Как выбирать 3D-принтер: обзор лучших моделей

Развитие технологий объемной печати позволило «выращивать» человеческие органы, благодаря чему трансплантология сделала существенный прорыв. Об этом слышал практически каждый, однако, не все знают, что сегодня существуют и более простые модели 3Д принтеров, которые можно отнести к категории бытовых. Именно такие устройства пригодны для использования в малом домашнем бизнесе.

Основные свойства 3D-принтеров

Тип принтера. Существует две основных технологии 3D-печати: FFM (fused filament manufacturing – моделирование методом наплавления) и SLA (технология лазерной стереолитографии). Принтеры типа FFM создают модель путем плавления пластиковой нити в форсунке, которая закреплена на подвижном модуле. Устройства SLA используют ультрафиолетовый (УФ) лазер для затвердевания материала типа смолы. Принтеры FFM, как правило, дешевле и проще в использовании, хотя некоторые модели SLA, такие как XYZprinting Nobel 1.0, не сильно отличаются от них по цене.

Материалы для печати. Выбирая принтер, обратите внимание на тип материала, который ему нужен для печати. Пластиковая нить (так называемый филамент – filament ), что используется в принтерах типа FFM, доступна в нескольких различных видах, таких как PLA (хрупкий, биологически расщепляющийся материал), ABS (пластик, что используется в блоках Lego), нейлон, TPE (мягкий материал с резиновой смесью ) и HDPE (легкий, прочный полистирол). Некоторые из этих материалов, включая PLA и ABS, предлагаются во многих цветах. Нити выпускаются диаметром 1,75 мм и 3 мм, и они не являются взаимозаменяемыми.

Модельный ряд SLA-принтеров меньше, чем у их аналогов FFM, зато некоторые из них позволяют использовать смолистые материалы, которые дают на выходе как очень жесткие образцы, так и весьма гибкие и резиновые. Дорогие принтеры могут использовать широкий спектр материалов, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. HDPE, например, является легким и прочным, но не годится при контактах с пищей, в то время как нейлон является безопасным для еды.

Некоторые принтеры позволяют использовать только материалы, которые изготовлены той же компанией, которая выпустила устройство. Бизнес-модель продажи таких 3D-принтеров похожа на традиционные принтеры: производители продают аппаратное обеспечение дешево, но потом возвращают деньги за счет дорогих расходных материалов. Например, бюджетный 3D-принтер da Vinci Mini использует только нить PLA производства XYZprinting, однако стоимость этого материала довольно высокая. Другие 3D-принтеры не ставят никаких ограничений относительно типа или происхождения материала.

Размер печатной модели. Все принтеры имеют ограничения на размер 3D-модели, которую они способны изготовить. Это ограничение определяется размером плиты, где размещается модель, а также показателями того, как далеко принтер может переместить головку печати. Как правило, общий размер модели измеряется в кубических дюймах, но надо также обратить внимание на каждый из размеров, определяющие высоту, длину и ширину 3D-модели. Так, например, если принтер, подобный LulzBot Mini, имеет объем печати 223 кубических дюймов (6,2 x 6 x 6 дюймов), то он может печатать объекты, которые имеют только 6 дюймов в высоту и ширину.

Читайте также:  Компьютер не находит принтер что делать?

Скорость и качество печати. Вообще 3D-принтеры работают довольно медленно, и пока эту проблему решить невозможно. Обычно на печать 3-4-дюймового образца нужно от 6 до 12 часов, в зависимости от выбранного качества. Это связано с тем, что 3D-принтер печатает тонкими слоями (около 100 микрон), один за другим. Чем толще эти слои, тем быстрее будет напечатана модель и ниже качество печати, поскольку слои становятся более заметными. Следовательно, надо искать компромисс между скоростью печати и качеством.

Лучшие принтеры позволяют вам самостоятельно определить параметры печати: от быстрого (но низкого качества) до медленного (но высокого качества).

Как это работает

3D-принтеры в основном конструктивно представляют собой некий полый бокс с направляющими, размещенными по сторонам, и соплом, двигающимся по направляющим, и, собственно, передающим разогретый пластик на основу бокса. Но есть и очень компактные модели (и по цене, и по габаритам), например 3Doodler, о котором мы уже писали: этот 3D-принтер сделан в форме шариковой ручки и позволяет рисовать пластиком все что угодно, в том числе и трехмерные объекты.

