О существовании 3D печати слышал, наверняка, каждый, а в новостях то и дело проскакивают факты о новых возможностях этой технологии. Не так давно трехмерная печать использовалась только в производственных условиях и немногими энтузиастами, сегодня же можно запросто купить 3D принтер для использования в быту. С помощью таких устройств печатают самые разные вещи : от декоративных безделушек для дома до протезов, оружия и даже зданий. Перспективы трехмерной печати настолько фантастические, что мало кто сегодня может в полной мере их себе представить. А пока наблюдаем за тем, как будущее наступает , изучаем принципы работы 3D принтера, его возможности и преимущества, а также разбираемся, какой 3D принтер выбрать для использования в быту.

Несмотря на то, что технология трехмерной печати находится у всех на слуху только последние несколько лет, ее появление стоит искать еще в прошлом веке. Пионером в данной области стала компания Charles Hull, которая в 1984 году разработала технологию трехмерной печати, а чуть позже запатентовала технику стереолитографии, которая сегодня используется повсеместно. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который фактически стал началом новой эпохи.

90-е годы стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Пик развития технологии приходится на XXI век, и мы сами становимся очевидцами того, как семимильными шагами трехмерная печать покоряет новые вершины. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, причем не только пластиками и металлом , но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами и даже живыми клетками.

В 2005 году появилась возможность печатать в цвете, а в 2006 году был создан принтер, который может распечатать около половины всех собственных комплектующих. В 2014 году появились первые принтеры с областью печати, практически неограниченной в размере. С помощью этого устройства уже попытались создать полноценный дом, используя в качестве основного материала бетон. На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Как работает 3D принтер? Просто о сложном

Если коротко, то 3D принтер – это устройство для создания трехмерных объектов методом послойной печати. Спектр используемых для печати материалов постоянно расширяется и можно смело предполагать, что в будущем он будет включать большинство известных нам веществ. Пока самыми популярными материалами для печати остаются термопластики и фотополимерные смолы.

Общий принцип работы 3 D принтера можно представить следующим образом:

Особенности печати зависят той технологии, которую использует принтер, поэтому имеет смысл разобраться с самыми распространенными на данный момент.

Типы 3D-принтеров и особенности печати каждого

Чаще всего сегодня используют технологию FDM -печати, а также SLA -печати. Что стоит за этими непонятными аббревиатурами, и какими еще разработки существуют в данной сфере?

Метод FDM-печати

FDM -технология (Fused Deposition Modeling) – это технология послойного наплавления нити. Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным, одновременно он относится и к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру модели.

Для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек или прутков. Чаще всего печатают PLA и ABS пластиками , в числе которых нейлон, полиамид, поликарбонат, PET (он же полиэтилентерефталат, который используется для создания пластиковых бутылок) и некоторые другие вещества.

Принцип работы заключаются в следующем:

• нить материала помещается в экструдер, где она плавится под воздействием нагревательного элемента, а потом выдавливается через сопло на рабочую поверхность;
• экструдер двигается по траектории, заданной ей программным обеспечением, и слой за слоем строит объект;
• если необходимо напечатать сложный предмет, то могут использоваться два типа материала: один – для модели, второй – для создания опор (он, как правило, растворимый, или же просто очень легко отламывается от объекта). Опоры необходимо печатать , если объект имеет повисшие в воздухе элементы, которые без поддерживающих элементов создать невозможно – принтеру будет просто не на чем печатать. Наглядно все представлено на рисунках ниже;
• после формирования первого слоя платформа опускается вниз на толщину одного слоя, а экструдер выдавливает новую порцию материала, процесс повторяется много раз;
• по окончанию печати остается отделить вспомогательные элементы.

Модель и поддерживающие элементы

FDM-технология позволяет использовать термопластики производственного класса, поэтому распечатанные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую прочность. Технология простая, чистая и пригодна для использования в условиях офиса или дома.

По такому же принципу работают 3 D -ручки. Это фактически миниатюрные принтеры. Такие ручки предназначены для рисования трехмерных рисунков. Пользователь может выдавливать из нее мгновенно застывающий пластик, придавая ему любую форму и получая забавные изделия. Устройство больше предназначено для баловства, но идея интересная, а дизайнеры смогут сделать много интересных предметов декора для дома.

Метод SLA-печати, или стереолитография

SLA-технология (laser stereolithography) предполагает использование для печати жидких фотополимерных смол, которые имеют свойство застывать под воздействием лазера или подобного источника энергии. Метод позволяет получать предметы с очень точной геометрией , ведь толщина слоя может достигать рекордных 15 микрон, поэтому уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирном деле для создания заготовок с обилием сложных деталей.

Принцип работы 3 D -принтеров , использующих метод лазерной стереолитографии, коротко можно описать так:

• рабочая платформа погружается в ванну с жидким фотополимером на толщину одного слоя (15-150 микрон);
• воздействие лазера на стенки будущего объекта. Лазерный луч в буквальном смысле вычерчивает на фотополимере форму объекта, которая, в свою очередь, задается программным обеспечением. Облучение лазера вызывают полимеризацию материала в точках соприкосновения с лучом и его затвердевание;
• платформа погружается еще чуть глубже в ванну с жидким фотополимером, причем глубина погружения соответствует величине слоя. Лазер снова воздействует на зоны материала, которые должны быть частями печатаемого объекта;
• процесс повторяется слой за слоем, пока не будет распечатан смоделируемый объект;
• технология также требует печати поддерживающих элементов. Они выполняются из того же фотополимера;
• после завершения печати объект погружают в ванну в специальные растворы для удаления излишков и очистки модели;
• финал – облучение ультрафиолетом для окончательного застывания фотополимера.

Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.

Другие типы печати

Менее распространенными, но не менее интересными и перспективными являются следующие способы трехмерной печати:

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования?

