Каких-то 40 лет назад 3D- печать казалась уделом фантастических рассказов, несмотря на то, что тогда уже были разработки и возможности для реализации. Но волшебная аура вроде: «А почему бы мне не напечатать себе дом или автомобиль?» больше напоминала перспективы термоядерного синтеза. Мол, вот еще 50 лет…
Однако после 1983 года, когда Чак Халл сделал первый 3D-принтер, технология в один момент стала сбывшейся мечтой. Сейчас любой может купить на Aliexpress недорогой принтер себе домой и получать детали относительно приемлемого качества. И это уже не говоря о промышленных вариантах, творящих настоящие чудеса.
В этой статье разберемся, в чем суть технологии, как она появилась и развивалась, а также в каких отраслях и зачем ее используют.
Принцип работы 3D-принтинга
Дальше будет простое объяснение для широкого круга читателей, просто чтобы был понятен принцип. Если вы — мастер по работе на 3D-принтере или знаете теорию и виды печати, смело пропускайте этот раздел.
Задача 3D-печати — перевести объемную деталь, смоделированную в специальной программе, в состояние готового изделия, которое можно потрогать. Примерно как вы набираете какой-то текст в Microsoft Word, который пока существует только в виде битов, нажимаете значок «Печать» и посредством исполнительного механизма — струйного или лазерного принтера — превращаете все это в приятно (или не очень) пахнущую краской страницу.
Итак, первый этап — это создание 3D-модели. Допустим, вы нарисовали эскиз вашей воображаемой детали любой формы. Знаете все ее размеры и понимаете, что хотите получить в итоге. Дальше берете CAD-программу и воссоздаете свою деталь в натуральном трехмерном виде. Сейчас есть масса решений: от бесплатных с открытым кодом вроде OpenSCAD или SketchUp до платных суперфункциональных AutoCad и SolidWorks.
Есть и другой путь — не ваять с нуля, а взять готовую похожую 3D-модель и «допилить напильником» в программе. Скажем, скачать с бесплатных ресурсов Thingiverse или 3DToday.
В любом случае цель — получить файл в формате STL (от англ. stereolithography).
Следующий этап — это объяснить исполнительному механизму, что нужно делать. Для этого STL-файл прогоняется через так называемый слайдер. Это программа, которая нарезает вашу 3D-модель на тонкие слои как бутерброд. Это может быть встроенная программа в CAD-систему или отдельное ПО: Cura, Slic3r и Repetier и так далее.
Для чего это нужно? Дело в том, что так и работает сам 3D-принтер по самой популярной технологии FDM/FFF (о других технологиях ниже): экструдер через сопло выдавливает горячий материал (например, полимер). Печатающий блок перемещается с помощью шаговых двигателей по трем осям и воссоздает фигуру пошагово, слой за слоем толщиной 50-400 мкм, словно скульптуру.
По форме этих плоских слоев система должна понимать, как именно должен перемещаться печатающий блок и работать каждый шаговый двигатель в любой момент печати. Например, на сколько и в каком направлении сдвинуть печатающую головку по осям Х, Y и Z с какой скоростью, при этом выдавив строго известный объем материала. Для этого программа-слайдер превращает нарезку в G-коды: набор таких команд для каждого исполнительного механизма. Это отдельный язык программирования, который также используется для большинства ЧПУ-станков. Разумеется, G-коды должны учитывать настройки конкретного принтера: разрешение, скорость, размер рабочей зоны и прочее.
После подготовки можно начинать печать: отправлять команду на принтер и ждать готовую деталь. Время и качество зависит как от параметров устройства, так и требований к конечному результату. Если нужна более высокая точность или больший размер, а сама деталь — сложная, то придется ждать дольше. Например, при средней скорости печати от 30 до 180 мм/сек, в зависимости от самого принтера, это может занять 3 часа, а может — и 30. Как и в любом деле, важно найти баланс.
Еще обычно с первого раза вряд ли получится сразу классное изделие. Приходится поиграть с настройками слоев, скоростью и ускорением, температурой, исходным материалом. А в конце — обработать деталь еще и вручную, приложив немало усилий. Но в ходе экспериментов приходит и приемлемый результат.
