A chegada das impressoras 3D ao mercado marcou uma nova era. Se anteriormente os produtos desenvolvidos com base em altas tecnologias nas residências permitiam resolver problemas familiares, no caso da impressão 3D é oferecida uma nova forma de utilização dos dispositivos. Claro, é novo apenas para o usuário médio, uma vez que tecnologias semelhantes têm sido usadas na indústria e nas empresas de manufatura há muito tempo. Mas, em qualquer caso, a impressão em uma impressora 3D expande significativamente as capacidades do consumidor, o que, como mostra a prática, nem todos estão preparados para dominar. Isso se deve em grande parte à complexidade da implementação tecnológica dos dispositivos, bem como às nuances de seu funcionamento.

Mas as questões mais interessantes dizem respeito aos benefícios de tais impressoras. Quais produtos este dispositivo pode criar? Para quais finalidades seus produtos podem ser usados? E como funciona uma impressora 3D? Estas são questões importantes, uma vez que a impressão 3D ainda não é barata. Portanto, adquirir o equipamento adequado por curiosidade, para dizer o mínimo, é inadequado. No mínimo, vale a pena examinar mais de perto seus fluxos de trabalho de impressão para ver quais benefícios você pode esperar deles.

O que é uma impressora 3D?

Trata-se de um dispositivo de impressão tridimensional, por meio do qual é possível gerar objetos tridimensionais que duplicam um modelo virtual de objeto previamente preparado. Em comparação com as impressoras tradicionais, que produzem texto eletrônico em papel, os dispositivos 3D fornecem a saída de informações tridimensionais, ou seja, criam objetos com parâmetros físicos reais. Na verdade, para entender como funciona uma impressora 3D, você deve considerar as etapas de fabricação de objetos sólidos com sua ajuda.

Princípio de funcionamento em termos gerais

O trabalho começa com a criação de um modelo virtual em um computador usando um programa especial. A seguir, o modelo é processado programaticamente para dividi-lo em camadas. Depois disso, a parte técnica da impressora entra em operação, formando camada por camada uma massa de pó compósito para posterior fabricação do item. À medida que a câmara especial é preenchida com material, o eixo da impressora distribui a massa sobre a superfície de trabalho. Após a formação de cada camada, a cabeça do dispositivo aplica a base adesiva. Este processo é repetido até que o objeto desenhado no programa de impressão seja concluído. É importante considerar que a produção em uma impressora 3D pode ser realizada utilizando diferentes tecnologias. Conseqüentemente, as propriedades do material utilizado, bem como as abordagens para a implementação da tarefa por software, mudam.

Tecnologia de prototipagem rápida

Apesar das diferenças nas nuances do processo de fabricação, quase todos os dispositivos de impressão 3D operam com base no princípio da prototipagem rápida. De acordo com este conceito, a produção é realizada através da rápida formação de protótipos para demonstração preliminar das capacidades do futuro produto. A tecnologia foi concebida na década de 1980 com o objetivo de criar amostras e blanks. Hoje, esse método é conhecido como compreensão que responderá à questão de como funciona uma impressora 3D e o que distingue sua função das abordagens tradicionais de fabricação de objetos. Assim, se durante o processo de fresagem e torneamento o material é removido, e o forjamento, a prensagem e a estampagem alteram a forma da peça, então a fabricação aditiva envolve aumentar a massa do material construindo-o em camadas. Em outras palavras, uma impressora 3D altera o estado de fase das substâncias dentro de certos limites do espaço. Hoje, a impressão tridimensional está se desenvolvendo em diversas direções, entre as quais estão as tecnologias de estereolitografia (STL), métodos de deposição termoplástica (FDM) e sinterização a laser (SLS).

Método de deposição camada por camada de termoplástico

Esta é talvez a técnica de fabricação 3D mais popular. Vários fatores contribuem para a prevalência de dispositivos FDM. Em primeiro lugar, plásticos relativamente baratos são utilizados na operação dos dispositivos. A técnica simples de operação também é importante, o que é especialmente importante quando se trabalha com esse tipo de equipamento. Via de regra, as tecnologias de impressora 3D desse tipo envolvem o trabalho com termoplásticos, um dos quais é a polilactida. Entre as vantagens desse material destaca-se o respeito ao meio ambiente, já que esse plástico é obtido a partir da cana-de-açúcar e do milho.

O principal elemento da impressora é a extrusora, que executa a tarefa do cabeçote de impressão. Porém, nesta parte nem tudo é tão simples, pois o elemento é um complexo de componentes individuais. Se considerarmos o termo “extrusora” no sentido usual, então ele se referirá apenas a parte da cabeça na forma de um mecanismo de alimentação. De qualquer forma, o substrato de impressão fornece o plástico para a impressora 3D, depositando o filamento fundido. A movimentação da parte mecânica é proporcionada por um motor elétrico. Como resultado, o mecanismo direciona a linha para o tubo do bico aquecido, que forma o objeto final.

Instalações estereolitográficas

A tecnologia de estereolitografia a laser é amplamente utilizada hoje em próteses dentárias. Este é o segundo tipo mais popular de impressora 3D. Uma característica distintiva dos dispositivos de estereolitografia é a produção de objetos de alta qualidade insuperável. Tais resultados são alcançados graças à resolução dos dispositivos, que pode chegar a alguns mícrons. Portanto, é bastante lógico que o trabalho de uma impressora 3D baseada em estereolitografia a laser seja muito valorizado não só pelos dentistas, mas também pelos joalheiros. A parte de software do dispositivo lembra em muitos aspectos os análogos FDM, mas há vários recursos tecnológicos. Apesar de o princípio de impressão ser denominado estereolitografia a laser, a função desses equipamentos é cada vez mais baseada em projetores ultravioleta LED.

