Какой выбрать 3d принтер для дома.

Катушки с пластиком, запах разогретой пластмассы бегающая в разные стороны печатающая головка – именно так выглядит большинство персональных 3D принтеров. Этот вид техники уверенно входит в наши дома. Многим просто интересно создать что-то индивидуальное, кто-то даже применяет модели для 3D принтера в бизнесе.

Какой 3D принтер выбрать

Бывают устройства побольше, бывают и поменьше, а еще есть даже 3D ручки. Многих пользователей волнует основной вопрос, а на что же способен этот вид техники и чем он может пригодится по хозяйству.

Купить 3D-принтер в 3dtool.ru можно вместе с материалами для 3D печати. Там же можно ознакомиться с различными статьями и новостями в этой области и получить бесплатную консультацию.

В первую очередь, для понимания какой 3D принтер вам нужен, необходимо знать принцип его работы. Здесь как раз ничего сложного, 3D принтер представляет собой устройство, использующее способ послойного нанесения разогретого материала на специальную платформу для создания объекта твердой формы по цифровой 3D модели.

Трехмерная печать может осуществляться несколькими методами с использованием различных материалов. В основе каждого устройства лежит принцип послойного создания или «выращивания» твердого объекта. От размера 3D принтера будет зависеть размер получаемой детали.

UP Box от TierTime

Эта модель 3D принтера заслуживает самых высоких оценок. В нем прекрасно сочетается функциональность и компактность. Размеры области 3D печати составляют 255х204х205 мм, при этом толщина нити 1.75 мм, а толщина слоя 0.1-0.4 мм.

Закрытый тип корпуса позволяет сохранять температурный режим, что положительно влияет на процесс печати. Управляться с UP Box очень просто и не сложнее, чем со стиральной машинкой.

Если вы чувствуете не уверенность в 3D моделировании, разработчики компании подготовили специальный софт, который поможет не только распечатать 3D модель, но и устранить небольшие недочеты. Принтер совместим с операционными системами Windows и Mac OS.

Основным недостатком, который может спугнуть потенциального пользователя остается высокая цена данной модели – 130 тыс.руб. не каждый может выделить из семейного бюджета.

Что же касается нашего мнения, то модель действительно стоящая и если финансовые затраты вас не пугают, то стоит задуматься о приобретении 3D принтера UP Box.

Ultimaker 2+

Еще одна модель топового уровня от голландской компании Ultimaker. Этот 3D принтер готов к работе сразу после распаковки и конструктивно он очень похож на UP Box.

Перемещение экструдера осуществляется в горизонтальной плоскости по двум направляющим, а платформа с пластиной из стекла, которую необходимо выставить в горизонтальное положение ходит вверх-вниз.

При помощи обновленного экструдера Ultimaker 2+ открывается возможность быстрой смены комплекта сопл. Самое распространенное сопло диаметром 0.4 мм установлено изначально. Больший диаметр сопел подойдет если вам нужен быстрый результат, а сопло диаметром 0.25 мм позволит получить самую качественную деталь.

Область печати немного больше чем у UP Box и составляет 223х223х205 мм, толщина нити 2.85 мм, а толщина слоя от 0.02 мм. Загрузка модели для 3D принтера осуществляется с карт памяти типа SD или при помощи порта USB.

Разработчики компании также как и их конкуренты из TierTime, выпускающие UP Box, создали собственное программное обеспечение для подготовки трехмерных моделей к печати, которое называется 3D Cura Software.

К недостаткам можно отнести отсутствие автоматической калибровки платформы и настройки высоты сопла над рабочим столом. К тому же модель имеет открытую конструкцию, что предъявляет особые требования к стабильности температуры в помещении и одновременно хорошей вентиляции – это особенно важно при работе с пластиком ABS.

Цена в 235 тыс.руб. также способна вызвать негодование многих пользователей. Однако она вполне адекватна для Ultimaker 2+, так как обусловлена высоким качеством 3D принтера и точностью получаемых моделей.

Reprap Prusa i3

Один из самых доступных 3D принтеров на сегодняшний день для домашнего использования. Его цена в пределах 13 тыс.руб. порадует экономных пользователей.

Эта модель имеет открытую конструкцию и поставляется в разобранном состоянии, что может создать немало проблем при сборке, даже учитывая обилие информации на всевозможных форумах. К тому же не стоит забывать об особенностях дешевых китайских изделий, в комплекте могут попасться бракованные или некачественные составляющие.

Область печати составляет 200х200х200 мм, толщина нити 1.75 мм, при этом толщина слоя 0.1-0.4 мм. Модели для 3D принтера загружаются с помощью SD карт и порта USB. Для домашнего использования это, возможно, наилучший вариант, если конечно вы не боитесь вышеописанных проблем. Но для производства сложнопрофильных изделий он вряд ли подойдет.