Ниже слева показана классическая проблема, когда первый слой отрывается от основания, заготовка изгибается. Например, из-за выравнивания стола или низкой адгезии полимера.
Справа другая проблема — принтер вдруг перестает печатать. Причин может быть несколько, от недостаточной температуры полимера до забитого сопла.
Давайте кратко посмотрим, какие методы и материалы чаще всего используют для 3D-принтеров. Опять же — это самая базовая информация просто для тех, кто не в курсе. На самом деле выделенные преимущества и недостатки относительны, и все зависит от задачи, моделей конкретных принтеров и их настроек.
1. FDM — послойное наплавление (Fusion Deposition Modeling)
Самый популярный метод, который мы уже упоминали выше. Отлично подходит для создания прототипов.
В 3D-принтер загружается катушка с материалом: PLA (полилактид), ABS (акрилонитрилбутадиенстирол), Nylon и другие. Каждый имеет свои преимущества с точки зрения температуры плавления, пластичности и износостойкости — тема для отдельного обзора. Может поставляться в разных цветах.
Дальше нить материала подается через нагреваемое сопло диаметром от 0,25 до 1 мм, плавится и наносится на поверхность. В процессе прохода печатающего блока нижний слой охлаждается и твердеет, создавая основу.
Часто в FDM-принтерах используют дополнительно вентиляторы принудительного охлаждения, а также устройства ретракта — чтобы втянуть излишки материала и не допустить появления «соплей». Дополнительно используют второе сопло: через него создаются опорные структуры, если деталь имеет сложную форму.
Преимущества:
-
Много разных и недорогих материалов;
-
Простота метода, поэтому — низкая стоимость оборудования и большой ассортимент.
Недостатки:
-
Не самая высокая точность изготовления;
-
Слоистая структура деталей.
2. SLA — лазерная стелиография (StereoLithography Apparatus)
Еще один популярный метод 3D-печати. Суть та же, что и в методе FDM — послойное построение модели. Только вместо полимерных нитей используется жидкая фотополимерная смола. Под воздействием лазерного луча смола твердеет — это называется фотополимеризацией.
Есть рабочая площадка, которая перемещается по оси Z. Над ней проходит валик и равномерно наливает слой жидкости. Направляемый сверху луч пробегает по поверхности и создает затвердевшие участки. Затем площадка опускается на высоту следующего слоя, и процесс повторяется. В конце площадка с готовой заготовкой поднимается вверх, и вы видите результат своей работы.
Преимущества:
-
Слои структурно связаны друг с другом, из-за чего модель получается более гладкой;
-
Высокая точность моделей — толщина слоя от 20 микрон, хотя тут все зависит от задачи и класса оборудования;
-
Можно создавать небольшие по размеру изделия.
Недостатки:
-
Жидкая смола стоит намного дороже нитей для FDM, расход выше;
-
Размер детали ограничен объемом ванны;
-
Более дорогое и сложное оборудование;
-
При длительном воздействии ультрафиолета деталь может деформироваться.
3. DLP — цифровая обработка светом (Digital Light Processing)
Метод очень похож на SLA — здесь также используется смола, которая затвердевает под воздействием света. Но отличие в том, что в этом методе нет бегающего луча лазера. Вместо этого используют световую проекцию: она сразу освещает весь слой, что значительно ускоряет создание детали.
У DLP есть еще одна разновидность, которую многие выделяют в отдельный класс 3D-принтеров — LCD или MSLA. Суть та же, но вместо проектора используют жидкокристаллический экран. Он пропускает свет только через участки, подлежащие отвердеванию.
Преимущества:
-
Более высокая скорость печати, чем при SLA;
-
Также высокая точность, хотя некоторые утверждают, что она хуже, чем в SLA;
-
Более низкая стоимость оборудования.
Недостатки: те же, что и для SLA. По сути, DLP — это более простая и «одомашненная» технология, имеющая свои преимущества.