Os modelos de projetores são mais confiáveis ​​que os laser e são mais baratos. Não necessitam de espelhos delicados para desviar os raios, o que simplifica o design. Ao mesmo tempo, imprimir em impressora 3D com projetores é altamente produtivo. Essa vantagem é alcançada devido ao fato de que não ocorre uma iluminação sequencial, mas completa do contorno da camada.

Sinterização a laser

Outro tipo de aplicação do método laser. Neste caso, é usado plástico leve. Um poderoso laser desenha uma seção transversal de um objeto em uma base de plástico, o que leva à fusão e sinterização do material. Isto acontece com cada camada até que se obtenha um modelo completo, que é preparado pelo programa para a impressora 3D como blank. O pó plástico restante é sacudido da peça resultante no final do processo de trabalho. Uma desvantagem significativa de tais dispositivos é a criação de objetos com superfície porosa. Por outro lado, isso não afeta de forma alguma a resistência dos produtos. Além disso, são os modelos produzidos a partir dessas impressoras que são mais duráveis. A instalação em si tem um design complexo e, consequentemente, alto custo. Ao mesmo tempo, o processo de fabricação é demorado em comparação com outros tipos de impressoras 3D. Como observam os usuários, a velocidade de formação do modelo é de vários centímetros por hora.

Consumíveis

O principal material para a criação de modelos por impressão 3D é o termoplástico. Além das variedades já citadas, vale destacar o plástico para impressoras 3D nos formatos ABS e PLA. Também são utilizados nylon, policarbonato, polietileno e outros tipos também utilizados na indústria. Ao mesmo tempo, algumas instalações permitem a mistura de materiais, bem como a utilização de substâncias auxiliares que melhoram as características de qualidade do futuro produto. Por exemplo, para isso utilizam o que, em essência, é o mesmo tipo de plástico PVA. Ao dissolvê-lo em água, o usuário pode criar formas geométricas complexas.

O material mais exótico para uso nessas tarefas é o metal. Para obter tal produto, também são utilizados modelos 3D para impressão em impressora 3D, e as diferenças na tecnologia se resumem à função. Com sua ajuda, uma massa adesiva aglutinante é aplicada nos locais indicados pelo programa de computador. Em seguida, o cabeçote aplica uma fina camada de pó metálico em toda a área de trabalho. Ou seja, o metal não derrete, como acontece com os plásticos, mas é aplicado e colado camada por camada na forma de minúsculas partículas.

Controle de operação da impressora

Para começar, vale destacar as operações que são controladas pelo usuário por meio de um computador. Isso inclui o ajuste da temperatura do bico e da plataforma de trabalho, a taxa de fornecimento de material e o funcionamento do motor elétrico, que garante o posicionamento da cabeça de impressão. Todas essas ações são controladas por controladores eletrônicos. Via de regra, os modelos modernos de tais dispositivos são baseados no sistema Arduino com arquitetura aberta. Quanto à linguagem do software, as impressoras utilizam o chamado código G, baseado em comandos de controle para equipamentos de impressão. Neste estágio, podemos considerar programas de segmentação que fornecem tradução de um modelo 3D para impressão em uma impressora 3D em um código compreensível para os controladores. É preciso dizer desde já que tal software não está diretamente relacionado ao desenvolvimento de modelos gráficos.

Programas

A lista das principais tarefas dos slicers inclui a definição dos parâmetros segundo os quais a impressão será realizada. A escolha de um programa específico é determinada pelo tipo de impressora. Por exemplo, os dispositivos RepRap envolvem o uso de segmentações de dados de código aberto. Entre estes estão o Replicator G e o Skeinforge. No entanto, também existem muitos fabricantes que recomendam o uso apenas de software proprietário de empresas específicas. Isto, em particular, aplica-se aos dispositivos Cube da 3D Systems. Quanto à modelagem do produto, isso é feito por um programa especial para impressora 3D, projetado para projetos tridimensionais. Normalmente, para esses fins, são utilizados editores CAD, que, no entanto, exigem alguma experiência no trabalho com projetos 3D.

Que produtos posso obter?

A gama de capacidades das impressoras tridimensionais está em constante expansão, o que possibilita a criação de produtos para os mais diversos segmentos de mercado. Se falamos de construção e arquitetura, então aqui são muito valorizadas as possibilidades de confecção de maquetes, para as quais, de fato, foi desenvolvido o conceito de manufatura aditiva. A impressão 3D também é amplamente utilizada na indústria de engenharia. Os produtos, neste caso, podem ser representados tanto por produtos de consumo quanto por elementos individuais de conceitos. Como já mencionado, a alta precisão na fabricação das peças foi muito apreciada pelos profissionais médicos. Além das próteses, uma impressora 3D é utilizada na produção de modelos e amostras de órgãos.

As tecnologias 3D inovadoras, que se tornaram uma sensação no passado recente, estão agora firmemente estabelecidas na nossa vida quotidiana. Filmes 3D, óculos especiais e tudo mais não são mais considerados algo tão bizarro. Uma imagem tridimensional chama a atenção, envolve e faz o espectador se sentir como se estivesse dentro dela - certamente mais interessante que o formato usual. Os fabricantes de dispositivos de impressão modernos também não ficam parados. Um exemplo notável disso são as impressoras 3D. Contaremos o que é e como funciona uma impressora 3D neste artigo.