Забегая наперед, отметим, что пока стоимость бытовых 3D-принтеров остается относительно высокой, но в дальнейшем имеем все шансы наблюдать удешевление технологии. Вспомните, когда появились мобильные телефоны, они также были доступны только очень богатым людям.

Цели использования домашнего 3Д-принтера могут быть совершенно любыми: от простого баловства и знакомства с новой технологии до печати полезных в хозяйстве мелочей и моделей-прототипов для бизнеса. В любом случае, при выборе обращайте внимание на такие ключевые характеристики устройства:

• разрешение печати (точность печати) – это минимально возможная высота слоя, которую может напечатать принтер. Обозначают разрешение в микрометрах (тысячная доля миллиметра). Чем меньше высота слоя, тем менее заметным будет переход между ними, и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем больше времени принтеру понадобится на печать и тем выше нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать точнее, чем FDM), точности работы печатающих головок, настроек программного обеспечения и выбранного материала для печати;

  Образцы с разной толщиной слоя

• скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем меньше скорость выращивания модели.
• область печати говорит о том, какого размера объект можно напечатать на принтере. Другими словами, это зона возможной досягаемости печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражают тремя цифрами – это высота, длина и ширина условного параллелепипеда (например, 20*30*30 мм). У дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указывается его высота и диаметр;
  
• тип используемых для печати пластиков. В бытовых условиях используются именно пластики, и это могут быть ABS и PLA пластики, некоторые модели могут печатать обоими видами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластиков объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы пока не решили, чем будете печатать, то лучше выбрать модель, которая поддерживает максимальное количество материалов;
• страна-производитель . Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, завозятся в небольших количествах, сервисное обслуживание затруднено. Китайские устройства стоят недорого, качество часто оставляет желать лучшего, но для того, чтобы побаловаться, такие принтеры пойдут. Есть еще принтеры российского производства: при неплохом качестве они радуют возможностью сервисного обслуживания.
  

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см 3 /час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя – 50 мкм, размеры рабочей платформы – 185*160*150 мм. Устройство печатает ABS и PLA пластиками, оснащено подогреваемой платформой. Цена около 1700$, разработано для использования в сфере образования и дизайна.

PICASO 3D Designer

Печатает по FDM-технологии, как и все бытовые 3D-принтеры на сегодняшний день, использует для печати ABS и PLA пластики, в т.ч. нейлон. Точность печати – 50 мкм, рабочая платформа размерами 200*200*210 мм, максимальная скорость – 30 см 3 /час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоимость 1700$.

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120 0 С. Скорость печати – 40 см 3 /час. Цена 1150$.

В качестве итога об основных плюсах и минусах трехмерной печати

3D-печать – направление перспективное и с большим потенциалом. Чтобы расставить все точки над «i» в изучении вопроса трехмерной печати, приведем основные ее преимущества:

Существующие минусы :

Трехмерная печать – это будущее медицины и промышленности, а также возможность быстрого создания прототипов и моделей, а это бесценно для инженерии. Кто знает, может, через 5-10 лет мы так же просто будем скачивать модели чашек или обуви и печатать их на собственном домашнем принтере, как сегодня скачиваем и просматриваем фильмы.

3D-принтер представляет собой устройство, которое позволяет послойно изготавливать различные физические объекты, взяв за основу его 3D модель. Несмотря на то что такие устройства в последнее время стали широко распространены, на самом деле первые такие приборы начали появляться еще в 80-х годах прошлого века. Конечно, это был далеко не лучший 3D-принтер, однако и в нем были уже интересные задатки. В процессе развития шагнула далеко вперед, вследствие чего появилось огромнейшее количество новых устройств, каждое из которых отличается массой своих преимуществ и особенностей.

SLS (производитель sPro)

Технология лазерного селективного спекания. Небольшие частицы материала спекаются благодаря воздействию лазера высокой мощности. В данном случае в качестве материала могут быть использованы порошки пластика, различных металлов, стекла, нейлона или же керамики. Данная структура отличается предельно высокой точностью и отсутствием необходимости в использовании каких-либо поддерживающих структур, но при этом ее реализация является довольно дорогостоящей. Предусматривает обязательное использование термической обработки изделия сразу после печати.

SLM (производитель sPro)

Технология лазерного селективного плавления. Является достаточно схожей с предыдущим типом устройств, однако здесь в качестве материала могут использоваться исключительно разнообразные порошковые металлы, и при этом сами лазеры отличаются еще большей мощностью. Это лучший 3D-принтер по сравнению с предыдущим по той причине, что ему не требуется термическая обработка выполненного изделия.

EBM (производитель Arcam)

Технология электронно-лучевого плавления. Используя достаточно мощный электронный пучок, в вакууме осуществляется наплавление изделия слой за слоем из металлического порошка. Опять же, лучший 3D-принтер по сравнению с SLS по той причине, что не предусматривает необходимость в термической обработке после проведенной печати.

LOM (производитель Solido, MCor)

Технология послойного склеивания специализированных пленочных материалов, таких как ламинированная бумага или же полимерная пленка, для того, чтобы в последствии сформировать лазерным лучом полноценную модель.

SLA (производитель FormLabs Form)

Другое название данной технологии - стереолитография. Посредством отверждения жидкого фотополимера, находящегося под воздействием ультрафиолетового излучения на нужные участки обеспечивается формирование изделия. Технология отличается достаточно высокой точностью, но при этом обуславливает необходимость в использовании поддерживающих технологий. Помимо всего прочего, нельзя не сказать о том, что в данном случае используются дорогостоящие фотополимеры, а готовые изделия отличаются незначительной точностью.

FDM (производители: MarketBot, CubeX)

Моделирование осуществляется исключительно по технологии наплавления. При помощи раздаточной головки на поверхность охлаждаемой платформы тщательно выдавливаются капли термопластика, находящегося в разогретом состоянии. Благодаря достаточно быстрому застыванию и слипанию между собой, такими каплями формируются слои формируемого объекта, то есть и здесь печать осуществляется слоями.

