целевых возможностей замены трехмерного оборудования и конструкций, если это может снизить прямые затраты.Гораздо больший выигрыш будет получен, когда они расширят свой анализ, включив в него общие затраты на производство и накладные расходы.

Сколько можно сэкономить, исключив этапы сборки? Или сокращая запасы за счет производства только в ответ на реальный спрос? Или продавать разными способами — например, напрямую потребителям через интерфейсы, которые позволяют им определять любую конфигурацию? В гибридном мире старых и новых методов производства у производителей будет гораздо больше возможностей; им придется решить, какие компоненты или продукты переходить на аддитивное производство и в каком порядке.

Дополнительные вопросы возникнут по расположению объектов. Насколько близко они должны быть к каким клиентам? Каким образом можно доставлять индивидуализированные заказы так же эффективно, как они производятся? Должна ли печать быть централизованной на заводах или рассредоточена по сети принтеров у дистрибьюторов, розничных продавцов, на грузовиках или даже у клиентов? Возможно все вышеперечисленное. Ответы будут меняться в режиме реального времени, приспосабливаясь к изменениям валютных курсов, затрат на рабочую силу, эффективности и возможностей принтера, затрат на материалы, затрат на энергию и затрат на доставку.

Эта статья также встречается в:

Меньшее расстояние перемещения продуктов или деталей не только экономит деньги; это экономит время. Если вам когда-либо приходилось оставлять автомобиль в ремонтной мастерской, пока механик ждет запчасти, вы это оцените. BMW и Honda, среди других автопроизводителей, движутся к аддитивному производству многих промышленных инструментов и деталей конечного использования на своих заводах и в дилерских центрах, особенно по мере того, как новые материалы из металла, композитного пластика и углеродного волокна становятся доступными для использования в 3- Принтеры D.Дистрибьюторы во многих отраслях принимают к сведению, стремясь помочь своим бизнес-клиентам извлечь выгоду из новой эффективности. Например, компания UPS, опираясь на свой существующий логистический бизнес, превращает склады своих узловых аэропортов в мини-фабрики. Идея состоит в том, чтобы производить и доставлять заказчику детали по мере необходимости, вместо того, чтобы выделять акры стеллажей для огромных запасов. Если мы уже живем в мире управления запасами точно в срок, теперь мы видим, как это можно сделать с помощью JIT. Добро пожаловать в систему мгновенного управления запасами.

Действительно, учитывая всю потенциальную эффективность высокоинтегрированного аддитивного производства, управление бизнес-процессами может стать наиболее важной возможностью. Некоторые компании, которые преуспели в этой области, будут создавать собственные системы координации для обеспечения конкурентного преимущества. Другие примут и помогут сформировать стандартные пакеты, созданные крупными компаниями-разработчиками программного обеспечения.

Экосистемы, реконфигурированные.

Наконец, возникает вопрос о том, где и как предприятие вписывается в более широкую бизнес-среду.Здесь менеджеры решают загадки «Кто мы?» и что нам нужно иметь, чтобы быть тем, кто мы есть? Поскольку аддитивное производство позволяет компаниям приобретать принтеры, которые могут изготавливать множество продуктов, а неиспользуемые мощности продаются другим компаниям, предлагающим различные продукты, ответы на эти вопросы станут гораздо менее однозначными. Предположим, у вас есть ряды принтеров на вашем предприятии, которые сегодня производят автозапчасти, завтра — военную технику, а завтра — игрушки. В какой отрасли вы работаете? Традиционные границы стираются.Тем не менее менеджерам необходимо твердое представление о роли компании в мире, чтобы принимать решения о том, в какие активы они будут инвестировать — или от которых избавляться.

Aurora Flight Sciences может распечатать весь корпус дрона за одну сборку.

Они могут обнаружить, что их организации развиваются во что-то очень отличное от того, чем они были раньше. Поскольку компании освобождаются от многих логистических требований стандартного производства, им придется заново взглянуть на ценность своих возможностей и других активов, а также на то, как они дополняют или конкурируют с возможностями других.