4. SLS — выборочное спекание лазером (Selective Laser Sintering)
В этом методе используется другая механика: вместо жидкости используется полимерный нейлоновый порошок. Он насыпается и разравнивается тонким слоем, после чего лазер «выжигает» нужные участки. Сама камера нагревается чуть ниже температуры плавления полимера, чтобы увеличить скорость. Когда первый слой выжигается, платформа опускается и насыпается второй слой — процесс повторяется.
После остывания (иногда длится несколько часов) деталь получается достаточно ребристой — ее обязательно подвергают механической обработке. А для прочности дополнительно пропитывают клеящим составом.
Преимущества:
-
Не требуются поддерживающие элементы: можно получать более сложные геометрические фигуры;
-
Большой выбор порошков;
-
Лишний материал может использоваться повторно.
Недостатки:
-
Высокая пористость материала и достаточно грубая поверхность — требуется существенная доработка;
-
Требуется дождаться остывания порошка — занимает довольно много времени;
-
Более дорогое и сложное оборудование.
5. MJF — многоструйный синтез (Multi Jet Fusion)
Метод напоминает что-то среднее между SLA и SLS. Его придумала и запатентовала компания Hewlett-Packard.
В качестве основы изделия используют полиамид PA12. Порошок насыпают тонким слоем, и над ним ездит каретка с большим количеством форсунок — они наносят связывающее вещество на нужные участки слоя, после чего вся поверхность нагревается. В нужных точках происходит спекание — очень напоминает принцип работы струйного принтера.
Дальше все по старой схеме: платформа опускается, наносится новый слой и процесс повторяется.
Получается синтез двух методов: с одной стороны, неплохая скорость печати, с другой — не нужны поддерживающие структуры. Правда, само изделие также приходится обрабатывать: например, удалять лишний порошок и повышать прочность, а также ждать его остывания от 4 до 12 часов.
6. Polyjet — многоструйная печать
Один из самых интересных и передовых методов. Работает так: каретка ездит вперед и назад над основанием. На ней множество головок — они наносят жидкий фотополимер слоем толщиной всего лишь 16 мкм. На первом проходе наносится вещество, а на обратном ходе — слой облучается УФ-лампами, что приводит к затвердеванию нужного участка. Дальше основание смещается, и процесс повторяется.
Преимущества:
-
Совмещение сотен материалов и тысяч цветов — как в принтере;
-
Высокая скорость даже при тонких слоях;
-
Поверхность получается качественной, без видимых слоев или бугристости.
Недостатки:
-
Очень высокая стоимость оборудования — даже выше, чем у промышленных SLA;
-
Дорогие материалы с точно обозначенными характеристиками по скорости затвердевания и текучести.
Есть еще некоторые более экзотические методы: например, лазерная абляция, когда не наращивают слой за слоем, а «срезают» лишнее. Или когда изготавливают деталь не из полимеров, а из металла методом спекания порошка (SLM и DMLS) или из керамики. Но это тема для отдельной статьи.
Для понимания ниже приводится статистика, какие методы 3D-печати используют в мире чаще всего. С отрывом FDM (он же FFF) — самая популярная, причем 71% приходится на самостоятельное использование, например, дома. Другие методы больше используют в промышленности.
Давайте теперь посмотрим, как же появился первый 3D-принтер и что было до него.
От концепции к созданию: как появился первый 3D-принтер
Вообще сама идея 3D-печати лежит на поверхности — достаточно зайти в пещеру и увидеть сталактиты, сталагмиты или сталагнаты. Сама природа за сотни и тысячи лет создавала причудливые конструкции, только не из искусственных полимеров, а из карбоната кальция.
Первое упоминание концепции 3D-печати можно найти у английского писателя-фантаста Мюррея Лейнстера еще в 1945 году. В его рассказе Things Pass By он описывает, как в будущем все строится из особого материала — магнетронного пластика. Мол, дома и корабли могут буквально печататься по чертежам, а сам материал будет мгновенно затвердевать при комнатной температуре.