Отзывы: Взяли себе такой за 20000 р. В принципе, брали для развлечения, поэтому со своими обязанностями он справляется на все 100. Скачиваешь в интернете чертежи, программируешь, ждешь, получаешь результат - все просто.

Какой выбрать?

Сразу стоит отметить тот факт, что бытовые 3D-принтеры - это FDM, и только они являются доступными для рядового пользователя. Дело тут заключается даже не в особенностях данной технологии, а в том, что само устройство можно приобрести по цене от 20 000 рублей, в то время как стоимость другого оборудования начинается от нескольких миллионов, а сами они при этом поставляются исключительно по запросу.

Именно поэтому, если вам нужны бытовые 3D-принтеры, вы должны понять, как выбирать наиболее оптимальное устройство среди вариантов с технологией FDM.

Для чего он вам?

Главное перед покупкой данного устройства - это определиться с тем, а для чего вообще в принципе вам нужен данный аппарат. К примеру, если вы хотите просто поразвлекаться, то в таком случае вам вполне подойдет стандартный экземпляр при минимальной стоимости. Если же вам нужно разобраться, какой 3D-принтер лучше для производства или же определенного бизнеса, который имеет непосредственное отношение к этой печати, вам следует выбирать наиболее надежную модель. Стоит только представить, что может произойти, если в процессе печати очередного заказа принтер полностью сломается, и при этом вы не сможете починить его в короткие сроки.

Таким образом, если работа на этом устройстве является для вас непосредственным заработком, то вам стоит ответственно подойти к выбору того, какие из 3D-принтеров лучше, качественней и надежней, в противном случае вам лучше обратить внимание на самые дешевые модели для того, чтобы хотя бы понять, как работает такое оборудование.

Где они производятся?

Обязательно, выбирая принтер, нужно обращать свое внимание на страну производства. На сегодняшний день рынок условно поделен на три сегмента:

• западный;
• китайский;
• отечественный.

Каждый из вышеуказанных сегментов отличается своими особенностями, поэтому нельзя сразу провести, осуществляя обзор, сравнение лучших 3D-принтеров каждого типа.

Западные модели завозятся в Россию и страны СНГ небольшими партиями, при этом у производителей нет никаких официальных представителей в наших странах. В частности, это в конечном итоге выливается такими проблемами, как достаточно высокая стоимость оборудования, отсутствие прямого доступа к запасным частям, а также нормального сервисного обслуживания и поддержки. Таким образом, если в процессе работы вашего принтера появятся даже незначительные проблемы, могут быть очень серьезные проблемы с тем, чтобы потом снова привести его в рабочее состояние. Но обзор лучших домашних 3D-принтеров показал, что на самом деле такие устройства достаточно надежные и не ломаются в процессе своей работы.

Опять же, такая же ситуация присутствует и с китайскими принтерами, но в этом случае еще и присутствует предельно низкое качество данного оборудования. В частности, стоит отметить качество основных узлов и комплектующих, которое очень сильно отстает по сравнению с решениями, предложенными западными компаниями.

Конечно, нельзя сказать о том, что актуальными являются исключительно импортные принтеры. Вполне вероятно, что вы сможете найти лучшие в мире 3D-принтеры среди наших производителей. Для этого вы можете использовать представленные дальше характеристики.

Скорость и точность

Точность предусматривает высоту слоя в процессе печати, то есть чем меньше высота, тем больше точность (на данный момент наиболее высокая точность принтеров составляет 50 мкм), а скорость вращения представляется в см 3 /час.

Данные параметры взаимодействуют между собой самым непосредственным образом. Если присутствует высокая точность, значительно снижается и наоборот. К примеру, если определенное изделие будет печататься при указанной выше точности в 50 мкм, время построения будет приблизительно в два раза дольше по сравнению с тем, сколько времени понадобится для изготовления данного изделия с точностью 125 мкм. В преимущественном большинстве случаев производители изначально указывают, какая предусматривается их устройством предельная точность и скорость.

Вам нужно обращать свое внимание на диапазон этих характеристик для того, чтобы вы поняли, насколько разнообразные модели можно будет производить. К примеру, для печати крупного макета вам может понадобиться достаточно большая скорость, и при этом толстый слой нанесения, в то время как для печати шестеренок уже нужно будет переходить на небольшую скорость ради повышения точности. Стоит отметить, что для дома идеальный вариант - это принтеры с точностью в 150 мкм, которые не сильно подходят для печати различных объектов промышленности или же современного бизнеса.

Узлы и материалы

Выбирая самый лучший 3D-принтер для ваших условий, вам следует обязательно обратить свое внимание на соответствие всевозможных узлов и материалов. Нередко случается так, что производителями заявляется предельно высокая точность печати (для сравнения, каждый пиксель в iPhone больше 50 мкм), в то время как корпус принтера на самом деле собирается из стандартной фанеры, не позволяющей добиться жесткой конструкции и соответствующей точности. Через интернет данные параметры отследить достаточно сложно, разве что по определенным фотографиям, а также обзорам самих устройств. Наиболее оптимальный вариант - это связаться непосредственно с продавцом и задать ему все соответствующие вопросы.

Типы пластика

Обязательно нужно разобраться с тем, какой пластик для 3D-принтера лучше использовать в том или ином случае. Наиболее распространенными в наше время можно назвать PLA и ABS. Определенная часть принтеров может использовать оба типа такого пластика, в то время как другие устройства предусматривают только один из них. Однако на самом деле помимо указанных выше могут использоваться также и другие варианты нитей, отличающихся самыми разными физико-химическими характеристиками, такими как свечение в темноте, гибкость, растворимость в воде, повышенная прочность и многими другими.