A principal tarefa desses dispositivos é imprimir modelos tridimensionais a partir de diversos materiais: papel, plástico ou mesmo ligas metálicas leves, cujas camadas são sobrepostas e coladas. A espessura de uma camada é de cerca de 0,1 mm. De acordo com as características técnicas de impressão, as impressoras 3D podem ser divididas em laser e jato de tinta, como as impressoras convencionais.

Impressão a laser 3D

A tecnologia laser é baseada na estereolitografia (SLA), que permite a impressão de modelos 3D a partir de desenhos CAD. O princípio é o seguinte: o fotopolímero aquoso é iluminado por um raio ultravioleta e a camada mais fina endurece quase instantaneamente. Um programa de computador especial divide o modelo tridimensional de um objeto em centenas de milhares dessas camadas, e elas são colocadas umas sobre as outras, coladas com cola especial, endurecidas e novamente a próxima camada de acordo com o dado parâmetros. É assim que o modelo acabado cresce camada por camada; ao final do processo é limpo do excesso de polímero, lavado e seco. A tecnologia de impressão a laser 3D permite reproduzir modelos tridimensionais de até 75 cm de altura.

Impressão 3D a jato de tinta

A tecnologia de impressão 3D a jato de tinta é semelhante ao princípio de funcionamento de uma impressora jato de tinta convencional. Em vez de tinta, utiliza-se um plástico especial, que primeiro é aquecido e derretido, depois aplicado na base em uma camada microscópica e endurece muito rapidamente. Este método de impressão é geralmente chamado de sinterização a laser (SLS) e, além de ser mais econômico que a tecnologia SLA, tem a vantagem de poder fazer modelos 3D de metal. O princípio de funcionamento de uma impressora 3D baseada na tecnologia de sinterização permite a utilização de diversos materiais poliméricos, além de cerâmica ou vidro, como base em pó. Outra vantagem desse método é que alguns modelos de impressora permitem adicionar tinta à cola utilizada, o que permite criar modelos multicoloridos.

A inovação e o desenvolvimento constante da impressão 3D criam oportunidades adicionais não só para designers, mas também para vários campos da medicina, produção industrial e muitos outros. Afinal, com a ajuda de tal dispositivo, qualquer ideia pode ser traduzida em um modelo ou protótipo real.

É difícil imaginar um processo de produção ou processos de negócios modernos sem tecnologias 3D. A impressão 3D é usada hoje em quase todos os ramos da atividade humana.

Todos os dias surgem novos materiais para impressão 3D e novas capacidades de uma impressora 3D são reveladas. Mas o que sabemos sobre este dispositivo? O que é uma impressora 3D? Vamos descobrir isso juntos.

O que é uma impressora 3D

impressora 3dé um dispositivo especial projetado para criar objetos tridimensionais construindo camada por camada o material de origem, camada por camada, com base em um modelo 3D digital construído deste objeto.

Vários plásticos, metal, fotopolímeros, acrílico, náilon, etc. podem ser usados ​​como materiais de partida. As impressoras 3D são geralmente usadas para peças difíceis de obter usando métodos tradicionais.

Como funciona uma impressora 3D? Como funciona uma impressora 3D

Como funciona uma impressora 3D? Vejamos o princípio de funcionamento de uma impressora 3D. Via de regra, baseia-se em tecnologias de construção de um objeto camada por camada, mas nem todos são métodos de impressão 3D; existem outros tipos;

Métodos de impressão 3D

Sinterização a laser de pós. Um pó especial é alimentado na impressora 3D usando um eixo giratório e então distribuído uniformemente em uma superfície horizontal. O material restante ao final da impressão é retirado, mas reaplicado na aplicação da próxima camada. Este método se caracteriza pela alta precisão do modelo do produto acabado, devido à imobilidade da peça. A principal desvantagem da sinterização de pós a laser é a rugosidade da superfície do produto acabado, que requer pós-processamento adicional.

Estereolitografia- um dos métodos de impressão 3D mais populares, baseado na ação de um feixe de laser sobre uma resina fotopolímérica. O material endurece no local de contato, após o qual é aplicada a próxima camada de fotopolímero. Depois disso, o processo é repetido. O excesso de material é removido e reutilizado.

A maneira mais simples de imprimir em uma impressora 3D. Pó de amido de celulose e cola à base de água são alimentados na cabeça de impressão. O pó é colado com cola e é assim que se formam os contornos do futuro modelo. Os vazios existentes no material são preenchidos com cera líquida para dar resistência ao produto.

Este método de impressão utiliza materiais de modelagem e suporte. A cera é frequentemente usada como material de suporte, e uma lista completa de materiais diferentes pode ser usada como material de modelagem. Na maioria das vezes, são materiais com propriedades semelhantes às dos termoplásticos estruturais. Durante o processo de impressão são aplicados simultaneamente material de modelagem e suporte, seguido de polimerização e nivelamento mecânico. A modelagem a jato de tinta permite criar produtos duros e macios.

Principais características de uma impressora 3D

As impressoras 3D podem ser divididas em diferentes tipos com base nas seguintes características básicas:

• preço(o preço de uma impressora 3D pode variar de US$ 500 a US$ 1 milhão);
• tecnologia de impressão(construção camada por camada, sinterização de pós a laser ou colagem de pós);
• materiais para impressão (plásticos - nylon, PLA, ABS; pós metálicos, fotopolímeros, gesso, acrílico, etc.).

