Что такое 3 d принтер его возможности. Технология быстрого прототипирования

Не смотря на то, что первый 3D принтер появился около 30 лет назад, широким массам эта технология стала доступной совсем недавно. Конечно, многие слышали, и даже видели такие устройства, а некоторые даже пользуются ими дома. Однако, мало кому известны все возможности 3D принтера.

Принтер для трехмерной печати – это в полной мере универсальный инструмент, который нашел свое применение практически во всех областях промышленности. Кроме этого такие устройства успешно используются и в офисах и в личных целях – в быту. Это объясняется уникальными характеристиками и возможностями 3Д принтеров, которые практически не имеют границ.

1. Возможности 3Д принтера

Многие задаются вопросом, для чего нужен 3D принтер? Ответ лежит в их возможностях. А возможности современных 3D принтеров крайне широки и ограничиваются только вашей фантазией. С их помощью можно изготовить практически любой физический объект. При этом качество распечатанной модели, ее детализация и структура поражает своей точностью.

Стоит отметить, что современные принтеры для трехмерной печати способны работать с разными материалами, что позволяет использовать их в разных областях производства. На сегодняшний день такие устройства способны использовать следующие материалы для печати:

Металлическая пудра (от нержавеющей стали до титана);
Пищевые материалы для выпечки;
Строительные смеси (цемент, гипс и так далее;
Стеклянный порошок;
Различные виды пластика;
Мягкая резина и полиуретан.

Как уже говорилось выше, 3Д принтеры нашли широкое применение во всех отраслях промышленности. С их помощью создаются опытные образцы, которые позволяют наглядно изучать детали и узлы механизмов, улучшать их и создавать рабочие прототипы. Благодаря этому трехмерная печать уже несколько лет успешно используется в автомобильной промышленности и в производстве всевозможных механизмов. Кроме этого 3Д принтеры используются в кондитерской промышленности, в строительстве, в дизайнерских студиях, в быту и так далее.

1.1. Типы 3Д принтеров

Существуют различные виды устройств для трехмерной печати. В зависимости от типа различаются и возможности. К примеру, принтер, печатающий металлом, способен изготовить практически любую деталь из любого металла. При этом напечатанные на 3D принтере изделия уступают по прочности и другим характеристикам деталям, изготовленным традиционным методом. Более того, такой трехмерная печать позволяет создавать детали гораздо быстрее и с меньшими затратами.

Также существуют огромные 3Д принтеры, которые способны создать целый жилой дом в натуральную величину. Конечно, пока еще высота дома не превышает 6-8 метров, однако эта технология активно развивается, и уже в скором времени этот показатель существенно вырастет. Данная технология уже достаточно давно и весьма успешно используется в строительстве для создания декоративных ограждений из бетона, а также для изготовления различных декоративных украшений для сада и дома.

В архитектуре 3Д принтеры также преуспели. С их помощью создаются уменьшенные копии будущих зданий, и даже целых кварталов. Это позволяет архитекторам дорабатывать свои идеи и воплощать их в жизнь.

Пожалуй, наибольшим распространением пользуются принтеры, печатающие пластиком. Они пользуются огромным спросом в ювелирном производстве, так как с их помощью можно создавать прототипы колец и других украшений. Кроме этого такие принтеры используются для изготовления всевозможных сувениров, брелков, игрушек для детей любых возрастов, чехлов для телефонов, мебельной фурнитуры и так далее. Возможности 3Д принтера, независимо от используемого расходного материала, действительно поражают.

1.2. Бытовые и промышленные 3Д принтеры

Различие между бытовыми и промышленными устройствами для трехмерной печати заключается лишь в размерах. Это означает, что принцип работы таких устройств абсолютно одинаковый. Более того, скорость и качество печати также практически не отличается. Однако благодаря большим размерам промышленный 3D принтер имеет больше возможностей, так как он способен распечатать практически любую деталь без ограничений по размерам.

Ответ на вопрос, что можно распечатать на 3D принтере – все что угодно. На сегодняшний день существуют автомобили, здания, украшения, детали для механизмов и многие другие вещи, распечатанные на 3Д принтере. Кроме этого существуют принтеры, способные распечатывать одежду. Конечно, пока еще в качестве расходных материалов используется мягкая резина и полиуретан. Однако ведутся активные разработки, и в скором времени этот список будет существенно шире.

2. Трехмерный принтер: Видео

2.1. Что еще можно делать на 3D принтере

Как вы уже знаете, возможности 3D принтера ограничиваются только вашей фантазией. Другими словами с его помощью можно создавать любые физические объекты, от опытных образцов деталей и целых механизмов, до абстрактных украшений, которые вы сможете смоделировать. Кроме этого стоит отметить, что технология трехмерной печати активно развивается. Каждый год появляются новые расходные материалы и новые модели самих принтеров, имеющих еще больше возможностей и более высокие показатели скорости и качества печати.

3. Как использовать 3D принтер

Несмотря на то, что технология трехмерной печати уже достаточно плотно вошла в жизнь людей, многие не знают, как использовать такие устройства. В первую очередь стоит отметить, что при покупке 3Д принтера в комплекте присутствует инструкция, которая относится конкретно к данной модели. Но, учитывая что все принтеры имеют один принцип работы, можно выделить общие правила использования.

Для начала требуемую деталь необходимо смоделировать на компьютере. Для этого существует специальное программное обеспечение для работы с трехмерными объектами. После этого принтер подключится к ПК (способ подключения описан в инструкции) и начинается печать. Перед началом печати принтер необходимо подготовить. Как это сделать также указано в инструкции.

Появление на рынке 3D-принтеров ознаменовало новую эпоху. Если раньше продукция, разработанная на базе высоких технологий, в бытовом хозяйстве позволяла решать привычные задачи, то в случае с трехмерной печатью предлагается новый способ применения устройств. Разумеется, новым он является только для рядового пользователя, так как в промышленности и на производственных предприятиях схожие технологии используются давно. Но в любом случае печать на 3D-принтере значительно расширяет возможности потребителя, к освоению которых, как показывает практика, готовы далеко не все. Во многом это связано со сложностью технологической реализации аппаратов, а также с нюансами их эксплуатации.

Но самые интересные вопросы касаются пользы от таких принтеров. Какие изделия позволяет создавать данное устройство? Для каких целей его продукцию можно использовать? И как работает 3D-принтер? Это важные вопросы, так как трехмерная печать все же является недешевым удовольствием. Поэтому приобретать соответствующее оборудование ради любопытства, мягко говоря, нецелесообразно. По крайней мере, стоит детальнее вникнуть в рабочие процессы печати и выяснить, какую пользу от них можно ожидать.

Что такое 3D-принтер?

Это устройство для трехмерной печати, посредством которого можно генерировать объемные предметы, дублирующие заранее подготовленную виртуальную модель объекта. По сравнению с традиционными принтерами, которые выводят электронный текст на бумагу, 3D-устройства обеспечивают вывод трехмерной информации, то есть создают объекты с реальными физическими параметрами. Собственно, для понимания того, как работает 3D-принтер, следует рассмотреть этапы изготовления твердых предметов с его помощью.