Возможность печати определенным пластиком обуславливается тем, присутствует или отсутствует в устройстве подогрев платформы, какой предусматривается рабочий диапазон температур экструдера и какая используется конструкция камеры для печатей. Если вы изначально не уверены в том, что выбранный вами принтер предусматривает поддержку определенного типа пластика, вам нужно предельно уточнить указанные параметры, а также сравнить их с теми, которые являются рекомендованными для каждого конкретного пластика.

Вполне вероятно, что некоторые варианты пластиков могут вам вообще не понадобиться в процессе работы, однако вы никогда не будете знать этого заранее. Именно по этой причине, если вы предпочитаете экспериментировать или достоверно не знаете того, какие устройства и из чего будут вами печататься, вам следует выбирать такой 3D-принтер, в котором будет присутствовать предельно возможное количество поддерживаемых пластиковых нитей. Даже если такая разносторонняя работа вашего устройства в конечном итоге вам не будет нужна для основной работы, кто знает, где еще сможет пригодиться такое универсальное устройство, ведь бывают самые разные критические ситуации.

На сегодняшний день ни для кого не секрет, что такое 3D принтер. Практически каждый слышал о таких устройствах, многие их видели или сталкивались с ними, у некоторых даже есть такой аппарат дома. Однако далеко не каждый знает, как выбрать 3D принтер, который будет полностью соответствовать определенным требованиям.

Прежде чем приступить к выбору наиболее подходящего устройства стоит определиться с тем, в каких целях оно будет использоваться, а также чего вы от него ждете. Это позволит вам выбрать принтер с оптимальным соотношением цены и качества.

1. Как выбрать 3Д принтер

Стоит отметить, что независимо от типа и модели все 3D принтеры выбираются по общим показателям. Но что бы понять какой 3D принтер выбрать для той или иной ситуации следует подробно разобрать каждый фактор, влияющий на выбор. Это позволит вам понимать, на что стоит смотреть в первую очередь, а что и вовсе не имеет значения.

Конечно, каждая компания нахваливает свою продукцию, при этом пытаясь подчеркнуть ее преимущества и скрыть недостатки. Поэтому не стоит полагаться на одни лишь описания к устройствам, которые предоставляет компания производитель. Сравнение 3D принтеров позволяет ярко и наглядно увидеть все слабые и сильные стороны той или иной модели. Такие сравнения с легкостью можно найти на просторах интернета.

1.1. Страна изготовления (бренд)

Страна, в которой производится 3Д принтер, является одним из важнейших факторов для выбора. Ни для кого не секрет, что от этого напрямую зависит качество сборки устройства, а также его дальнейшие эксплуатационные качества. На сегодняшний день на российском рынке 3D принтеров существует три сегмента:

• Западные устройства (США и страны Европы);
• Китайские машины;
• Российское производство.

Каждый из сегментов имеет свои преимущества и недостатки. К примеру, Американские и Европейские модели, как правило, импортируются в Россию маленькими партиями. Кроме этого западные компании-производители не имеют официальных представителей в РФ. Все это ведет к достаточно сильному завышению цен, отсутствию запчастей, а также к отсутствию подобающего сервисного обслуживания и поддержки. Это в свою очередь может вылиться в серьезную головную боль, даже при малейших неполадках устройства.

То же самое можно сказать и о китайских моделях 3Д принтеров. Однако ко всем существующим проблемам с европейскими устройствами добавляется еще и низкое качество сборки. Китайские производители существенно отстают от своих европейских коллег в качестве главных узлов, запчастей и комплектующих. Однако Китайские принтеры для трехмерной печати все же имеют более низкую стоимость, чем европейскую. Также стоит отметить, что в редких случаях могут попадаться китайские принтеры достаточно высокого качества. Но это больше похоже на лотерею – очень низкие шансы того, что вам повезет.

Российские 3Д принтеры по качеству являются чем-то средним между западными и китайскими аппаратами. То есть они уступают западным моделям, но имеют более высокое качество, нежели китайские аппараты. При этом предоставляется качественное обслуживание и всегда в наличии все необходимые комплектующие. Кроме этого стоимость отечественной продукции более доступна, нежели цена на европейские аналоги. Но какой 3Д принтер выбрать – российский, западный или китайский, зависит только от вас.

1.2. Точность, качество и скорость печати

Точность, качество и скорость печати – это один из важнейших критериев для выбора, на которые необходимо смотреть в первую очередь, не зависимо от страны производителя и типа устройства.

Как правило, говоря о точности печати на 3Д принтере, подразумевается высота слоя, который накладывается в процессе работы. Это напрямую влияет на качество и точность итогового изделия, и чем тоньше слой, тем более высокая точность принтера, и тем более высокое качество итоговых изделий. Самый точный современный 3D принтер способен наносить слой, толщина которого равна 50 мкм.

Говоря о скорости, следует понимать скорость выращивания создаваемого объекта – см3/час. Точность и скорость принтера – это два взаимосвязанных параметра. Так, чем выше точность, тем ниже скорость, и наоборот – чем ниже точность, тем выше скорость печати. Как правило, производители указывают максимальную точность и скорость устройства. Но как эти показатели отражаются на выборе устройства? Ничего сложного – чем шире диапазон, тем лучше соотношение между скоростью и точностью печати. Другими словами, чем шире диапазон, тем более точные и сложные модели вы сможете изготовить, при более высокой скорости.

Здесь выбор 3D принтера также зависит от условий эксплуатации. К примеру, для изготовления крупных и несложных моделей высокая точность не требуется. Для изготовления таких объектов больше важна скорость печати. Однако если вам нужно распечатать, к примеру, шестеренки для каких-либо механизмов, то здесь на первый план выходит точность печати, при этом скорость существенно падает. К сожалению универсальных 3D принтеров, которые сочетают в себе высокую скорость и точность печати одновременно, пока еще не существует. Однако можно выбрать такой 3D принтер, который максимально близко сможет соответствовать вашим требованиям.

