Три д принтер возможности: Плюсы и минусы применения 3D-принтера

В центре внимания: Airbus

Пластиковые детали, напечатанные на 3D-принтере, могут быть невероятно полезны для аэрокосмической отрасли приложения, такие как интерьеры самолетов.

Интерьер салона коммерческого самолета необходимо будет периодически обновлять. Этот процесс может включать замену таких компонентов, как стеновые панели.Необходимость индивидуальной настройки означает, что детали обычно производятся в небольших объемах. Также необходимо быстрое время выполнения работ.

Хороший тому пример — Airbus. По состоянию на 2018 год компания произвела и собирается установить Распечатанные на 3D-принтере дистанционные панели на своем коммерческом самолете A320. Традиционно новые пластиковые компоненты производятся с использованием литья под давлением — дорогостоящая и сложная процедура для небольших объемов, специальных требований и высокой сложности.

С помощью 3D-печати (FDM) Airbus смог изготавливать компоненты со сложными функциями, такими как решетчатые структуры, без каких-либо дополнительных производственных затрат.Результат: дистанционные панели на 15% легче, чем панели, созданные традиционными методами, что способствует снижению веса самого самолета.

В центре внимания: Nano Dimension и Harris Corporation

Когда дело доходит до обороны, 3D-печать может изменить способ производства концевых частей для военной техники. Текущие оборонные приложения варьируются от сложных кронштейнов и небольших разведывательных дронов до компонентов реактивных двигателей и корпусов подводных лодок .

Электроника 3D-печать — молодая, но все более растущая область интереса для оборонных компаний. С помощью этой технологии инженеры в настоящее время могут самостоятельно проектировать и производить прототипы сложных печатных плат и антенн.

Для производителей это означает возможность ускорить процесс разработки продукта за счет устранения необходимости передавать дорогостоящие проекты третьим сторонам.

Антенны — важный пример того, как 3D-печать ускоряет процесс проектирования электронных устройств.

Возьмем, к примеру, компанию Harris Corporation, которая вместе с Nano Dimension, производителем электронных систем для 3D-печати, добилась в 2018 году ключевого прорыва, когда она произвела антенны с использованием 3D-печати.

Harris Corp. и Nano Dimension успешно заключили партнерское соглашение по производству 3D-печатной ВЧ схемы [Изображение предоставлено Harris Corp.]

В центре внимания: Latécoère & Moog Aircraft Group

Аэрокосмические компании также могут получить выгоду от 3D-печати с использованием технологии для производства нестандартного технологического оборудования, такого как приспособления и приспособления по запросу.

Французский производитель авиакосмической промышленности Latécoère использовал 3D-печать, чтобы сократить время изготовления нестандартной оснастки. Раньше для производства этих инструментов компания использовала фрезерные станки с ЧПУ, срок изготовления которых составлял до шести недель. Теперь, благодаря 3D-принтерам FDM, Latécoère может создавать производственные инструменты всего за пару дней — сокращение времени выполнения заказа на 95%.

Компания утверждает, что новый подход к производству оснастки также снижает затраты на 40%. Примечательно, что инструменты эргономично настроены, что упрощает работу оператора и сокращает время производства и повышает его эффективность.

Аналогичным образом Moog Aircraft Group использует 3D-печать FDM для собственного производства таких инструментов, как координатно-измерительные машины (КИМ). В прошлом компания отдавала это приспособление на аутсорсинг, и этот процесс занимал от 4 до 6 недель. Теперь компания Moog использует 3D-печать в своей компании, изготавливая приспособления для КИМ примерно за 20 часов. Светильники, которые раньше стоили более 2000 фунтов стерлингов, теперь могут быть изготовлены за пару сотен фунтов.

В центре внимания: Satair

Сильно полагаясь на запасные части и запасные части , аэрокосмические компании все чаще требуют сокращения сроков выполнения заказа.

Чтобы удовлетворить этот спрос, поставщики аэрокосмической отрасли должны найти способы более быстрого предоставления производственных услуг. Аддитивное производство позволяет быстро изготавливать запасные части по мере необходимости. Это, в свою очередь, снижает потребность в обширных товарных запасах, помогая снизить затраты на складские запасы и обеспечить производство деталей на месте.

Satair — дочерняя компания Airbus, специализирующаяся на продаже запасных частей, предлагая пластмассовые и металлические детали аддитивного производства.

Поставщик запасных частей использует 3D-печать для изготовления деталей и инструментов по индивидуальному заказу, а технология помогает значительно сократить время выполнения заказа и упростить сложную логистику цепочки поставок. Благодаря такому стратегическому подходу компания может сократить время выполнения работ за счет быстрого производства запасных частей для операций по техническому обслуживанию.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность составляют значительную долю рынка AM. Причины этого просты: аддитивное производство предлагает огромную ценность, от улучшения характеристик самолета до предложения более гибкого подхода к производству запасных частей.

Однако переход к производству требует аддитивного производства для решения определенных проблем. К ним относятся сертификация деталей, напечатанных на 3D-принтере, повышенная воспроизводимость процесса и безопасность.

Тем не менее, с учетом значительных инвестиций, направленных на разработку и сертификацию процессов и материалов для 3D-печати, будущее 3D-печати для аэрокосмической и оборонной промышленности, безусловно, выглядит радужным.

автомобилестроительная промышленность является растущим пользователем аддитивного производства: только в 2019 году мировая выручка от автомобилей AM в мире достигла 1 доллара США.4 миллиарда. Похоже, что эта цифра только увеличится, поскольку, согласно отчету SmarTech, к 2025 году ожидается, что затраты на AM в производстве автомобильных запчастей достигнут 5,8 млрд долларов. В таких областях, как автоспорт и гоночные гонки , инструменты проектирования, такие как генеративное проектирование и оптимизация топологии, постепенно меняют традиционные подходы к проектированию деталей.

Хотя прототипирование в настоящее время остается основным применением 3D-печати в автомобильной промышленности, компании все чаще находят другие варианты использования, такие как инструменты.Кроме того, несколько автомобильных компаний начинают находить инновационные конечные приложения для 3D-печати, что свидетельствует о захватывающем развитии этого сектора.

Преимущества 3D-печати для автомобилей

Более быстрая разработка продукта

Прототипирование стало ключевой частью процесса разработки продукта, предлагая средства для тестирования и проверки деталей перед их изготовлением. 3D-печать предлагает быстрый и экономичный подход к проектированию и производству деталей.Поскольку необходимость в инструментах устраняется, продуктовые группы могут значительно ускорить циклы разработки продукта.

Большая гибкость дизайна

Возможность быстрого создания дизайна дает дизайнерам большую гибкость при тестировании нескольких вариантов дизайна. 3D-печать позволяет дизайнерам быстро вносить изменения и модификации в конструкцию.

Настройка

3D-печать предлагает автопроизводителям экономичный и гибкий способ изготовления деталей по индивидуальному заказу.В сегменте индустрии роскоши и автоспорта компании уже используют эту технологию для производства индивидуальных деталей как для внутренних, так и для внешних частей автомобиля.

Создание сложной геометрии

Для большинства компонентов автомобилей, требующих сложной геометрии, таких как внутренние каналы (для конформного охлаждения), тонкие стенки и мелкие ячейки, AM позволяет изготавливать очень сложные детали, которые при этом остаются легкими и прочными.

Индивидуальные сиденья, напечатанные на 3D-принтере

Компания Porsche недавно представила новую концепцию сидений для спортивных автомобилей, основанную на 3D-печати и решетчатом дизайне.

Новые сиденья оснащены центральными подушками сиденья и спинки, напечатанными на полиуретановом 3D принтере, которые можно настроить по трем уровням жесткости: жесткому, среднему и мягкому.

В своих индивидуализированных сиденьях немецкий автопроизводитель берет пример с сектора автоспорта, где индивидуальная подгонка сидений для водителя является нормой.

Porsche планирует напечатать на 3D-принтере 40 прототипов сидений для использования на европейских гоночных трассах уже в мае 2020 года, а отзывы клиентов будут использованы для разработки окончательных моделей уличного движения к середине 2021 года.

В дальнейшем Porsche хочет расширить возможности персонализации сиденья за пределы жесткости и цвета, персонализируя сиденье в соответствии с контурами тела клиента. 3D-печать в настоящее время остается единственной технологией, которая может обеспечить такой уровень настройки.

Прототипирование было основным применением 3D-печати для автомобильных приложений. Благодаря возможности выполнять несколько итераций дизайна за более короткое время, 3D-печать является эффективным инструментом для разработки продукта.В настоящее время технология эволюционировала до того, что ее можно использовать для создания функциональных прототипов с использованием высокопроизводительных материалов, таких как ULTEM и PEEK.

Для производства высококачественных деталей необходимы вспомогательные инструменты для изготовления и сборки. Хотя инструментальное оборудование (например, формы для литья под давлением, приспособления и приспособления) не являются прототипами или концевыми деталями, они остаются жизненно важным элементом производственного процесса.