Принцип работы в общих чертах

Начинается работа с создания виртуального шаблона на компьютере с помощью специальной программы. Далее происходит обработка программным способом модели с целью ее разделения на слои. После этого в работу вступает техническая часть принтера, послойно формируя массу из композитного порошка для дальнейшего изготовления предмета. По мере заполнения специальной камеры материалом ось принтера распределяет массу по рабочей поверхности. После формирования каждого слоя головка устройства накладывает клеевую основу. Повторяется этот процесс до момента, пока не будет выполнен объект, разработанный в программе для печати. Важно учитывать, что изготовление на 3D-принтере может выполняться по разным технологиям. Соответственно, меняется и и свойства используемого материала, а также подходы к программной реализации задачи.

Технология быстрого прототипирования

Несмотря на различия в нюансах процесса изготовления, практически все устройства для трехмерной печати работают на принципе быстрого прототипирования. В соответствии с данной концепцией, производство осуществляется путем быстрого формирования опытных моделей для предварительной демонстрации возможностей будущего продукта. Задумывалась технология еще в 1980-х годах с целью создания образцов и заготовок. Сегодня этот метод известен как понимание которого и даст ответ на вопрос о том, как работает 3D-принтер и что отличает его функцию от традиционных подходов к изготовлению предметов. Так, если в процессе фрезерования, точения и происходит удаление материала, а ковка, прессовка и штамповка изменяют форму заготовки, то аддитивное производство предполагает увеличение массы материала посредством наращивания слоями. Иными словами, 3D принтер изменяет фазовое состояние веществ в определенных границах пространства. На сегодняшний день трехмерная печать развивается в нескольких направлениях, среди которых можно выделить стереолитографические технологии (STL), методы нанесения термопластов (FDM) и лазерное спекание (SLS).

Метод послойного наплавления термопласта

Это, пожалуй, наиболее популярная техника трехмерного изготовления. Распространенности FDM-аппаратов способствует сразу несколько факторов. В первую очередь в работе устройств используются относительно недорогие пластики. Также имеет значение простая техника эксплуатации, что особенно важно в работе с таким оборудованием. Как правило, технологии 3D-принтеров этого типа предусматривают работу с термопластиками, одним из которых является полилактид. Среди преимуществ этого материала отмечается экологичность, так как получают данный пластик из сахарного тростника и кукурузы.

Главным же элементом в самом принтере стоит назвать экструдер, который выполняет задачу печатной головки. Впрочем, в этой части не все так однозначно, поскольку элемент представляет собой комплекс отдельных компонентов. Если рассматривать термин «экструдер» в привычном понимании, то к нему будет относиться только часть головки в виде подающего механизма. Так или иначе, печатающая основа подает пластик для 3D-принтера путем нанесения расплавленной нити. Движение механической части обеспечивается электромотором. В итоге механизм направляет нить в нагреваемую трубу сопла, которая и формирует конечный объект.

Стереолитографические установки

Технология лазерной стереолитографии сегодня широко применяется в протезировании зубов. Это второй по популярности тип принтеров для 3D-печати. Отличительной чертой стереолитографических устройств является получение непревзойденно высокого качества объектов. Достигаются такие результаты благодаря разрешению аппаратов, которое может исчисляться единичными микронами. Поэтому вполне логично, что работа 3D-принтера на основе лазерной стереолитографии высоко ценится не только стоматологами, но и ювелирами. Программная часть устройства во многом напоминает FDM-аналоги, но есть и целый ряд особенностей технологии. Несмотря на тот факт, что принцип печати называют лазерной стереолитографией, все чаще функция такого оборудования базируется на светодиодных ультрафиолетовых проекторах.

Проекторные модели надежнее лазерных и по цене обходятся дешевле. Для них не нужны деликатные зеркала, обеспечивающие отклонение лучей, что упрощает конструкцию. В то же время печать на 3D-принтере с проекторами отличается высокой производительностью. Данное преимущество достигается благодаря тому, что происходит не последовательное, а полное засвечивание контура слоя.

Лазерное спекание

Еще одна разновидность применения лазерного метода. В этом случае применяется легкоплавный пластик. Мощный лазер прорисовывает по пластиковой основе сечение объекта, что приводит к плавлению и спеканию материала. Так происходит с каждым слоем до получения завершенной модели, которую подготовила программа для 3D-принтера в качестве заготовки. Остатки пластикового порошка стряхиваются с полученного предмета в конце рабочего процесса. Существенным недостатком таких аппаратов является создание объектов с пористой поверхностью. С другой стороны, это никак не влияет на прочность изделий. Более того, именно вышедшие из таких принтеров модели являются самыми долговечными. Сама же установка имеет сложную конструкцию и, как следствие, высокую стоимость. При этом и процесс изготовления отнимает много времени по сравнению с 3D-принтерами других типов. Как отмечают пользователи, скорость формирования модели составляет несколько сантиметров в час.

Расходные материалы

Основным материалом для создания моделей путем трехмерной печати является термопластик. Кроме уже упомянутых разновидностей, стоит отметить пластик для 3D-принтера в форматах ABS и PLA. Также используется нейлон, поликарбонат, полиэтилен и другие виды, также используемые в промышленности. При этом некоторые установки допускают и смешивание материалов, а также использование вспомогательных веществ, улучшающих качественные характеристики будущего изделия. Например, для этой цели используют который, в сущности, является той же разновидностью пластика PVA. Растворив его в воде, пользователь может создавать сложные геометрические фигуры.

Наиболее же экзотическим материалом для использования в подобных задачах является металл. Чтобы получить такое изделие, также применяют 3D-модели для печати на 3D-принтере, а отличия технологии сводятся к функции С ее помощью наносится связующая клейкая масса в места, куда указывает компьютерная программа. Далее на всю рабочую область головка наносит тонкий пласт металлической пудры. То есть металл не плавится, как в случае с пластиками, а накладывается и склеивается послойно в виде мельчайших частичек.

Управление работой принтера

Для начала стоит отметить операции, которые контролируются пользователем через компьютер. Это регулировка температуры сопла и рабочей площадки, темпы подачи материала и работы электромотора, который обеспечивает позиционирование печатающей головки. Все эти действия находятся под управлением электронных контроллеров. Как правило, современные модели таких устройств базируются на системе Arduino с открытой архитектурой. Что касается программного языка, то в принтерах используется так называемый G-код, построенный на командах управления оборудованием для печати. На этой стадии можно перейти к рассмотрению программ-слайсеров, которые обеспечивают перевод 3D-модели для печати на 3D-принтере в понятный контроллерам код. Сразу надо сказать, что такое программное обеспечение не имеет прямого отношения к разработке графических моделей.

Программное обеспечение

В перечень основных задач слайсеров входит установка параметров, в соответствии с которыми будет осуществляться печать. Выбор конкретной программы определяется типом принтера. Например, устройства RepRap подразумевают использование слайсеров, выполненных с открытым кодом. Среди таких можно выделить Replicator G и Skeinforge. Однако немало и производителей, которые рекомендуют использовать только фирменное ПО от конкретных компаний. Это, в частности, относится к аппаратам Cube от фирмы 3D Systems. Что же касается моделирования изделий, то этим занимается специальная программа для 3D-принтера, предназначенная для трехмерного проектирования. Обычно для этих целей используют CAD-редакторы, которые, впрочем, требуют определенного опыта работы с дизайном 3D.

Какие изделия можно получить?

Спектр возможностей трехмерных принтеров активно расширяется, что позволяет создавать продукцию для самых разных сегментов рынка. Если говорить о строительстве и архитектуре, то здесь очень ценятся возможности изготовление макетов, для которых, собственно, и разрабатывалась концепция аддитивного производства. В машиностроительной промышленности также широко используется 3D-принтер. Изделия в данном случае могут быть представлены и потребительской продукцией, и отдельными элементами для концептов. Как уже говорилось, высокая точность изготовления деталей была высоко оценена работниками медицины. Помимо протезирования, 3D-принтер используется в изготовлении макетов и образцов органов.

