3D-принтеры их виды и применение - Студенческий научный форум

XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

3D-принтеры их виды и применение

Пуляев В.П. 1
1ДГТУ г.Волгодонск

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Люди могут столкнуться с такой проблемой, что под рукой не может оказаться нужной детали или такой детали вовсе может не существовать. Архитекторам приходится моделировать здания из подручных средств и сталкиваться с неудобствами в сборке объектов. Врачи не могут найти необходимых протезов. Большинство подобного рода проблем может решить 3D-принтер, который мы и разберём в данной статье.

Итак, сначала разберём применение принтера более подробно. В архитектуре их используют для создания точных копий города, района, улицы, дома снаружи и изнутри. В дизайне применяют для улучшения интерьера дома или квартиры, для создания элементов одежды и аксессуаров, а также, например, музыкальных инструментов. В медицине для биопечати органов и тканей, также печати мед инструментов или для обучения студентов. Кстати, в образовании 3D-принтер тоже помогает преподавателям в более наглядной форме преподносить знания учащимся. Подобных сфер применения огромное количество, и некоторых сфер ещё не появилось, так как технология ещё не на завершающем этапе.

Что же из представляет 3D-принтер? 3D-принтер – это станок, который обычно послойно создаёт заготовку из виртуальной 3D-модели для дальнейшего её применения. Существуют разные технологии принтеров. Начнём с такой популярной технологии как FDM, при данной технологии принтер будет выдавать из одного сопла расходный материал послойно. Данную разработку применяют, например, в кулинарии. Ployjet – это технология, которая подразумевает многоструйное моделирование из нескольких сотен сопел. Обычно подобную объёмную технологию используют в медицине для изготовления имплантатов, зубных протезов и слепков. LENS – это технология, которая нужна для создания объектов из металла. Такие принтеры работают с помощью лазера и металлического порошка, подложенного под луч и многократно спечённый с помощью луча. LOM – это технология, которая работает с проламинированными листами, которые вырезают и спекают друг с другом, очень хорошо подходит для создания фигурок или скульптур. SLS – это технология, которая тое использует лазер и порошок, но в отличии от LENS работает с такими материалами как стекло и керамика. Данная технология очень практично для создания ювелирных украшений. В отличии от иных разработок не нужно создавать опорные конструкции для нависающих элементов, так как не запечённый порошок будет служить поддержкой для заготовки. 3DP - это технология, которая построена на нанесении клея и специального порошка. Обычно используются порошки с такими материалами как стеклянный, костный и резиновый, однако повара могут использовать сахар и шоколад в виде порошка, а также пищевой клей.

У метода 3D-печати есть преимущества и недостатки. Начнём с достоинств.

Первое преимущество – это скорость печати и производительность, благодаря чему существенно уменьшается время печати. В отличие от других разработок и методов сборки, на которые могут тратиться дни, то на 3D-печать тратятся часы. Некоторые изготовители перестали хранить детали на складе, а начали изготовлять их по надобности. Благодаря этому производство удалось вывести на новый уровень: теперь не нужно не нужно задумываться о хранении множества деталей, ведь их можно производить по мере необходимости, сразу же используя или продавая их.

Второе преимущество – стоимость производства. Крупномасштабные проекты стоят очень дорого, однако воспользоваться 3D-печатью гораздо дешевле, чем воспользоваться традиционными технологиями. Многие производители пользуются этим способом именно по этой причине, так например ювелиру гораздо проще напечатать кольцо на принтере, чем отливать их из металла.

Третье преимущество – качество продукции. Для примера возьмём определённый 3D-принтер с технологией FDM. Во-первых, метод позволяет достичь точности выше 100 мкм. Во-вторых, если изготавливать предметы из металла, то такие принтеры как FDM делают это гораздо быстрее и качественнее аналогов. В-третьих, независимо от технологии при низкой скорости и хорошем качестве, практически не отличается от высокоскоростного оборудования.

Четвёртое преимущество – точность копий, то есть минимальная допустимая высота наносимого слоя. Самое высококачественное оборудование может достичь 20 микрон, но такого результата можно достичь, соблюдая определённые условия. Условиями могут являться сами технические характеристики и компоненты, также в корпусе печать гораздо точнее, чем в открытом принтере, так как в корпусе поддерживается температурный режим. Не стоит забывать и о калибровке, следить за эксплуатацией и температурным режимом.

Пятое преимущество – это гибкость производства. Под гибкостью подразумевается, что эту технологию можно использовать в совершенно разных сферах деятельности, а также тот факт что её возможности позволяют сделать объекты любой сложности и любой формы и практически любых размеров.

