Вторая жизнь ненужных вещей. Реставрация и модернизация старых вещей с помощью печати для них деталей на 3D-принтере из разных материалов

2012 -- в Венском Технологическом Университете создали трехмерный принтер, печатающий микроскопические объекты разрешением до 100 нм со скоростью 5 мм в секунду

Приложение 2

Расходные материалы для 3D - принтеров

Основным расходным материалом для 3D-принтеров является пластик. В настоящее время лучшими "чернилами" для 3D-печати считаются пластикиABS и PLA. Однако у этих материалов есть ряд отличий, определяющих область их применения.

ABS - это прочный, легкообрабатываемый и устойчивый к внешним воздействиям материал. Большинство пластмассовых предметов вокруг нас сделаны именно из ABS. Сырьем для производства ABS служит нефть. Недостаток ABS-пластика - температурные деформации: пластик расширятся, когда нагревается, и уменьшается в размере при охлаждении. Преимущество ABS-пластика в том, что он обладает более высокой механической прочностью, и в отличие от PLA способен противостоять различным факторам окружающей среды.

PLA - биоразлагаемый пластик, применяемый для производства одноразовой посуды, медицинских изделий и т.п. Сырьём для его производства служат кукуруза и сахарный тростник. Основной его недостаток является обратной стороной его главного преимущества: PLA биологически разлагаемый. Срок службы изделий из него не превышает 2 лет, особенно активно процесс разложения проходит при высокой влажности воздуха и температуре выше 55°C. Также PLA не поддаётся сглаживанию ацетоном, плохо склеивается.

ABS Пластик

PLA Пластик

Полиэфирная смола (SLA)

Приложение 3

3D печать технология

Технология трехмерной 3D печати -- это создание материального объекта различными методами на основе цифровой трехмерной модели.

Первые попытки создать машину для печати физических объектов были предприняты в середине XX века. Тогда 3D принтеры были скорее тяжелыми промышленными станками, нежели бытовыми приборами. Сложность подготовки цифровой модели и высокая цена (до нескольких сотен тысяч долларов) позволяли пользоваться такими устройствами только профессионалам. С развитием технологий, цена падала и трехмерные принтеры постепенно входили в нашу жизнь. Сегодня некоторые компании по производству 3д принтеров пытаются сделать устройства для домашнего использования. Современные принтеры печатают из различных материалов, самыми популярными на сегодня являются ABS и PLA пластики и порошок на основе гипса.

Сегодня подобные устройства научились печатать не только прототипы, но еще полноценные предметы обихода и даже пищу. В медицине идет активное развитие технологий печати живых тканей, что позволит создавать целые органы из отдельных клеток.

Стереолитография (STL)

Одной из первых технологией выращивания предметов была стереолитография. Американец Чарлз Халл (Charles Hull) разработал методику послойного выращивания объекта из фотополимеров (ФПК).

Принцип действия принтеров по технологии стереолитографии

Стереолитография была запатентована в 1986, тогда-же была основана компания 3D Systems, выпустившая первый промышленный 3D принтер в 1987 году. Устройство было названо "установкой для стереолитографии", так как словосочетание "3д принтер" еще не было в ходу. Эта установка выращивала объекты из жидкого фотополимера солями. Толщина слоя уже тогда составляля 0.1-0.2 мм.

Основанная Халлом компания 3D Systems до сих пор является активным игроком на рынке цифрового прототипирования.

Формирование объемных моделей из послойного листового материала (LOM)

Отпечаток, сделанный с помощью цветного LOM принтера

Михайло Фейген создал эту технологию в 1985, за год до основания 3D Systems. Идея заключается в том, чтобы формировать модель так-же послойно, но из листового материала: бумага, различные пленки, картон. Такой подход позволял создавать цветные объемные модели из доступного материала и за кратчайшие сроки.

Селективное спекание SLS

Еще одна технология 3д печати, которая появилась в 1986 году. Карл Декарт предложил метод послойного спекания порошкового материала лазерным лучом.

Суть метода заключается в прорисовке лазером контура среза объекта на поверхности слоя порошка. Процесс проходит в рабочей камере с высокой температурой. Далее на поверхность насыпается очередной слой порошка и процесс повторяется. Готовый объект рождается в массе порошка, что позволяет печатать почти любые формы, не беспокоясь о поддерживающем материале. Подобные принтеры могут работать с различными полимерными порошками, литейным воском, нейлоном и даже металлическими порошками.

Послойное уплотнение (SGC)

Технология SGC была разработана компанией Cubital в 1987 году. Устройство работает по следующему принципу: на стеклянной пластине формируется рисунок слоя объекта заряженными электронами, далее пластина помещается над тонким слоем фотополимера, который экспонируется ультрафиолетовым лучом. Обработанный фотополимер твердеет, а пустоты заполняются слоем воска, процесс повторяется снова для следующего слоя.

3д принтер на основе этой технологии работает на очень дорогих и токсичных расходных материалах, а сама машина стоит огромные деньги.

Печать расплавленной нитью (FDM)

Makerbot Replicator 2

Деталь принтера RepRap

В основе технологии FDM лежит метод печати нитью, которая проходит через камеру плавления в рабочую камеру, откуда расплав выталкивается через специальное сопло на платформу печати, где формируется отпечаток. Объект фактически вырастает на опускающейся платформе. Этот метод часто называют просто "выращиванием".

Создателем технологии FDM считается Скотт Крамп, который запатентовал эту технологию в 1988 году и основал компанию 3D Dimension чуть позднее. Первая модель такого принтера была выпущена на рынок в 1991 году, имея довольно высокий ценник.

РепРап

RepRap Prusa Mendel

Британские конструкторы из университета города Бат начитались фантастики и решили создать 3д принтеры, способные себя копировать. Так появился проект RepRap (replicating rapid prototyper -- реплицирующее устройство для быстрого прототипирования), первый открытый (open source) 3d принтер. Вокруг RepRap собралось довольно большое сообщество по всему миру, которое занимается коллективной доработкой и развитием технологии. Сейчас в открытый доступ выложено уже третье поколение принтеров: Prusa i3.

Инструкцию и все необходимые файлы для создания своего RepRap можно скачать с сайта сообщества reprap.org

На основе технологий RepRap построены многие современные доступные 3д принтеры, например Makerbot

Размещено на Allbest.ru