Возможности платформы

Одна позиция в экосистеме окажется самой центральной и мощной — и этот факт не упускают из виду руководители крупнейших игроков, уже работающих в сфере аддитивного производства, таких как eBay, IBM, Autodesk, PTC, Materialise, Stratasys и 3D-системы. Многие соперничают за разработку платформ, на которых будут строить и подключаться другие компании. Они знают, что роль поставщика платформы — это самая большая стратегическая цель, которую они могут преследовать, и что она все еще очень доступна.

Платформы являются важной особенностью сильно оцифрованных рынков 21 века, и аддитивное производство не станет исключением. Здесь владельцы платформ будут сильны, потому что со временем производство, вероятно, станет менее важным. Некоторые компании уже создают контрактные «фермы принтеров», которые эффективно превращают производство продукции в товар по запросу. Даже ценные дизайны для печатных продуктов, которые являются чисто цифровыми и легко распространяются, будет трудно удержать. (В этом отношении устройства трехмерного сканирования позволят реконструировать продукты путем сбора информации об их геометрическом дизайне.)

Каждый участник системы будет заинтересован в поддержке платформ, на которых производство динамически организовано, чертежи хранятся и постоянно улучшаются, поставки сырья контролируются и закупаются, а заказы клиентов принимаются. Те, кто контролирует цифровую экосистему, будут находиться в центре огромного объема промышленных транзакций, собирая и продавая ценную информацию. Они будут участвовать в арбитраже и делить работу между доверенными сторонами или передавать ее внутри компании, когда это необходимо.Они будут торговать мощностью принтеров и дизайном по всему миру, влияя на цены, контролируя или перенаправляя «поток сделок» для обоих. Как и товарные арбитражеры, они будут финансировать сделки или покупать дешево и продавать дорого, используя асимметричную информацию, которую они получают от наблюдения за миллионами транзакций.

Ответственность за приведение распределенных мощностей в соответствие с растущим рыночным спросом будет лежать на небольшом количестве компаний, и если вся система должна работать эффективно, некоторым придется подойти к ней.Ищите аналоги Google, eBay, Match.com и Amazon, которые станут поисковыми системами, платформами обмена, фирменными торговыми площадками и партнерами среди принтеров аддитивного производства, дизайнеров и дизайнерских репозиториев. Возможно, появится даже автоматическая торговля, наряду с рынками для торговли деривативами или фьючерсами на мощность и дизайн принтеров.

Таким образом, по сути, владельцы производственных активов на базе принтеров будут конкурировать с владельцами информации за прибыль, генерируемую экосистемой.И в довольно короткие сроки власть перейдет от производителей к крупным системным интеграторам, которые будут создавать фирменные платформы с общими стандартами для координации и поддержки системы. Они будут способствовать инновациям за счет открытых источников и приобретения или установления партнерских отношений с небольшими компаниями, которые соответствуют высоким стандартам качества. Небольшие компании действительно могут продолжать опробовать интересные новые подходы на полях, но нам потребуются крупные организации, которые будут наблюдать за экспериментами, а затем подталкивать их к практическим и масштабируемым.

Репликация цифровой истории

Думая о разворачивающейся революции в аддитивном производстве, трудно не задуматься об этой великой преобразующей технологии — Интернете. Что касается истории последнего, было бы справедливо сказать, что аддитивное производство появилось только в 1995 году. В том году был высокий уровень ажиотажа, но никто не предполагал, как изменится торговля и жизнь в ближайшее десятилетие с появлением Wi-Fi. , смартфоны и облачные вычисления. Мало кто предвидел тот день, когда искусственный интеллект и программные системы на базе Интернета смогут управлять заводами и даже городской инфраструктурой лучше, чем люди.

Будущее аддитивного производства принесет аналогичные сюрпризы, которые в ретроспективе могут выглядеть логичными, но сегодня их сложно представить. Представьте себе, как новые высокопроизводительные принтеры могут заменить высококвалифицированных рабочих, переводя целые компании и даже страны с производственными предприятиями на производство без людей. В «машинных организациях» люди могут работать только для обслуживания принтеров.