Благодаря технологиям 3D-печати, таким как FDM и SLS, автомобильные компании могут производить вспомогательные инструменты за небольшую часть стоимости, что значительно повышает эффективность производственных цехов. Инструменты также могут быть настроены для улучшения функциональности по значительно более низкой цене, чем традиционные методы.

Отличным примером инновационного инструментария является компания Ford, которая в 2018 году была удостоена награды за использование 3D-печати для инструментов.

Одним из отмеченных наградами инструментов компании был подъемник для сборки, изготовленный с использованием FDM.Деталь, напечатанная на 3D-принтере, стоит на 50% меньше, чем традиционный аналог, и значительно сокращает время выполнения заказа.

Снижение веса было ключевым фактором в этом варианте использования — более легкое вспомогательное устройство подъема упростило бы работу и уменьшило бы травмы от повторяющихся движений. С помощью 3D-печати инженеры смогли изготавливать значительно более легкие приспособления.

В центре внимания: Porsche

Затраты на инвентаризацию составляют значительную часть расходов для многих автомобильных OEM-производителей и поставщиков.В рамках обычного производства массовое производство запасных частей является обычным явлением. Однако это часто приводит к длительным срокам доставки и высоким расходам на складские запасы.

Аддитивное производство может изменить способы производства и распространения запасных частей — за счет производства по запросу. Это означает, что детали производятся на месте по мере необходимости. Подобная координация спроса и предложения может не только резко снизить затраты на товарно-материальные запасы, но и сократить время доставки до конечного потребителя.

Немецкий производитель автомобилей Porsche использует 3D-печать именно для этой цели. Коллекционеры пользуются большим спросом у классических автомобилей Porsche. Однако отсутствие нужной детали может означать, что автомобиль больше не может работать. Тем не менее, относительно низкий спрос в сочетании с короткими производственными циклами означает, что складировать большое количество запасных частей для таких автомобилей невозможно.

Вот где появляется 3D-печать.

В начале 2018 года компания объявила об использовании 3D-печати для производства запасных частей для своих редких и классических автомобилей.Сочетая технологию SLM для металлических компонентов и SLS для пластмасс, Porsche смогла сделать широкий выбор высококачественных редких деталей доступными для своих клиентов за небольшую часть стоимости.

В центре внимания: BMW

Одним из основных препятствий на пути использования аддитивного производства в производстве являются высокие объемы производства, обычно необходимые для автомобильной промышленности (более 100000 деталей в год). Однако в последние годы произошли значительные улучшения в скорости и размере промышленных принтеров, а также в большей доступности материалов.

В результате AM становится жизнеспособным вариантом производства для определенных серий среднего производства, особенно в таких областях, как автоспорт и роскошные автомобили, где производственные показатели ниже средних.

За последнее десятилетие компания BMW напечатала более 1 миллиона деталей на 3D-принтере, что делает ее одним из лидеров отрасли в области аддитивного производства.

Что касается концевых деталей, BMW успешно использовала 3D-печать для изготовления металлической арматуры для своих i8 Roadster модель .Инженеры создали оптимизированный кронштейн для крыши (приспособление, которое помогает складывать и раскладывать мягкий верх автомобиля), который весит на 44% меньше, чем предыдущие версии.

Сегодня компания может напечатать на 3D-принтере до 238 таких деталей на каждую платформу, что делает кронштейн крыши первым серийным автомобильным компонентом аддитивного производства.

Сегодня 3D-печать постепенно меняет способ разработки транспортных средств. Будь то коммерческий автомобиль, грузовик или гоночный автомобиль, технология предлагает автомобильным инженерам и дизайнерам инструменты, позволяющие проверить пределы дизайна и производительности.

Тем не менее, ключевыми факторами, способствующими более широкому внедрению 3D-печати в автомобилестроении, остаются способность ускорить вывод продукта на рынок и снизить затраты на разработку продукта. По мере развития технологий 3D-печати перспектива крупномасштабного производства будет становиться все более вероятной.

ГЛАВА 3

Медицина и стоматология

Медицинская и стоматологическая промышленность — один из самых быстрорастущих производителей аддитивного производства.А поскольку 97% медицинских специалистов AM уверены, что использование 3D-печати будет продолжать расти в секторе , эта тенденция, похоже, сохранится. Применения аддитивного производства в медицинской промышленности — от медицинских устройств до протезирования и даже биопечати — разнообразны и разнообразны.

Преимущества 3D-печати для медицины и стоматологии

Что движет этим ростом? Геометрическая свобода, предоставляемая AM, и возможность предоставлять более персонализированный уход за пациентами с минимальными затратами чрезвычайно привлекательны.А в сочетании с компьютерной томографией 3D-печать может использоваться для предоставления индивидуальных решений, таких как имплантаты и стоматологические приспособления.

Усовершенствованные медицинские устройства

3D-печать — идеальная технология для создания или оптимизации дизайна медицинских устройств. Благодаря недорогостоящему быстрому созданию прототипов производители медицинских устройств имеют большую свободу в разработке новых продуктов, помогая выводить новые медицинские устройства на рынок намного быстрее.

Персонализированное здравоохранение

Медицинская промышленность может использовать возможности 3D-печати для создания устройств для конкретных пациентов.Например, такие устройства, как протезы и имплантаты, можно производить быстрее и дешевле, чем при использовании традиционных методов производства.

В центре внимания: 3D-печать прозрачных элайнеров

Прозрачные элайнеры — это стоматологические устройства, используемые для регулировки и выпрямления зубов. По оценкам, большинство прозрачных элайнеров в настоящее время производятся с использованием форм, напечатанных на 3D-принтере.

Ключевыми технологиями, обеспечивающими это, являются стереолитография (SLA) и струйная печать материалов, благодаря их высокой скорости и точности.В дополнение к этим процессам на основе смол все большее распространение получает порошковая технология HP Multi Jet Fusion.

Основной причиной использования 3D-печати при производстве прозрачных элайнеров является возможность их экономичной настройки, поскольку прозрачные элайнеры по своей сути являются индивидуализированными продуктами.

Один из примеров компании, использующей 3D-печать для прозрачных элайнеров в Align Technology, крупнейшем производителе прозрачных элайнеров, хорошо известном под брендом Invisalign. Сообщается, что в 2019 году компания производила более полумиллиона уникальных деталей, напечатанных на 3D-принтере, в день.

Учитывая такие объемы, неудивительно, что SmarTech Analysis, ведущая исследовательская компания в области 3D-печати, назвала средства для выравнивания четких выравниваний «единственным в мире приложением с наибольшим объемом для технологий 3D-печати на сегодняшний день».

Учитывая постоянно растущие возможности 3D-печати, мы ожидаем, что компании по производству элайнеров в конечном итоге перейдут к прямой 3D-печати элайнеров в течение следующих пяти лет.

Цифровая стоматология

Цифровая стоматология — внедрение цифровых технологий в стоматологической практике — i -е годы, меняющие стоматологический сектор.Традиционные процессы, используемые для создания оттисков зубов, постепенно заменяются цифровыми технологиями, а настольные системы 3D-печати, 3D-сканеры и материалы становятся все более доступными.

Комбинируя внутриротовое сканирование и 3D-печать, зуботехнические лаборатории могут создавать стоматологические изделия, такие как коронки, мосты и шины прикуса, которые идеально соответствуют анатомии пациента.

Успех в дентальной имплантологии также можно повысить с помощью 3D-печати, поскольку создаются индивидуальные стоматологические хирургические шаблоны.Это повышает качество и точность стоматологической работы. Эти хирургические шаблоны можно изготавливать быстрее и дешевле.

Formlabs, производитель настольных компьютеров SLA и SLS, подсчитал, что Более 50 000 операций выполнено с использованием хирургических шаблонов, изготовленных на его аппаратах.

В центре внимания: Lima Corporate

3D-печать может использоваться для создания индивидуальных протезов и ортопедических устройств из ряда сертифицированных биосовместимых пластмасс или металла (например.грамм. титан) материалы.

Что касается имплантатов, то в настоящее время 3D-печать используется для создания замен тазобедренного и коленного суставов, имплантатов для реконструкции черепа и спинных имплантатов.

По оценкам, на 2019 год с помощью 3D-печати будет произведено более 600000 имплантатов. К 2027 году это число должно превысить 4 миллиона.

Lima Corporate специализируется на производстве имплантатов, напечатанных на 3D-принтере. Одна из пионеров использования 3D-печати для ортопедических изделий, итальянская компания в настоящее время использует как минимум 15 металлических 3D-принтеров для производства таких деталей, как вертлужные чашки, которые являются неотъемлемой частью протезов бедра.

В одном примере альпинист, нуждавшийся в замене тазобедренного сустава, получил имплант тазобедренного сустава Лимы с напечатанной на 3D-принтере вертлужной впадиной. Благодаря 3D-печати стало возможным изготавливать чашку, имитирующую пористую структуру натуральной кости, улучшая остеоинтеграцию — процесс, который позволяет имплантату стать постоянной частью тела.

В конечном счете, пациент снова смог ходить и лазать через два с половиной месяца после имплантации.