Во второй половине XVII века человечество изобрело паровой двигатель, подтолкнувший мир к первой промышленной революции. Вторая промышленная революция, связанная с изобретением двигателя внутреннего сгорания и распространением электричества, длится до сих пор и явно переживает период упадка. Ее технологии уже выработали свой потенциал и ждут, когда на смену им придет нечто другое, нечто более совершенное. Что это может быть? Существует мнение, что именно технологии 3D-печати смогут придать развитию человечества новый импульс.

Это сейчас возможности 3Д-принтеров вызывают не более чем любопытство сродни тому, что мы обычно испытываем в зоопарке, глядя на неведомую зверушку, однако в долгосрочной перспективе (20-30 лет) их потенциал поистине огромен. Перечень сфер, в которых задействованы технологии 3Д-печати, довольно широк и затрагивает многие аспекты жизнедеятельности человека.

Быстрое создание прототипов

Если раньше трехмерное моделирование представляло собой исключительно трудоемкий процесс, то сегодня любой, даже самый простой настольный 3D-принтер способен напечатать трехмерную пластиковую модель с разрешением в 100 микрон. Роль человеческого фактора при этом сводится к минимуму, а изготовленный предмет будет в точности соответствовать своей компьютерной модели. Реальные прототипы изделий уже сегодня позволяют компаниям исследовать рынок, а простота процесса дает возможность дизайнерам быстро вносить в концепты необходимые изменения.

Печать сложных объектов

Даже сейчас можно навскидку назвать несколько сфер, в которых 3D-принтеры успешно используются для производства сложных деталей:

Индивидуальная ортодонтия – в компании Align Technology уже давно используют метод стереолитографии для изготовления индивидуальных зубных скоб для пациентов. Скобы изготавливаются из безвредного полимера на основе 3D-сканов ротовой полости.
Индивидуальные слуховые аппараты – компания Siemens производит слуховые устройства на основе отсканированных ушных раковин, которые идеально подходят пользователю.
Изготовление деталей самолетов – при создании системы контроля окружающей среды для истребителя F-18 используются трубки, напечатанные при помощи 3Д-принтера.

3D-печать в медицине

В будущем возможности 3D-принтера в медицине не будут ограничиваться лишь созданием индивидуализированных протезов. Хирурги, занимающиеся пересадкой органов, мечтают о том, что однажды смогут получать требуемые органы по первому требованию. И для этого у них есть все основания, поскольку первый биопринтер уже создан и исправно функционирует.

Стоит он порядка 200 тысяч долларов, а над его разработкой трудились сотрудники компании Organovo, специализирующейся на регенеративной медицине, и инженеры машиностроительной фирмы Invetech. Первый в мире биопринтер использует ту же самую технологию, что и обычные 3Д-принтеры, однако вместо капелек полимера распыляет крошечные кластеры клеток, которые впоследствии как бы «сплавляются» в единую структуру.

Безусловно, индустрия 3D-печати органов только зарождается, однако первые реальные результаты имеются уже сегодня. Так в 2006 году, американские ученые из Северной Каролины успешно пересадили семерым пациентам искусственные мочевые пузыри, которые нормально функционируют до сих пор. В общем, не удивляйтесь, если через 10 лет биопринтер сможет напечатать из стволовых клеток печень, почку или даже сердце.

«Пищевые» 3D-принтеры

Ученые Корнелльского университета (США) разработали новую технологию печати гидроколлоидами, которая в перспективе позволит печатать овощи, хлеб, мясо, молочные продукты и вообще все, что может пожелать душа гурмана. Правда речь идет пока об имитации блюд при помощи смешивания желатина и пищевой добавки E415 (ксантановой камеди), однако существуют модели принтеров, которые, к примеру, способны печатать настоящим шоколадом. Некоторые ученые-футурологи утверждают, что через 15-20 лет в магазинах будут продаваться лишь картриджи с пищевыми добавками, а все продукты будут печататься дома.

Самовоспроизводящиеся принтеры

В 2006 году был создан 3Д-принтер возможности которого выходят за рамки обычных настольных устройств для печати трехмерных объектов. Суть в том, что этот принтер смог напечатать более половины собственных деталей, ранее изготовленных другим способом. Проект получил название RepRap и быстро стал массовым движением, направленным на создание полноценного самокопирующегося устройства. Сегодня устройства в рамках проекта успешно печатают работающие электрические цепи, а список исходных материалов пополнился керамикой, сплавами висмута и индия, глиной, мраморной пылью, тальком.

Безграничные возможности

Многие ученые предрекают наступление эры 3D-печати, которая приведет к полной децентрализации общества. Наряду с развитием солнечной энергетики и тотальной информатизацией, трехмерная печать может стать толчком к развитию автономности домов, в рамках которой единственная потребность в связи с внешним миром будет заключаться в необходимости покупки сырья для 3D-принтеров. В результате логистика в ее нынешнем виде исчезнет, а ее место займет нечто совершенно другое. Хорошо это или плохо, сказать трудно, однако тот факт, что наш мир в скором времени изменится до неузнаваемости, уже не вызывает никаких сомнений.

3D-принтеры продолжительное время могли себе позволить только специализированные компании, которые испытывали необходимость в быстром создании прототипов готовых изделий, либо выпуске малых партий продукции. Создание изделия в единичных экземплярах с помощью трёхмерной печати, несмотря на высокую стоимость 3D-принтеров, во многих случаях гораздо дешевле, чем использование дорогих форм для литья или пресс-форм, либо применение инструментальных станков.

В последние годы стоимость 3D-принтеров значительно снизилась, что привлекло к ним внимание обычных потребителей. Производители усердно стимулируют этот спрос, показывая свои устройства на различных выставках и конференциях. Правда, демонстрация возможностей трёхмерной печати при этом сводится к созданию различных вычурных безделушек. Но можно ли сделать 3D-принтер полезным в быту и что для этого нужно? Редакция провела собственный эксперимент, используя бюджетный аппарат Inno3D Printer D1 и высокочественные расходные материалы Verbatim PLA Filament .

Немного о технологиях

Прежде чем переходить к практике использования 3D-принтеров в быту, перечислим наиболее распространённые сегодня технологии. Для трёхмерной печати (второе название - «быстрое прототипирование») применяются различные способы и материалы, но в основе любого из них лежит принцип послойного наращивания твердотельной модели .

Разработки в области быстрого прототипирования велись ещё в 1980-х. Однако широкое коммерческое распространение 3D-принтеры получили лишь в . Это было связано с окончанием срока действия ряда патентов, связанным с этим резким снижением стоимости устройств, популяризацией технологии среди широких масс и появлением относительно доступных и качественных расходных материалов.

Сегодня массово используется сразу несколько технологий для создания 3D-моделей:

Стереолитография (SLA). Исходный продукт - жидкий фотополимер, в который добавлен специальный реагент-отвердитель. В обычном состоянии материал остаётся жидким, но под воздействием ультрафиолетового света полимеризуется и становится твёрдым.

Селективное лазерное спекание . Технология аналогична SLA, но вместо жидкости используется порошок с размером частиц 50–100 мкм. Лазерный луч спекает очередной слой, в результате чего он затвердевает. Достоинство этого метода - различные исходные материалы, например, металл, пластик, керамика, стекло, специальный воск.

