3D принтер и с чем его едят.

Много споров, возникающие на АШ, связаны с 3D печатью (далее - «печать») возникают ровно на пустом месте от незнания «как оно работает».

Рассмотрим, в статье, способы печати 3D принтеров.

3D происходит от слова «dimension» - размерность.То есть «обычный» 2D принтер печатает в двух "размерностях" координатах, 3D – в трёх.

Самые первые 3D принтеры использовали метод полимеризации фотополимерной смолы УФ излучением. Первая серийная модель была разработана в в 1984 году Чарльзом Холлом. Позже был разработан метод лазерной стереолитографии, когда полимеризация вызывается лазером, управляемым компьютером.

Самые простые принтеры с самыми дорогими расходными материалами. Простейший принтер был сконструирован студентами и имеет устройство аквариум, капельницу для подачи смолы и видео проектор, подключаемый к обычному настольному компьютеру.

При самой высокой точности печати фотополимерный принтер имеет самую высокую, среди пластиков, цену расходного материала — около 6 тысяч рублей за литр. И это при том, что цена на полимер, за последние десять лет упала как бы не на порядок.

(Первую картинку с 3D печатью я увидел в журнале Наука и Жизнь в середине 80-х годов).

Дальнейшим развитием технологии печати стало послойное спекание — склеивание.

В самом простом варианте дозатор насыпает слой порошка из бункера. А потом происходит лазерное спекание либо струйное нанесение клея печатающей головкой, ровно такой же, как и у обычного струйного принтера.

Материал может быть чуть более чем разнообразным. От дешёвого ABS пластика, до бронзы смешанной с пластиком же, до жаропрочных сталей и сплавов.

Вместо лазера может применяться электронно - лучевое спекание в вакууме (да-да, как в старых телевизорах с кинескопом, только категорически меньше).

Метод селективного спекания в вакууме — самый совершенный, из сегодня существующих. Этим методом печатают подшипники и пистолеты (достали из ферропорошка, пылесосом продули, маслом смазали и можно стрелять), детали ЖРД и ЖРД целиком, ТРД, оптимизированный под нагрузку крепёж, крупногабаритные элементы космических кораблей и стальные зубные коронки.

При этом электронно-лучевое спекание по точности превосходит лазерное, но сильно уступает ему в производительности. Самый большая проблема формирования в ваууме спеканием — отвод тепла, и именно по этому это самая «медленная» теология имеющая ровно одно ограничение — невозможность формования пустотелых замкнутых объёмов. При этом не накладывается ограничений ни на геометрию деталей, ни на материал, из которого они будут изготовлены.

Стоимость самого дешёвого ферропорошка четыре года назад была выше 2 тыс рублей за килограмм.

Баловство, конечно, но при помощи послойного спекания порошков изготавливаются полностью работающие механизмы. Достал из бункера, обдул, смазал — работают.

Чем объединены все вышеописанные способы печати? Правильно, полным заполнением бункера исходным материалом.

В 1988 году Скотт Крамп прилепил клеевой пистолет к системе трёхкоординатного позиционирования и напечатал лягушку, фактически открыв новый метод печати — экструзивный.

То есть головка принтера, позиционированая компьютером наплавляет — наклеивает наваривает — напаивает тело детали.

И это был переворот в области печати, несмотря на то, что сам термин «3D печать» появился примерно на семь лет позже. Некоторые принтеры наваривают проволоку на изготавливаемую деталь, как сварочный аппарат, некоторые наплавляют распыляемый ферропорошок — пластиковый порошок лазером.

Современный, бытовой 3D принтер имеет экструзивную (выдавливающую) головку и систему позиционирования в трёх координатах.

В голову подаётся пластиковая нить, которая плавится и нагревателе, и выдавливается на изготавливаемую деталь.

Выбор типов пластиков для принтеров — ошеломителен. Точность — низкая.

И вообще, материалы для печати колеблются от бетона и жаропрочных сплавов до сахара и шоколада.

Самый большой недостаток 3D принтеров — низкая скорость печати. Самое большое преимущество, что скорость печати зависит не от сложности детали, как в «обычном» производстве, а исключительно от объёма детали. За 3D принтерами — будущее, которое нисколько не отменяет «классическое» производство.

Самая замечательная штука напечатанная на 3D принтере — пластиковая деталька от Фу-35, которая сэкономила 50 k баксов КМП США....