В центре внимания: Organovo

Хотя 3D-печать еще не может использоваться для 3D-печати частей тела, эту технологию можно использовать для создания искусственных живых тканей, которые могут имитировать характеристики естественных тканей.

Эта технология, известная как биопечать, используется для исследований и испытаний с большим потенциалом для регенеративной медицины. Вместо того, чтобы использовать пластик или металл, 3D-биопринтеры накладывают живые клетки, называемые биочернилами, имитируя ткани органов.

Organovo — это медицинская лаборатория и исследовательская компания в США, которая изучает возможности использования 3D-печати для производства биопечати тканей.Процесс биопечати превращает клетки, взятые из донорских органов, в биочернила. Затем эти клетки откладываются слой за слоем, образуя небольшие участки ткани.

Эти ткани, напечатанные на 3D-принтере, могут предоставить лучший способ тестирования новых лекарств и методов лечения, избавляя от необходимости тестировать на животных или проводить рискованные клинические испытания.

Больницы все чаще используют 3D-печать в своих лабораториях для создания анатомических моделей для конкретных пациентов.Эти модели обычно создаются на основе МРТ и компьютерной томографии пациента с использованием таких методов полноцветной 3D-печати, как Material Jetting , чтобы они оставались очень точными и реалистичными.

Затем хирурги могут использовать эти напечатанные на 3D-принтере копии органов для планирования и практики хирургической операции перед ее выполнением. Доказано, что такой подход ускоряет процедуры, повышает точность хирургического вмешательства и сводит к минимуму инвазию.

В настоящее время медицинский и стоматологический сектор оценивается в , что составляет 11% от общего рынка аддитивного производства.Основным преимуществом 3D-печати для этого сектора является ее способность предоставлять более персонализированное медицинское обслуживание в дополнение к возможностям улучшения предоперационного планирования и стимулирования инноваций в устройствах.

Однако для того, чтобы 3D-печать действительно изменила рынок медицины и стоматологии, все еще существуют ключевые проблемы, которые необходимо решить, в первую очередь сертификация процессов и устройств 3D-печати.

С учетом сказанного, текущие тенденции предполагают, что использование 3D-печати в медицине и стоматологии будет продолжать развиваться, открывая путь для более продвинутых приложений и новых лечебных решений.

Чтобы оставаться конкурентоспособными в постоянно меняющемся рыночном ландшафте, предприятия розничной торговли и отрасли, ориентированные на потребителя, должны иметь возможность гибко адаптироваться к меняющимся запросам потребителей и тенденциям в отрасли. Аддитивное производство удовлетворяет эти потребности, обеспечивая рентабельный подход к разработке, тестированию и производству продукции. От бытовой электроники до игрушек и спортивной одежды ключевые игроки в индустрии потребительских товаров все чаще признают 3D-печать ценным дополнением к существующим производственным решениям.

Кроме того, недавний рост числа промышленных настольных 3D-принтеров сделал технологию ближе к рукам дизайнеров и инженеров, увеличивая возможности того, что может быть достигнуто в этом секторе.

Преимущества 3D-печати для потребительских товаров

Расширенные разработки продукта

Перед запуском любого нового продукта его дизайн должен быть сначала утвержден, протестирован и одобрен. Этот процесс происходит на этапе разработки продукта.Прототипы и модели являются жизненно важным аспектом этого процесса, поскольку они обычно используются для исследования рынка, тестирования и проверки.

3D-печать значительно ускоряет этот процесс, позволяя быстро производить прототипы и модели. Используя эту технологию, дизайнеры и инженеры продуктов могут разрабатывать и тестировать несколько итераций и выполнять повторяющееся тестирование в гораздо более короткие сроки.

Более быстрый вывод продукта на рынок

Возможность ускорения разработки продукта напрямую влияет на скорость вывода продукта на рынок.Дело простое: имея возможность быстрее тестировать и проверять продукты, дизайнеры и инженеры компании могут ускорить вывод продуктов на рынок.

Некоторые компании пошли еще дальше, предложив продукты для 3D-печати для пилотного тестирования продуктов с потребителями. В 2015 году PepsiCo разработала несколько прототипов своего бренда чипсов Ruffles, после чего протестировала размеры с потребителями, чтобы определить, какой из них предпочтительнее. Затем самый популярный прототип был использован для создания новой машины для нарезки картофельных чипсов на заводах PepsiCo.

Это приложение для 3D-печати позволило PepsiCo намного быстрее вывести на рынок различные ароматы своего бренда Ruffles, причем несколько ароматов доступны более чем на десятке рынков по всему миру.

Массовая настройка

Возможно, самое большое влияние 3D-печати на потребительские товары заключается в потенциале создания персонализированных продуктов, адаптированных к требованиям потребителей.

При традиционном производстве, когда продукты обычно производятся в массовом порядке, производство индивидуальных продуктов небольшими партиями крайне неэффективно и нерентабельно.

Эти ограничения снимаются с помощью аддитивного производства — и компании уже пользуются возможностью предоставлять клиентам индивидуальные услуги.

Потребительские товары

Обувь

Adidas, например, печатает на 3D-принтере промежуточную подошву для своих кроссовок Futurecraft 4D, используя запатентованную Carbon технологию Digital Light Synthesis ™ . Одним из ключевых преимуществ использования 3D-печати таким образом является улучшение характеристик обуви для различных видов спорта благодаря различным свойствам межподошвы.

Единственный в своем роде дизайн межподошвы, которая имеет 20 000 распорок для лучшей амортизации, было бы невозможно создать традиционными методами. Например, с помощью литья под давлением или компрессионного формования было бы практически невозможно создать промежуточную подошву с необходимыми переменными свойствами и потребовать сборки.

Кроссовки Adidas Futurecraft 4D [Изображение предоставлено: Adidas]

Красота и косметика

В центре внимания: Chanel

Хотя 3D-печать исторически считалась единственной прерогативой промышленного производства, технологии также находят свое применение в индустрии красоты.

Французская модная компания Chanel — одна из компаний, демонстрирующих потенциал 3D-печати, запустив в 2018 году первую в мире кисть для туши с 3D-печатью. Кисть для туши Révolution Volume была создана с использованием SLS, технологии, использующей лазерный луч. для сплавления слоев полиамидного порошка.

Благодаря 3D-печати была оптимизирована конструкция кисти — например, грубая зернистая текстура улучшает адгезию туши к ресницам.

Хотя 3D-печать может быть новым явлением для косметической промышленности, такие пионеры, как Chanel, демонстрируют, как эта технология может изменить способ производства косметической продукции.

Изображение предоставлено: Gillette

Ювелирные изделия

В центре внимания: BOLTENSTERN

На первый взгляд ювелирные изделия могут не показаться очевидным применением аддитивного производства. Однако эта технология приносит ювелирам две выгоды.Первый — это 3D-печать моделей литья по выплавляемым моделям, которые дешевле и быстрее производить, чем традиционные методы.

Второй подход — это 3D-печать ювелирных изделий напрямую с использованием драгоценных металлов . Оба способа позволяют создавать индивидуальные украшения с тонкими стенками и замысловатыми деталями, которые невозможно изготовить другими способами.

Австрийская ювелирная компания BOLTENSTERN использовала 3D-печать для производства ювелирных изделий, таких как браслеты, серьги, ожерелья и запонки.

В сотрудничестве с COOKSONGOLD, поставщиком порошков драгоценных металлов, компания BOLTERNSTERN использовала технологию DMLS для создания своей коллекции украшений «Embrace». По словам производителя ювелирных изделий, это первая коммерческая коллекция на рынке, которая напрямую напечатана на 3D-принтере из золота и платины.

Обладая различными формами, включая начало, облако и цветок, эта технология упростила достижение беспрецедентных уровней настройки и очень сложных дизайнов. Настраиваемый характер коллекции означает, что покупатели могут выбирать из множества комбинаций и вариаций.

Велосипеды

В центре внимания: Arevo & Franco Bicycles

Несколько специализированных производителей велосипедов начали интегрировать компоненты, напечатанные на 3D-принтере, в свои продукты.

Например, Franco Bicycles запустила новую линейку электронных велосипедов с напечатанной на 3D-принтере композитной рамой, произведенной калифорнийским стартапом Arevo. Рама входит в линейку велосипедов Emery и используется в Emery ONE eBike, что делает его первым в мире велосипедом с рамой, напечатанной на 3D-принтере.

Одним из уникальных аспектов производства рамы из углеродного волокна, напечатанной на 3D-принтере, является то, что она была изготовлена ​​как единая деталь, в отличие от сборки из нескольких частей, что типично для традиционных велосипедных рам. Для этого используется запатентованный роботизированный процесс 3D-печати и запатентованное программное обеспечение для генеративного дизайна, разработанное компанией Arevo, занимающейся 3D-печатью.

Благодаря 3D-печати время выполнения цикла изготовления велосипедной рамы Emery ONE сократилось с 18 месяцев до нескольких дней.Кроме того, компания также смогла значительно снизить затраты на разработку продукта.

По сравнению с такими передовыми отраслями, как аэрокосмическая и медицинская, аддитивное производство в индустрии потребительских товаров все еще относительно молодое. Тем не менее, преимущества большей настройки, более быстрого вывода на рынок и разработки продукта все больше признаются в отрасли.