Метод многоструйного моделирования (Multi Jet Modeling, MJM) . Здесь по аналогии с обычной струйной печатью материал подаётся через небольшие сопла, расположенные на печатающей головке. В качестве материала для MJM-принтеров могут использоваться пластики, фотополимеры, специальный воск, а также материалы для медицинских имплантов. Применение фотополимера требует засветки напечатанного слоя УФ-лампой с целью его отвердения.

Послойное склеивание пленок (Laminated Object Manufacturing, LOM) . Тонкие листы материала режутся лазерным лучом или специальным лезвием по выкройке, соответствующей данному слою, а потом склеиваются между собой. Для создания 3D-моделей может использоваться не только пластик, но даже бумага, керамика или металл.

Однако основной причиной значительного удешевления 3D-принтеров стало изобретение технологии послойного наплавления - Fused Deposition Modeling (FDM). Также она известна как производство методом наплавления нитей - Fused Filament Fabrication . Именно этот метод сегодня наиболее распространён и доступен для конечных потребителей, не в последнюю очередь благодаря появлению наборов «сделай сам», позволяющих самостоятельно и достаточно дёшево собрать 3D-принтер.

Суть метода FDM состоит в расплавлении нити из пластика в специальной печатающей головке - экструдере - который выдавливает жидкий материал через сопло и наносит его послойно на нужные участки изделия. Чем меньше диаметр сопла, тем тоньше будут напечатанные слои, и тем точнее форма готового объекта будет соответствовать цифровой модели.

В качестве расходного материала применяется пластик ABS и PLA . Первый производится из нефти, является непрозрачным, легко окрашивается в разные цвета. Среди его достоинств - невысокая стоимость и жёсткость (более высокая, чем PLA), потому изделие сохраняет форму при больших нагрузках. Для ABS необходим надёжный прогрев платформы 3D-принтера, температурный режим экструдера – 210-270°. Основной недостаток ABS – чувствительность к воздействию ультрафиолетовых лучей и атмосферных осадков.

В свою очередь, PLA - это экологически чистый полилактид (PLA), который также используется для производства одноразовой посуды и медицинских изделий. PLA производят из кукурузы и сахарного тростника. Этот материал легко разлагается в открытой среде и безопасен для человека , поэтому более популярен. Кроме того, в процессе работы принтер не производит неприятного запаха «паленой пластмассы». Есть недостаток: изделия из PLA со временем разрушаются, их среднее время жизни составляет около 3-4 лет при окружающей температуре около 25° С.

Среди недостатков FDM-технологии: невысокая скорость печати (впрочем, это общий недостаток для всех устройств 3D-печати) и относительно большая толщина слоя - около 0,1 мм , что приводит к заметной шершавости/слоистости поверхности изделия.

Кроме того, иногда возникают сложности с фиксацией модели на рабочем столе, ведь первый слой, который служит как бы фундаментом для всех остальных, должен надёжно «приклеиться» к поверхности платформы . Чтобы решить эту проблему, производители наносят на рабочий стол специальное покрытие, а также снабжают его системой подогрева. Тем не менее, иногда модель всё-таки отрывается от стола в процессе печати, что приводит к непоправимому браку.

Расходные материалы

Ситуация на рынке расходных материалов для трёхмерной печати напоминает рынок обычных принтеров: есть «оригинальные расходники » от именитых производителей и есть более дешёвая «совместимая» продукция от noname-вендоров.

3D-принтеры потребляют пластиковую нить двух стандартных диаметров: 1,75 и 3 мм . Нужный диаметр определяется спецификацией принтера, причём значительные отклонения от стандартного диаметра могут привести к сложностям в работе принтера . Пластик поставляется в катушках и продаётся на вес. PLA гигроскопичен и при хранении требует соблюдения режима влажности , иначе может начаться расслоение материала, что приведёт к дефектам при изготовлении модели.

Для каждого типа материала должна быть известна рабочая температура , до которой должен нагреваться материал в печатающей головке. Эти величины не обязательно будут одинаковы для всех «расходников», сделанных из одного и того же материала. В идеале, оптимальные температуры вендор должен указать на этикетке катушки или в инструкции по применению. Если таких данных нет, их приходится подбирать экспериментально.

Verbatim - один из наиболее известных производителей, предлагающий высококачественный пластик из полимолочной кислоты . По заявлению вендора, нить обладает низкой возгораемостью. Кроме того, важное преимущество в том, что не требуется подогреваемая платформа для печати. Оптимальная рабочая температура указана на этикетке - от 200 до 220 °С .

PLA-нить поставляется намотанной на катушку и запакованной в коробку, в которую вложен специальный материал для поглощения влаги . Измерение диаметра нити в нескольких образцах пластика подтвердило заявленные 1,75 мм с погрешностью в несколько сотых . Стабильность размера диаметра обеспечивает максимально однородную волокнистую структуру для получения оптимального качества. Тест на изгиб рукой также показал хорошие результаты: пластик не ломался.

Inno3D Printer D1 - доступный 3D-принтер

Для эксперимента мы выбрали устройство Inno3D Printer D1 – один из самых доступных принтеров для трёхмерной печати. Аппарат работает по технологии послойного наплавления , его стоимость составляет чуть выше 1 тыс евро.

Внешне Inno3D Printer D1 напоминает устройства, которые энтузиасты собирают вручную. Защитного кожуха здесь нет, принтер имеет открытую конструкцию. Нижняя часть аппарата представляет собой короб из листовой жести, в которой размещён сенсорный экран управления , разъём miniUSB, слот для карт SD и сервопривод для перемещения рабочего стола по оси Y. Экструдер перемещается по осям X и Z благодаря двум вертикальным направляющим и соединяющих их горизонтальной направляющей. Катушка с пластиковой нитью крепится сбоку на трёх роликах.

Принтер Inno3D Printer D1 отличается открытой конструкцией (вид сверху). Слева расположена катушка с PLA-нитью, которая по рукаву подаётся на экструдер (справа)

Для фиксации модели на рабочем столе на его поверхность наклеивается специальная бумага, именно на неё ложится первый слой. Следует отметить, что эту бумагу можно использовать многократно , пока она не начнёт топорщиться или протираться.

Отсутствие общего защитного кожуха, очевидно, негативно влияет на работоспособность устройства. Дело в том, что 3D-принтер - это достаточно прецизионный механизм, который должен обеспечить перемещение экструдера с шагом примерно 0,1 мм по любой из осей. Поскольку все трубки-направляющие покрыты машинным маслом, и при этом никак не защищены от внешнего воздействия, со временем на них может скапливаться пыль, грязь, абразив. Чтобы не случилось заклинивания, направляющие элементы придётся время от времени чистить и смазывать. А ещё лучше сделать самодельный защитный кожух.

3D-печать - это длительный процесс. Печать полого цилиндра высотой 30 мм занимает около часа

Принтер позволяет печатать с компьютера через miniUSB-порт, либо с карты памяти SD. В первом случае процесс проходит автономно от ПК, во-втором - компьютер должен работать всё то время , пока идёт печать . Перед работой необходимо провести процедуру автотестирования и автокалибровки, что может занять порядка 15-20 минут. Эти процедуры запускаются с помощью команд на сенсорном экране.

