3D-печать и программы для 3D-принтера

Начиная с простого, трехмерная (3D) печать заключается в печати объемных трехмерных моделей из нескольких сотен и даже тысяч слоев на специальном устройстве — 3D-принтере. 3D-принтером называют устройство вывода трехмерных данных, он отличается от обычного принтера, который выводит двухмерную информацию на лист, тем, что позволяет выводить трехмерную информацию (сразу в трех измерениях) по принципу послойного выращивания физической модели, как правило, снизу вверх. В свою очередь 3D-печатью называют процесс создания физических объектов из цифровых 3D-моделей, созданных путем трехмерного моделирования в любой САПР или CAD-программе.

Модели перед печатью создаются в специальных программах для трехмерного моделирования, они могут создаваться из различных материалов: фотополимера, пластика, металла, гипса, стекла, воска, смолы и др. в зависимости от технологии печати. Для осуществления 3D-печати, кроме 3D-принтера, необходимы программы, которые нередко идут в комплекте с принтером.

В этой первой части статьи «*3D-печать и программы для 3D-принтера*» мы рассмотрим теоретическую часть, а во второй мы расскажем о некоторых наиболее удобных и популярных программах для 3D-печати.

Не секрет, что многие фигуры, детали и модели в повсеместной жизни изготавливаются подолгу ручным способом. 3D-печать же обладает солидными преимуществами: высокой скоростью, низкой стоимость и простотой создания. Исходя из этого, уже на сегодняшний день 3D-принтеры применяют для более быстрого изготовления прототипов в самых разных областях, ведь таким образом можно значительно сократить цикл производства и сэкономить время и финансовые средства.

Сегодня 3D-печать широко применяется в разных сферах деятельности: архитектура (изготовление макетов зданий, поселков и целых районов), машиностроение (создание прототипов будущих изделий или отдельных деталей), образование (создание наглядных пособий и практика для студентов дизайнерских или конструкторских специальностей), медицина (создание муляжей и макетов органов, протезов, печать органов из стволовых клеток), кулинария (пока доступен принтер для печати шоколада, в будущем разработают еще один — для печати пиццы), мелкое производство (сувенирная продукция) и т.п. 3D-печать сегодня является одной из самых перспективных технологий, которая позволяет экономить огромное количество времени дизайнерам и инженерам.

На данный момент доступно всего четыре типа технологии 3D-печати:

• фотополимеризация — отверждение полимера ультрафиолетовым или лазерным излучением;
• экструдирование — выдавливание расплавленного материала;
• ламинирование — склеивание слоев материала с последующим вырезанием;
• гранулирование — склеивание или спекание частиц материала.

Каждый из этих четырех типов 3D-печати имеет свои подтипы технологии, популярными и широко используемыми из которых являются:

• SLA (Stereolithography — Стереолитография) — подтип относится к фотополимеризации, технология обеспечивает высокую точность микроформ в сочетании с прочностью материала и гладкой поверхностью модели после печати. Благодаря низкой себестоимости готовых моделей является наиболее распространенной технологией среди других.
  Фотографии модели, изготовленной данным способом 3D-печати: отверждение фотополимерной смолы ультрафиолетовой лампой или лазером.

• FDM (Fused deposition modeling — Моделирование расплавленным пластиком) — относится к экструдированию, дает оптимальное решение создания моделей для осуществления производственных тестов, поэтому при изготовлении моделей используются высокопрочные пластики.
  Фотографии модели, изготовленной данным способом 3D-печати: послойное выдавливание расплавленной пластиковой лески.

• MJM (Multi Jet Modeling) — производятся высокоточные физические модели из воска для микролитья и пластиков нескольких видов.
  Фотографии модели, изготовленной данным способом 3D-печати: послойное распыление капель нагретого воска.

• PolyJet и PolyJetMatrix — данные подтипы, как и MJM, относятся к ламинированию, гарантируют точность мелких деталей, после печати гарантированы стенки и гладкая поверхность у модели без какой-либо обработки. Имеется широкий выбор материалов с разной твердостью и гибкостью для создания моделей.
  Фотографии модели, изготовленной данным способом 3D-печати: послойное распыление светочувствительного материала, а именно фотополимера, с последующим отверждением каждого слоя с помощью освещения ультрафиолетовой лампой.

• 3DP (3D printing, Powder bed and inkjet head 3d printing, Plaster-based 3D printing — послойное распределение клеящего вещества по гипсовому порошку) — относится к гранулированию, обеспечивает самую низкую себестоимость производства моеделей, а так же возможность печати большого количества цветов палитры CMYK. Является лучшим решением для макетирования и визуализации моделей.
  Фотографии модели, изготовленной данным способом 3D-печати: послойное склеивание композитного порошка на основе гипса связующим веществом.

Что же касается остальных подтипов технологий создания моделей, то они отличаются от популярных либо дороговизной производства, либо низким качеством моделей.

Выбор технологии создания трехмерных моделей основывается на назначении самой модели, материала, времени, стоимости и количестве производства.

На сегодняшний день стоимость современных 3D-принтеров сильно варьируется от назначения самого принтера (домашний или профессиональный) и используемого типа технологии печати. Для домашних пользователей, которые хотят использовать 3D-принтеры в домашних условиях для создания собственных моделей, стоимость как принтера, так и расходных материалов для него, если даже не брать в счет стоимость специализированного программного обеспечения, все еще является достаточно высокой. Конечно, существуют и упрощенные 3D-принтеры, которые стоят намного дешевле коммерческих, но их точность и качество изготовляемых моделей не стабильно и оставляет желать лучшего.

На этом первая часть статьи закончена. Во второй части мы с вами коснемся специализированного программного обеспечения для осуществления печати трехмерных моделей и некоторых сервисов, которые предоставляют услуги по печатанию ваших 3D-моделей.