В 1950 году в рассказе Tools of the Trade писатель Рэймонд Джонс описал, как в будущем практически все, в том числе живые ткани, будет выращиваться с помощью так называемого «молекулярного спрея». Это не совсем 3D-печать, но направление задано то же.
Следующей вехой стала попытка запатентовать технологию нанесения металлосодержащих чернил на какую-то поверхность: например, чтобы сделать несмываемую маркировку. Автор — некий Йоханнес Готвальд в 1971 году предложил выдавливать струю такой проводящей смеси и с помощью двух электромагнитов управлять ее нанесением, формируя нужный рисунок. Изначально температура чернил была бы достаточной, чтобы они были жидкими, а после нанесения — охлаждались бы и затвердевали. Что-то это уже напоминает.
В начале 80-х годов технологии уже позволяли создать первое устройство для 3D-печати:
-
Шаговые двигатели существовали с 1936 года;
-
Эффект фотополимеризации был открыт в 1950-х годах, а в 1971 году датчанин Вин Келли Свенсон предложил технологию затвердевания при помощи лазерного излучения;
-
ЧПУ-станки работали на производстве еще с 60-х годов: а именно этот принцип управления и лежит в основе 3D-принтера.
В 1981 году Хидео Кодама, доктор из исследовательского университета в Нагое, придумал оригинальную конструкцию, прообраз SLA-принтеров. Он предложил освещать поверхность фотополимерной смолы УФ-светом, используя маску-фильтр для нужных участков. Погружая затем затвердевший слой и меняя фильтры, можно было бы последовательно сформировать цельный объект.
К сожалению, из-за ограниченного финансирования и отсутствия интереса начальства он не оплатил патентные взносы — все заглохло.
В 1982 году компания Raytheon Technologies получает патент на способ получения объемных изделий путем последовательного осаждения тонких слоев расплавленного металла на подложке.
Наконец, в 1984 году американский инженер Уильям Мастерс подает заявку на первый в истории патент на устройство для 3D-печати. Точнее, это была идея, как можно объединить CAD-моделирование на компьютере, ЧПУ-систему управления и свойство полимеризации под воздействием лазера. Патент был зарегистрирован в 1987 году, но сам Мастерс так и не смог найти инвесторов и занялся производством каяков. Лишь в начале 90-х годов он снова вернулся к этой теме и основал компанию Perception Systems, когда 3D-принтер уже стал реальностью.
Однако в истории зафиксировано, что первый 3D-принтер создал другой человек.
В 1982 году инженер-проектировщик Чарльз Халл работал в небольшой компании Ultra Violet Products. Она производила фотополимерную смолу для покрытия столов. Наносите жидкий слой на поверхность, подставляете под УФ-излучение — она твердеет и образует классное защитное покрытие.
Помимо этого, в Ultra Violet Products производились образцы из пластика для испытаний. Процесс был очень трудоемким: сначала создавались чертежи, на основе них продумывалась форма для литья. Когда она изготавливалась, с ее помощью делали одну деталь — и если в этом прототипе был какой-то изъян, форму приходилось переделывать. Все это отнимало несколько недель.
Чарльзу Халлу пришла в голову идея: можно сконцентрировать УФ-луч и сделать так, чтобы он перемещался над поверхностью фотополимерной смолы, которую производит его компания. На поверхности будет появляться затвердевший рисунок — первый слой. После этого его нужно будет немного опустить и повторить процедуру, создавая слой с уже новым рисунком. Слои будут сливаться друг с другом, и в итоге получится объект нужной формы.
Компьютер с CAD-системой для работы есть, все материалы тоже. Дело за малым — найти время для экспериментов. Однако начальник Чарльза посчитал, что его затея — ерунда, и предложил заниматься этим в свободное время, по вечерам после работы.
Халл согласился. Он погрузился в принципы ЧПУ-управления, заказал нужные детали через знакомых, собрал установку и принялся экспериментировать. Какой должна быть скорость хода и интенсивность, чтобы фотополимер успевал затвердевать? Как разложить модель на слои и описать это в виде инструкций? Вопросов было много.