Для подготовки файла формата STL к печати используется специальное программное приложение inno 3 D printer D 1 , которое поставляется в комплекте с принтером. С его помощью можно изменить размер и расположение модели, его ориентацию на рабочем столе. Кстати, принтер позволяет печатать одновременно несколько отдельных фигур, однако необходимо их расположить на достаточном расстоянии друг от друга на рабочем столе. Кроме того, необходимо выполнить процедуру Build, которая осуществляет финишную подготовку к печати, отдельно для каждой фигуры.

Приложение inno3D printer D1 показывает примерное время, которое потребуется для печати модели. Как показало тестирование, обычно оценочное время существенно завышено, особенно если процесс только стартовал. Но чем ближе к финишу - тем точнее приложение показывает время, которое необходимо для завершения печати.

Кнопка Print приложения запускает процесс печати, с помощью этой же кнопки при необходимости его можно приостановить. Очень важно с запасом загрузить в катушку расходные материалы для печати. Если их не хватит, то процесс печати модели прервётся, так как догрузить «расходники» прямо во время процесса и допечатать затем начатую фигуру не получится. Стоит отметить, что принтер не может определить, что закончились расходные материалы, или случилась другая проблема, из-за которой пластиковая нить больше не поступает. То есть, устройство продолжает «имитировать» процесс печати, хотя из сопла экструдера больше не выходит расплавленный пластик.

inno3D printer D1 не может определить, что закончились расходные материал и пластиковая нить больше не поступает

В настройках можно выбрать печать слоями от 0,12 мм до 0,3 мм . Логично предположить, что слой 0,3 мм позволит напечатать модель намного быстрее, тем более, что не всегда требуется прецизионная печать слоем в 0,12 мм. Но проблема в том, что при выборе слоя 0,3 мм нити не склеиваются между собой. То есть, для получения прочной трёхмерной модели у пользователя остаётся только один вариант - 0,12 мм .

Вообще, процесс 3 D -печати - достаточно длительный , например, печать тонкостенного цилиндра высотой 30 мм занимает около часа. Более крупные модели могут печататься целый день. Расход пластиковой нити составляет около 10 см за 3 минуты.

«Барахолка» готовых 3D-моделей. ПО для создания собственных продуктов

Для получения виртуальной трёхмерной модели есть три пути. Первый и самый доступный - скачать уже готовую модель с одного из специализированных интернет-порталов , которая очевидно будет лишь красивой безделицей, но в некоторых случаях, не исключено, может как-то пригодиться в хозяйстве. Например, на сайте 3Dtoday.ru после регистрации можно скачать множество уже готовых моделей как платно, так и бесплатно.

Второй способ - создать цифровую модель с помощью 3 D – сканирования уже готового изделия. Такой подход очень эффективен, но в связи с дороговизной трёхмерных сканеров доступен пока лишь профессиональным конструкторам.

Если же необходимо распечатать изделие под собственные требования, для решения практических задач вам потребуется ПО для создания 3 D -моделей . Среди наиболее простых в освоении и в то же время обладающих неплохой функциональностью можно порекомендовать Autodesk 123D и Tinkercad , это САПР-системы в браузере от вендора Autodesk, которые не требуют установки на жесткий диск. Среди альтернатив - 3DTIN, также редактор в браузере, функциональность которого похожа на Tinkercad, и Google SketchUp, достаточно простая система для начинающих осваивать 3D-графику от интернет-гиганта.

Если же возможностей бесплатных систем не хватает, отметим, что профессиональные конструкторы для создания моделей используют Autodesk Inventor, Autodesk 3D max, Solidworks, CATIA

При выборе ПО необходимо удостовериться, что приложение способно сохранять файл в формате STL (все вышеописанные приложения поддерживают STL). Именно этот формат используется для хранения трёхмерных моделей объектов. По своей сути STL представляет собой список треугольных граней, которые описывают поверхность модели, и их нормалей.

3D-печать для бытовых нужд. Собственный опыт

В процессе тестирования мы поставили две вполне бытовые задачи. Во-первых, распечатать две втулки для крепления мебельных принадлежностей; во-вторых, распечатать специальную крепёжную муфту для блендера Braun взамен поломанной. В первом случае решение задачи было продиктовано тем, что для крепления требовались уникальные втулки, аналоги которых вряд ли можно было найти в магазинах. Во-втором случае нами руководило обычное желание сэкономить. Замена пластиковой муфты для блендера в сервисном центре стоила порядка 450 грн, притом что совершенно новый блендер стоил около 850 грн. По расчётам, 3D-печать такой муфты обошлась бы на порядок дешевле.

Для создания виртуальных моделей был выбран популярный редактор в браузере Tinkercad . При первом запуске необходимо пройти регистрацию, после чего в вашей учётной записи автоматически будут сохраняться все созданные модели. Программа бесплатна, легка в освоении и вполне подходит для создания простых конструкций .

Одно из важных преимуществ создания конструкций с использованием 3D-принтера - так называемое «право на ошибку». То есть, если вы создали трёхмерную модель, распечатали её и она не подошла - ничего страшного, всегда можно изменить параметры виртуальной конструкции и распечатать заново. Конечно, будет потрачено время и расходные материалы, тем не менее, несколько попыток наверняка позволят добиться нужного результата.

Кстати, печать с помощью расходных материалов Verbatim при толщине слоя 0,12 мм показала отличные результаты - слои легли ровно, соединение между ними было очень прочное . По сути, распечатанная на 3D-принтере модель представляет собой некое подобие «слоёного пирога», и если сварка слоёв произошла недостаточно хорошо, то модель будет отличаться низкой прочностью. Однако в нашем тесте пластиковое изделие толщиной от 5 мм оказалось настолько прочным , что его было сложно поломать без использования каких-либо инструментов. Вместе с тем, пластиковый лист толщиной 1-1,5 мм получался весьма гибким, совершенно не жёстким. Добавим, что печать производилась при температуре 220°С.

Кстати, при наличии определённого опыта в конструировании можно создать и распечатать, например, крышку для смартфона, однако она будет чуть толще фабричной, поскольку при стандартной толщине PLA-пластик обеспечивает недостаточную прочность.

Правила конструирования 3D-моделей

При разработке собственных трёхмерных моделей следует придерживаться следующих правил.

Минимум нависающих элементов. 3D-принтер с лёгкостью справляется с печатью вертикальных элементов, однако для каждого нависающего элемента необходима поддерживающая конструкция. Предположим, вы печатаете миниатюрную модель дома с двухскатной крышей. С печатью фундамента и стен проблем не будет, а вот для воссоздания крыши понадобится спроектировать поддержку. После окончания процесса печати поддержка удаляется острым ножом. Без поддержки допускается печать стенок, которые имеют угол наклона не более 70° .

Плоское основание . Чтобы получить качественный результат, печатаемая модель должна надёжно держаться на столе принтера . Если она отклеится (а такое случается), то вы гарантированно получите на выходе брак.

Ограничение по габаритам . Любой принтер имеет ограничения по максимально допустимым размерам печатаемой модели. В случае, если нужно напечатать изделие, которое больше этих габаритов, его необходимо в САПР-системе разделить на части , чтобы напечатать их по отдельности. Впоследствии эти части можно склеить воедино. Для этого рекомендуется сразу предусмотреть в конструкции соединение типа «гребенка», «шип» или «ласточкин хвост».