По мере развития аддитивного производства мы, вероятно, увидим, как больше потребительских брендов пойдут по пути первых последователей отрасли, продвигая технологию к новым приложениям и возможностям.

ГЛАВА 5

Промышленные товары

Сектор промышленных товаров включает производство компонентов машин, инструментов и оборудования, используемого в производстве других товаров. С ростом производственных затрат и цифровизацией производства промышленные OEM-производители должны постоянно развиваться, чтобы поддерживать оперативную гибкость и снижать затраты. Поэтому производители все чаще обращаются к 3D-печати, чтобы оставаться гибкими, отзывчивыми и инновационными.

Ключевые преимущества 3D-печати для промышленных товаров

Сложность дизайна

Как мы видели в других отраслях, быстрое прототипирование является ключевым вариантом использования 3D-печати в секторе промышленных товаров. Изменения в конструкции, на которые потребовались бы месяцы при использовании традиционных методов производства, могут быть реализованы намного быстрее, часто менее чем за неделю, с помощью 3D-печати.

Сокращение сроков выполнения заказа

3D-печать, также известная как аддитивное производство, создает трехмерные компоненты из моделей САПР. Он имитирует биологический процесс, слой за слоем добавляя материал для создания физической части. С помощью 3D-печати вы можете создавать функциональные формы, используя меньше материалов, чем традиционные методы производства.

Результатом более широкой доступности 3D-печати стало то, что огромное количество отраслей начинают ощущать прорыв. Поскольку рабочий процесс 3D-печати позволяет как отдельным лицам, так и организациям контролировать свои собственные процессы проектирования и производства, появляется все больше и больше вариантов использования.

Читайте дальше, чтобы узнать о 25 (часто неожиданных) сценариях использования 3D-печати, которые показывают, насколько широко используется эта технология.

Автомобильная промышленность уже несколько десятилетий использует потенциал 3D-печати. 3D-печать чрезвычайно полезна для быстрого создания прототипов и доказала свою способность значительно сократить время проектирования и сроки изготовления новых моделей автомобилей.

3D-печать также расширила производственный процесс в отрасли. Изготовленные на заказ приспособления, приспособления и другие инструменты, которые могут потребоваться для одной детали автомобиля, особенно когда речь идет о высокопроизводительных машинах, когда-то требовали множества специальных инструментов, увеличивая стоимость и делая процесс в целом все более и более сложным.

С помощью 3D-печати можно создавать специальные приспособления и другие детали небольшого объема непосредственно для производственной линии. Производители могут сократить время выполнения заказа до 90% и снизить риски за счет интеграции процессов 3D-печати. Благодаря оптимизации собственного производства производственный процесс в целом становится более эффективным и прибыльным.

По мере того, как качество цифрового рабочего процесса продолжает расти, поскольку материалы становятся лучше, а процессы становятся более доступными, мы будем видеть все больше и больше деталей, напечатанных на 3D-принтере, в автомобилях, что расширяет возможности для настройки дизайна и приводит к повышению производительности.Еще немного дальше, но некоторые компании уже работают над полностью 3D-печатными автомобилями.

3D-печать запускает революцию в дизайне ювелирных изделий. Создание 3D-печатных изделий, которые имели бы внешний вид и ощущения, сравнимые с традиционными ручными и литыми украшениями, было сложной задачей. Тем не менее, после последнего раунда достижений в специализированных программах 3D-моделирования высокого класса и с появлением большего количества предлагаемых материалов для печати все больше и больше дизайнеров ювелирных изделий предпочитают 3D-модели и печать своих дизайнов традиционным методам ручной работы.

Ювелирные 3D-принтеры создают изделия из смолы или воска на основе 3D-модели ювелирного дизайна. Цифровые модели легко редактируются, что делает создание прототипов ювелирных изделий с помощью 3D-печати невероятно дешевым и удобным.

В результате покупательский опыт становится более осязательным — теперь клиенты могут примерить прототипы предметов, которые они помогли разработать, чтобы убедиться, что они выглядят и ощущаются прямо перед покупкой.

Окончательный дизайн можно затем напечатать на 3D-принтере и отлить в форме, используя тот же рабочий процесс, что и для традиционных ювелирных изделий.Результаты могут быть ошеломляющими:

Ювелирные изделия, отлитые с использованием 3D-печатного шаблона, изготовленные с помощью стереолитографии (SLA). Технология 3D-печати.

Благодаря цифровому рабочему процессу, дополняющему традиционные методы производства, и появлению в мастерской все большего числа новых дизайнеров, обладающих навыками CAD / CAM, ювелирные изделия на заказ быстро становятся более доступными, что позволяет производителям ювелирных изделий и розничным торговцам налаживать более тесные отношения со своими клиентами.

Все, что может изменить методы проектирования и производства, как 3D-печать, обязательно вызовет волну в производстве.Но есть потенциальные преимущества у использования 3D-печати в этой области, которые труднее визуализировать.

Одно из них — перенос производства. В последние десятилетия в обрабатывающей промышленности США наблюдается явный спад, поскольку фирмы переводят операции за границу, чтобы воспользоваться более низкой стоимостью рабочей силы. Коммерческий смысл этого шага неоспорим, поскольку «инструмент, сделанный в Китае или Вьетнаме, может стоить от 10 000 до 50 000 долларов США меньше, чем инструмент, сделанный в США».

Оффшоринг, тем не менее, имеет свои недостатки в дизайне и производственном процессе.Сроки выполнения заказа часто бывают долгими, а импорт продукции из-за рубежа является дорогостоящим и экологически вредным.

3D-печать с ее способностью создавать более сложные конструкции может снова превратить оншоринг в привлекательную перспективу. Его полезность для процесса проектирования, возможность значительно сократить время выполнения заказа и повысить эффективность — все это делает собственное производство снова жизнеспособным.

Последствия потери или поломки частей продуктов или устройств могут варьироваться от неудобных до катастрофических.

3D-печать оставит в прошлом те дни, когда приходилось платить непомерные расходы на ремонт или выбрасывать в основном работающее устройство, позволяя потребителям производить замену и запасные части.

Цифровой рабочий процесс означает, что дорогостоящее хранение редко заказываемых запасных частей больше не будет проблемой для производителей, а у потребителей появится шанс на замену даже снятых с производства компонентов.

Минимизация веса — это основной способ, с помощью которого 3D-печать позволила аэрокосмической отрасли значительно сэкономить. Меньший объем компонентов, необходимых для 3D-печатной конструкции детали, приводит к тому, что детали становятся легче в целом — это, казалось бы, небольшое изменение в производстве положительно влияет на полезную нагрузку самолета, выбросы, расход топлива, скорость и безопасность, при этом заметно сокращая производство. трата. Как и во многих других областях, рабочий процесс также позволяет производить компоненты, слишком сложные для традиционных методов.

Компании вроде GE, Boeing и Airbus подтвердили ценность 3D-печати и уже внедряют тысячи 3D-печатных деталей в свои корабли.

Поскольку очки подходят для всех форм лица, они также являются отраслью, которая явно выигрывает от безграничных возможностей 3D-печати для настройки.Новые конструкции, предназначенные для оптимизации комфорта и качества дизайна, могут быть, как и везде, быстро прототипированы с использованием 3D и произведены с меньшими затратами и с большим удобством для заказчика.

В результате получаются более легкие, более удобные очки, производимые с минимальным количеством отходов. Некоторые компании в этой области даже используют атрибуты производства 3D-печати, чтобы побудить клиентов создавать свои собственные очки, что отлично подходит для повышения лояльности к бренду и расширения возможностей потребителей.

Отрасль спортивной обуви долгое время полагалась на технологии для оптимизации характеристик своей продукции, и благодаря цифровому рабочему процессу у них есть больше возможностей для настройки, чем когда-либо.

Крупные бренды, такие как New Balance, Adidas и Nike, осознав силу аддитивного производства, намереваются массово производить нестандартные межподошвы из материалов, напечатанных на 3D-принтере. Как и в других отраслях, здесь цифровой рабочий процесс будет дополнять традиционные методы производства — критически важные, настраиваемые компоненты каждого продукта будут доверены 3D-печати, а остальные оставлены традиционным средствам.

В области с такой заинтересованной потребительской базой 3D-печать также напрямую расширяет возможности клиентов. Это позволит потребителям создавать собственную обувь как для личного, так и для широкого потребления. Вирусный потенциал этого аспекта 3D-печати уже используется брендами.

Одна из областей, в которой коммерческий и художественный потенциал 3D-печати, вероятно, столкнется, — это мода и умная одежда. По мере увеличения количества материалов и текстиля, которые можно использовать в трехмерном рабочем процессе, дизайнерам будет предоставлен огромный спектр новых возможностей.

Технология 3D-печати может не только изменить производство текстиля — она ​​также предоставит возможность создавать новые ткани, например, пуленепробиваемые, огнестойкие и способные сохранять тепло. Эта конкретная ветвь трехмерного рабочего процесса еще предстоит усовершенствовать, но в ближайшем будущем мы увидим, как трехмерная печатная одежда выйдет из музеев, а от кутюр в бутики.