И это будущее наступит быстро. Как только компании начинают действовать и ощутить преимущества большей производственной гибкости, они склонны нырять вглубь.По мере того, как материаловедение создает больше материалов для печати, за ними последуют все больше производителей и продуктов. Local Motors недавно продемонстрировала, что может напечатать красивый родстер, включая колеса, шасси, кузов, крышу, внутренние сиденья и приборную панель, но еще не трансмиссию, снизу вверх за 48 часов. Когда он поступит в производство, родстер, включая трансмиссию, будет стоить примерно 20 000 долларов. Поскольку стоимость трехмерного оборудования и материалов падает, оставшиеся преимущества традиционных методов в виде экономии на масштабе становятся второстепенным фактором.

Local Motors может напечатать красивый родстер снизу доверху за 48 часов.

Вот что мы можем с уверенностью ожидать: в течение следующих пяти лет у нас будут полностью автоматизированные, высокоскоростные системы аддитивного производства в больших количествах, которые будут экономичными даже для стандартизированных деталей. Вследствие гибкости этих систем в дальнейшем возникнет необходимость в настройке или фрагментации многих категорий продуктов, что еще больше сократит долю рынка традиционного массового производства.

Умные руководители бизнеса не ждут, пока откроются все подробности и обстоятельства. Они достаточно ясно видят, что разработки аддитивного производства изменят способ проектирования, производства, покупки и доставки продукции. Они делают первые шаги в модернизации производственных систем. Они предвидят претензии, которые они поставят на новую экосистему. Они принимают множество уровней решений, которые в сумме дадут преимущество в новом мире трехмерной печати.

Версия этой статьи появилась в выпуске за май 2015 г. (стр. 40–48) журнала Harvard Business Review .

Как работают 3D-принтеры?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 24 апреля 2021 г.

Даже лучшие художники изо всех сил пытаются показать нам, какие объекты реального мира выглядят во всей своей трехмерной (3D) красоте. Большую часть времени это не имеет значения — просмотр фотографии или эскиза дает нам хорошая идея. Но если вы занимаетесь разработкой новых продукты, и вам нужно показать их клиентам или покупателям, ничто не сравнится с прототипом: модель, которую можно потрогать, подержать и Чувствовать.Беда только в том, что на изготовление моделей вручную уходит много времени. машины, которые могут создавать «быстрые прототипы», стоят целое состояние (до полмиллиона долларов). Ура, тогда для 3д принтеров , которые немного работают как струйные принтеры, и создавайте 3D-модели слой за слоем до 10 раз скорость и пятая стоимость. Как именно они работают? Давайте внимательнее!

Фото: 3D-печать в действии: это печатающая головка принтера Invent3D, медленно создавая объект, слой за слоем, брызгая расплавленным синим пластиком из его точно движущегося сопла.Фото капрала. Джастин Апдеграфф любезно предоставлен Корпусом морской пехоты США.

От ручных прототипов до быстрого прототипирования

Фото: Качественный скоростной прототип космического самолета, сделанный из воска. из чертежа САПР НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

Раньше были такие вещи, как автоматизированное проектирование (САПР) и лазеры, модели и прототипы были кропотливо вырезаны из дерева или склеены из кусочков картона или пластика.Они могли взять дней или даже недель, чтобы заработать и обычно стоит целое состояние. Получающий внесение изменений или дополнений было трудным и требовало много времени, особенно если использовалась сторонняя модельная компания, и это может оттолкнуть дизайнеров от внесения улучшений или принятия комментарии на борту в последнюю минуту: «Слишком поздно!»

С появлением более совершенных технологий, идея под названием быстрое прототипирование (RP) зародилась в 1980-х. как решение этой проблемы: это означает разработку моделей и прототипы более автоматизированными методами, обычно за часы или дни. чем недели, на которые раньше уходило традиционное прототипирование.3D печать является логическим продолжением этой идеи, в которой дизайнеры продукта делают свои собственные быстрые прототипы, за часы, с использованием сложных машин похожи на струйные принтеры.

Как работает 3D-принтер?