Шестое преимущество – это доступность, которая позволяет воспользоваться принтером и дома, и на работе. Даже самый недорогой принтер может пригодиться во всех перечисленных ранее профессиональных сегментах общества.

Теперь перейдём к недостаткам 3D-принтеров.

Первый минус – это маленькая камера для производства объектов. Принтер может напечатать только тот объект, который может поместиться в камере. Если будет необходимо напечатать что-либо большего размера чем камера, то придётся заниматься различными ухищрениями, такими как напечатать части объекта и присоединить их друг с другом.

Второй минус заключается в том, что чем выше объект, тем меньше точность его печати. Так как большинство объектов печатаются снизу вверх, то те объекты, которые не полностью опираются на нижние слои, то более высокие слои начинают провисать.

Третий минус – это постобработка, которая требуется для большинства объектов. Пользователи принтеров при постобработке, например, шлифуют детали, отрезают опоры против провисания высоких слоёв, занимаются химической обработкой и высушивают изделия. Необходимость постобработки зависит от размера модели, материала, типа технологии, выбранный при изготовлении прототипа.

Четвёртый минус – прочность изделий. Из-за многослойности конструкции модель не монолитна. Однако этот параметр не так критичен, так как можно выполнить некоторые условия и заняться некоторыми настройками для лучшей прочности.

Пятый минус – неудобность для пользования. Даже учитывая, что есть принтеры для новичков, всё равно необходимо произвести некоторые этапы сборки, установки, подготовки, калибровки и настройки принтера, однако некоторые принтеры поставляются уже в собранном виде, поэтому новеньким предлагается начинать именно с них

Шестой минус – вредные выбросы. Из-за того что объекты подвергаются термообработке, в атмосферу выделяются химикаты, которые могут осесть в лёгких, поэтому следует ставить принтер в проветриваемое помещение.

Таким образом, мы выяснили, какие есть преимущества и недостатки у 3D-печати и как её используют профессионалы, однако есть люди, которые покупают принтеры для пользования дома. Давайте разберёмся на конкретных примерах, как принтером может воспользоваться обычный обыватель.

Человек может создать макет на стол, воссоздающий какую-нибудь сцену, например из фильма или просто историческое событие. Также возможно изготавливать игрушку детям, которую они разукрасят и будут в неё играть, а можно сделать паззлы. Возможно, сделать предметы для быта, например вазу, посуду или ручку для полки. Подобному домашнему творчеству можно найти множество применений, о которых большинство не догадается.

На данный момент технологии настолько развились, что при необходимости воспользоваться принтером, его можно даже не покупать, а найти в интернете владельцев и обратиться к ним за просьбой.

Перед приобретением, 3D-принтера стоит понять из какого материала, ты будешь делать модели, также их размеры, а также способ печати. Даже самые лучшие дешёвые 3D–принтеры потребительского уровня способны печатать объекты, размеры которых не превышает размера буханки хлеба, а более дешевые модели обладают ещё более скромными возможностями: обычно пространство для печати измеряется несколькими сантиметрами для каждой из сторон. Однако такие принтеры способны создавать объекты удивительной прочности, гладкости и чёткости, а это может очень пригодиться в домашних условиях, как для изготовления оригинальных крючков для одежды и солонок для соли, так и специфических деталей и запчастей, которые трудно найти в продаже.

В итоге хочется заметить, что 3D-принтер, хоть и современная технология, но уже достаточно прочно включилась в жизнь человека. Благодаря принтерам научно-технический прогресс стал двигаться ещё быстрее. Принтеры используются и в быту человека и в его профессиональной среде. Благодаря 3D-печати, стало проще работать медикам, архитекторам, строителям, дизайнерам, инженерам и многим другим профессиям. Для повсеместного использования человечеством осталось только сделать его более удобным для пользователя и сделать его более доступным.

Список литературы:

[Электронный ресурс]. URL: https://tehnika.expert/cifrovaya/printer/3d-vidy.html#3DP

[Электронный ресурс]. URL: https://vektorus.ru/blog/3d-printery-preimuschestva-i-nedostatki.html

[Электронный ресурс]. URL: https://zoom.cnews.ru/publication/item/54392

[Электронный ресурс]. URL: https://3dpt.ru/page/3d-printer-types

[Электронный ресурс]. URL: https://2hpc.ru/3d-принтер-характеристики/

Просмотров работы: 51