VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

ОБЗОР 3D ПРИНТЕРОВ

Шелкова Алена Андреевна, научный руководитель Абрамова О. Ф.

Волжский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО "Волгоградский государственный технический университет"

Волжский, Россия

OVERVIEW OF 3D PRINTERS

Shelkova Alena Andreevna, scientific director Abramova Oksana Fyodorovna

Volzhskiy Polytechnical Institute, branch of the Volgograd State Technical University

Volzhskiy, Russia

Введение

Компьютерные технологии стремительно проникают в наш мир, но граница меж настоящей и виртуальной реальностями остается. Переместить объект из одной плоскости в другую совсем нелегко. Хотя, если говорить про текстовые файлы, изображения и другие двухмерные вещи, то периферийная техника, такие как принтер и сканер, уже давно сделали это дело несложным, даже обыденным. Невольно формируется вопрос надобности превращения из 3D модели в реальный предмет. В действительности, достаточно используются. И всё же, с предметами из жизни все намного труднее. Технологии, позволяющие показать 3D модель в реальном объеме, пока еще не совсем распространены. Но наше общество у начала 3D-революции в производстве, и поэтому 3D-технологии развиваются огромными шагами, сферы применения увеличиваются и в недалёком будущем этот взрыв произойдёт!

Технологии 3d-печати

3D-принтер - устройство, которое позволяет создать на основе 3D модели физический объект.

Детали, воспроизведенные на этом устройстве, создаются одновременно в 3х плоскостях. 3D-модель создается от низа до самого верха. Поэтому процесс был назван быстрым прототипированием, в простонародье 3D-печатью. 3D-печать может реализовываться несколькими путями и применять разнообразное сырьё, но в корне любого из них заложен принцип послойного выращивания твёрдого тела.

Даже методики, которые позволяют увидеть трехмерную компьютерную модель в действительном объеме нельзя назвать достаточно признанными, хотя они уже и находятся на ступени общепользовательских и по стоимости, и по доступности. Производители профессиональных 3D-принтеров: Stratasys, 3DSystems. Производители домашних 3D-принтеров: Reprap.org Makerbot Industries, Ultimaker Fab@Home .

Целями создания 3D-принтеров, является, чаще всего для быстрого создания прототипов, чтобы увидеть, как модель будет смотреться на примере. По мнению технолога одной крупной авиационной организации "финансовая сторона разработки крупного проекта может значительно повлиять на его стоимость, если представить инженерам, вместо множества чертежей, готовую деталь".

Кроме того, заготовка удобна для разнообразного тестирования, пока не закончена финальная модификация продукта. К тому же, прототипы дают возможность проводить тестирование. И вдобавок, затраты на время очень малы для его изготовления, так как скорость в производстве необходима. Существует целая индустрия быстрого прототипирования (Rapid Prototyping -- RP), которая как раз и нацелена на совершенствование и применение технологий объемной печати для этих целей.

Тем не менее, прототипы - не единственная цель. Очередной этап - быстрое производство. На данный момент есть такие технологии RP, которые дают возможность создавать готовые продукты из разных материалов. Это подходящее решение для малой промышленности, поскольку типовой технологический процесс позволяет сделать что угодно за относительно небольшой промежуток времени.

Трехмерная печать осуществляется множеством способов и с использованием разных материалов, но за базу для них взят принцип послойного формирования твёрдого тела.

Используются 2 технологии формирования слоёв:

Лазерная

• Стереолитография;

• Сплавление;

• Ламинирование.

Струйная

• Застывание материала при охлаждении;

• Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы;

• Склеивание или спекание порошкообразного материала;

• Густые керамические смеси тоже применяются в качестве само отверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей.

Сферы применения

Для быстрого производства — изготовление полноценных продуктов из материалов. Это отличное решение для малой промышленности. Для создания в домашнем быту разных мелких вещей. Производство сложных и недорогих систем. Например беспилотный самолёт Polecat, значимая часть его деталей была реализована с помощью метода который мы обсуждаем.

Разработки одного зарубежного института, теперь позволяют выращивать полноценные органы. В здравоохранении, используется для протезирования и производства имплантатов, таких как части черепа, костей, хрящевые ткани. Донорские органы пока, что на стадии экспериментирования.

Для архитектурной деятельности. Для военного дела.

Категории 3d-принтеров

Пищевые 3D-принтеры

Эти принтеры делают определенную разновидность еды, к примеру торты или пицца.

3D-принтеры военного применения

Было выявлено с точки зрения экономики, что производить с помощью этой технологии целые ракетные двигатели. На данный момент ведётся работа над несколькими такими проектами.

Также уже успешно применяется в производстве полностью функционального оружия.

Строительные 3D-принтеры

Для реализации использует технологию экструдирование, смысл которой заключается в том, что строительные смеси выдавливаются из принтера последовательно слой за слоем друг на друга.

Внедрение таких принтеров в строительную сферу позволит создавать необычные конструкции зданий, тем самым разнообразить общепринятые формы построек.

Медицинские 3D-принтеры

Их функция основывается на помощь в сфере протезирования человеческих частей тела, с учетом индивидуальных параметров человека.

Заключение

Разработки трехмерной печати уже сегодня могут перевести в электронную форму, модели автомобилей известных марок, далее, отправить их виртуальные проекты в другую часть мира через интернет, чтобы там его претворить в жизнь.

Ещё не так давно цифровые книги были великой редкостью, тогда казалось, что в реальном мире без бумаги не обойтись, но сейчас фактически любую литературу можно приобрести в просторах интернета.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. http://www.3dnews.ru

2. http://blogerator.ru

3. 3D-модели. ж: Blackie, Сентябрь, № 17, С-П, 2013: http://3dtoday.ru/3dmodels-2/soft3d/1521

4. 3D-модели. ж: Blackie, Июль №24, С-П, 2013: http://3dtoday.ru/3dmodels-2/soft3d/784

5. http://partmaker.ru

6. http://medicena.ru/blogpost/3d-printeryi-v-meditsine-ih-nastoyashhee-i-budushhee/