Artwork: Один из первых в мире трехмерных принтеров FDM, разработан С. Скоттом Крампом в 1980-х годах. В этом дизайне модель (розовая, 40) напечатана. на опорной плите (темно-синий, 10), которая перемещается в горизонтальном (X – Y) направлениях, в то время как печать головка и сопло (2 и 4, оранжевые) перемещаются в вертикальном (Z) направлении.В качестве сырья для печати используется пластиковый стержень (желтый, 46), оплавленный печатающей головкой. Процесс нагрева тщательно регулируется термопара (электрический датчик тепла), подключенная к регулятору температуры (фиолетовый, 86). Стержень выдавливается с помощью сжатого воздуха из большого резервуара и компрессор справа (зеленый, 60/62). С тех пор все немного изменилось, но основной принцип (создание объекта путем плавления и осаждения пластика под трехмерным контролем) остается прежним.Иллюстрация из патента США 5,121,329: Устройство и метод для создания трехмерных объектов, автор С. Скотт Крамп, Stratasys Ltd, 9 июня 1992 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Представьте, что вы строите обычный деревянный прототип автомобиля. Ты бы начните с бруска из цельного дерева и вырежьте внутрь, как скульптор, постепенно раскрывая «спрятанный» внутри предмет. Или если вы хотели сделать модель дома по архитектурному проекту, вы бы построили это как настоящий сборный дом, наверное, вырезая миниатюрные копии стен из картона и их склейка.Теперь лазер может легко вырезать из дерева форму, и это не выходит за рамки области возможностей научить робота приклеивать картон вместе, но 3D-принтеры не работают ни одним из этих способов!

Типичный 3D-принтер очень похож на струйный принтер. с компьютера. Он создает 3D-модель по одному слою за раз из снизу вверх, путем многократной печати на одной и той же области методом, известным как моделирование методом сплавленного осаждения (FDM) . Работая полностью автоматически, принтер создает модель в течение нескольких часов, поворачивая 3D CAD. втягивание в партии двухмерных, поперечных слои — эффективно разделяют 2D-отпечатки, расположенные один поверх другой, но без бумаги между ними.Вместо того, чтобы использовать чернила, которые никогда не накапливаются объем, принтер наносит слои расплавленного пластика или порошка и сплавляет их вместе (и с существующей структурой) с помощью клея или ультрафиолета.

Q: Какие «чернила» используются в 3D-принтере? A: Пластик!

Там, где струйный принтер распыляет жидкие чернила, а лазерный принтер использует твердый порошок, 3D-принтер не использует ни того, ни другого: вы не можете построить 3D-модель, накапливая цветную воду или черную пыль! Вы можете моделировать пластик.3D-принтер по сути работает, выдавливая расплавленный пластик через крошечное сопло, которое он перемещает точно под компьютером контроль. Он печатает один слой, ждет, пока он высохнет, а затем печатает следующий слой поверх. В зависимости от качества принтера, то вы получите либо потрясающе выглядящую трехмерную модель, либо множество двухмерных пластиковых линий, грубо лежащих друг на друге — как глазурь для торта с плохо нанесенным трубопроводом! Очевидно, что пластик, из которого печатаются модели, имеет огромное значение.

Фото: 3D-принтер Lulzbot.Вы можете увидеть маленькую катушку из сырого красного пластика. («нить»), которая подается в печатающую головку сверху. Фото Стефана Белчера любезно предоставлено ВМС США.

Когда мы говорим о пластике, мы обычно имеем в виду «пластик»: если вы прилежный переработчик, вы знаете, что существует множество типов пластика, все они различны как химически (по их молекулярному составу), так и физически (в их поведение по отношению к теплу, свету и т. д.). Неудивительно, что в 3D-принтерах используются термопласты , (пластмассы, которые плавятся при нагревании и превращаются в твердые, когда снова охлаждают), и обычно либо ABS (акрилонитрилбутадиенстирол), PLA (полимолочная кислота), либо PETG (полиэтиленгерефталат гликоль).