2. Как выбрать 3D Принтер: Видео

2.1. Возможности 3D принтера

Технология трехмерной печати активно развивается. Каждый год появляются новые модели 3Д принтеров, которые имеют больше возможностей. К примеру, уже сегодня существуют устройства, способные печатать тремя цветами, что позволяет создавать разноцветные модели. Конечно, этот критерий не настолько важен, как все предыдущие, однако в некоторых случаях это может повлиять на выбор.

Также существуют 3Д принтеры, которые не обязательно подключать к ПК. Они работают в автономном режиме, а все необходимые данные передаются через переносной накопитель памяти (флэшка). Также существуют принтеры с встроенным модулем Wi-Fi, который позволяет подключаться устройство к ПК без проводов, посредством интернет соединения или прямого соединения через Wi-Fi.

Итак, теперь вы знаете основные правила, по которым сможете выбрать 3D принтер, наиболее соответствующий вашим требованиям. Конечно, кроме этого существуют и другие параметры, однако они не столь важны. Выбор – это индивидуальный процесс, и здесь необходимо учитывать все требования покупателя и особенности дальнейшей эксплуатации.

Объёмная 3D печать материального объекта по его трёхмерной компьютерной модели - это уникальная технология современности, которую ожидают большие перспективы в будущем. Ещё недавно устройства, использующие её, казались фантастикой, а сегодня они превратились в реальность, и стали уже доступными даже для домашнего пользования. Хотя стоимость 3D-принтеров ещё высока, и превышает цену других, компьютерных девайсов, они находят всё большее практическое применение не только для прикладного творчества, но и для различных сфер бизнеса. Постоянное развитие и совершенствование этой технологии уже привело к созданию промышленных устройств. Какой из них выбрать?

Что собой представляет 3D-принтер, его назначение

Периферийное компьютерное устройство, которое по цифровой объёмной модели создаёт материальный объект путём послойного нанесения быстро затвердевающего материала, называется 3D-принтером. Для работы такого устройства требуется компьютерная трёхмерная модель, выполненная в любом из 3D-редакторов либо полученная на 3D-сканере. Сегодня существует несколько разновидностей, в зависимости от используемой технологии:

• FDM и DIW 3D-принтеры, применяющие метод экструзии, основанный на продавливании расплавленного материала через тонкое отверстие в специальном устройстве, называемом экструдер (в принтерах первого типа на охлаждаемую поверхность платформы послойно наносится разогретый до предела плавления термопластик, а во втором - керамический шлам, который называют чернилами, в крупных архитектурных моделях может применяться густой керамический шлам);

  Принтеры для 3D-печати, работающие по экструзионной технологии (FDM) изготавливают макет путём послойной укладки расплавленного пластика, выдавливаемого через экструдер. Печатающая головка движется по осям X и Y, а печатная платформа - вниз по оси Z

• принтеры типа SLA-DLP, использующие метод фотополимеризации, при котором применяется жидкий фотополимер, а затвердение каждого его слоя производится путём засвечивания ультрафиолетовым лазером;

  В 3D-принтерах, построенных на технологии SLA, изделиеие формируется в ванночке, заполненной фотополимерной смолой. Под действие УФ излучения лазера, действующего на тонкий слой смолы, она затвердевает и основание опускается вниз на толщину следующего слоя

• принтеры, в которых для создания трёхмерного материального объекта используется выровненный слой порошка, скрепляющийся послойно различными методами, путём нанесения клея способом струйной печати (3DP-принтеры) или его плавления электронным лучом в вакууме (EBM), лазерным излучением (SLS или DMLS, в зависимости от типа порошка) и нагревательной головкой (SHS);
• EBF 3D-принтеры, в которых для получения материальной модели применяется проволока, расплавляющаяся под действием электронного излучения;
• принтеры, построенные на принципе ламинирования, или послойного нанесения плёнки, в каждом слое которой, вырезается контур детали специальным резаком или лазером;
• принтеры с точечной подачей порошка, расплавляемого лазерным или электронным излучением;
• устройства, работающие с использованием метода многоструйного моделирования (MJM), когда способом струйной печати наносится быстро застывающий материал;
• биопринтеры - инновационные периферийные компьютерные устройства, которые только начинают внедряться, они используют клетки живого организма для формирования внутренних органов, и в будущем будут способны создавать полноценный материал для трансплантологии (уже имеются случаи успешного изготовления и пересадки челюсти для человека и щитовидной железы для лабораторной мыши).

Видео: как работает механизм

Возможности у такого уникального периферийного компьютерного устройства практически неограничены. Сегодня он уже применяется для следующих целей:

• быстрого создания точных макетов в архитектурном проектировании, конструировании различных механизмов и машин, а также в дизайне интерьеров и ландшафта с целью доработки проекта и презентации его заказчику;
• изготовления любых деталей сложной формы для единичного или мелкосерийного производства, а также запчастей для ремонта различных устройств;
• изготовления моделей и форм для литья, в том числе и при создании ювелирных изделий;
• строительства зданий и сооружений любой сложности, для чего используют специальные устройства, напоминающие башенный кран, вместо тросов у которого имеются магистрали для подачи жидкого бетона (такое устройство позволяет возводить 1 этаж за 10 часов, что значительно сокращает сроки строительства);
• создания протезов и внутренних органов для трансплантации в медицине;
• изготовления макетов сложных устройств для наглядных пособий учебных заведений;
• создания геоинформационных систем, представляющих собой объёмную карту местности в цвете, с точным отображением рельефа;
• производства предметов домашнего обихода, различных аксессуаров и предметов для украшения интерьера;
• разработки макетов упаковок и ёмкостей для маркетинговых целей;
• изготовление корпусов экспериментальной техники - автомобилей, систем автоматизации и различных электронных устройств;
• изготовления рекламной и сувенирной продукции;
• производства эксклюзивной одежды и обуви по фигуре и размерам конкретного клиента, полученным путём 3D сканирования.

Этот перечень наглядно демонстрирует перспективы применения 3D-принтеров и их востребованность в самых разных сферах человеческой деятельности.

