Кто бы что ни говорил, но будущее все же наступает. И дело здесь не только в том, что календарь сменяет год за годом – в наших руках оказались такие плоды прогресса, о которых наши бабушки и дедушки, мамы и папы, а когда-то и мы сами не могли и мечтать. Задумайтесь – если вы застали времена Dial-up’а, то сама мысль о том, что можно целый день сидеть в Интернете, качать все подряд и не разориться, казалась невероятной…
Впрочем, есть и куда более яркие и явные примеры. Люди, перешагнувшие за сорок, вряд ли думали в детстве о том, что в их кармане будет болтаться устройство, способное обеспечивать их связью, играть в компьютерные игры, смотреть фильмы и в этом не будет ничего необычного. Тем не менее, несмотря на то, что о смартфонах весь мир мечтал еще со времен первых фантастических фильмов, их появление прошло довольно плавно и без случаев культурного шока.
Подумайте вот над чем: невероятные с точки зрения людей вещи, входят в наш быт так плавно и незаметно, что мы попросту не успеваем как следует удивиться, как новшество становится обыденностью. Поэтому, мы предлагаем вам сделать небольшую паузу и подумать вот над чем: 3D-печать. Сегодня эта технология уже существует, но все еще не стала частью жизни каждого человека, так не будем же упускать этот момент – давайте как следует удивимся.
Что такое 3D-принтер?
В то время как обычный принтер уже стал частью быта большинства пользователей компьютеров, 3D-принтеры все еще остаются недоступными для подавляющего большинства. Более того, довольно легко встретить человека, и вовсе незнакомого с данным типом приборов. Так что такое 3D-принтер?
3D-принтер – устройство, позволяющее получать вполне осязаемые трехмерные предметы. Например, к вам приходят гости и вы с удивлением осознаете, что вам не хватает кружек. Никаких проблем – открываете нужный файл, отправляете его на печать и через некоторое время получаете кружку нужного размера и желаемой формы. Удобно? Более чем.
Тем не менее, пока мы все еще далеки от того, чтобы это волшебное устройство стояло в каждом доме – цена слишком высока. Да и сложность использования пусть и несравнима с управлением атомной электростанцией, но все же не достигла того уровня интуитивности, при котором ваша бабушка, вспоминая годы бурной комсомольской молодости, штамповала бы дни напролет бюстики Ленина.
Помимо стоимости, 3D-принтеры имеют и еще один весомый недостаток – они неспособны печатать сложные объекты. В большинстве случаев, на выходе вы получаете одноцветный предмет, сделанный из пластика или другого схожего материала. В результате, каким бы навороченным ни был бы ваш 3D-принтер, напечатать на нем новенький iPhone все-таки не получится. Разве что его игрушечную пластмассовую версию.
Впрочем, на деле все не так уж печально – сложность воспроизводимых предметов год за годом увеличивается. Если первые 3D-принтеры могли печатать лишь не особенно аккуратные геометрические фигуры, которых приходилось «доводить до ума» наждачной бумагой, то сегодня мы можем создавать детализированные макеты зданий, а в случае использования последних достижений в области 3D-печати, придавать этим макетам реалистичный вид, в то время как еще некоторое время назад даже двухцветный предмет был чем-то фантастическим.
Однако, чтобы лучше понять, что можно напечатать на 3D-принтере, а что – нельзя. Следует разобраться в том, как он функционирует.
Как работает 3D-принтер?
Несмотря на то, что технология трехмерной печати еще не достигла того уровня, когда можно говорить о том, что она уверенно стоит на ногах, существует целая куча различных технологий, которые с одинаковым успехом используются в современных 3D-принтерах. Каждая из этих технологий имеет свои преимущества, недостатки и, конечно же, свое предназначение.
Сегодня, все существующие технологии печати можно разделить на две основные группы:
- Те, которые создают предметы, путем склеивания составляющих их частиц;
- Те, которые создают предметы, путем распыления, выдавливания или выливания исходного материала.
В первую группу можно включить стереолитографические принтеры, системы лазерного спекания, а также достаточно «древнюю» технологию 3DP. Но давайте рассмотрим их подробнее.
Стереолитография
Стереолитография представляет собой процесс, в котором слои материала получаются благодаря тому, что лазер воздействует со специальным раствором. После того как луч достигает необходимой точки, раствор в ней твердеет и превращается в твердый материал. Проходя слой за слоем, принтер буквально «выращивает» необходимый вам предмет.
Любопытно и то, что изготовление подобный принтеров сравнительно дешево, да и работают они с завидной скоростью. Однако, почему они до сих пор не стоят у нас дома? Все дело в растворе – держать в квартире ванну относительно токсичного жидкого полимера довольно «обременительно», поэтому к данному методу прибегают лишь в условиях производства.