Спустя несколько месяцев упорной работы он наконец-то получил результат: небольшую деталь, помещавшуюся на ладони и напоминавшую подставку для сваренных яиц. Поздним вечером 9 марта 1983 года он позвонил жене, когда она уже готовилась ложиться спать, и сказал: «Приезжай скорее, я только что создал нечто грандиозное».
В 1984 году Чарльз Халл подает заявку в патентное бюро на способ и саму установку для производства 3D-деталей методом стереолитографии — термин, который он же сам и придумал. Халл определил этот процесс как «систему создания трехмерных объектов путем создания образца поперечного сечения формируемого объекта».
Удивительно, что он подал заявку на три недели позже французских инженеров Алена Ле Мехо, Оливье де Витта и Жана-Клода Андрэ — они предложили точно такую же систему, основанную на твердотельном лазере. Однако компании-инвесторы CILAS и Alcatel-Alsthom отклонили патент из-за «отсутствия деловой перспективы».
В 1986 году Чарльз Халл получает патент, увольняется из Ultra Violet Products и открывает собственную фирму 3D Systems по производству оборудования для печати деталей.
В 1987 году 3D Systems привлекает внимание американских автопроизводителей вроде General Motors: для них возможность быстрого получения прототипов стала настоящим откровением из-за огромного количества деталей. В том же году компания Халла создает первый коммерческий 3D-принтер SLA-1 и формат файлов STL для них, ставший стандартом на десятилетия вперед.
Одиссея 3D-печати
После революции Чарльза Халла и появления первой технологии 3D-печати — SLA стали появляться и другие методы, о принципе которых мы говорили выше.
В 1988 году, всего через год после получения Халлом патента на SLA-принтер, студент Техасского университета Карл Декард и его преподаватель Джо Биман представили работающий принтер на основе выборочного спекания лазером (SLS) и получили патент на него уже в 1989 году. Причем судя по описанию, изначально метод ориентировался даже не на полимерные порошки, а на металлические. Преимущества были очевидны: мало отходов, отсутствует износ инструмента при фрезеровании, не надо изготавливать форму для литья.
Еще через год Декард стал сооснователем компании Desk Top Manufacturing (DTM) и стал предлагать свои продукты для быстрого прототипирования конструкторским бюро. Особенно она стала популярно в аэрокосмической отрасли — НАСА стали одними из главных клиентов компании. Кстати, спустя 12 лет, в 2001 году, компанию выкупил 3D Systems, став на долгое время монополистом в области аддитивного (еще один популярный термин) производства.
Наконец, следующий важнейший шаг был сделан в 1989 году, когда семейная пара инженеров Скотт и Лиза Крампы придумали способ моделирования послойным наплавлением полимеров (FDM) — самый распространенный сейчас метод 3D печати. В 1992 году они получили патент и основали компанию Stratasys.
Европа старалась не отставать от США. В 1989 году доктор Ханс Лангер основал компания EOS GmbH — аббревиатура от Electro Optical Systems. В 1991 году они представили свою первую коммерческую установку EOS STEREOS 400, работающую по принципу SLA. А спустя год — STEREOS 600, имевшую большую скорость, разрешение и объем рабочей камеры. За следующие несколько лет автоконцерны Mercedes, BMW и Audi купили не один десяток таких машин.
В 1993 году появляется следующая технология Polyjet — хотя на тот момент она не была настолько продвинутой. Ее разработала группа ученых в Массачусетском технологическом институте под руководством Эммануэля Сакса. Суть метода напоминала струйный принтер: печатающая головка перемещалась над слоем порошка и наносила связующий материал на нужные участки. Дальше слой опускался, насыпался следующий и процесс повторялся.
Первые принтеры на основе этого метода начала производить компания Z Corp c 1997 года. Серия принтеров Z400 до сих пор считается легендарной в отрасли.
В 1995 году в институте Фраунгофера ILT рождается технология выборочного наплавления металлов (SLM или DMLS), о которой мы также упоминали. По сути, это тот же SLS, только используется металлический порошок, сплавляемый мощным лазером слой за слоем.