Как выбрать: параметры, на которые нужно обращать внимание

Покупая любое сложное устройство, нужно чётко определить для себя цели, для которых вы собираетесь его использовать. От этого будет зависеть какие рабочие параметры его вам лучше подойдут. Учитывая, что такое периферийное устройство стоит недёшево, следует наиболее тщательно подбирать его, учитывая все рабочие параметры, чтобы потом не пожалеть о покупке.

Прежде всего, нужно определиться с типом принтера по применяемой технологии 3D печати. Самые популярные и доступные модели сегодня для домашнего пользования или занятий малым бизнесом - это:

• FDM принтеры, в качестве материала использующие полимерную нить из пластика различных видов, и имеющие довольно хорошее качество печати и наиболее низкую цену;
• SLA устройства на фотополимерах, имеющие более высокое качество печати и цену, идеально подходящие для производства ювелирных изделий;
• наиболее дорогие из периферийных устройств этой группы - приборы SLS типа, которые расплавляют порошок лазером, покупать их для дома нецелесообразно, и они могут подойти лишь для бизнеса, из-за высокой стоимости (до 30 тысяч долларов).

Среди основных критериев выбора можно отметить следующие:

1. Тип применяемого для печати материала. Выбирая 3D-принтер, нужно учитывать, что расходный материал для устройств типа FMD будет стоить дешевле, чем для SLA-принтеров. Для тех, кто решил приобрести FDM-принтер, существует большой выбор пластиков разных расцветок и видов (PLA, ABS, HIPS, PVA и другие), но идеальным для новичков будет полимерная нить из PLA пластика, поскольку этот материал более лёгкий в пользовании, и изделия из него получаются идеально ровными и гладкими. Для выбравших же 3D-принтер SLA придётся приобретать более дорогой материал в виде фотополимерных смол. К непрофессиональным моделям принтеров лучше всего покупать фотополимер серий Vera, Somos или Tanga, отличающиеся прозрачностью, высокой прочностью, термостойкостью и стабильностью пластика.
2. Точность печати. Она более высокая у принтеров SLA. Точность же воспроизведения модели в устройствах экструзионного типа во многом зависит от толщины слоя, который укладывается принтером при печати. А значит, чем тоньше отверстие сопла экструдера, тем выше и чёткость воспроизведения цифровой модели в материальном объекте. Сегодня выпускаются модели принтеров с разным диаметром отверстия сопла от 0,1 до 0,4 мм. При этом нужно понимать, что чем меньше отверстие сопла экструдера, тем больше времени уйдёт на изготовление модели. Здесь каждый должен выбирать сам, что для него важнее - точность отображения 3D-модели или скорость печатания.
3. Область печати, определяющая какого максимального размера объект можно распечатать данным принтером. Имеется, конечно, возможность изготавливать и объекты большего размера, но только по частям, склеивая их специальным клеем. Для этого с помощью программы 123D Make цифровая модель разбивается на отдельные части. Но, если вы не хотите заниматься склеиванием, то при выборе принтера сопоставляйте желаемые размеры изготавливаемых макетов с областью печати конкретной модели.
4. Особенности конструкции. Здесь имеет значение открытая она или закрытая, и из каких материалов изготовлен корпус и несущие элементы. Эти факторы больше всего влияют на жёсткость всей конструкции, от которой зависит скорость передвижения печатающей головки, а также способность несущих частей устройства гасить колебания и вибрацию от нескольких электродвигателей, отвечающих за перемещение головки принтера по всем трём осям (X, Y и Z) и его стола по оси Z. Изготовленный из дерева корпус хоть и покажется кому-то слишком бюджетным вариантом, но зато он отлично поглощает колебания. Изготовленные же из алюминия или стали несущие конструкции будут более прочными и долговечными. Принтеры типа SLA лучше покупать с хорошо проветриваемой рабочей камерой, что будет способствовать более быстрому отвердеванию фотополимера. А для устройств FDM типа, особенно при работе с ABS пластиком или нейлоном, имеющими высокую степень усадки при быстром остывании, лучше приобрести 3D-принтер с закрытым корпусом и облицовкой рабочей зоны.
5. Наличие вспомогательного софта. Принтеры для объёмной печати - это высокотехнологичные компьютерные устройства, для работы которых требуются специальные программы. Прежде всего, 3D-принтер должен распознавать и уметь читать все 3D-редакторы и различные форматы ввода данных. К последним относятся языки STL и X3D, а также стандарт VRML. Существует множество вспомогательных программ, позволяющих производить самые разнообразные действия по подготовке к печати и созданию материальной модели. Такими являются, например, программы слайсеры, позволяющие разрезать объект на части для вывода его на печать частями (Kissslicer или Cura) или программа 123D Catch, предназначенная для работы с облачным сервисом, и позволяющая получить трёхмерную цифровую модель объекта по его фотографиям, сделанным с разных ракурсов. Наличие вспомогательных программ, поставляемых изготовителем принтеров, значительно облегчает работу с такими технически сложными устройствами. И на этот факт тоже следует обращать внимание при их выборе.

Наиболее подходящие 3D-принтеры для малого бизнеса

Объёмная печать с использованием 3D-принтеров, является сегодня наиболее перспективным направлением для малого бизнеса. С помощью этих компьютерных устройств, не требующих слишком больших финансовых вложений, как для промышленных принтеров, можно наладить мелкосерийное производство различных товаров.