Модели для 3D принтера удивляют своим разнообразием, это может быть мельчайшая пуговка, а может и сложнопрофильная деталь.

Использование 3D принтера стирает границы человеческой мысли, с его помощью можно создать любую деталь, подвластную человеческой фантазии. Модели для 3D принтера в формате stl можно скачать бесплатно в интернете.

Материалы для 3D принтера

В качестве исходного материала в основном используется пластиковая нить, которая плавится и выдавливается через печатающую головку на платформу-основу, формируя слой за слоем заданную трехмерную модель.

В более дорогих 3D принтерах за основу берут порошок из композитных материалов. Еще более дорогие модели могут изготавливать даже металлические детали, но производство и технология данного типа слишком дорогостоящая и не подойдет для домашнего использования.

3D-принтер - периферийное устройство для печати трехмерных фигур по цифровой 3D-модели. Печать выполняется путем послойного формирования объемного физического объекта.

Сферы применения 3D-печати:

изготовление мелких предметов для бытовых нужд;
мелкосерийное производство;
создание учебных моделей и пособий;
создание дизайнерских макетов и прототипов будущих товаров;
строительство сооружений;
производство медицинских имплантатов;
создание одежды и обуви, ювелирных изделий, произведений современного искусства и многого другого.

3D-принтер состоит из следующих компонентов:

корпус;
экструдер - печатающая головка;
привод экструдера;
печатная платформа - поверхность, на которой выполняется печать объекта;
модуль управления;
блок питания.

Важно : при выборе 3D-принтера обратите внимание на системные требования к вашему компьютеру (частота процессора, оперативная память, видеокарта с определенным объемом памяти). В противном случае возможна некорректная работа ПК с программами 3D-принтера.

Также учитывайте совместимость 3D-принтера с версией ОС вашего компьютера - Windows, macOS, Linux.

Используйте 3D-принтер в хорошо проветриваемом помещении. Желательно как можно меньше находиться рядом с работающим устройством.
Покупайте расходные материалы у поставщиков с хорошей репутацией. Некачественный материал опасен для здоровья.
Неукоснительно соблюдайте правила техники безопасности при использовании 3D-принтера.

3D-сканер

ЗD-сканер - периферийное устройство для создания цифровой 3D-модели путем анализа физического объекта. ЗD-сканер производит действие, обратное 3D-печати на принтере. В таких устройствах используется лазерное или оптическое сканирование. Первое подходит для обработки статичных объектов, второе рассчитано на сканирование движущихся объектов.

Контактные - непосредственно соприкасаются с трехмерным объектом при сканировании.

Достоинства:

высокая детализация;
независимость от освещения;
возможность сканирования призматической части физического объекта.

Недостатки:

медленный процесс сканирования;
вероятность нанесения ущерба хрупким объектам.

Бесконтактные - сканируют объект без физического соприкосновения с ним. Бывают пассивными и активными.

Достоинства:

экономичность;
поддержка использования вне помещения.

Недостаток - зависимость от освещения.

Точность сканирования

10-30 мкм - высокоточные приборы, которые дают максимально точные 3D-модели. Сфера применения - сканирование небольших объектов с высокой детализацией (ювелирные изделия, детали устройств).

30-100 мкм - приборы общего назначения, предназначенные для решения большинства задач. Сфера применения - сканирование объектов среднего размера (бытовые предметы, одежда, обувь).

Ниже 100 мкм - приборы, которые подходят для создания 3D-моделей, не требующих высокой точности. Сфера применения - сканирование крупных объектов (архитектура, ландшафт, коммуникации, большой транспорт).

3D-ручка

3D-ручка - инструмент для рисования трехмерной фигуры. Применяется для создания бижутерии, браслетов, чехлов, подставок, макетов.

«Горячие» - миниатюрная версия FDM-принтера. Материал - пластик (ABS и PLA).

Достоинства:

обширный модельный ряд;
удобное управление;
сравнительно невысокая цена;
большое количество бесплатных трафаретов для рисования;
высокая прочность получившихся изделий;
большой выбор 3D-пластика разных цветов.

Недостатки:

риск ожога при касании горячего сопла или только что созданного объекта (температура - до 230 ° C);
зависимость от сети или устройства с портом USB.

«Холодные» - уменьшенный вариант SLA-принтера. Материал - жидкий фотополимер.

Достоинства:

невозможность обжечься;
автономность (благодаря аккумулятору);
эффектный дизайн и удобное управление;
разнообразие фотополимеров.

Недостатки:

высокая цена;
хрупкость готовых фигур;
большие размеры.