Aplicação de uma impressora 3D

Usando uma impressora 3D moderna, você pode fazer qualquer coisa, desde uma peça de xadrez até próteses médicas ou carros.

A impressão 3D é usada hoje nas seguintes áreas:

• medicamento. Criação de próteses dentárias, peças para equipamentos médicos, síntese de células individuais do corpo humano, criação de rim artificial, células da pele, fígado, vasos sanguíneos e tecidos;
• indústria cinematográfica. Elementos decorativos e criação de cenários – automóveis, antiguidades, pedras preciosas, joias, etc.;
• arquitetura e construção. Criação de maquetes arquitetônicas e maquetes de demonstração para apresentação ao cliente. Construção de miniaturas de monumentos culturais famosos para efeitos de restauro do original;
• Educação. Criação de layouts de apresentações educacionais como auxílio visual para os alunos;
• prototipagem. Fabricar um protótipo de um novo produto, cuja produção se encontra em fase de lançamento;
• produção em série e em pequena escala: impressão de peças, mecanismos, peças de reposição, carcaças de instrumentos, etc.;
• Design de interiores. Produção de elementos de design de interiores e decoração. Utensílios domésticos, vasos, etc.;
• arte de joias e produção de joias.

Se você está procurando uma impressora 3D na Ucrânia, Empresa KLONA a seu serviço. modelagem 3d,

No início deste século, o 3D tornou-se parte integrante de nossas vidas. Inicialmente, evocou associações com o mundo do cinema, dos desenhos animados ou da fotografia. Mas duvidamos que em nossa época haja pelo menos uma pessoa que não tenha ouvido o que é impressão 3D.

Que tipo de termo novo é esse, como pode afetar a vida, a produção e a ciência de Budyonny, veremos neste artigo.

No início, oferecemos-lhe uma pequena excursão pela história. Embora a impressão 3D só tenha começado a ser amplamente comentada nos últimos anos, ela já existe há algum tempo. Em 1984, a empresa Charles Hull desenvolveu a impressão 3D, cuja fonte eram dados binários, e 2 anos depois recebeu a patente para uma invenção chamada estereolitografia. No mesmo ano, os engenheiros conseguiram produzir o primeiro dispositivo de impressão 3D industrial do mundo. Algum tempo depois, a empresa 3D Systems iniciou o desenvolvimento de uma área promissora, já em 1988, criou um modelo de impressora para impressão 3D em casa, nomeadamente a SLA - 250.

Dentro de um curto período de tempo, a marca Scott Grump foi capaz de implementar a modelagem de deposição fundida. Após alguns anos de silêncio, em 1991, a empresa Helisys inventa e apresenta ao público em geral a mais recente técnica de impressão multicamadas e, um ano depois, em 1992, um dos primeiros sistemas seletivos de soldagem a laser vê a luz do dia na DTM. Depois disso, em 1993, foi criada a organização Solidscape, que se dedica à produção em massa de impressoras jato de tinta, que têm a capacidade de recriar vários objetos com uma superfície quase ideal e, ao mesmo tempo, têm custos relativamente baixos. Ao mesmo tempo, o Instituto de Massachusetts mostrou sua tecnologia de impressão 3D, um tanto semelhante à usada em dispositivos padrão de impressão a jato de tinta. Mesmo assim, o maior pico no desenvolvimento da impressão 3D ocorre no século XXI.

Em 2005, foi lançada uma impressora 3D que não apenas criava peças, mas também as coloria. O produto Z Corp foi batizado de Spectrum Z510 e, quase alguns anos depois, apareceu uma impressora que podia recriar até 50% de todos os elementos com os quais era feito. Hoje, o ambiente para o uso da impressão 3D está em constante expansão, pois com sua ajuda, ao que parece, é possível criar quase tudo, desde órgãos internos de seres vivos até móveis banais. Mas mencionaremos as áreas de uso das impressoras 3D a seguir.

Impressão 3D como funciona

Essencialmente, a impressão 3D é a recriação exata de uma peça modelada por computador usando um dispositivo de impressão especial. Inicialmente, um modelo digital é um documento STL, e só então uma impressora 3D cria um objeto real a partir desse arquivo. O processo de impressão em si é uma aplicação repetida periodicamente de camadas sobre a mesa (elevador), com seu movimento gradativo para baixo, e posteriormente a retirada do excesso de mistura de impressão. Os ciclos de impressão substituem-se monotonamente, e com cada um deles o elevador desce até uma determinada altura, e assim a própria peça é criada.

Como funciona uma impressora 3D?

Acontece que a impressão 3D pode substituir perfeitamente a prototipagem de peças em pequena escala. Ao contrário de uma impressora normal, que só pode recriar fotografias, uma máquina 3D cria objetos reais. Hoje, tais dispositivos são capazes de trabalhar com resinas fotopolíméricas, fios plásticos de diferentes espessuras, pó cerâmico e argila metálica.

O que é uma impressora 3D?