Художники, уполномоченные рабочим процессом, также использовали трехмерную умную одежду в качестве «персонализированной, носимой, управляемой данными скульптуры» с художественной целью.

Создание моделей — еще одна нишевая практика, для которой идеально подходит рабочий процесс 3D. Там, где реалистичные репродукции когда-то были чрезмерно дорогими или невозможными для моделирования, качество детализации и отделки, достигаемое с помощью методов 3D-печати, сделало производство реалистичных, детализированных миниатюр и масштабных моделей более доступным и легким.

CAD может легко решить ранее сложные задачи моделирования, давая возможность дизайнерам по существу реконструировать такую ​​сложную конструкцию, как двигатель, с помощью 3D-сканирования или ракет SpaceX.

Внутренний производственный аспект цифрового рабочего процесса позволяет бизнесу, который вращается вокруг пользовательского моделирования, масштабироваться на традиционно нишевом рынке. Например, широкая интеграция настольных 3D-принтеров DM-Toys позволила им как разрушить давний европейский рынок модельных железных дорог, так и доставлять клиентам товары быстрее и дешевле.

Универсальность и широкая степень настройки, возможная с помощью 3D-печати, означает, что она очень полезна в сферах медицины.Мы уже видели, как это начало трансформировать сферу аудиологии. Специалисты по слуху и лаборатории по изготовлению ушных форм уже много лет используют эту технологию для производства больших объемов специализированных ушных изделий, таких как слуховые аппараты, защитные заглушки и наушники.

3D-печать идеально подходит для аудиологии, поскольку предлагает возможности настройки без дополнительных затрат, что раньше было сложным и дорогостоящим при использовании традиционных методов.

По мере того, как технология становится более доступной, мы будем видеть все больше и больше потребительских приложений, таких как индивидуальные наушники: процесс будет таким же простым, как посещение магазина, сканирование ушей и 3D-печать ваших индивидуальных наушников.

Как и в случае с ювелирными изделиями, с помощью 3D-печати можно создавать большое количество сложных дизайнов с низкими затратами и сокращать время выполнения заказа. Всем этим можно управлять с помощью принтера, достаточно маленького, чтобы поместиться на рабочем столе. Аудиологи наблюдают снижение производственных затрат и сокращение их потребности в аутсорсинге (что важно для малых предприятий).

Клиенты напрямую почувствуют преимущества, поскольку благодаря чрезвычайно точной настройке своих 3D-печатных аудиоустройств они могут рассчитывать на новые уровни специализации и комфорта в своих наушниках.

Стоматология также была одним из самых известных пользователей 3D-печати, настольные 3D-принтеры становятся все более распространенным явлением в стоматологических лабораториях и клиниках. Фактически, популярные прозрачные элайнеры, термоформованные на 3D-печатных формах, возможно, являются самым успешным применением 3D-печати, которое мы видели на сегодняшний день.

Постоянное создание высококачественных и доступных по цене стоматологических продуктов оказалось сложной задачей из-за уникальности каждого стоматологического случая и большого количества возможностей для человеческой ошибки.Цифровые рабочие процессы в стоматологии открывают возможности для большей согласованности, точности и точности, чем раньше. Интраоральное цифровое сканирование оттисков может предоставить технические специалисты гораздо более точные данные, позволяя легко создавать воспроизводимые модели с помощью 3D-печати и повышать эффективность как в стоматологической практике, так и в лаборатории.

Стоматологические 3D-принтеры в основном используют процессы 3D-печати на основе смолы, такие как SLA или цифровая обработка света (DLP), для создания различных показаний, таких как хирургические шаблоны, стоматологические модели, формы для прозрачных выравнивателей, зубные протезы или литые модели для коронок и т. Д. мосты быстро, с повышенной точностью и более низкой стоимостью, чем традиционные методы.

Результатом для клиента является изобилие стоматологических продуктов, которые лучше подходят и работают лучше, с более высоким клиническим одобрением пациентом. Время, сэкономленное за счет оптимизированного рабочего процесса, приводит к повышению производительности, снижению материальных затрат и лучшим результатам для пациентов.

3D-печати не ограничивается улучшением рабочих процессов или обеспечением быстрого прототипирования.Он также может напрямую изменить жизнь. Поскольку 30 миллионов человек во всем мире нуждаются в протезах и скобах, есть надежда, что 3D-печать может предоставить новые решения, в которых стоимость и технические характеристики традиционно были препятствием.

Существует глобальная нехватка протезов относительно спроса, а время и финансовые затраты, необходимые для приобретения необходимых протезов, могут оказаться непомерно высокими, особенно с учетом степени индивидуальной настройки и высокой потребности в протезах, например, в развивающихся странах.Протезы и скобы, изготовленные не по спецификации, могут в конечном итоге вызвать дискомфорт у тех, кому они должны помогать и расширять возможности.

3D-печать может стать доступной альтернативой, которая, как и многие другие достижения медицины, может обеспечить терапию, которая в большей степени соответствует потребностям пациента. Доступность и настраиваемость методов 3D-печати могут глубоко изменить качество жизни к лучшему для тех, кто страдает от травм или инвалидности, как мы видели в этой истории об отце и сыне.

Ортезы могут быть индивидуально адаптированы к потребностям каждого пациента с помощью 3D-печати.

3D-печать также может помочь изменить ситуацию в ключевые моменты хирургической операции. Врачи могут сканировать пациента перед операцией и создавать индивидуальные 3D-печатные анатомические модели для планирования и практики перед операцией.

Например, исследователи из университетской клиники Любека снизили риски при операциях на головном мозге с помощью 3D-печати артерий. В других странах медицинские работники удвоили объемы 3D-печати, чтобы создавать быстрые и реалистичные 3D-хирургические модели.

В хирургических случаях 3D-печать может значительно улучшить существующие физические практики — например, менее точное использование камер для оценки состояния органа в реальном времени. Объединив аспекты цифрового рабочего процесса с использованием компьютерной инженерии и визуализации данных, врачи смогли создать эти тщательно смоделированные объекты и работать с новыми степенями точности и осторожностью в момент лечения.

3D-печать также сделала реальностью ранее невозможные операции.Замена верхней челюсти, формирование нового черепа и замена раковых позвонков — все это было немыслимо до появления передовых технологий трехмерной визуализации и печати, но благодаря этому теперь успешно выполняются.

Несмотря на то, что технология 3D-печати развивалась за последние несколько лет, в настоящее время разрабатываются еще более эффективные и, казалось бы, маловероятные варианты ее использования.Печатные органы — одно из них.

Возможность легко создавать новые органы на протяжении десятилетий была мечтой ученых, работающих в области регенеративной медицины. Хотя он все еще находится на ранней стадии, использование трехмерного рабочего процесса для создания органической ткани, подходящей для трансплантации, приносит первые плоды. Такие компании, как Organovo, и различные другие лаборатории и стартапы по всему миру сделали создание ткани печени с помощью 3D-печати одним из приоритетов своих исследований.

Создание 3D-органов сосредоточено вокруг практики биопечати, специализированного ответвления 3D-печати, которая берет клетки от доноров, превращает их в биочернила, пригодные для печати, а затем наслаивает и культивирует их в зрелую ткань, готовую к трансплантации органов.

Потенциальные выгоды от использования технологии 3D-печати для трансплантации необходимых органов неисчислимы. Более того, они могут проложить путь к еще большим успехам в регенеративной медицине, предлагая новые безопасные способы разработки и тестирования лекарств, которые могут лечить заболевания органов и полностью предотвращать необходимость в трансплантации органов.

Поскольку отрасль уже основана на геометрическом дизайне, прототипировании и моделировании, архитектура может значительно выиграть от достижений в технологии 3D-печати.Мы видели, как цифровой рабочий процесс создает сложные архитектурные масштабные модели во всех деталях, улучшая этап 3D-моделирования архитектурного проектирования.

Помимо экономии времени во время производства модели, модели, напечатанные на 3D-принтере, позволяют архитекторам с гораздо большей уверенностью предвидеть влияние определенных конструктивных особенностей, например, видя модель, созданную с более полным набором материалов, архитектор может измерить такие аспекты, как легкий поток через структуру с более высокой точностью.

Высокая презентационная ценность такой точной модели также означает, что 3D-печать может быть незаменимым коммерческим инструментом для фирм, стремящихся выиграть проекты и комиссионные, демонстрируя все атрибуты своего дизайна.

Бум «аддитивного искусства» постепенно рос за последнее десятилетие или около того, и мы видели, как методы 3D-печати проникают в различные уголки мира искусства, от произведений искусства до скульптур, пригодных для Смитсоновского института.

Использование систем 3D-сканирования фотографий для создания физических произведений искусства, процессы 3D-печати могут предоставить клиентам множество новых возможностей выбора.Эти разработки дали как художникам, так и клиентам некую новую творческую силу — все, что они могут придумать и спроектировать, они могут произвести в соответствии с очень подробными стандартами.