Первую же попытку создать что-то более компактное предприняла компания Solidscape. Их первая установка Model Maker помещалась на столе, имела точность меньше одной тысячной дюйма и работала на базе собственной CAD-системы. Она позволяла наплавлять воск, создавая качественные изделия небольшого размера, что особенно ценилось ювелирами — они могли создавать дешевые прототипы по индивидуальным заказам и согласовывать все нюансы с клиентом заранее.
В конце 90-х технология все еще оставалась дорогой и недоступной обычному пользователю, однако активно использовалась даже в самых неожиданных отраслях. Например, в 1999 году ученые из Института регенеративной медицины Уэйк Форест напечатали каркас мочевого пузыря, покрыли их собственными клетками пациента и успешно трансплантировали орган.
В 2005 году вызов глобальным производителям вроде 3D Systems и Solidscape бросил преподаватель математики из университета Бата Эдриан Бойер. Он точно понимал, насколько технология 3D-печати важна для человечества и хотел, чтобы она стала более доступной. Так появился проект RepRap (Replicating Rapid Prototyper): недорогие принтеры с открытым исходным кодом, которые смогут печатать в том числе детали для других 3D-принтеров и как бы воспроизводить сами себя.
Главная проблема состояла в патентах на саму технологию: бесплатно использовать самый доступный метод FDM было нереально. А значит, цена для конечного пользователя все еще была огромной.
В 2009 году случилось то, чего ждали сотни стартапов по всему миру — срок действия патентов кончился. Это подтолкнуло и крупных игроков включаться в конкуренцию и предлагать более дешевые модели 3D-принтеров. Появились тысячи свободных CAD-моделей, десятки CAD-приложений и слайсеров, а также новые методы вроде MJF и MSLA. Это не говоря об огромном скачке в плане самих материалов. В общем, такой обзор — тема для отдельной статьи, за рамками истории появления 3D-печати.
Важен результат: за последние 10 лет средняя цена на 3D-принтер снизилась в 7,5 раз, а объем рынка c 2013 по 2021 год вырос почти в 5 раз.
Отрасли, где чаще всего применяется 3D-печать
Кроме бытового применения (уверены, многие читатели на Хабре работают с 3D-принтерами регулярно), аддитивное производство используется в целом ряде отраслей. Вот несколько примеров.
Аэрокосмическая и оборонная промышленность
Одна из первых отраслей, где возможности 3D-печати оценили по достоинству. Все логично: это позволяет не только уменьшить сроки разработки, но и получить более сложные и легкие детали в рамках мелкосерийного производства без избыточных затрат.
Пример. Для ракеты Ariane 6 напечатали форсуночную головку по методу SLM, через которую топливная смесь нагнетается в камеру сгорания. Обычно подобные детали состоят из сотен деталей (для Ariane речь идет о 248 деталях), которые необходимо обработать и сварить между собой. 3D-печать позволяет изготавливать эти компоненты как единое целое.
Автомобильная промышленность
Еще один первопроходец в плане использования 3D-печати. Преимущества очевидны: быстрое прототипирование в высококонкурентной среде, возможность кастомизации и гибкого подхода к дизайну.
Пример. Porsche недавно представила новую концепцию сидений для спортивных автомобилей, в которой используются 3D-печать и решетчатый дизайн. Новые сиденья оснащены центральными секциями сиденья и спинки, напечатанными на 3D-принтере из полиуретана, жесткость которых можно настроить по трем уровням: жесткий, средний и мягкий.
Другой пример: компания Ford использует 3D-печать для создания оснастки, такой как крепление элементов двигателей или кронштейнов. Более легкие и дешевые детали, которые не нужно производить десятками тысяч штук. Также это — отличный вариант в плане запасных деталей для сервисных центров.
Медицина и стоматология
Про выращивание органов вроде мочевого пузыря мы уже упоминали: список можно продолжать бесконечно. Преимущества на поверхности: вряд ли найдется более индивидуальная вещь, чем протез челюсти, коронки или почки.