Este dispositivo baseia-se na reconstrução gradual de um objeto a partir de uma lima, com aplicação da substância camada por camada. Em essência, a peça parece crescer e, eventualmente, finalizando seu crescimento, se transforma em um produto acabado. As vantagens da impressão 3D incluem a simplicidade do processo, o seu baixo custo e, o mais importante, a alta velocidade. Por exemplo, para criar qualquer peça complexa manualmente, pode ser necessário muito esforço e tempo - até meses. Além disso, com o método tradicional, primeiro é necessário criar desenhos e verificá-los. Como resultado, o fabricante tem custos de desenvolvimento mais elevados e muito tempo para isso.

A tecnologia 3D é completamente desprovida das desvantagens descritas acima, especialmente ao utilizá-la, vários problemas e problemas que podem surgir são eliminados durante o processo de desenvolvimento, e não durante a fabricação, como acontece com o projeto manual. Além disso, ao modelar uma peça por computador, o engenheiro pode testá-la no primeiro estágio e examiná-la de todos os ângulos e, se forem encontradas deficiências, eliminá-las imediatamente. É por isso que a presença de erros nas peças impressas é totalmente excluída.

Hoje existem vários métodos diferentes de impressão 3D, e eles diferem justamente no método de aplicação das camadas. Vamos falar sobre os principais. As principais tecnologias de impressão 3D são SLS (entrelaçamento seletivo a laser), NRM (camadas de fusão) e SLA (estereolitografia). A tecnologia mais popular, devido à sua alta velocidade, é a tecnologia SLA.

O feixe de laser é direcionado ao fotopolímero, permitindo assim o endurecimento do material aplicado. Uma substância translúcida é usada como fotopolímero, capaz de se deformar sob a influência da umidade atmosférica. Após o endurecimento, esse material pode ser facilmente colado, processado e pintado. A própria mesa (elevador) chega em um contêiner cheio de fotopolímero. Após a aplicação da próxima camada, o feixe de laser passa por ela, endurecendo-a, e a mesa de trabalho desce.

Trata-se da chamada sinterização ou fusão de composições do tipo pó, o SLS é uma das poucas técnicas capazes de produzir moldes tanto para fundição de plástico quanto de metal. Objetos de plástico possuem excelentes propriedades mecânicas, por isso podem ser facilmente usados ​​para criar peças mecânicas completas. O SLS utiliza materiais com parâmetros próximos aos produtos acabados, como cerâmica, plástico ou metal.

A própria impressora é construída da seguinte forma: o pó é aplicado na superfície do elevador e, sob a ação de um laser, é sinterizado em uma camada sólida que atende aos requisitos necessários.

A tecnologia DLP está presente no mercado de impressão tridimensional há relativamente pouco tempo. Os dispositivos de impressão estereolitográfica estão agora posicionados como uma alternativa aos modelos FDM. Tais dispositivos utilizam técnicas de processamento de luz. Ao contrário dos análogos onde fios plásticos e elementos de aquecimento são usados ​​para impressão, aqui resinas fotopolímeras são usadas em conjunto com um projetor DLP. Apesar do nome complexo, a impressora 3D DLP praticamente não difere de nenhuma outra contraparte serial. Deve-se notar também que os desenvolvedores da QSQM Technology Corporation já começaram a criar os primeiros dispositivos desta série.

Deve-se notar que as técnicas SLS/DMLS não são as únicas capazes de imprimir em metal. Hoje, a fusão por feixe de elétrons também é usada para tais fins. Como mostraram testes de laboratório, a aplicação de camadas de metal por fusão de fio é ineficaz, por isso foi desenvolvido um material especial - argila metálica.

A argila metálica atua como tinta durante a superfície do feixe de elétrons; é feita de uma combinação de cola, aparas de metal e água. Para converter a tinta em um sólido, ela deve ser aquecida a uma temperatura na qual a água e a mistura adesiva evaporem e as aparas de metal se fundam.

Como funciona uma impressora 3D EBM?

Exatamente a mesma opção é usada ao trabalhar com impressoras SLS, com a única diferença de que os modelos EBM criam pulsos elétricos ordenados, em vez de um feixe de laser, para derreter argila metálica. Esta abordagem permite-nos alcançar uma excelente qualidade dos objetos fabricados e um excelente detalhamento. Hoje, apenas dispositivos industriais que utilizam tecnologia EBM estão à venda.

Tecnologia HPM (FDM) HPM

Essa tecnologia pode produzir não apenas modelos, mas peças totalmente acabadas em diversos tipos de plástico. Suas vantagens incluem a possibilidade de utilização de matérias-primas industriais, o que não é possível com outros dispositivos. As peças criadas com tecnologia HPM (FDM) possuem excelente resistência a qualquer tipo de impacto, além de alta resistência.

A impressão usando a tecnologia HPM apresenta boa suavidade de superfície, fácil operação e capacidade para trabalhar no escritório. Objetos feitos de termoplástico apresentam boa resistência a temperaturas elevadas, esforços mecânicos, diversos reagentes químicos, bem como ambientes úmidos e secos.

Os materiais solúveis que os acompanham permitem produzir formas multiníveis bastante complexas, bem como cavidades e furos muito difíceis de obter pelos meios convencionais. As impressoras HRM produzem peças depositando uma série de camadas, uma sobre a outra, enquanto o metal é aquecido até um estado semilíquido e extrudado através de um bico em locais específicos programados em um PC.

Para imprimir pela técnica NRM, são utilizados dois materiais diferentes ao mesmo tempo, o principal é necessário para criar a própria peça e o adicional é necessário para suporte. Fios de ambos os metais são alimentados na cabeça do dispositivo, que movimenta e ajusta o metal, formando uma camada. Após completar a próxima camada, a plataforma é abaixada e a cabeça é colocada sobre a próxima camada. Quando a impressora 3D terminar de produzir a peça, é necessário separar o metal auxiliar, ou dissolvê-lo com um detergente. O produto está pronto para uso.