3D-печать уже интегрирована в производство голливудских фильмов и широко используется для создания практических визуальных эффектов и костюмов.

В то время как создание самых фантастических существ в фильме когда-то требовало кропотливой ручной работы, возросшие требования к срокам и времени современного кинопроизводства сделали более быстрый метод создания практических эффектов жизненно важным.Студии эффектов, такие как Aaron Sims Creative, теперь используют гибридный подход, практическое создание эффектов, усиленное цифровым рабочим процессом, для создания новых возможностей для совместной работы и сокращения сроков реализации идей.

Загляните за кулисы и посмотрите, как Aaron Sims Creative (ASC) использовал 3D-печать для создания монстра Stranger Things.

Художественный потенциал 3D-печати не ограничивается физическими произведениями искусства. Он также может привнести совершенно новые измерения в такие формы, как танец и музыка.

Например, рассмотрим напечатанные на 3D-принтере носимые «инструменты», разработанные Джозефом Маллоком и Яном Хаттвиком из Университета Макгилла. Используя передовые сенсорные технологии, они превращают движение, ориентацию и прикосновение в музыку.

3D-печать может даже разрушить отрасли, которые годами или столетиями находились в статичной парадигме.

Например, производство скрипок не менялось в течение нескольких сотен лет — это полностью ручной процесс мастеров, поскольку автоматизированное производство оказалось неспособным произвести инструмент с необходимым качеством отделки.

Благодаря точности детализации, на которую способна 3D-печать, мы стали свидетелями того, как сложная отрасль подорвалась.

Брайан Чан, инженер Formlabs, создал полнофункциональную акустическую скрипку с использованием белой смолы Formlabs. Результат был не только реалистичным, но и полностью воспроизводимым.

Поскольку в прошлом настройка и спецификация музыкальных инструментов была дорогостоящей, возможности 3D-печати должны привести к ключевым изменениям на рынке, поскольку появляются новые и ценные конструкции, потенциально открывая путь для создания совершенно новых инструментов.

3D-сканирование, САПР и 3D-печать были использованы для восстановления работ некоторых из самых известных художников в истории, возвращая таким работам, как Микеланджело и да Винчи, их былую славу.

После оценки текущего состояния данного произведения искусства его можно отсканировать в цифровом виде и смоделировать. Возможность непреднамеренной интерпретации сводится к минимуму за счет использования существующих частей произведения в качестве основы для последующей реставрации. Реставраторы могут получить доступ к огромному количеству данных о потенциальных проблемах, а также об улучшениях, сопровождаемых документацией, дизайном форм и восстановлением.

Реконструированные детали, напечатанные на 3D-принтере, на этом реликварии из нескольких материалов видны только в ультрафиолетовом свете.

Из-за сложности задействованных функций и отсутствия методов, которые могли бы гарантировать безопасное и надежное восстановление, многие предыдущие попытки реставрации были отвергнуты как невозможные. Теперь, с помощью цифрового рабочего процесса, возможны даже невероятно сложные реставрации из нескольких материалов, как эта, проводимая в Museo Tesoro dei Granduchi во Флоренции.

3D-печать потенциально полезна как при реконструкции, так и при производстве. Работа судебно-медицинского эксперта часто затрудняется из-за неполных доказательств. Цифровые технологии могут иметь огромное значение в юридических расследованиях и могут расширить возможности судебных экспертов по воссозданию точных моделей лиц, представляющих интерес, или потерпевших.

Цифровой рабочий процесс здесь включает преобразование компьютерных томографов в 3D-отпечатки для облегчения идентификации. Например, когда исследователи находят в качестве доказательства только часть черепа, принтер может смоделировать и воспроизвести весь образец.

Реконструкция внешнего вида жертв преступлений уже сыграла ключевую роль в достижении справедливости, еще раз доказав полезность 3D-печати, выходящую за рамки соображений дизайна и производственной эффективности.

Палеонтологи получат полевой рабочий день с 3D-печатью, так как это может помочь завершить скелеты динозавров, напечатав неуловимые отсутствующие кости.

Сотрудники Смитсоновского музея недавно провели эксперимент, напечатав недостающие кости тираннозавра в точности в соответствии со спецификациями.Трехмерный рабочий процесс позволил команде широко и безопасно экспериментировать с использованием программного обеспечения для моделирования, сэкономить время и снизить риск для целостности реального скелета.

Поскольку возможности 3D-печати быстро развивались за последнее десятилетие, некоторые из наиболее захватывающих и неожиданных вариантов использования рабочего процесса — это те, которые, хотя и не сразу осуществимы, вскоре станут правдоподобной реальностью.

Настольная 3D-печать ограничивается производством более мелких предметов, в то время как аддитивный рабочий процесс в масштабе производства может производить гораздо более крупные функциональные компоненты.В последние несколько лет были реализованы различные инициативы по созданию домов и более крупных структур, которые полностью являются продуктом 3D-печати, открывая новые горизонты в устойчивой жизни и строительстве.

Технология 3D-печати дает архитекторам свободу формы даже при использовании ранее менее податливых строительных материалов, таких как бетон. В более широком смысле, это позволяет строить полностью экологичные и энергоэффективные дома, которые также соответствуют современным стандартам комфорта. Таким образом, строительство может быть полностью безотходным и обеспечивать очень низкие коммунальные расходы.

В феврале 2019 года техасская компания Sunconomy объявила о планах продать первый в мире дом, полностью напечатанный на 3D-принтере. Это будет выглядеть примерно так.

Потеря исторических артефактов кажется ужасной, потому что их невозможно воссоздать. Разрушение многих сирийских объектов наследия, таких как древний город Пальмира, руками ИГИЛ, казалось, представляет собой темный и необратимый шаг назад.Благодаря поступательным шагам в области 3D-печати мы скоро сможем воссоздать — и обеспечить — славу прошлого.

В рамках проекта «База данных миллионов изображений» проводится кампания по воссозданию разрушенных руин Пальмиры с помощью 3D-печати. Он использует 3D-модели сайта, собранные из фотографий, для создания воссозданных изображений, которые по масштабу и деталям соответствуют истории. Не менее увлекательно, что те же методы моделирования могут быть расширены, чтобы защитить великие шедевры художественной истории от потенциальной потери.

В будущем 3D-печать не только преобразит производство и дизайн, но и сможет сыграть важную роль в делах международного и исторического значения.

Имея один из самых высоких барьеров для входа в любую отрасль в мире, космические путешествия могут быть одной из самых удивительных областей инноваций в 3D-печати.

Аэрокосмический стартап Relativity протестировал создание алюминиевых ракетных двигателей с использованием аддитивного производства. В случае успеха это приложение резко сократит затраты и практические трудности космических путешествий, открыв поле для нового бизнеса и открыв огромный потенциал для роста.

Выбор SpaceX для 3D-печати был сделан с учетом способности технологии сокращать затраты и сокращать отходы. а также сохранить гибкость производственного процесса. Было доказано, что камера сгорания двигателя, также изготовленная с помощью 3D-печати, обладает превосходной прочностью, пластичностью и сопротивлением разрушению по сравнению с обычными материалами.

Мы даже видели, как 3D-печать использовалась в космосе, когда НАСА использовало 3D-принтер для создания ключа с храповым механизмом на борту Международной космической станции, первого инструмента такого рода, который будет произведен в космосе.

Визуализация изменений в способах создания вещей, вызванных 3D-печатью, не требует того воображения, которое раньше требовалось. По мере того, как рабочие процессы развивались за последние несколько лет и закрепились в различных отраслях, мы начинаем видеть демонстрацию этого революционного потенциала.

От стоматологии и здравоохранения до потребительских товаров, архитектуры и производства — общественность все больше и больше взаимодействует с конечными продуктами 3D-печати.

Устойчивое сокращение отходов, связанных с традиционным производством, сокращение времени выполнения заказа и накладных расходов, а также расширение возможностей клиентов за счет приближения их к продукции, которую они хотят, — мы можем только ожидать, что влияние 3D-печати будет продолжать расширяться.

Характеристики 3D-принтера | Airwolf 3D

Лучшие 3D-принтеры на 2021 год

Всего десять лет назад 3D-принтеры были громоздкими, дорогими машинами, предназначенными для заводов и состоятельных корпораций. Они были почти неизвестны за пределами небольшого круга профессионалов, которые их создавали и использовали. Но во многом благодаря движению за 3D-печать с открытым исходным кодом RepRap эти удивительные устройства стали жизнеспособными и доступными продуктами для использования дизайнерами, инженерами, любителями, школами и даже любопытными потребителями.

Если вам нужен такой принтер, важно знать, чем 3D-принтеры отличаются друг от друга, чтобы вы могли выбрать правильную модель. Они бывают разных стилей и могут быть оптимизированы для определенной аудитории или типа печати. Готовитесь сделать решительный шаг? Вот что вам нужно учесть.

Что вы хотите напечатать?

