Всё о 3D-печати - Основные принципы

Основные принципы

Создание 3D-моделей

Трёхмерные модели для последующей печати могут быть созданы двумя способами: вручную с помощью программ для 3D-дизайна или с использованием технологии 3D-сканирования. Первый способ можно сравнить с цифровой лепкой — дизайнер вручную формирует нужную форму в специализированном программном обеспечении. Второй способ — автоматический: специальный 3D-сканер фиксирует параметры реального объекта (форму, цвет, текстуру и т.д.) и превращает их в цифровую модель.

Оба подхода могут показаться сложными для пользователей без технической подготовки, поэтому в последние годы популярность приобрели онлайн-платформы, где можно скачать или заказать готовые модели. Наиболее известные из них — Thingiverse, Shapeways и Threeding.

Процесс 3D-печати

Для печати используется файл с цифровой моделью (чаще всего в формате STL), который принтер обрабатывает, нанося материал слоя за слоем. В качестве исходного материала могут применяться полимеры, смолы, порошки, бумага и другие материалы в разных физических состояниях. Печатаемая форма создаётся из последовательных сечений, которые постепенно соединяются в цельный объект.

Ключевым достоинством аддитивного метода является способность воспроизводить конструкции с очень сложной геометрией, которую практически невозможно получить при классических методах производства.

Разрешение и точность

Под разрешением 3D-принтера понимается, насколько тонкими будут слои материала (ось Z) и насколько точно печатающая головка перемещается по горизонтали (оси X и Y). Эти параметры измеряются в микрометрах или DPI (точках на дюйм). Средняя толщина одного слоя составляет около 100 микрон (250 DPI), хотя высокоточные устройства, такие как 3D Systems ProJet или Objet Connex, способны печатать с точностью до 16 микрон (1600 DPI). Качество по осям X и Y можно сравнить с лазерными принтерами, а размер частиц используемого материала обычно колеблется от 50 до 100 микрон.

Создание и время изготовления

Процесс печати занимает от нескольких часов до нескольких суток — в зависимости от технологии, габаритов и сложности модели. Промышленные установки могут напечатать изделие быстрее, особенно при параллельной печати нескольких объектов. Однако при массовом производстве изделий из пластика литьё под давлением остаётся более экономичным вариантом. Тем не менее, при ограниченных тиражах или необходимости частых изменений в дизайне 3D-печать предоставляет больше гибкости и снижает затраты на единицу продукции.

Компактные 3D-принтеры, используемые в офисах или домашних условиях, дают возможность дизайнерам быстро воплощать идеи и разрабатывать прототипы без привлечения сторонних производств.

Постобработка и точная подгонка

Хотя качество печати большинства устройств достаточно для повседневных нужд, для задач, где критична высокая точность, может применяться дополнительная обработка. Например, изделие сначала печатается с небольшим запасом по размерам, а затем обрабатывается на высокоточных станках. Комбинированные системы, такие как LUMEX Avance-25, объединяют аддитивное производство и последующую мехобработку.

Некоторые принтеры способны печатать сразу с использованием разных материалов и цветов. Также часто используются так называемые опорные конструкции, которые поддерживают элементы модели, не соприкасающиеся с платформой. После завершения печати такие опоры либо отламываются вручную, либо растворяются в специальных жидкостях, не повреждая основную структуру изделия.