Из большого многообразия, представленных на рынке принтеров для этих целей больше всего, подойдут модели, удовлетворяющие следующим критериям:

• качество печати должно быть довольно высоким, чтобы создавать уникальные и реалистичные модели, интересные для продажи, что сразу исключает из выбора относительно дешёвые принтеры, стоимостью до 1000 долларов;
• желательно, чтобы принтер был приспособлен для цветной печати (принтеры FDM, DIW, 3DP или EBF), что позволит сэкономить время на раскрашивание товара при мелкосерийном производстве;
• устройство должно поддерживать работу хотя бы с двумя основными видами пластиков (ПЛА И АБС), что расширит возможности его использования, и позволит производить продукцию для детей (ПЛА пластик предназначен именно для детских товаров);
• цена расходных материалов, используемых 3D-принтером, должна обеспечивать приемлемую себестоимость готовых изделий, достаточную для нормального уровня рентабельности бизнеса;
• размер рабочей камеры должен соответствовать габаритам предусмотренных для производства моделей, при этом следует учитывать, что принтеры с большей областью печати и стоить будут дороже.

В любом случае выбор принтера будет зависеть от того, каким видом бизнеса вы предполагаете заниматься. Для производства мелких поделок подойдут устройства экструзионного типа, а для изготовления ювелирных изделий или зубных протезов - более дорогие принтеры на фотополимерах. Из наиболее подходящих для малого бизнеса можно назвать следующие модели:

• Flashforge Creator Dual , с объёмом рабочей камеры 5,2 литра и двумя экструдерами, принтер поддерживает работу с тремя видами пластиков - ABS, PLA, PVA и имеет точность печати 0,1 мм;
• 3Dison pro AER от корейской компании Rokit, с объёмом рабочего пространства 15,3 литра способный работать с 50 материалами, имеющий высокую скорость печати (до 1000 мм/сек) и толщину слоя от 0,025 мм;
• стереолитографический 3D-принтер типа SLA модели

  Pico 2 от компании Asiga, идеальный выбор для тех, кто решил заняться ювелирным делом или оказанием стоматологической помощи, устройство работает от твердотельного LED источника ультрафиолетового излучения.

Какое устройство выбрать для дома

Учитывая пока ещё высокую стоимость периферийных компьютерных устройств для трёхмерной печати, вряд ли будет целесообразным покупать для домашнего пользования слишком дорогой и навороченный 3D-принтер стоимостью в 5 - 10 тыс. долларов и выше. Вполне достаточно будет устройства по цене от 500 долларов до 3 тысяч. Здесь всё зависит от требовательности покупателя к качеству печати и его финансовых возможностей.

Лучше всего, если 3D-принтер для дома будет иметь простое и понятное управление, удобный интерфейс и идеальное соотношение цены и качества. Все востребованные сегодня для домашнего пользования принтеры можно разделить на следующие группы по ценовым категориям:

• бюджетные модели, наиболее доступные из этого вида устройств по цене от 300 до 1 тысячи долларов;
• принтеры среднего класса (1–1,5 тыс. долларов);
• довольно высокого класса устройства по демократичной цене от 1,5 до 3 тысяч долларов.

Среди наиболее популярных принтеров для 3D-печати, можно отметить следующие модели:

• Printrbot Simple , стоимостью 300$, который относится к принтерам экструзионным (FMD), и продаётся в разобранном виде - самостоятельная сборка устройства поможет лучше разобраться с его конструкцией и понять принцип работы этого оборудования;
• Kino XYZ printing da Vinci 1.0 - это новый принтер тайваньской компании XYZ printing, имеющий высокое разрешение печати сопоставимое с более дорогими устройствами - 0,1 мм, стоимость его около 500$ (в работе используется технология послойного наложения расплавленного пластика - FDM);
• Cubify CubeX , относящийся к среднему ценовому сегменту, со стоимостью 1300$, и отличающийся высоким качеством печатания и скоростью создания модели с большими её размерами, этот принтер выпускается в трёх вариантах конструкции - с 1, 2 и 3 экструдерами, что позволяет получать цветные макеты компьютерных моделей, может подключаться к компьютеру через USB соединение или Wi-Fi модуль.
• Afinia H-Series H479 , имеющий высокую точность печати (0,15 - 0,4 мм), удобное программное обеспечение, который работает с недорогой нитью из ABS пластика приличного качества, стоит такое устройство 1,5 тысячи долларов.

Рейтинг лучших 3D-принтеров

Самым известным в мире экспертом в области объёмной печати является зарубежный портал 3D Hubs, который регулярно составляет рейтинг лучших моделей печатающих периферийных устройств в различных номинациях. По версии этого интернет-ресурса, лучшими в 2017 году были названы следующие модели 3D-принтеров:

1. Original Prusa i3 MK2 производства чешской компании Prusa Research. Этот принтер предназначен для любителей электроники, являющихся новичками в вопросах 3D-печати, которые смогут самостоятельно собрать его из комплектующих, поскольку он продаётся в разобранном виде. Устройство относится к экструзионным моделям типа FDM, и поддерживает работу с 15 видами пластика, включая ABS и PLA, Carbon и Nylon, HIPS и FilaFlex, Bamboofill, Laybrick и другие. Эта модель в работе может использовать одновременно до 4 различных материалов. Она имеет интегрированную ось Z и нагревательный стол с печатной поверхностью из пластика типа PEI. Принтер такой модели имеет достаточно большую область печати размерами 250 x 210 x 200 мм, минимальную толщину укладываемого слоя пластика 0,05 мм и скорость печатания 40 - 60 мм в секунду.
2. BCN3D Sigma R17 (Release 2017) . Эта модель 3D-принтера, выпущенная компанией из Испании BCN3D Technologies, является продолжением популярной во всём мире линейки устройств для трёхмерной печати Sigma. В новой модели применён независимый двойной экструдер, позволяющий избежать деформаций при смене цвета изделий, а также одновременно выполнять печать двух идентичных макетов. В модернизированном устройстве применена новая система охлаждения и обновлена технология микрочипов, управляющих мощностью. Всё это позволило сделать работу принтера более бесшумной. Sigma R17 имеет высокую точность печати от 0,125 мм и область построения макета размерами 297 х 210 х 210 мм. В работе применяется пластиковая нить из следующих полимеров ABS, PLA, HIPS, PET и Exotics, которые экструдер выдавливает с минимальной толщиной слоя 0,05 мм.
3. Formlabs Form 2 - стереолитографический (SLA) 3D-принтер, выпускаемый американской компанией Formlabs, оснащённый мощным лазером, сенсорным дисплеем и Wi-Fi модулем. Устройство имеет область печати размером 145 x 145 x 175 мм и толщину слоя 0,025 - 0,1 мм. Этот принтер работает на жидких фотополимерах и допускает использование смол других производителей. Он оснащён платформой с подогревом и встроенной панелью управления.
4. PowerSpec 3D Pro. Данная модель производится в Китае и относится к ценовой категории бюджетных 3D-принтеров. Его отличительными чертами являются прочность, высокая скорость печати и наличие в конструкции двойного экструдера, что является редкостью для недорогих моделей. 3D Pro поддерживает работу с тремя видами пластиков (PLA, ABS и PVA) и имеет высокую точность печати. Толщина укладываемого слоя 0,1 - 0,3 мм.
5. OrdBot Hadron. Этот принтер выпускает компания ORD Solutions из Канады. Модель представляет собой механическую платформу для 3D-печати, изготовленную из алюминия. Она имеет высокую жёсткость, надёжность и скорость печати (400 мм/с). Принцип её работы построен на технологии FDM. Устройство поддерживает работу с двумя видами пластиков - ABS и PLA, и имеет область печати размером 190 х 190 х 150 мм. В конструкции этого принтера предусмотрена возможность подключения второго экструдера, сервопривода, жидкокристаллического экрана и другого оборудования, что сможет существенно модернизировать устройство уже после его покупки.