С тем, что вы хотите напечатать, стоит более фундаментальный вопрос: почему вы хотите печатать в 3D? Вы потребитель, заинтересованный в печати игрушек и / или предметов домашнего обихода? Законодатель моды, который любит показывать друзьям новейшие гаджеты? Педагог хочет установить 3D-принтер в классе, библиотеке или общественном центре? Любитель или домашний мастер, который любит экспериментировать с новыми проектами и технологиями? Дизайнер, инженер или архитектор, которому нужно создавать прототипы или модели новых продуктов, деталей или конструкций? Художник, который стремится исследовать творческий потенциал создания 3D-объектов? Или производитель, желающий печатать пластмассовые изделия относительно небольшими тиражами?

Ваш оптимальный 3D-принтер зависит от того, как вы планируете его использовать.Потребители и учебные заведения захотят, чтобы модель была простой в установке и использовании, не требовала особого обслуживания и имела достаточно хорошее качество печати. Любителям и художникам могут потребоваться специальные функции, такие как возможность печатать объекты более чем одним цветом или использовать несколько типов волокон. Дизайнерам и другим профессионалам потребуется превосходное качество печати. Цеха, занимающиеся мелкосерийным производством, захотят, чтобы большая площадь сборки позволяла печатать сразу несколько объектов. Частным лицам или компаниям, желающим продемонстрировать чудеса 3D-печати друзьям или клиентам, понадобится красивый, но надежный аппарат.

Лучшие предложения 3D-принтеров Prime Day на этой неделе *

* Сделки отбирает наш партнер TechBargains

В этом руководстве мы сосредоточимся на 3D-принтерах стоимостью менее 4000 долларов США, ориентированных на потребителей, любителей, школы, дизайнеров продукции и других специалистов, таких как инженеры и архитекторы. Подавляющее большинство принтеров в этой линейке строят 3D-объекты из последовательных слоев расплавленного пластика, метод, известный как производство плавленых волокон (FFF). Его также часто называют моделированием наплавленного осаждения (FDM), хотя этот термин зарегистрирован под торговой маркой Stratasys, Inc.(Хотя они не являются строго 3D-принтерами, мы также включаем в этот обзор 3D-ручки, в которых «чернила» представляют собой расплавленный пластик, и пользователь наносит их, рисуя от руки или используя трафарет.) Некоторые 3D-принтеры используют стереолитографию — первая разрабатываемая технология 3D-печати, при которой ультрафиолетовые (УФ) лазеры рисуют рисунок на светочувствительной жидкой смоле, отверждая смолу для формирования объекта.

Объекты какого размера вы хотите напечатать?

Убедитесь, что площадь построения 3D-принтера достаточно велика для того, чтобы разместить на нем объекты, которые вы собираетесь печатать.Область построения — это размер в трех измерениях самого большого объекта, который может быть напечатан на данном принтере (по крайней мере, теоретически — он может быть несколько меньше, например, если платформа построения не совсем выровнена). Типичные 3D-принтеры имеют площадь сборки от 6 до 9 квадратных дюймов, но они могут варьироваться от нескольких дюймов до более 2 футов со стороны, а некоторые из них действительно квадратные. В наших обзорах мы указываем площадь сборки в дюймах по высоте, ширине и глубине (HWD).

Какие материалы вы хотите использовать для печати?

Большинство недорогих 3D-принтеров используют технику FFF, при которой пластиковая нить, доступная в катушках, плавится и экструдируется, а затем затвердевает, образуя объект.Двумя наиболее распространенными типами волокон являются акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) и полимолочная кислота (PLA). У каждого есть немного разные свойства. Например, ABS плавится при более высокой температуре, чем PLA, и является более гибким, но при плавлении он выделяет пары, которые многие пользователи считают неприятными, и для него требуется подогреваемая платформа для печати. Отпечатки из PLA выглядят гладкими, но имеют тенденцию быть хрупкими.

Другие материалы, используемые в FFF-печати, включают, помимо прочего, ударопрочный полистирол (HIPS), древесные, бронзовые и медные композитные нити, УФ-люминесцентные нити, нейлон, полиэстер тритан, поливиниловый спирт (ПВА), полиэтилен. терефталат (PETT), поликарбонат, токопроводящий PLA и ABS, термопластичный эластомер с пластифицированным сополиамидом (PCTPE) и PC-ABS.Каждый материал имеет разную температуру плавления, поэтому использование этих экзотических нитей ограничено принтерами, предназначенными для них, или теми, у которых есть программное обеспечение, которое позволяет пользователям контролировать температуру экструдера.

Нить накала бывает двух диаметров — 1,85 мм и 3 мм — в большинстве моделей используется нить меньшего диаметра. Нить продается в бобинах, обычно 1 кг (2,2 фунта), и продается по цене от 20 до 50 долларов за килограмм для ABS и PLA. Хотя многие 3D-принтеры поддерживают стандартные катушки, в 3D-принтерах некоторых компаний используются патентованные катушки или картриджи.Они часто содержат чип RFID, который позволяет принтеру определять тип и свойства нити, но это работает только для совместимых принтеров этого производителя. Убедитесь, что диаметр нити соответствует вашему принтеру, а катушка — правильного размера. Во многих случаях вы можете купить или изготовить (даже напечатать на 3D-принтере) держатель катушки, который будет соответствовать разным размерам катушек. (Чтобы узнать больше о филаментах для 3D-печати, ознакомьтесь с нашим объяснением по филаментам.)

Стереолитографические принтеры могут печатать с высоким разрешением и отказаться от филаментов в пользу светочувствительной (УФ-отверждаемой) жидкой смолы, которая продается в бутылках.Доступна только ограниченная цветовая палитра: в основном прозрачный, белый, серый, черный или золотой. Работа с жидкой смолой и изопропиловым спиртом, который используется в процессе отделки стереолитографических отпечатков, может быть грязной и неприятной.

Какое разрешение вам нужно?

3D-принтер экструдирует последовательные тонкие слои расплавленного пластика в соответствии с инструкциями, закодированными в файле для печатаемого объекта. Для 3D-печати разрешение равно высоте слоя. Разрешение измеряется в микронах, микрон равен 0.001 мм, и чем меньше число, тем выше разрешение. Это потому, что чем тоньше каждый слой, тем больше слоев необходимо для печати любого данного объекта и тем мельче детали, которые могут быть захвачены. Однако обратите внимание, что увеличение разрешения похоже на увеличение числа мегапикселей цифровой камеры: хотя более высокое разрешение часто помогает, оно не гарантирует хорошего качества печати.

Почти все продаваемые сегодня 3D-принтеры могут печатать с разрешением 200 микрон, что должно давать отпечатки приличного качества, или лучше, а многие могут печатать с разрешением 100 микрон, что обычно обеспечивает хорошее качество печати.Некоторые из них могут печатать с более высоким разрешением, вплоть до 20 микрон, но вам, возможно, придется выйти за пределы предустановленных разрешений и перейти к пользовательским настройкам, чтобы разрешить разрешение менее 100 микрон.

Более высокое разрешение имеет свою цену, поскольку вы обычно будете платить больше за принтеры с разрешением выше 100 микрон. Еще одним недостатком увеличения разрешения является то, что это может увеличить время печати. Уменьшение разрешения вдвое примерно удвоит время, необходимое для печати данного объекта. Но для профессионалов, которым требуется высочайшее качество печатаемых объектов, дополнительное время может того стоить.

Сфера 3D-печати для потребителей и любителей все еще находится в зачаточном состоянии. Технология развивается быстрыми темпами, делая эти продукты еще более жизнеспособными и доступными. Нам не терпится увидеть, какие улучшения принесут ближайшие годы.

Хотите печатать в нескольких цветах?

Некоторые 3D-принтеры с несколькими экструдерами могут печатать объекты в двух или более цветах. Большинство из них представляют собой модели с двумя экструдерами, в каждый из которых подается нить разного цвета.Одно предостережение заключается в том, что они могут печатать разноцветные объекты только из файлов, которые были разработаны для многоцветной печати, с отдельным файлом для каждого цвета, поэтому области разных цветов подходят друг к другу, как (трехмерные) части головоломки.

На какой поверхности лучше строить?

Важность платформы сборки (поверхности, на которой вы печатаете) может не быть очевидной для новичков в 3D-печати, но на практике она может оказаться критической. Хорошая платформа позволит объекту прилипать к ней во время печати, но она должна обеспечивать легкое удаление после завершения печати.Самая распространенная конфигурация — это обогреваемая стеклянная площадка, покрытая синей малярной лентой или аналогичной поверхностью. Предметы достаточно хорошо приклеиваются к ленте, и их легко удалить после завершения. Нагревание платформы может предотвратить скручивание нижних углов предметов вверх, что является распространенной проблемой, особенно при печати с использованием АБС.

На некоторых строительных платформах вы наносите клей (из клеевого стержня) на поверхность, чтобы дать объекту что-то, на что можно приклеиться. Это работоспособно, если объект можно легко удалить после печати.(В некоторых случаях вам нужно замочить платформу и объект в теплой воде, чтобы объект высвободился.)