Пожалуй, наиболее знакомый материал, из которого изготавливаются кирпичи LEGO®, ABS также широко используется в салоне автомобилей (иногда во внешних деталях, таких как колпаки), для изготовления внутренних частей холодильников и в пластиковых деталях компьютеров (вполне вероятно, мышь и клавиатура, которые вы используете сейчас, сделаны из АБС-пластика). Так почему этот материал используется для 3D-печати? На самом деле это композит твердого, прочного пластика (акрилонитрил) с синтетическим каучуком (бутадиенстирол). Он идеально подходит для 3D-печати, потому что он твердый при комнатной температуре и плавится при температуре чуть выше 100 ° C (220 ° F), что достаточно прохладно, чтобы плавиться внутри принтера без слишком большого нагрева, и достаточно горячее, чтобы модели, напечатанные с его помощью, выиграли ». тают, если их оставить на солнце.После схватывания его можно отшлифовать или покрасить; Еще одним полезным свойством АБС является то, что он имеет бело-желтый цвет в необработанном виде, но могут быть добавлены пигменты (химические вещества цвета в краске), чтобы придать ему практически любой цвет. В зависимости от типа принтера, который вы используете, вы подаете на него пластик в виде маленьких шариков или нитей (например, пластиковых ниток).

PLA проще в использовании, чем ABS, и немного более экологичен, хотя он более мягкий и менее прочный. PETG — это промежуточный вариант, близкий к прочности ABS, его легко формовать и относительно легко перерабатывать.

Вам не обязательно печатать в 3D с помощью пластика: теоретически вы можете печатать объекты, используя любой расплавленный материал, который достаточно быстро затвердевает и схватывается. В июле 2011 г. исследователи из Английский университет Эксетера представил прототип пищевого принтера, который может печатать 3D-объекты из расплавленного шоколада!

Преимущества и недостатки

Фото: B9Creator ™ — типичный недорогой 3D-принтер своими руками. Первоначально он был доступен в виде комплекта по цене 2495 долларов; теперь он приходит в собранном виде в трех разных версиях по цене от 6000 до 12000 долларов.Фото любезно предоставлено Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликовано на Flickr в 2012 г. под лицензией Creative Commons.

Производители 3D-принтеров заявляют, что они в 10 раз быстрее, чем другими методами и в 5 раз дешевле, поэтому они дают большие преимущества для люди, которым нужны быстрые прототипы за часы, а не дни. Хотя высокопроизводительные 3D-принтеры они по-прежнему дороги (обычно около 25 000–50 000 долларов), они часть стоимости более сложных машин RP (которые входят в по цене от 100 000 до 500 000 долларов), а гораздо более дешевые машины также доступны (вы можете купить комплект 3D-принтера Tronxy примерно за 100–200 долларов).Они также достаточно маленькие, безопасные, простые в использовании и надежны (функции, которые сделали их все более популярными в таких местах, как проектные / инженерные школы).

С другой стороны, отделка моделей, которые они производят, обычно уступает тем, которые производятся на станках с РП более высокого класса. Выбор материалы часто ограничиваются одним или двумя, цвета могут быть грубыми, и текстура может не очень хорошо отражать предполагаемую отделку продукта. Как правило, модели, напечатанные на 3D-принтере может быть лучше для предварительной визуализации новых продуктов; более сложные машины RP могут быть использованы позже в процессе, когда проекты близки к доработке и такие вещи, как точная поверхность текстуры важнее.

Приложения

Для чего можно использовать 3D-принтер? Это немного похоже на вопрос «Как много способов использовать копировальный аппарат? »Теоретически единственным ограничением является ваше воображение. На практике пределы — это точность модель, с которой вы печатаете, точность вашего принтера и материалы, которыми вы печатаете. Современная 3D-печать была изобретена около 25 лет назад, но по-настоящему он начал набирать обороты только в последнее десятилетие. Многие из технология все еще относительно новая; даже в этом случае диапазон использования 3D-печати довольно удивительно.

Медицина

Фото: пластиковые сердца, напечатанные на 3D-принтере, позволяют хирургам проводить операции без риска. Модель доктора Мэтью Брамлета. Фотография, являющаяся общественным достоянием, опубликована на Flickr благодаря галерее изображений NIH США и 3D Print Exchange.