Hoje, não apenas os dispositivos HPM automáticos são muito populares, mas também suas versões manuais. Esses dispositivos são essencialmente canetas para criar objetos 3D. Essas canetas são feitas como impressoras automáticas, com a única diferença de que a pessoa segura a cabeça na mão e dispensa o material a ser depositado.

Naturalmente, assim como a tecnologia, os próprios dispositivos também diferem uns dos outros. Se você tiver um modelo do tipo SLA, ele não poderá funcionar pelo método SLS, ou seja, qualquer uma das impressoras é capaz de processar peças apenas com sua própria tecnologia individual.

Aplicações de impressão 3D

A impressão 3D abriu novos horizontes em indústrias como construção, medicina, educação, vestuário, manufatura, joias e até mesmo na indústria alimentícia.

Por exemplo, na arquitetura, a impressão 3D pode criar maquetes de casas, ou microdistritos inteiros, com todas as suas características. Para esse trabalho, utiliza-se uma mistura de gesso barata, o que torna o custo dos modelos muito baixo. A mais ampla gama de cores de 390 mil tons CMYK permite implementar facilmente absolutamente qualquer ideia, mesmo a mais inusitada, de um arquiteto.

Impressora 3D para arquitetura

Hoje podemos presumir com segurança que em breve ocorrerá um avanço gigantesco na indústria da construção. Engenheiros da Califórnia conseguiram criar um sistema único para impressão 3D de objetos em tamanho real. Funciona como um guindaste que constrói as paredes das casas. Por exemplo, para imprimir uma casa completa de dois andares, a impressora precisa de apenas 20 horas. Depois disso, os construtores só precisarão terminar as paredes. A Casa 3D está se tornando cada vez mais popular.

Outras aplicações

Já hoje, os principais profissionais da área médica são capazes de usar uma impressora 3D para recriar seções individuais do esqueleto humano, graças ao qual se tornou muito mais fácil realizar operações e os próprios implantes se enraizaram melhor. As tecnologias de impressão também são amplamente populares na área dentária. Os implantes produzidos desta forma são de qualidade superior;

Há relativamente pouco tempo, cientistas da Alemanha conseguiram imprimir pele humana. A matéria-prima para sua criação é um gel feito a partir da pele de um doador. Em 2011, especialistas tiveram a sorte de produzir um rim humano vivo usando uma impressora 3D.

Como pode ser visto acima, as capacidades das impressoras 3D têm um enorme potencial. Aparelhos que preparam pratos deliciosos, fazem próteses e órgãos internos de pessoas, brinquedos e manuais de instruções, sapatos e jaquetas - isso não é mais ficção científica - mas o nosso presente. E o que nos espera em um futuro próximo, apenas um escritor de ficção científica com boa imaginação provavelmente poderá responder a essa pergunta.

Nosso objetivo é nosso próprio FabLab em São Petersburgo!
Acompanhe as novidades!

Provavelmente todo mundo já ouviu falar da existência da impressão 3D, e fatos sobre as novas possibilidades dessa tecnologia aparecem nos noticiários de vez em quando. Não faz muito tempo, a impressão 3D era usada apenas em ambientes de produção e por alguns entusiastas, mas hoje você pode facilmente comprar uma impressora 3D para uso doméstico. Usando esses dispositivos imprimir uma variedade de coisas: Desde bugigangas decorativas para a casa até próteses, armas e até construções. As perspectivas para a impressão 3D são tão fantásticas que poucas pessoas hoje conseguem imaginá-las completamente. Enquanto isso vendo o futuro chegar, estudamos os princípios de funcionamento de uma impressora 3D, suas capacidades e vantagens, e também descobrimos qual impressora 3D escolher para uso no dia a dia.

Apesar de a tecnologia de impressão 3D só estar na boca de todos nos últimos anos, vale a pena procurar sua aparência no século passado. A pioneira nessa área foi a empresa Charles Hull, que desenvolveu a tecnologia de impressão 3D em 1984, e um pouco mais tarde patenteou a técnica de estereolitografia, hoje utilizada em todos os lugares. Ao mesmo tempo, a empresa desenvolveu e criou a primeira impressora tridimensional industrial, que na verdade marcou o início de uma nova era.

A década de 90 viu o surgimento de novos desenvolvimentos no campo da impressão tridimensional, graças aos quais as impressoras 3D encontraram aplicação em ambientes de produção e começaram a ser utilizadas para prototipagem. O pico do desenvolvimento tecnológico ocorre no século 21, e nós mesmos estamos testemunhando como a impressão 3D está conquistando novos patamares aos trancos e barrancos. Hoje, a impressão pode ser feita em diversos materiais, e não só plásticos e metais, mas também tecido, papel, cerâmica, alimentos e até células vivas.