3D-принтеры печатают двумя типами материалов: АБС (акрилонитрилбутадиенстирол – непрозрачный пластик, на производство одного килограмма которого необходимо примерно 2 кг нефти), и ПЛА (полиэфир, биоразлагаемый материал, который получают из кукурузы и сахарного тростника). Очень редко используют ПВС — поливиниловый спирт – растворимый в воде полимер. То есть вы можете выбрать самостоятельно: спасать планету, или добавить в сотни тонн мирового мусора отходы от вашего чудо-принтера. Ну, да ладно.

Как это работает

А ещё пластик может быть любого цвета: благо, с выбором палитры для печали проблем почти не возникает.

3D-печать осуществляется пошагово – вы можете пронаблюдать, как согласно трехмерному чертежу принтер наносит пластик, слой за слоем. Пластик в своем привычном нам твердом состоянии подается, например, из катушек, нагревается внутри 3D-принтера и обретает нужную для воплощения любой затеи пластичность.

Кстати, народные умельцы и просто не жадные люди уже выложили в сеть целые библиотеки со стандартными трехмерными чертежами и прочим исходным счастьем, облегчающим нам с вами жизнь.

И, да, все, что изготавливает 3D-Принтер абсолютно практично и готово к использованию.

Как это работает

Модель: Одной из самых популярных «домашних» моделей остается MakerBot Replicator 2 — настольный компактный принтер с функцией трехмерной печати. Добротная печать, стильный внешний вид и адекватный вес (11 кг.) вполне оправдывают цену – в среднем это 110 – 140 тыс. рублей.

Преимущества модели: Replicator 2 одинаково хорошо работает как с АБС пластиком, так и с ПЛА пластиком. Усовершенствованное программное обеспечение работает отлично, а энергозатратность уменьшена в несколько раз. Печатать на MakerBot Replicator 2 не сложно, это простой и надёжный аппарат.

Критерии выбора 3D-принтера из Китая

Материал

В качестве материала для производства различных изделий используется множество видов пластика, металлов, дерево и даже нейлон. Но самым распространёнными являются ABS и PLA, их должен поддерживать каждый 3D-принтер.

ABS-пластик. Он гибкий и долговечный, широко используется для производства разных гаджетов и техники. Отличается невысокой стоимостью и простотой использования.

PLA. Его использует для разных дизайнерских моделей, игрушек, сувениров и прочего. Он уступает пластику, поскольку легко пропускает воду и имеет более мягкую структуру. Его нельзя использовать рядом с горячими предметами. Существенный плюс — стоимость.

Детализация

В зависимости от ваших предпочтений можно выбирать модели с точностью детализации от 0,5 мм до 20 мкм. Чем дешевле принтер, тем ниже уровень его детализации.

Критерии выбора 3D-принтера из Китая

Размеры области печати

Стоит сразу определиться с тем, что вы планируете печатать и сколько места вам нужно. Для производства какой-то маленькой детали вам будет достаточно и 5 см, но если вы захотите сделать статуэтку, игрушку и т.п, то вам понадобится в разы больше места. Рекомендуем выбирать принтеры с размером области 200*200*200 мм +.

Скорость печати

Если мы говорим о 3D-принтере для домашнего использования, то не стоит надеяться на слишком быструю скорость печати. Но стоит отметить, большинство моделей с лёгкостью печатают от 60 мм/сек, от этого показателя стоит отталкиваться.

Почему в России еще не все так строят

Несмотря на совершенствование 3Д-строительства и достижения отечественных инженеров, в России они пока не получили должного признания. К главным недостаткам подобного способа относится дороговизна оборудования, а также ограниченность в площади возводимого объекта.

Читайте также:  Возможные причины, почему принтер не захватывает бумагу из лотка

Наиболее известные примеры применения аддитивных технологий ограничиваются частными домами площадью 32 и 300 м², построенными в 2016–2017 годах компаниями Apis Cor и «Спецавиа».

Создаваемое оборудование не всегда соответствует реалиям стройки. Кроме этого, противники технологии утверждают, что с ее распространением люди многих специальностей останутся без работы.

Почему в России еще не все так строят

Альтернативы для обычного строительства

Хотя 3Д моделирование пока не может на равных соперничать с традиционными способами строительства, в некоторых областях оно представляет достаточно вескую альтернативу. Инновационный метод способствует оперативному возведению низкобюджетных малогабаритных жилых построек, пользующихся спросом в зонах стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций.

Помимо возведения зданий, 3Д принтеры открывают возможность массового выпуска гаражей, павильонов, ангаров и других объектов, где главным нюансом является не утепление, а оригинальность архитектуры и оперативная готовность к эксплуатации.