Жизнь — путешествие в один конец; склонные к ошибкам, стареющие люди со складками, осыпающиеся тела, естественно, видят большие перспективы в технологии, которая возможность создания заменяющих частей тела и тканей. Вот почему врачи были одними из первых, кто начал изучать 3D-печать.Уже у нас видел 3D-печатные уши (от индийской компании Novabeans), руки и ноги (от Limbitless Solutions, Biomechanical Robotics Group и Bespoke) и мускулы (от Корнельского университета). 3D-принтеры имеют также использовались для производства искусственной ткани (Organovo), клеток (Samsara Sciences) и кожа (в партнерстве косметических гиганты L’Oreal и Organovo). Хотя мы еще далеко от того, чтобы полностью напечатанные на 3D-принтере сменные органы (например, сердце и печень), все быстро движется в этом направлении.Один проект, известный как Тело на чипе, управляется Институтом регенеративной медицины Уэйк Форест в Северной Каролине, печатает миниатюрные человеческие сердца, легкие и кровеносные сосуды, помещает их на микрочип и проверяет их искусственной крови.

Помимо сменных частей тела, все чаще используется 3D-печать. используется для медицинского образования и обучения. At Nicklaus Children’s Больница в Майами, Флорида, хирурги практикуют операцию на 3D-копии детских сердечек.В другом месте то же самое Техника используется для репетиции операции на головном мозге.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Разработка и испытание самолетов — дело сложное и дорогое: Боинг Внутри Dreamliner около 2,3 миллиона компонентов! Хотя компьютерные модели могут быть использованы для проверки многих аспектов того, как самолеты вести себя, точные прототипы еще нужно сделать для таких вещей, как испытания в аэродинамической трубе. А 3D-печать — простой и эффективный способ сделай это. В то время как коммерческие самолеты строятся в больших количествах, военные самолеты, скорее всего, будут сильно индивидуализированы, а 3D-печать позволяет проектировать, испытывать и производить мелкосерийные или единичные детали как быстро и экономично.

Фото: ВМС США испытывают 3D-принтеры на кораблях с тех пор. один был установлен на USS Essex в 2014 году. Теоретически бортовой принтер делает корабль более самодостаточным, с меньшими затратами на запасные части и материалы, особенно в военное время. Это подводное беспроводное зарядное устройство, напечатанное на 3D-принтере. типично для объектов, которые могут быть напечатаны во время миссии в море. Фото Девина Писнера любезно предоставлено ВМС США.

Космические корабли даже сложнее самолетов и имеют дополнительные недостаток в том, что они «производятся» в крошечных количества — иногда когда-либо производится только один.Вместо того, чтобы идти на все расходы изготовления уникальных инструментов и производственного оборудования, он может многое сделать Разумнее печатать на 3D-принтере одноразовые компоненты. Но зачем вообще делать части космоса на Земле? Доставка сложных и тяжелых конструкций в пространство сложно, дорого и требует много времени; способность к производить вещи на Луне или на других планетах, может оказаться бесценный. Легко представить космонавтов (или даже роботов) в 3D. принтеры для производства любых предметов, которые им нужны (включая запасные частей), вдали от Земли, когда они им нужны.Но даже обычные космические проекты, порожденные Землей, могут извлечь выгоду из скорость, простота и дешевизна 3D-печати. Последние, поддерживаемые людьми NASA Rover использует детали, напечатанные на 3D-принтере, созданные с помощью Stratasys.

Фото: С запчастями и ремонтом проблем нет. 3D-принтер Lulzbot Taz 6, используемый для изготовления запасных частей на борту военного корабля США, крупным планом. Фото Кристофера А. Велойказы любезно предоставлено ВМС США.

Визуализация

Создание прототипов самолетов или космических ракет является примером гораздо более широкое применение для 3D-печати: визуализация того, как новые дизайны будут смотреть в трех измерениях.Мы можем использовать такие вещи, как виртуальная реальность для это, конечно, но люди часто предпочитают то, что видят и трогать. Все чаще 3D-принтеры используются для быстрого и точного архитектурное моделирование. Хотя мы (пока) не можем печатать 3D в материалах например, кирпич и бетон, существует широкий ассортимент пластмасс. доступны, и их можно раскрасить, чтобы они выглядели как реалистичные здания отделка. Точно так же 3D-печать теперь широко используется для прототипирование и тестирование промышленных и потребительских товаров. Поскольку многие повседневные вещи вылеплены из пластика, 3D-печатная модель может выглядеть очень похож на готовый продукт — идеально подходит для фокус-группы тестирование или исследование рынка.

