Печать трехмерных моделей пока еще является новинкой, и многим еще непонятно, что это, как работает и для чего нужно. 3D-печать – полезная технология, облегчающая работу специалистам многих отраслей.
Понятие о 3D-печати и DLP
Трехмерная печать появилась как способ прототипирования. Прототипирование – это создание модели в материальном виде. Вначале создается 3D-модель. Затем она должна быть изготовлена в материале. Это необходимо для наглядности идеи будущего продукта, для проведения тестов. Прототипирование было достаточно сложной задачей, пока не появилась технология Rapid Prototyping – быстрое прототипирование.
До появления быстрого прототипирования макет приходилось изготавливать вручную. Лепка, вытачивание на станке и так далее – все это достаточно длительный процесс, который отнимает время. Соответственно, теряется и эффективность всего производства. Устройства, которые стали называть 3D-принтерами решили эту проблему. Макет создается быстро и является качественной моделью.
3D-принтер – это устройство для послойного создания реального объекта на основе трехмерной модели, созданной на компьютере соответствующими программными средствами. Существует несколько технологий. Одними из самых эффективных являются устройства с DLP-проектором.
Digital Light Processing (DLP) – технология цифрового проецирования, основанная на применении микроскопических зеркал. Имеет широкое использование во многих сферах, например, в медицине.
Светодиодное проецирование в трехмерной печати является основным конкурентом SLA – лазерной стереолитографии. SLA широко распространена, но имеет высокую стоимость, из-за использования лазера. Эти методы называются аддитивными.
Принцип работы DLP
DLP-устройства основаны на применении зеркал. Микроэлектромеханическая система создает изображение, управляя зеркалами, которые расположены на полупроводниковом чипе. Принцип работы зеркал схож с цифровым кодом, состоящим из нулей и единиц. В этом случае единицей служит отраженные свет, когда он падает на зеркало, а нулем – поглощенный свет, когда он падает на радиатор. Зеркала быстро позиционируются, что позволяет управлять интенсивностью света и добавлять в изображение оттенки.
В соответствии с программой, заданной трехмерной моделью, свет направляется на участки печатного материала. Под воздействием света субстанция отвердевает. Один за другим формируются слои изделия. Другими словами, принтер «выращивает» объект.
Минимальная толщина слоя при использовании DLP очень мала – 10 мкм. Это наилучший показатель точности среди 3D-принтеров. Скорость печати также более высока, чем у таких технологий, как FDM, SLA, SLS.
Материалы для 3D-печати по технологии цифровой светодиодной проекции
Для трехмерной печати могут использоваться самые разные материалы, от металла и бетона до шоколада. С развитием трехмерной печати увеличивается и число материалов, пригодных для этого. Благодаря этому открываются широчайшие возможности в производстве.
Для аддитивных методов печати используются только фотополимерные смолы. Это жидкие полимеры, чувствительные к ультрафиолетовому излучению. Ограниченность материалов связана с тем, что субстанция должна затвердевать под воздействием лучей. Понятно, что металл или шоколад для этого не подойдет.
Тем не менее, светодиодная печать эффективно используется. Это один из видов принтеров, которые вполне пригодны для домашнего использования. Изделия из фотополимера отличаются высокой прочностью. Единственным недостатком является стоимость расходных материалов – найти дешевые фотополимерные смолы сложно. Сами принтеры уже имеют приемлемые цены.
Конструкция DLP 3D-принтера
Устройство таких принтеров не слишком сложно. Обычно они состоят из платформы, DLP-проектора и емкости с жидкостью. Вначале платформа находится возле поверхности жидкости. Проецируется первый слой, после чего платформа поднимается. Процедура повторяется, пока изделие не будут готово.
Имеющиеся в продаже принтеры могут отличаться своим устройством. Некоторые из них имеют платформу не поднимающуюся, а опускающуюся. Создаются решения с различными объемами емкостей для фотополимера и размерами платформ.
Применение и перспективы
Самым очевидным применением трехмерной печати является быстрое прототипирование. Преимущество этого метода перед субтрактивным (удаление лишнего) обеспечило 3D-принтерам популярность среди дизайнеров и инженеров.
Развитие технологий позволило применять трехмерную печать для несложного массового производства. Таким образом можно существенно упростить и снизить стоимость многих отраслей. Аддитивные технологии в этом плане довольно перспективны. Одной из проблем является недостаточная для массового производства скорость печати.
Ведутся разработки по использованию технологий трехмерной печати в медицине. Развитие в использовании органических материалов могут принести существенные плоды. Например, некоторые результаты по печати биоимплантов уже есть.
Перспективным направлением является печать электронных устройств. Несомненно, это технология более сложная, чем послойное «выращивание», но и о возможностях 3D-принтеров в недавнем времени сложно было подумать.
Наибольшее распространение 3D DPL-принтеры получили среди любителей. С помощью этих устройств можно создавать удивительные вещи, красивые подарки и сувениры.
Достоинства и недостатки DPL-принтеров
К достоинствам DPL-принтеров можно отнести высокую точность и скорость печати. Технология цифрового проецирования в целом очень полезна, о чем говорит ее применение во многих сферах. Всегда важно обращать внимание на перспективность, а 3D-печать еще не раскрыла всех своих возможностей. Еще один плюс этих устройств с DLP – более низкая стоимость, чем у других принтеров.
К недостаткам можно отнести используемый материал. Вопросом является безопасность используемых материалов. Существуют достаточно токсичные полимерные смолы. А еще они достаточно дороги. Но результаты вполне окупают эти недостатки.