Резюме. Будущее 3D-принтеров

Ещё около двух лет назад главный футуролог Cisco Дэйв Эванс предсказал, что с помощью 3D-принтеров можно будет распечатать любую продукцию, даже еду и одежду . Кроме того, уже появились биопринтеры, которые выполняют печать для пересадки стволовыми клетками. Дальнейшее деление, рост и модификация клеток обеспечивает окончательное формирование объекта. Кстати, ещё в 2012 году один из учёных, работавших над созданием данной технологии, распечатал почку. Более того, уже отработана технология распечатки , турбовинтовых двигателей и т. д. В прошлом году с помощью специального удалось всего за 3 часа. Уже ведутся разработки по .

Согласно прогнозам, к 2020 году стоимость устройств снизится настолько, что их сможет себе позволить любая семья (правда, речь идёт об американской семье). И 3D -принтер станет таким же неотъемлемым аксессуаром дома, как СВЧ-печь или стиральная машина .

Зубные протезы, созданные с помощью технологии трёхмерной печати

А каковы реалии сегодняшнего дня? Применение 3D-принтеров в быту пока не очень оправдано. Да, при наличии конструкторских навыков можно создать виртуальной трёхмерную модель в одном из САПР-редакторов и затем распечатать её в реальности. Преимущества такого подхода в том, что можно создать уникальное изделие под собственные нужды в единственном экземпляре. Недостаток в том, что PLA-пластик не всегда обеспечивает требуемую прочность. Кроме того, при интенсивном использовании на открытом воздухе PLA-пластик через пару лет начинает разлагаться. Что ж, посмотрим, насколько это соответствует действительности. Но скорее всего, через несколько лет уже появятся новые технологии 3D-печати, которые ещё более приблизят к нам будущее, прогнозируемое в этой области футурологами.

Технические характеристики Inno3D Printer D1

Технология печати: Моделирование методом наплавления (FDM/FFF)
Количество печатающих головок: 1
Диаметр сопла: 0.4 мм
Область построения: 140 x 140 x 150 мм
Толщина слоя: 0.13 – 0.3 мм
Дисплей: Сенсорный ЖК дисплей
Материал для печати: PLA-пластик
Диаметр нити: 1.75 мм
Интерфейсы: USB, Слот для SD-карт
Формат файлов: STL
Габариты принтера: 39 x 36 x 54 см
Вес: 10 кг

Объёмная 3D печать материального объекта по его трёхмерной компьютерной модели - это уникальная технология современности, которую ожидают большие перспективы в будущем. Ещё недавно устройства, использующие её, казались фантастикой, а сегодня они превратились в реальность, и стали уже доступными даже для домашнего пользования. Хотя стоимость 3D-принтеров ещё высока, и превышает цену других, компьютерных девайсов, они находят всё большее практическое применение не только для прикладного творчества, но и для различных сфер бизнеса. Постоянное развитие и совершенствование этой технологии уже привело к созданию промышленных устройств. Какой из них выбрать?

Что собой представляет 3D-принтер, его назначение

Периферийное компьютерное устройство, которое по цифровой объёмной модели создаёт материальный объект путём послойного нанесения быстро затвердевающего материала, называется 3D-принтером. Для работы такого устройства требуется компьютерная трёхмерная модель, выполненная в любом из 3D-редакторов либо полученная на 3D-сканере. Сегодня существует несколько разновидностей, в зависимости от используемой технологии:

FDM и DIW 3D-принтеры, применяющие метод экструзии, основанный на продавливании расплавленного материала через тонкое отверстие в специальном устройстве, называемом экструдер (в принтерах первого типа на охлаждаемую поверхность платформы послойно наносится разогретый до предела плавления термопластик, а во втором - керамический шлам, который называют чернилами, в крупных архитектурных моделях может применяться густой керамический шлам);
Принтеры для 3D-печати, работающие по экструзионной технологии (FDM) изготавливают макет путём послойной укладки расплавленного пластика, выдавливаемого через экструдер. Печатающая головка движется по осям X и Y, а печатная платформа - вниз по оси Z
принтеры типа SLA-DLP, использующие метод фотополимеризации, при котором применяется жидкий фотополимер, а затвердение каждого его слоя производится путём засвечивания ультрафиолетовым лазером;
В 3D-принтерах, построенных на технологии SLA, изделиеие формируется в ванночке, заполненной фотополимерной смолой. Под действие УФ излучения лазера, действующего на тонкий слой смолы, она затвердевает и основание опускается вниз на толщину следующего слоя
принтеры, в которых для создания трёхмерного материального объекта используется выровненный слой порошка, скрепляющийся послойно различными методами, путём нанесения клея способом струйной печати (3DP-принтеры) или его плавления электронным лучом в вакууме (EBM), лазерным излучением (SLS или DMLS, в зависимости от типа порошка) и нагревательной головкой (SHS);
При использовании технологии SLS, тонкий слой порошка в нужном месте спекается лазером, и печатная платформа опускается на толщину слоя, а всё пространство стола засыпается новой порцией порошка
EBF 3D-принтеры, в которых для получения материальной модели применяется проволока, расплавляющаяся под действием электронного излучения;
принтеры, построенные на принципе ламинирования, или послойного нанесения плёнки, в каждом слое которой, вырезается контур детали специальным резаком или лазером;
3D-принтеры, основанные на технологии ламинирования используют укладку тонкой плёнки с последующим вырезанием слоя лазером
принтеры с точечной подачей порошка, расплавляемого лазерным или электронным излучением;
устройства, работающие с использованием метода многоструйного моделирования (MJM), когда способом струйной печати наносится быстро застывающий материал;
биопринтеры - инновационные периферийные компьютерные устройства, которые только начинают внедряться, они используют клетки живого организма для формирования внутренних органов, и в будущем будут способны создавать полноценный материал для трансплантологии (уже имеются случаи успешного изготовления и пересадки челюсти для человека и щитовидной железы для лабораторной мыши).

Видео: как работает механизм

Возможности у такого уникального периферийного компьютерного устройства практически неограничены. Сегодня он уже применяется для следующих целей:

быстрого создания точных макетов в архитектурном проектировании, конструировании различных механизмов и машин, а также в дизайне интерьеров и ландшафта с целью доработки проекта и презентации его заказчику;
Архитектурные макеты, созданные устройствами объёмной печати служат для презентаций проекта заказчику или для его доработки
изготовления любых деталей сложной формы для единичного или мелкосерийного производства, а также запчастей для ремонта различных устройств;
Одним из направлений использования 3D-печати является изготовление запчастей для ремонта
изготовления моделей и форм для литья, в том числе и при создании ювелирных изделий;
Из пластика способом 3D-печати создаётся форма, в которую отливается ювелирное украшение. Таким способом можно производить изделия самой сложной конфигурации
строительства зданий и сооружений любой сложности, для чего используют специальные устройства, напоминающие башенный кран, вместо тросов у которого имеются магистрали для подачи жидкого бетона (такое устройство позволяет возводить 1 этаж за 10 часов, что значительно сокращает сроки строительства);
С помощью 3D-принтера сегодня уже строят дома, подавая вместо пластика бетон
создания протезов и внутренних органов для трансплантации в медицине;
Трёхмерная печать используется для создания протезов, и проходят первые испытания по изготовлению внутренних органов из биочернил ДНК
изготовления макетов сложных устройств для наглядных пособий учебных заведений;
Наглядное пособие по изучению конструкции ходовой части автомобиля, изготовленное средствами 3D печати
создания геоинформационных систем, представляющих собой объёмную карту местности в цвете, с точным отображением рельефа;
Создание геоинформационных моделей местности - это одно из направлений применения 3D-принтеров
производства предметов домашнего обихода, различных аксессуаров и предметов для украшения интерьера;
С помощью 3D-принтеров можно создавать предметы украшения интерьера
разработки макетов упаковок и ёмкостей для маркетинговых целей;
Средствами объёмной печати можно создавать макеты упаковки товаров и различных ёмкостей
изготовление корпусов экспериментальной техники - автомобилей, систем автоматизации и различных электронных устройств;
Устройствами для трёхмерной печати можно изготавливать корпуса различных бытовых и электронных приборов
изготовления рекламной и сувенирной продукции;
производства эксклюзивной одежды и обуви по фигуре и размерам конкретного клиента, полученным путём 3D сканирования.
В 3D-принтерах можно изготовить эксклюзивные модели обуви

Этот перечень наглядно демонстрирует перспективы применения 3D-принтеров и их востребованность в самых разных сферах человеческой деятельности.