Em 2005, tornou-se possível imprimir em cores e, em 2006, foi criada uma impressora que pode imprimir cerca de metade de todos os seus próprios componentes. Em 2014, surgiram as primeiras impressoras com área de impressão praticamente ilimitada. Usando este dispositivo, eles já tentaram criar uma casa completa usando concreto como material principal. A construção de tal estrutura não demorou mais que um dia. Já em 2016 foi apresentado o primeiro edifício construído com impressão 3D Em Dubai. Em fevereiro de 2017, a Rússia também apresentou uma casa impressa inteiramente em um canteiro de obras. Este ano também assistimos ao desenvolvimento de uma impressora de seis eixos que tornará muito mais fácil imprimir peças complexas sem a necessidade de estruturas de suporte. No momento, o desenvolvimento de impressoras que podem imprimir órgãos humanos, próteses, implantes, carrocerias de automóveis e até alimentos.

Como funciona uma impressora 3D? Apenas algo complicado

Resumindo, uma impressora 3D é um dispositivo para criar objetos tridimensionais por meio de impressão camada por camada. A gama de materiais utilizados para impressão está em constante expansão e podemos assumir com segurança que no futuro incluirá a maioria das substâncias que conhecemos. Tchau Os materiais mais populares para impressão continuam sendo os termoplásticos e as resinas fotopolíméricas.

Princípio geral de funcionamento 3DA impressora pode ser representada da seguinte forma:

Os recursos de impressão dependem da tecnologia que a impressora utiliza, por isso faz sentido entender os mais comuns no momento.

Tipos de impressoras 3D e recursos de impressão de cada uma

Tecnologia mais usada hojeFDM-impressão, bem comoSLA- selo. O que está por trás destas abreviaturas incompreensíveis e que outros desenvolvimentos existem nesta área?

Método de impressão FDM

FDM-tecnologia(Fused Deposition Modeling) é uma tecnologia para fusão de filamentos camada por camada. Hoje este método de impressão 3D é considerado o mais comum, mas ao mesmo tempo é um dos métodos mais antigos. O princípio é a fusão camada por camada de fios de plástico ao longo do contorno do modelo.

Para impressão são utilizados termoplásticos, que são fornecidos na forma bobinas ou hastes. Na maioria das vezes impresso PLAEabdômenplásticos, incluindo náilon, poliamida, policarbonato, PET (também conhecido como tereftalato de polietileno, usado para criar garrafas plásticas) e algumas outras substâncias.

O princípio de funcionamento é o seguinte:

• um fio de material é colocado em uma extrusora, onde derrete sob a influência de um elemento de aquecimento e, em seguida, é espremido através de um bico na superfície de trabalho;
• a extrusora se move ao longo da trajetória especificada pelo software e constrói o objeto camada por camada;
• se for necessário imprimir um objeto complexo, podem ser utilizados dois tipos de material: um para o modelo, o segundo para a criação de suportes (geralmente é solúvel ou simplesmente se quebra facilmente do objeto). Os suportes precisam ser impressos, se um objeto tiver elementos suspensos no ar que não podem ser criados sem elementos de suporte, a impressora simplesmente não terá nada para imprimir. Tudo está claramente apresentado nas figuras abaixo;
• após a formação da primeira camada, a plataforma desce até a espessura de uma camada e a extrusora espreme uma nova porção de material, o processo é repetido várias vezes;
• Ao final da impressão, resta apenas separar os elementos auxiliares.

Modelo e elementos de suporte

A tecnologia FDM permite o uso de termoplásticos de nível de produção, de modo que os objetos impressos possuem excelente resistência mecânica, química e térmica. A tecnologia é simples, limpa e Adequado para uso no escritório ou em casa.

3 trabalham com o mesmo princípioD-canetas. Na verdade, são impressoras em miniatura. Estas canetas são projetadas para desenhar desenhos tridimensionais. O usuário pode espremer o plástico que endurece instantaneamente, dando-lhe qualquer formato e obtendo produtos divertidos. O aparelho é mais voltado para mimos, mas a ideia é interessante, e os designers poderão fazer muitos itens interessantes de decoração para casa.

Método de impressão SLA ou estereolitografia

A tecnologia SLA (estereolitografia a laser) envolve o uso de resinas fotopoliméricas líquidas para impressão, que tendem a endurecer sob a influência de um laser ou fonte de energia semelhante. O método permite que você obtenha objetos com geometria muito precisa, pois a espessura da camada pode atingir o recorde de 15 mícrons, por isso já é amplamente utilizado na odontologia na fabricação de implantes e em joias para criar blanks com abundância de peças complexas.

Princípio operacional 3D-impressoras o uso do método de estereolitografia a laser pode ser brevemente descrito da seguinte forma:

• a plataforma de trabalho é imersa em um banho de fotopolímero líquido com espessura de uma camada (15-150 mícrons);
• o impacto do laser nas paredes do futuro objeto. O feixe de laser traça literalmente a forma do objeto no fotopolímero, que, por sua vez, é especificada pelo software. A irradiação do laser provoca a polimerização do material nos pontos de contato com o feixe e seu endurecimento;
• a plataforma é imersa um pouco mais fundo em um banho de fotopolímero líquido, e a profundidade de imersão corresponde ao tamanho da camada. O laser afeta novamente áreas do material que deveriam ser partes do objeto impresso;
• o processo é repetido camada por camada até que o objeto simulado seja impresso;
• a tecnologia também requer a impressão de elementos de suporte. São feitos do mesmo fotopolímero;
• após a conclusão da impressão, o objeto é imerso em um banho de soluções especiais para retirar o excesso e limpar o modelo;
• final - irradiação ultravioleta para endurecimento final do fotopolímero.

A tecnologia é progressiva, mas requer a compra de consumíveis caros.

Outros tipos de impressão

Menos comuns, mas não menos interessantes e promissores, são os seguintes métodos de impressão tridimensional:

Qual impressora 3D é melhor para uso doméstico?