Пример. Компания Align Technology использует 3D-печать для создания прозрачных пластин для выравнивания прикуса. При производстве используется как метод SLA на основе нетоксичных смол, так и MJF. Суммарно в области ортопедии речь идет о 600 000 разных изделий в год.
Другие примеры — это искусственные тазобедренные и коленные суставы, «заплатки» для черепа или замена спинных позвонков.
Потребительские товары
Вряд ли можно представить себе более конкурентную среду, чем производство обуви, велосипедов, игрушек и всего в таком духе. Срок изготовления должен быть минимальным, поэтому возможности 3D-печати поистине бесценны для компаний.
Пример. Компания Adidas для своих кроссовок Futurecraft 4D печатает карбоновые межподошвы. Эту технологию придумал и запатентовал стартап Carbon — всего в слое есть 20 000 соединений, повышающих упругость при ходьбе. С помощью других методов подобное очень сложно реализовать.
Еще из интересного: компания Chanel производит кисточки для туши Révolution Volume, напечатанные на принтере по методу SLS. С помощью 3D-печати была оптимизирована конструкция кисточки — например, шероховатая, зернистая текстура улучшает сцепление туши с ресницами.
Промышленные товары
Тут тоже все очевидно: возможности быстрого прототипирования для ОЕМ производителей станков или инструментов — настоящий клад. Но кроме этого аддитивное производство позволяет получать реально сложные конструкции деталей в виде единого целого. Это дает лучшие эксплуатационные характеристики.
Пример. Компания Bowman — ведущий производитель подшипников в Великобритании. Используя технологию HP Multi Jet Fusion (MJF) и нейлоновый материал PA11, компания смогла изготовить сложнейшую конструкцию Rollertrain, в которой элементы качения скрепляют каждую секцию клетки.
Еще пример — это изготовление оснастки по индивидуальным заказами. Хорошо многим знакомый производитель инструментов Wilson Tool International открыл отдельное подразделение 3D-печати — Wilson Tool Additive. Заказчики обращаются со своими чертежами и получают готовый элемент любого размера и формы меньше, чем за 12 часов.
Конечно, есть еще множество применений — расскажите о тех, что знаете вы, комментариях.
Что ждет нас в будущем
Что же будет дальше, если вовсю печатают не только детали для множества отраслей промышленности, но и целые автомобили, самолеты и даже дома?
Важнейшая технология, которую активно пытаются реализовать уже несколько лет — это 4D-печать. Нет, никто не пытается придумать еще одно измерение, хоть термин и напоминает больше маркетинговый ход.
Просто объекты производятся из «умных» материалов, которые меняют свои свойства с течением времени или из-за изменения окружающей среды: температуры, давления, влажности, кислотности и так далее.
Речь идет о полимерах с памятью формы — SMP. Скажем:
-
Обувь будет менять свои свойства и становиться более упругой, когда на нее будет возрастать нагрузка во время бега;
-
Стенты, которые будут изменять свою форму под воздействием увеличенного кровотока;
-
Гибкие защитные экраны для космических аппаратов, разворачивающиеся в нужный момент времени и защищающиеся оборудование и космонавтов.
И так далее — сфера применения огромна и ограничена, кажется, только человеческой фантазией.
Но если говорить в целом о развитии аддитивного производства, то самое важное, на наш взгляд, — это:
-
Сокращение сроков создания прототипов — чтобы печать с приемлемой точностью занимала не часы, а минуты или даже секунды.
-
Повышение разрешающей способности принтеров для создания еще более геометрически сложных объектов, а желательно еще и без поддерживающих элементов;
-
Использование еще более разнообразных и неожиданных материалов. Возможно, даже на уровне микромира;
-
Интеграция в производственные цепочки — чтобы в идеале можно было получать автоматизированное производство тысяч деталей в день.
И глядя на путь, который 3D-печать прошла за каких-то 40 лет с момента изобретения Чарльза Халла, кажется, что это — абсолютно неизбежная вещь. Нам остается только пристегнуться и не слишком сильно удивляться.
А как вы используете 3D-принтер? И что думаете о будущем технологии?
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.