3DP
3DP – весьма старая технология, которая известна на протяжении 30-35 лет. Перед печатью модель разбивается на слои, после чего механизм начинает процесс производства. Для начала, контуры слоя заливаются клеем, после чего в камеру подается необходимое количество порошка. Гранулы склеиваются, после чего поверх «рисуется» следующий слой. Технологически, подобный принтер весьма прост в реализации, однако, качество «печати» оставляет желать лучшего – на выходе мы получаем весьма непрочный предмет, нуждающийся в окончательной обработке. С другой стороны, подобный подход универсален, например, заменив порошок сахарной пудрой, а клей – сиропом, можно использовать данное устройство в кондитерской промышленности.
Лазерное спекание
Лазерное спекание – технология, заимствованная у лазерных принтеров. Каждый слой детали формируется из специального порошка, который спекается лазерным лучом. Грубо говоря, любой лазерный принтер можно назвать 3D-принтером, вод только печатает от всего 1 слой детали… С другой стороны, лазерные 3D-принтеры могут печатать практически из любых материалов. Никто не мешает вам использовать порошок бронзы или титана, получая на выходе прочные металлические предметы.
Ламинированная сборка
Ламинированная сборка. Принцип, который можно реализовать с помощью ножниц и бумаги, однако, с большими временными затратами. Подобная технология подразумевает вырезание слоев из какого-либо материала, а затем склеивание их в цельную модель.
Вторая группа 3D-принтеров использует несколько иной принцип – они ничего не склеивают, ничего не нарезают – предметы получаются с помощью приемов выдавливания и распыления.
Лазерная «лепка»
Технология довольно интересная, так как предметы создаются даже не послойно, а поточечно. Происходит это следующим образом: лазер направляется в нужную точку, после чего на него распыляется порошок нужного материала. Частички, пролетевшие мимо луча, используются в следующем цикле, а те, которые попали внутрь – спекаются и становятся частью создаваемого предмета. Подобная технология полюбилась производителям, работающим с металлами, так как она позволяет создавать сплавы непосредственно в процессе печати.
Polyjet
Более привычная для обывателей технология – материал заправляется в принтер в жидком виде. Печатающая головка распыляет его внутри контуров слоя, после чего вспышка ультрафиолета заставляет жидкость затвердевать. Подобная технология позволяет создавать предметы с высоким уровнем детализации – размер мельчайшей детали может составлять всего 16 микрон, однако, сам полимер стоит весьма дорого, поэтому для домашнего использования эта технология не годится.
Принтеры FDM
Наконец, принтеры FDM. Сегодня они являются самыми распространенными бытовыми 3D-принтерами, так как их технология довольно проста, экономична и практична. Суть данной технологии в двух словах: печатающая головка плавит пластиковый жгут и выдавливает его, формируя деталь послойно. Говорить об этой технологии бессмысленно, так как сказано о ней более чем предостаточно.
Сколько стоит 3D-принтер
Как мы уже неоднократно упоминали, цена на трехмерные принтеры все еще кусается. Самый простой и дешевый экземпляр обойдется вам в 400-500$, при этом, вы сможете «печатать» лишь небольшие объекты, размером со среднюю кружку, а сама печать будет длится долгое время. Кроме того, дешевые вариации 3D-принтеров одноцветны, поэтому изобразить что-нибудь красочное у вас вряд ли получится.
Однако, в то время как профессиональные 3D-принтеры, обладающие возможностью создания цветных предметов с высокой скоростью, стоят десятки тысяч долларов, существует и весьма необычная альтернатива – RepRap. Данный принтер обязательно должен стать темой отдельной статьи, однако, рассказывая о нем в двух словах, стоит заметить, что это один из самых амбициозных проектов, созданных на конструирование 3D-принтера, способного напечатать… 3D-принтер. Этот проект уже достиг определенных высот, значительно снизив стоимость устройства (вам нужно покупать только электронику), однако, создать себя полностью и с нуля он все еще не может. Остается лишь ждать…
Где применяется 3D-печать?
На самом деле, дел у 3D-принтеров предостаточно. С их помощью создаются как простейшие предметы, так и части сложных механизмов. Совсем недавно, одному из владельцев 3D-принтера удалось «напечатать»… пистолет. Тем не менее, большая часть выходящих из 3D-принтера предметов более миролюбива – это прототипы, макеты, а также детали различных устройств – список можно продолжать довольно долго. Ясно лишь одно – 3D-печать совсем скоро станет еще одним чудом, к которому каждый из нас привыкнет.