Технологии трёхмерной 3D печати ещё только начинают завоёвывать компьютерный рынок, и стоимость принтеров для воплощения цифровой модели в материальный объект пока довольно высокая. Но за этими технологиями будущее, и наверняка 3D-принтеры в скором времени появятся в каждом доме, превратившись в обыденное дополнение к компьютеру. Уже сегодня многие модели стали доступными для людей со средним уровнем достатка, и широко используются не только в малом бизнесе, но и в быту. Пользуясь изложенными рекомендациями можно легко подобрать подходящий принтер для домашнего пользования или небольшого собственного бизнеса.

Моделированием с каждым годом увлекается все большее число любителей объемных, оригинальных объектов, нестандартных сувениров и мини-прототипов желанных автомобилей, репродукций. По данной причине 3D принтер купить для домашнего использования желают немало семей. Как же выбрать эту технику, на какие параметры и характеристики обратить внимание, чтобы с наслаждением заниматься моделированием и испытывать гордость при демонстрации созданных вами конструкций?

Первое: определитесь, для каких целей вам нужен 3D принтер?

Как правило, основной задачей, которая возлагается на домашние средства 3D печати, является создание небольших сувениров, красивых игрушек или нарисованных вручную деталей, компонентов отдельных зданий. Для таких целей оптимально подойдут 3д принтеры с небольшим количеством функций, которые занимают немного места и при этом остаются безвредными для окружающих. Идеально соответствует данным критериям Prism Mini – универсальный и компактный 3D принтер, который подойдет для каждой семьи.

Кстати, о безопасности. Для дома рекомендуется приобретать оборудованием с цельнолитым металлическим корпусом, который плотно закрывается при печати. Такой 3D -принтер не пропускает вредного излучения, не нагревается, и не вырабатывает вредных запахов. С ним работать могут и дети. Picaso 3D Designer – это безопасная модель, которая подойдет для любой семьи.

Выбирайте 3D-принтер, исходя из рабочего материала!

Другая, не менее важная характеристика, приемлемой для дома техники – рабочий материал. Многие стараются 3д принтер купить подешевле, не обращая внимания на то, из чего он способен воссоздавать трехмерные конструкции. В процессе работы, когда заканчивается материал, его, бывает сложно найти и эксплуатация оборудования на время прекращается. Но есть и такие модели, что справляются с гибким пластиком, PLA , нейлоном, ABS . В частности, таковым является принтер Ultimaker 2 Extended , который работает с различными видами «расходников».

Разнообразие рабочих материалов для подобного оборудования еще важно с точки зрения точности воспроизведения конструкций. Из некоторых видов пластика не получится сверхточного 3D объекта. А вот тем, кому важна эластичность, прежде всего, а не жесткость и безукоризненность линий изделия, должны присмотреться к нейлоновым материалам и 3д принтерам, что поддерживают этот тип печати.

О точности печати: поговорим о микронах!

Упомянутая выше точность определяется в 3D -принтерах микронами. Чем меньше этот показатель, тем более тонким будет слой печати, тем детальнее и точнее выглядит готовое изделие. Для домашнего использования подойдет оборудование с рабочим параметром в 200 микрон, например, таковым является UP Mini .

А если вы дома станете разрабатывать конструкторские проекты или тончайшие с инженерной точки зрения конструкции, присмотритесь к модели Printbox One , которая печатает слои всего в 50 микрон.

Если вы еще сомневаетесь, как выбрать 3D принтер для дома , вспомните и еще об одной особенности – чем точнее будет печататься образец, тем больше времени на его изготовление понадобится. Значит, для нетерпеливых людей стоит приобретать высокоскоростное 3D-оборудование , которое проектирует модели со скоростью в 50-60 см 3 в час.

Не забывайте про управление!

Выбирая, какой 3D-принтер лучше купить для домашнего использования, рекомендуется заострять внимание и на таком параметре как управление. Сложные в эксплуатации модели, как правило, подразумевают подключение к компьютеру, к специальному программному обеспечению. Поэтому, помимо кнопок управления, придется изучить и софт, ведь печать будет осуществляться только из предлагаемых форматов 3д моделей. Полупрофессиональное оборудование, такое как Witbox Single Extruder легко изучить, оно снабжается инструкцией на русском языке. Кроме того, производители предлагают поддержку пользователей, поэтому овладеть навыками управления им будет легко людям любых возрастов.