Что такое 3D печать

Пожалуй, прежде чем разбираться с тем, как выполняется и для каких целей в настоящее время используется 3D печать, попытаемся дать краткое определение этому понятию. Итак, 3D печать – это технологический процесс получения трехмерной (объемной) модели любого объекта при помощи специальных устройств, называемых 3D принтерами. Применение технологий 3D печати (часто эту технологию еще называют 3D прототипированием) позволяет достаточно быстро получить объемные модели любой сложности, например, это может быть масштабная модель дома, автомобиля или же полноразмерная модель детали, которую можно использовать для изготовления штампа или формы для литья.

Для того, чтобы иметь возможность лучше представить, каким образом можно «напечатать» такую модель, проще провести аналогию, например, со строительством кирпичного дома. Вначале разрабатывается проектная документация, согласно которой и производится укладка кирпича на фундамент. Каждый ряд такой кирпичной кладки является своего рода отдельным слоем будущего дома. То есть, фактически, в процессе постройки дома слой за слоем создается 3D объект, имеющий сложную внутреннюю структуру.

Подобным образом работает и 3D принтер, создавая слой за слоем требуемое изделие по заданному чертежу. Современные технологии 3D печати имеют существенные различия как по применяемым в них материалам, так и по самой технологии формирования 3D объектов, однако, все они имеют схожий принцип послойного создания требуемого изделия. Фактически, процесс изготовления готового изделия или его модели можно разделить на следующие этапы:

  • Подготовка чертежа изделия в конструкторской CAD системе;
  • С помощью специальной программы чертеж разбивается на множество слоев;
  • Последовательное воссоздание (печать) каждого слоя на 3D принтере.

Необходимо отметить, что современные технологии такой печати позволяют добиться толщины слоя в несколько микрон, то есть позволяют добиться высокой точности формирования сложных 3-х мерных элементов, которую достаточно тяжело, а то и невозможно, получить, используя другие технологии обработки. Стоит сказать, что подобная технология получения 3-м мерных изделий зародилась в 80-х годах 20 века, однако, для массового использования она стала доступна только недавно. Первоначально же высокая стоимость изделий, выполненных по технологии 3D прототипирования, делала их использование возможным только на крупных промышленных предприятиях и исследовательских центрах.

В настоящее время можно выделить две принципиально разные технологии такой печати:

  • Порошковую, где каждый слой будущего изделия формируется склеиванием или спеканием частичек порошка в областях слоя, являющихся частью формируемого объекта.
  • Получение 3-х мерных изделий методом наплавления каждого слоя на предыдущий, то есть, в данном случае мы имеем полное соответствие принципа действия таких 3D принтеров с нашим примером о постройке дома из кирпича.

Можно сказать, что в настоящее время 3D принтеры из разряда дорогостоящих изделий постепенно переходят в разряд изделий, которые может себе позволить практически любая организация, которая в своей деятельности нуждается в возможности быстрого получения масштабных моделей или прототипов готовых изделий. Можно даже сказать, что некоторые модели 3D принтеров, работающих по технологии формирования изображения путем послойного наплавления полимерного материала, уже имеют стоимость, сравнимую со стоимостью обычной офисной оргтехники.

Поэтому, можно говорить о том, что в технологии 3D прототипирования дают колоссальные возможности в разных сферах деятельности человека. Вот лишь краткий перечень примеров использования таких технологий в различных областях деятельности:

  • Машиностроение – изготовление объемных моделей для последующей отливки штампов и пресс форм, высокоточное изготовление готовых деталей сложной геометрии, не требующих последующей обработки, создание точных моделей для различных испытаний, например, в аэродинамической трубе.
  • Медицина – создание точных фрагментов кости для протезирования, изготовление высокоточных моделей для отливки зубных протезов.
  • Архитектура и дизайн – воссоздание детальных моделей зданий и сооружений, по которым можно получить полное представление о будущем объекте, определить его недостатки и оперативно внести изменения в конструкцию, а также использовать его для проведения презентаций, проводимых перед заказчиками или инвесторами.
  • Археология и история – воссоздание изделий по его фрагментам, создание моделей зданий, макетов поселений и так далее.

Можно также отметить, что доступность этой технологии в настоящее время позволяет широко использовать ее в ювелирной промышленности, при изготовлении сувенирной продукции и в любых отраслях, где для получения качественного изделия необходимо проведение процедуры ее трехмерной визуализации.

Применение подобных технологий 3D печати позволяет не только получать точные, в том числе и цветные, копии проектируемых изделий, но и сокращает время на их разработку, поскольку изготовление 3D моделей методами 3D прототипирования позволяет получить значительную экономию времени и высокую точность по сравнению с традиционными технологиями моделирования, которые применялись ранее.