Olhando para o futuro, notamos que, por enquanto, o custo das impressoras 3D domésticas permanece relativamente elevado, mas no futuro temos todas as hipóteses de ver a tecnologia tornar-se mais barata. Lembre-se, quando os telefones celulares foram lançados, eles também estavam disponíveis apenas para pessoas muito ricas.

Os objetivos de usar uma impressora 3D doméstica podem ser absolutamente qualquer coisa: desde simples mimos e familiarização com novas tecnologias até imprimir pequenas coisas úteis em casa e modelos de protótipos para negócios. Em qualquer caso, ao escolher, preste atenção às seguintes características principais do dispositivo:

• resolução de impressão (precisão de impressão)– esta é a altura mínima de camada possível que a impressora pode imprimir. A resolução é expressa em micrômetros (milésimos de milímetro). Quanto menor a altura da camada, menos perceptível será a transição entre elas e mais lisa será a superfície do objeto impresso. Por outro lado, quanto menor for a camada, mais tempo a impressora necessitará para imprimir e maior será a carga em todos os seus elementos. A resolução depende da tecnologia (o SLA permite imprimir com mais precisão que o FDM), da precisão das cabeças de impressão, das configurações do software e do material de impressão selecionado;

  Amostras com diferentes espessuras de camada

• velocidade de impressão depende diretamente da precisão: quanto maior a precisão, menor a velocidade de crescimento do modelo.
• área de impressão refere-se ao tamanho de um objeto que pode ser impresso em uma impressora. Em outras palavras, esta é a área de possível alcance da cabeça de impressão ao longo dos eixos horizontais X e Y, bem como ao longo do eixo vertical Z. Normalmente, a área de impressão é expressa em três números - esta é a altura, comprimento e largura de um paralelepípedo convencional (por exemplo, 20*30*30 mm). Para impressoras delta, a área de impressão tem o formato de um cilindro, portanto sua altura e diâmetro são indicados;
  
• tipo de plástico usado para impressão. No dia a dia são os plásticos que se utilizam, podendo ser plásticos ABS e PLA, alguns modelos podem imprimir com os dois tipos de materiais; A capacidade de imprimir com um ou outro tipo de plástico é explicada pela presença ou ausência de plataforma aquecida. Se você ainda não decidiu com o que vai imprimir, então é melhor escolher um modelo que suporte a quantidade máxima de materiais;
• país fabricante. Os países europeus e os EUA produzem dispositivos de alta qualidade, mas caros, são importados em pequenas quantidades e a manutenção é difícil. Os dispositivos chineses são baratos, a qualidade muitas vezes deixa muito a desejar, mas para se divertir, essas impressoras servem. Existem também impressoras de fabricação russa: com boa qualidade, oferecem a possibilidade de manutenção.
  

Opções interessantes para impressoras 3D domésticas

MakerBot Replicador 2

Impressora americana de alta qualidade, imprime usando tecnologia FDM, a espessura mínima da camada é de 100 mícrons (0,1 mm). Área de impressão – 285*153*155 mm, plásticos PLA e ABS são usados ​​para impressão. A velocidade máxima de impressão é de 40 mm por segundo, ou 24 cm 3/hora. O corpo é feito de aço, possui tela LCD e pesa 11,5 kg. Embora o modelo tenha sido lançado em 2013, ainda é usado ativamente para impressão doméstica. Custa $ 3.100.

PrintBox3D Um

A impressora é de produção nacional, imprime com tecnologia FDM, a espessura mínima da camada é de 50 mícrons, as dimensões da plataforma de trabalho são 185*160*150 mm. O aparelho imprime em plásticos ABS e PLA e é equipado com plataforma aquecida. Preço em torno de US$ 1.700, projetado para uso em educação e design.

Wanhao Duplicador i3 v2

Uma opção econômica para quem quer dominar a tecnologia e se divertir. Custa cerca de US$ 500, imprime em diversos tipos de plástico com precisão de até 100 mícrons, área de impressão 200*200*180 mm. A qualidade de construção é excelente.

Designer 3D PICASO

Ela imprime usando a tecnologia FDM, como todas as impressoras 3D domésticas atuais, e usa plásticos ABS e PLA para impressão, incl. nylon. Precisão de impressão – 50 mícrons, dimensões da plataforma de trabalho 200*200*210 mm, velocidade máxima – 30 cm 3 /hora. O aparelho é equipado com plataforma aquecida e custa US$ 1.700.

Impressora 3D Hércules

Um bom aparelho da empresa russa IMPRINTA, imprime com diversos tipos de plástico, a precisão de impressão é de 50 mícrons. A plataforma é aquecida, temperatura máxima – 120 0 C. Velocidade de impressão – 40 cm 3 /hora. Preço 1150$.

Como um resumo dos principais prós e contras da impressão 3D

A impressão 3D é uma direção promissora com grande potencial. Para pontuar todos os i’s no estudo da questão da impressão tridimensional, apresentamos suas principais vantagens:

Desvantagens existentes:

A impressão 3D é o futuro da medicina e da indústria, e a capacidade de criar rapidamente protótipos e modelos é inestimável para a engenharia. Quem sabe, talvez em 5 a 10 anos possamos baixar modelos de xícaras ou sapatos com a mesma facilidade e imprimi-los em nossa impressora doméstica, assim como baixamos e assistimos filmes hoje.