Как выбрать: параметры, на которые нужно обращать внимание

Покупая любое сложное устройство, нужно чётко определить для себя цели, для которых вы собираетесь его использовать. От этого будет зависеть какие рабочие параметры его вам лучше подойдут. Учитывая, что такое периферийное устройство стоит недёшево, следует наиболее тщательно подбирать его, учитывая все рабочие параметры, чтобы потом не пожалеть о покупке.

Прежде всего, нужно определиться с типом принтера по применяемой технологии 3D печати. Самые популярные и доступные модели сегодня для домашнего пользования или занятий малым бизнесом - это:

Среди основных критериев выбора можно отметить следующие:

Тип применяемого для печати материала. Выбирая 3D-принтер, нужно учитывать, что расходный материал для устройств типа FMD будет стоить дешевле, чем для SLA-принтеров. Для тех, кто решил приобрести FDM-принтер, существует большой выбор пластиков разных расцветок и видов (PLA, ABS, HIPS, PVA и другие), но идеальным для новичков будет полимерная нить из PLA пластика, поскольку этот материал более лёгкий в пользовании, и изделия из него получаются идеально ровными и гладкими. Для выбравших же 3D-принтер SLA придётся приобретать более дорогой материал в виде фотополимерных смол. К непрофессиональным моделям принтеров лучше всего покупать фотополимер серий Vera, Somos или Tanga, отличающиеся прозрачностью, высокой прочностью, термостойкостью и стабильностью пластика.
Нить из ABS пластика для печати на 3D-принтере с технологией FDM
Точность печати. Она более высокая у принтеров SLA. Точность же воспроизведения модели в устройствах экструзионного типа во многом зависит от толщины слоя, который укладывается принтером при печати. А значит, чем тоньше отверстие сопла экструдера, тем выше и чёткость воспроизведения цифровой модели в материальном объекте. Сегодня выпускаются модели принтеров с разным диаметром отверстия сопла от 0,1 до 0,4 мм. При этом нужно понимать, что чем меньше отверстие сопла экструдера, тем больше времени уйдёт на изготовление модели. Здесь каждый должен выбирать сам, что для него важнее - точность отображения 3D-модели или скорость печатания.
На верхнем фото - деталь, изготовленная на 3D-принтере с точностью 0,1 мм, а на нижнем - 0,025. При большей точности печати изделие получается более гладким, без видимых слоёв пластика
Область печати, определяющая какого максимального размера объект можно распечатать данным принтером. Имеется, конечно, возможность изготавливать и объекты большего размера, но только по частям, склеивая их специальным клеем. Для этого с помощью программы 123D Make цифровая модель разбивается на отдельные части. Но, если вы не хотите заниматься склеиванием, то при выборе принтера сопоставляйте желаемые размеры изготавливаемых макетов с областью печати конкретной модели.
Максимальное пространство, которое может занять макет на 3D-принтере - это его область печати
Особенности конструкции. Здесь имеет значение открытая она или закрытая, и из каких материалов изготовлен корпус и несущие элементы. Эти факторы больше всего влияют на жёсткость всей конструкции, от которой зависит скорость передвижения печатающей головки, а также способность несущих частей устройства гасить колебания и вибрацию от нескольких электродвигателей, отвечающих за перемещение головки принтера по всем трём осям (X, Y и Z) и его стола по оси Z. Изготовленный из дерева корпус хоть и покажется кому-то слишком бюджетным вариантом, но зато он отлично поглощает колебания. Изготовленные же из алюминия или стали несущие конструкции будут более прочными и долговечными. Принтеры типа SLA лучше покупать с хорошо проветриваемой рабочей камерой, что будет способствовать более быстрому отвердеванию фотополимера. А для устройств FDM типа, особенно при работе с ABS пластиком или нейлоном, имеющими высокую степень усадки при быстром остывании, лучше приобрести 3D-принтер с закрытым корпусом и облицовкой рабочей зоны.
Принтеры с закрытой конструкцией (фото справа) имеют большую жёсткость и могут развивать более высокую скорость печати
Наличие вспомогательного софта. Принтеры для объёмной печати - это высокотехнологичные компьютерные устройства, для работы которых требуются специальные программы. Прежде всего, 3D-принтер должен распознавать и уметь читать все 3D-редакторы и различные форматы ввода данных. К последним относятся языки STL и X3D, а также стандарт VRML. Существует множество вспомогательных программ, позволяющих производить самые разнообразные действия по подготовке к печати и созданию материальной модели. Такими являются, например, программы слайсеры, позволяющие разрезать объект на части для вывода его на печать частями (Kissslicer или Cura) или программа 123D Catch, предназначенная для работы с облачным сервисом, и позволяющая получить трёхмерную цифровую модель объекта по его фотографиям, сделанным с разных ракурсов. Наличие вспомогательных программ, поставляемых изготовителем принтеров, значительно облегчает работу с такими технически сложными устройствами. И на этот факт тоже следует обращать внимание при их выборе.

Наиболее подходящие 3D-принтеры для малого бизнеса

Объёмная печать с использованием 3D-принтеров, является сегодня наиболее перспективным направлением для малого бизнеса. С помощью этих компьютерных устройств, не требующих слишком больших финансовых вложений, как для промышленных принтеров, можно наладить мелкосерийное производство различных товаров.

Из большого многообразия, представленных на рынке принтеров для этих целей больше всего, подойдут модели, удовлетворяющие следующим критериям:

качество печати должно быть довольно высоким, чтобы создавать уникальные и реалистичные модели, интересные для продажи, что сразу исключает из выбора относительно дешёвые принтеры, стоимостью до 1000 долларов;
желательно, чтобы принтер был приспособлен для цветной печати (принтеры FDM, DIW, 3DP или EBF), что позволит сэкономить время на раскрашивание товара при мелкосерийном производстве;
устройство должно поддерживать работу хотя бы с двумя основными видами пластиков (ПЛА И АБС), что расширит возможности его использования, и позволит производить продукцию для детей (ПЛА пластик предназначен именно для детских товаров);
цена расходных материалов, используемых 3D-принтером, должна обеспечивать приемлемую себестоимость готовых изделий, достаточную для нормального уровня рентабельности бизнеса;
размер рабочей камеры должен соответствовать габаритам предусмотренных для производства моделей, при этом следует учитывать, что принтеры с большей областью печати и стоить будут дороже.