Персонализированные товары

Современная жизнь — от пластиковых зубных щеток до фантиков. здесь-сегодня, ушел-завтра — удобно, недорого и одноразово. Однако не все ценят серийное массовое производство. вот почему так популярны дорогие «дизайнерские этикетки». в в будущем многие из нас смогут пользоваться преимуществами доступные, персонализированные продукты, изготовленные на заказ в точном соответствии с нашими Технические характеристики. Ювелирные изделия и модные аксессуары уже печатается на 3D-принтере.Так же, как веб-сайт Etsy создал всемирное сообщество ремесленников, поэтому Zazzy воспроизвел что с использованием технологии 3D-печати. Благодаря простым онлайн-сервисам вроде Shapeways, каждый может сделать свои собственные ник-нэки на 3D-принтере для себя или для себя. продавать другим людям без затрат и хлопот, связанных с использованием собственного 3D-принтера (даже Staples теперь предлагает услуги 3D-печати в некоторых своих магазинах).

«Товары по индивидуальному заказу» — это не просто вещи, которые мы покупаем и используем: еда, которую мы едим, тоже может попасть в эту категорию.На приготовление нужно время, умение и терпение, потому что готовится аппетитный еда выходит далеко за рамки смешивания ингредиентов и нагревания их на плите. Поскольку большинство продуктов можно выдавливать (выдавливать через сопла), они могут (теоретически) также можно напечатать в 3D. Несколько лет назад, Зло Безумный Scientist Laboratories в шутку напечатали какие-то странные предметы из сахар. В 2013 году New York Times обозреватель А.Дж. Джейкобс поставил перед собой задачу распечатайте всю еду, включая тарелку и столовые приборы. в Он случайно натолкнулся на работу Ход Липсона из Корнельского университета, кто верит, что еда может быть когда-нибудь лично, напечатана на 3D-принтере точные потребности вашего организма в питании.Что аккуратно переносит нас в будущее …

Фото: Теоретически вы можете делать 3D-отпечатки из любого сырья, в которое вы можете подавать. ваш принтер. Вот несколько фантастических 3D-объектов, напечатанных из сахарного песка «CandyFab 4000» (взломанный старый плоттер HP) от всегда занятных людей в лабораториях злых безумных ученых. Фотография любезно предоставлена ​​Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликована на Flickr в 2007 году по лицензии Creative Commons License.

Будущее 3D-печати

Многие люди верят, что 3D-печать возвещает не только о приливной волне дерзких пластиковых уловок, но революция в обрабатывающей промышленности и мировая экономика, которой он управляет.Хотя 3D-печать будет безусловно, позволяет нам делать наши собственные вещи, есть ограничить то, что вы можете достичь самостоятельно с помощью дешевого принтера и трубка из пластика. Реальные экономические выгоды могут быть получены тогда, когда 3D-печать повсеместно принята крупными компаниями в качестве центрального столп обрабатывающей промышленности. Во-первых, это позволит производители предлагают гораздо больше возможностей настройки существующих продуктов, поэтому доступность серийного массового производства будет в сочетании с привлекательностью уникального ремесла, сделанного на заказ.Во-вторых, 3D-печать — это, по сути, роботизированная технология, поэтому она будет снизить стоимость производства до такой степени, что опять же, экономически выгодно производить товары в Северной Америке и Европа, которую в настоящее время собирают дешево (плохо оплачиваемыми людьми) в таких местах, как Китай и Индия. Наконец, 3D-печать повысит производительность (поскольку для того, чтобы делать то же самое, потребуется меньше людей), снижение общие затраты на производство, что должно привести к снижению цен и больший спрос — и это всегда хорошо для потребителей, для производители и экономика.

Фотография: два вида печатающей головки (иногда называемой «головкой инструмента») 3D-принтера. Фото Эшли Маклафлин любезно предоставлено Корпус морской пехоты США.

No related posts.