В некоторых 3D-принтерах используется лист перфорированного картона с крошечными отверстиями, которые заполняются горячим пластиком во время печати. Проблема с этим методом заключается в том, что, хотя он будет надежно удерживать объект на месте во время печати, впоследствии он не может легко отсоединиться. Использование кнопки или шила для выталкивания заглушек из затвердевшего пластика из перфорационных отверстий, чтобы освободить объект и / или очистить плату, является трудоемким процессом и может повредить плату.

Рекомендовано нашими редакторами

Если рабочая платформа наклоняется, это может затруднить печать, особенно больших объектов. Многие 3D-принтеры предлагают инструкции о том, как выровнять строительную платформу, или предоставляют процедуру калибровки, в которой экструдер перемещается в разные точки на платформе, чтобы гарантировать, что все точки находятся на одной высоте. Растущее количество 3D-принтеров автоматически выравнивает платформу сборки.

Установка экструдера на нужную высоту над платформой сборки при запуске задания печати также важна для многих принтеров.Такая «калибровка оси Z» обычно выполняется вручную, путем опускания экструдера до тех пор, пока он не окажется настолько близко к платформе для сборки, что лист бумаги, помещенный между экструдером и платформой, может перемещаться по горизонтали с небольшим сопротивлением. Некоторые принтеры автоматически выполняют эту калибровку.

Нужна ли вам закрытая рама?

Закрытые 3D-принтеры имеют закрытую конструкцию с дверцей, стенками и крышкой или колпаком. Модели с открытой рамой обеспечивают удобный обзор выполняемых заданий печати и легкий доступ к печатной платформе и экструдеру.Модель с закрытой рамой более безопасна, так как дети и домашние животные (а также взрослые) не могут случайно прикоснуться к горячему экструдеру. Это также означает более тихую работу, уменьшение шума вентилятора и возможного запаха, особенно при печати с использованием АБС-пластика, который может источать запах горелого пластика.

Как вы хотите подключиться к принтеру?

На большинстве 3D-принтеров печать запускается с компьютера через USB-соединение. Некоторые принтеры добавляют свою внутреннюю память, что является преимуществом, поскольку они могут сохранять задание печати в памяти и продолжать печать, даже если кабель USB отключен или компьютер выключен.Некоторые из них предлагают беспроводную связь через 802.11 Wi-Fi или прямую одноранговую связь. Обратной стороной беспроводной связи является то, что, поскольку файлы для 3D-печати могут иметь размер до 10 МБ, их передача может занять гораздо больше времени. Еще один метод подключения, который мы видели, — это Ethernet для совместного использования принтера в локальной сети.

Многие 3D-принтеры имеют слоты для карт SD (или microSD), из которых вы можете загружать и распечатывать файлы 3D-объектов с помощью элементов управления и дисплея принтера, в то время как другие имеют порты для USB-накопителей.Преимущество печати напрямую с носителя в том, что вам не нужен компьютер. Обратной стороной является то, что они добавляют дополнительный шаг при переносе файлов на вашу карту. Как правило, в дополнение к базовому USB-кабелю предлагается беспроводное подключение, подключение к SD-карте или USB-накопителю, хотя некоторые модели предлагают один или несколько из этих вариантов.

Какое программное обеспечение вам нужно?

Современные 3D-принтеры поставляются с набором программного обеспечения на диске или в качестве загружаемого. Он совместим с Windows и во многих случаях может работать с macOS и Linux.Не так давно программное обеспечение для 3D-печати состояло из нескольких частей, включая программу печати, которая управляла движением экструдера, программу «исцеления» для оптимизации файла для печати, слайсер для подготовки слоев к печати с надлежащим разрешением. и язык программирования Python.

Эти компоненты были заимствованы из традиции открытого исходного кода RepRap, которая стимулировала разработку недорогих 3D-принтеров. Сегодня производители 3D-принтеров интегрировали эти программы в цельные, удобные для пользователя пакеты, многие из которых построены на платформе с открытым исходным кодом Cura для поддержки своих принтеров.Некоторые 3D-принтеры также позволяют использовать отдельные программные компоненты, если вы предпочитаете.

Итак, какой 3D-принтер мне купить?

Ниже представлены лучшие 3D-принтеры, которые мы недавно рассмотрели. Они охватывают широкий диапазон цен, функций и методов печати, но все они представляют качество. Для получения дополнительной информации о том, что такое 3D-печать и как она работает, обратитесь к нашему учебнику по 3D-печати. И обязательно ознакомьтесь с нашим обзором лучших универсальных принтеров.

Каковы преимущества и недостатки 3D-печати?

Этот производственный процесс имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами производства.Эти преимущества включают, помимо прочего, преимущества, связанные с дизайном, временем и стоимостью.

1. Гибкая конструкция

3D-печать позволяет создавать и печатать более сложные конструкции, чем традиционные производственные процессы. Более традиционные процессы имеют конструктивные ограничения, которые больше не применяются при использовании 3D-печати.

2. Быстрое прототипирование

3D-печать позволяет изготавливать детали в течение нескольких часов, что ускоряет процесс создания прототипов. Это позволяет быстрее завершить каждый этап.По сравнению с обработкой прототипов, 3D-печать недорога и позволяет быстрее создавать детали, поскольку деталь может быть закончена за часы, что позволяет выполнять каждую модификацию конструкции с гораздо большей эффективностью.

3. Печать по запросу

Печать по требованию — еще одно преимущество, поскольку в отличие от традиционных производственных процессов, ей не требуется много места для складских запасов. Это экономит место и затраты, поскольку нет необходимости печатать оптом, если это не требуется.

Файлы 3D-дизайна хранятся в виртуальной библиотеке, поскольку они печатаются с использованием 3D-модели в виде файла CAD или STL, это означает, что их можно найти и распечатать при необходимости.Изменения в дизайне можно делать с очень низкими затратами, редактируя отдельные файлы без потери устаревшего инвентаря и инвестиций в инструменты.

4. Прочные и легкие детали

Основным материалом для 3D-печати является пластик, хотя некоторые металлы также могут использоваться для 3D-печати. Однако пластмассы обладают преимуществами, поскольку они легче своих металлических эквивалентов. Это особенно важно в таких отраслях, как автомобилестроение и авиакосмическая промышленность, где малый вес является проблемой и может обеспечить более высокую топливную эффективность.

Кроме того, детали могут быть созданы из специально подобранных материалов для обеспечения определенных свойств, таких как термостойкость, более высокая прочность или водоотталкивающие свойства.

5. Быстрое проектирование и производство

В зависимости от конструкции и сложности детали с помощью 3D-печати можно печатать объекты в течение нескольких часов, что намного быстрее, чем формованные или обработанные детали. Это не только производство детали, которое может предложить экономию времени за счет 3D-печати, но и процесс проектирования может быть очень быстрым за счет создания файлов STL или CAD, готовых к печати.

6. Минимизация отходов

Для производства деталей требуются только материалы, необходимые для самой детали, с небольшими потерями или без них по сравнению с альтернативными методами, которые вырезаются из больших кусков материалов, не подлежащих вторичной переработке. Этот процесс не только экономит ресурсы, но также снижает стоимость используемых материалов.

7. Рентабельность

Как одностадийный производственный процесс, 3D-печать экономит время и, следовательно, затраты, связанные с использованием различных машин для производства.3D-принтеры также можно настроить и оставить для выполнения работы, а это означает, что операторы не должны присутствовать все время. Как упоминалось выше, этот производственный процесс также может снизить затраты на материалы, поскольку он использует только то количество материала, которое требуется для самой детали, с небольшими потерями или без них. Хотя оборудование для 3D-печати может быть дорогостоящим, вы даже можете избежать этих затрат, передав свой проект на аутсорсинг компании, предоставляющей услуги 3D-печати.

8. Легкость доступа

становятся все более доступными, поскольку все больше местных поставщиков услуг предлагают услуги аутсорсинга для производственных работ.Это экономит время и не требует дорогостоящих транспортных расходов по сравнению с более традиционными производственными процессами, производимыми за рубежом в таких странах, как Китай.

9. Экологичность

Поскольку эта технология снижает количество используемых материалов, этот процесс по своей природе является экологически чистым. Однако экологические преимущества расширяются, если учесть такие факторы, как повышение топливной экономичности за счет использования легких деталей, напечатанных на 3D-принтере.

10. Advanced Healthcare

3D-печать используется в медицинском секторе для спасения жизней путем печати органов человеческого тела, таких как печень, почки и сердце.Дальнейшие достижения и применения развиваются в секторе здравоохранения, обеспечивая некоторые из самых больших достижений в использовании этой технологии.

Как и почти любой другой процесс, у технологии 3D-печати также есть недостатков, которые следует учитывать, прежде чем выбирать этот процесс.

1. Ограниченные материалы

Хотя с помощью 3D-печати можно создавать изделия из пластика и металлов, доступный выбор сырья не является исчерпывающим. Это связано с тем, что не все металлы или пластмассы можно контролировать в достаточной степени, чтобы обеспечить возможность 3D-печати.Кроме того, многие из этих материалов, пригодных для печати, не подлежат переработке, и лишь немногие из них безопасны для пищевых продуктов.

2. Ограниченный размер сборки