3D технологии в образовании

FDM моделирование – самая простая и доступная сегодня технология, уже активно внедряющаяся в школьных программах по всему миру. К её достоинствам относятся дешевизна и простота, а использование устройств для 3D печати автоматически тянет за собой и более быстрое и эффективное усвоении знаний в таких областях, как математика, естествознание, программирование и даже прототипирование.

3D печать официально признана мощным обучающим инструментом благодаря тому, что педагог может прямо на уроке создавать наглядные пособия, а дети с легкостью могут воплощать и развивать свои дизайнерские и конструкторские способности.

Если в данный момент оснащение школ 3D Принтерами в большинстве своем находится только на этапе планирования, многие технические ВУЗы уже успешно практикуют обучающие курсы для детей, которые интересуются IT, 3D технологиями, инжинирингом, робототехникой и дизайном. Так, Астраханский инженерно-строительный институт открыл Региональный школьный технопарк, на базе Тюменского государственного университета функционирует Школа одарённых, практически в каждом большом городе России работают хакерспэйсы и так называемые творческие пространства, где опытные специалисты в области 3D моделирования и прототипирования активно обучают подрастающие поколения инженеров и конструкторов.

Читайте также:  Рейтинг МФУ 2020 года: лучшие лазерные и струйные модели (топ-10)

Что это дает ребёнку:

  • новые возможности для творческого и профессионального развития;
  • существенное преимущество при поступлении в ВУЗы технического профиля;
  • возможность участия в Олимпиадах в области 3D технологий и хороший старт для получения высшего образования за границей;
  • высококачественное инженерное образование.

Конструктивные особенности 3D-принтеров

Принцип работы 3D-принтера основан на законах кинематики. Выделяют несколько схем 3D-печати, исходя из перемещений платформы и печатающей головки, которые могут двигаться относительно друг друга в различных плоскостях.

Существует четыре основные схемы печати:

  • дельта,
  • экструдер перемещается по осям Х и Y,
  • экструдер меняет положение в пространстве по осям X и Z,
  • экструдер движется по осям X, Y и Z.
Конструктивные особенности 3D-принтеров

I схема

Платформа находится в неподвижном состоянии, положение по осям x, y, z меняет только экструдер. Особенность модели — наличие высокого каркаса. Печатающая головка размещена на трёх стержнях, каждый из которых закреплен на подвижном блоке, размещённом на опоре, с возможностью вертикального перемещения.

Плюсы: высокая скорость печати, хорошая точность.

Дельта

II схема — экструдер движется по осям Х и Y

Конструктивные особенности 3D-принтеров

Печатающая головка находится над платформой и способна двигаться влево-вправо или вперед-назад, а платформа вверх-вниз.

Экструдер движется по осям Х и Y

III схема — экструдер перемещается по осям X и Z

Экструдер, как в предыдущем типе, способен передвигаться влево или вправо, а также менять своё положение в пространстве по высоте. Платформа, в свою очередь, способна двигаться вперед или назад не меняя высоты.

Экструдер перемещается по осям X и Z

Конструктивные особенности 3D-принтеров

IV схема – экструдер движется по осям X, Y и Z

Последняя схема предполагает использование неподвижной платформы. Как в случае со схемой «Дельта», экструдер способен перемещаться по трём осям [x, y, z], однако в данном случае нет сложного механизма фиксации печатающей головки.

Заключение

Заработок на 3Д-печати — инновационное направление, и конкуренция в нем пока еще не велика. А перспективы развития, напротив, весьма интересны. Мелкосерийное производство продукции по моделям заказчика в ближайшие годы, по прогнозам экспертов, будет пользоваться стабильным спросом.

Трехмерная печать — это привлекательный малозатратный вариант для тех, кому хочется заниматься инновационным предпринимательством, не рискуя большим стартовым капиталом. Он подойдет и специалистам с техническим складом ума, и гуманитариям, которым интересно создавать неповторимые изделия по собственным моделям.

Прочность

FDM: наличие большего ассортимента расходных материалов, которые используются с технологией, уже указывают на более широкий спектр свойств. Прочность не является исключением, поэтому получаемые детали отличаются легкостью и высоким удельным сопротивлением на излом. Если в приоритете долговечность, достаточно воспользоваться печатью с применением нейлонового углеродного волокна.

SLA: задачи фотополимерных принтеров – это создать точность, вопросы прочности отходят на второй план. На текущий момент специалисты постоянно совершенствуют смолу, делают ее более твердыми и менее подверженными механическим факторам. Трещины и деформации – это частая проблема, которая пока никак не решается.