В любом случае выбор принтера будет зависеть от того, каким видом бизнеса вы предполагаете заниматься. Для производства мелких поделок подойдут устройства экструзионного типа, а для изготовления ювелирных изделий или зубных протезов - более дорогие принтеры на фотополимерах. Из наиболее подходящих для малого бизнеса можно назвать следующие модели:

Какое устройство выбрать для дома

Учитывая пока ещё высокую стоимость периферийных компьютерных устройств для трёхмерной печати, вряд ли будет целесообразным покупать для домашнего пользования слишком дорогой и навороченный 3D-принтер стоимостью в 5 - 10 тыс. долларов и выше. Вполне достаточно будет устройства по цене от 500 долларов до 3 тысяч. Здесь всё зависит от требовательности покупателя к качеству печати и его финансовых возможностей.

Лучше всего, если 3D-принтер для дома будет иметь простое и понятное управление, удобный интерфейс и идеальное соотношение цены и качества. Все востребованные сегодня для домашнего пользования принтеры можно разделить на следующие группы по ценовым категориям:

бюджетные модели, наиболее доступные из этого вида устройств по цене от 300 до 1 тысячи долларов;
принтеры среднего класса (1–1,5 тыс. долларов);
довольно высокого класса устройства по демократичной цене от 1,5 до 3 тысяч долларов.

Среди наиболее популярных принтеров для 3D-печати, можно отметить следующие модели:

Printrbot Simple , стоимостью 300$, который относится к принтерам экструзионным (FMD), и продаётся в разобранном виде - самостоятельная сборка устройства поможет лучше разобраться с его конструкцией и понять принцип работы этого оборудования;
Printrbot Simple продаётся в разобранном виде и является самым доступным и востребованным для дома периферийным компьютерным устройством
Kino XYZ printing da Vinci 1.0 - это новый принтер тайваньской компании XYZ printing, имеющий высокое разрешение печати сопоставимое с более дорогими устройствами - 0,1 мм, стоимость его около 500$ (в работе используется технология послойного наложения расплавленного пластика - FDM);
Модель принтера Kino XYZ printing da Vinci 1.0 имеет закрытую конструкцию и высокое разрешение печати до 0,1 мм
Cubify CubeX , относящийся к среднему ценовому сегменту, со стоимостью 1300$, и отличающийся высоким качеством печатания и скоростью создания модели с большими её размерами, этот принтер выпускается в трёх вариантах конструкции - с 1, 2 и 3 экструдерами, что позволяет получать цветные макеты компьютерных моделей, может подключаться к компьютеру через USB соединение или Wi-Fi модуль.
Принтер Afinia H-Series H479 стоимостью 1,5 тыс. долларов с точностью печати 0,15 - 0,4 мм

Рейтинг лучших 3D-принтеров

Самым известным в мире экспертом в области объёмной печати является зарубежный портал 3D Hubs, который регулярно составляет рейтинг лучших моделей печатающих периферийных устройств в различных номинациях. По версии этого интернет-ресурса, лучшими в 2017 году были названы следующие модели 3D-принтеров:

Original Prusa i3 MK2 производства чешской компании Prusa Research. Этот принтер предназначен для любителей электроники, являющихся новичками в вопросах 3D-печати, которые смогут самостоятельно собрать его из комплектующих, поскольку он продаётся в разобранном виде. Устройство относится к экструзионным моделям типа FDM, и поддерживает работу с 15 видами пластика, включая ABS и PLA, Carbon и Nylon, HIPS и FilaFlex, Bamboofill, Laybrick и другие. Эта модель в работе может использовать одновременно до 4 различных материалов. Она имеет интегрированную ось Z и нагревательный стол с печатной поверхностью из пластика типа PEI. Принтер такой модели имеет достаточно большую область печати размерами 250 x 210 x 200 мм, минимальную толщину укладываемого слоя пластика 0,05 мм и скорость печатания 40 - 60 мм в секунду.
Принтер модели Original Prusa i3 mk2 поддерживает 15 видов пластиков, и способен одновременно работать с 4 различными материалами
BCN3D Sigma R17 (Release 2017) . Эта модель 3D-принтера, выпущенная компанией из Испании BCN3D Technologies, является продолжением популярной во всём мире линейки устройств для трёхмерной печати Sigma. В новой модели применён независимый двойной экструдер, позволяющий избежать деформаций при смене цвета изделий, а также одновременно выполнять печать двух идентичных макетов. В модернизированном устройстве применена новая система охлаждения и обновлена технология микрочипов, управляющих мощностью. Всё это позволило сделать работу принтера более бесшумной. Sigma R17 имеет высокую точность печати от 0,125 мм и область построения макета размерами 297 х 210 х 210 мм. В работе применяется пластиковая нить из следующих полимеров ABS, PLA, HIPS, PET и Exotics, которые экструдер выдавливает с минимальной толщиной слоя 0,05 мм.
Устройство модели BCN3D Sigma R17 имеет сдвоенный независимый экструдер, позволяющий печатать одновременно два одинаковых изделия
Formlabs Form 2 - стереолитографический (SLA) 3D-принтер, выпускаемый американской компанией Formlabs, оснащённый мощным лазером, сенсорным дисплеем и Wi-Fi модулем. Устройство имеет область печати размером 145 x 145 x 175 мм и толщину слоя 0,025 - 0,1 мм. Этот принтер работает на жидких фотополимерах и допускает использование смол других производителей. Он оснащён платформой с подогревом и встроенной панелью управления.
3D-принтер Formlabs Form 2 оснащён мощным лазером, сенсорным дисплеем и модулем Wi-Fi. В работе устройства используется технология SLA, с применением фотополимерных смол
PowerSpec 3D Pro. Данная модель производится в Китае и относится к ценовой категории бюджетных 3D-принтеров. Его отличительными чертами являются прочность, высокая скорость печати и наличие в конструкции двойного экструдера, что является редкостью для недорогих моделей. 3D Pro поддерживает работу с тремя видами пластиков (PLA, ABS и PVA) и имеет высокую точность печати. Толщина укладываемого слоя 0,1 - 0,3 мм.
Модель принтера PowerSpec 3D Pro имеет высокую прочность и скорость печати. Она оснащена двойным экструдером, что достаточно необычно для бюджетного принтера
OrdBot Hadron. Этот принтер выпускает компания ORD Solutions из Канады. Модель представляет собой механическую платформу для 3D-печати, изготовленную из алюминия. Она имеет высокую жёсткость, надёжность и скорость печати (400 мм/с). Принцип её работы построен на технологии FDM. Устройство поддерживает работу с двумя видами пластиков - ABS и PLA, и имеет область печати размером 190 х 190 х 150 мм. В конструкции этого принтера предусмотрена возможность подключения второго экструдера, сервопривода, жидкокристаллического экрана и другого оборудования, что сможет существенно модернизировать устройство уже после его покупки.
Модель устройства для трёхмерной печати ORD Bot Hadron изготавливается из алюминия, и благодаря высокой жёсткости конструкции, имеет хорошую скорость печатания - 400 мм/с

Технологии трёхмерной 3D печати ещё только начинают завоёвывать компьютерный рынок, и стоимость принтеров для воплощения цифровой модели в материальный объект пока довольно высокая. Но за этими технологиями будущее, и наверняка 3D-принтеры в скором времени появятся в каждом доме, превратившись в обыденное дополнение к компьютеру. Уже сегодня многие модели стали доступными для людей со средним уровнем достатка, и широко используются не только в малом бизнесе, но и в быту. Пользуясь изложенными рекомендациями можно легко подобрать подходящий принтер для домашнего пользования или небольшого собственного бизнеса.