При выборе 3D-ручки обратите внимание на следующие характеристики:

2 кнопки - для комфортной регулировки скорости подачи и температуры;
ЖК-дисплей - отображает сведения о работе устройства и перечень опций;
эргономичная форма корпуса - для удобной эксплуатации ЗD-ручки;
диаметр нити пластика - большая часть «горячих» ручек работает с диаметром пластика 1.75 мм. Встречаются модели, использующие нить 2.85 мм.

Класс

Бытовые / любительские (настольные) - сравнительно дешевые и компактные модели. По скорости и точности печати существенно уступают другим классам 3D-принтеров. Применяются для создания мелких предметов и не рассчитаны на серийное производство деталей и изделий.

Бытовые модели позволяют изготавливать детали, аксессуары и предметы домашнего обихода, создать необычные сувениры, детские игрушки, «авторские» предметы интерьера, канцелярские принадлежности и многое другое. Можно напечатать посуду, корзины, цветочные горшки, расчески, трубы, линейки, трафареты, крепежные изделия (болты, шайбы, дюбеля), кормушки и поилки для домашних питомцев.

Профессиональные - отличаются от бытовых 3D-принтеров более высокой скоростью и точностью печати. Позволяют изготовить крупные объекты и применяются в мелкосерийном производстве, образовании, проектировании. Такие устройства стоят дороже и занимают больше места, чем бытовые аналоги. Однако встречаются профессиональные 3D-принтеры, которые подходят для домашнего использования.

Профессиональные модели предназначены для создания объектов с высокой детализацией (в том числе механизмов и ювелирных изделий). С помощью профессионального 3D-принтера можно напечатать высококачественную сувенирную продукцию.

Промышленные - в отличие от профессиональных моделей, рассчитаны на серийное высокоточное изготовление сложных объектов любых размеров. Характеризуются высокими параметрами скорости и точности печати, широким функционалом. Эти модели имеют очень высокую цену и большие габариты. Используются на предприятиях.

Исполнение

Открытый корпус - сравнительно дешевое и компактное устройство. Дает возможность следить за формированием объекта и обеспечивает легкий доступ к экструдеру, что опасно для детей и домашних животных. Такой принтер снижает качество печати, поскольку не защищает изделие от брызг, сквозняков, перепадов температуры, способных ее деформировать. 3D-принтер - оптимальный выбор для дома.

Устройства с открытым корпусом подойдут для печати изделий из PLA и PET.

Важно: 3D-принтер с открытым корпусом не защищает от вредных паров пластика. Поэтому обязательно проветривайте помещение.

Закрытый корпус - конструкция, состоящая из двери, стенок и крышки (колпака).

Достоинства:

высокое качество напечатанного изделия, поскольку модель защищена от внешних воздействий (важно при выполнении моделей из ABS);
отсутствие неприятного и токсичного запаха (особенно при работе с ABS);
защита от случайного контакта с горячим экструдером (важно, если есть дети и домашние животные);
низкий уровень шума от работы вентилятора.

Недостатки:

высокая цена;
большие габариты 3D-принтера.

Приборы с закрытым корпусом чаще используются в промышленности.

Технология печати

FDM (PJP, FFF, послойное наплавление) - формирование трехмерного объекта из пластиковой или металлической нити. Бытовые принтеры снабжаются одним экструдером, а промышленные - 2 и более. Устройства с подобной технологией встречаются чаще всего.

Достоинства:

сравнительно невысокая стоимость принтера и расходных материалов;
компактность и небольшой вес принтера;
хорошее качество печати;
возможность цветной печати;
относительно широкий спектр материалов (пластик, олово, различные сплавы и даже шоколад).

Недостатки:

низкая скорость печати;
сложности с фиксацией объекта на рабочем столе;
склонность изделия к термоусадке (уменьшение размеров объекта после остывания);
многие изготовленные модели требуют финишной обработки;
невозможность создания крупных объектов;
большое количество отходов.

SLA (лазерная стереолитография) - трехмерная фигура формируется из жидкого фотополимера, который затвердевает под воздействием лазера.

Достоинства:

высокая точность печати;
изготовление сложных моделей с большим количеством мелких деталей;
возможность получить крупногабаритные и тяжелые изделия (150х75х55 см, до 150 кг);
небольшой объем отходов;
простота финишной обработки (полировки), которая во многих случаях и не требуется.

Недостатки:

высокая стоимость принтера и расходных материалов;
небольшая скорость печати;
значительный вес и габариты;
низкая прочность созданных объектов;
ограниченный диапазон материалов;
не предусмотрена цветная печать.

SLS (выборочное лазерное спекание) - формирование трехмерного объекта из порошкового материала, который плавится под воздействием лазера.

Достоинства:

широкий диапазон материалов (пластик, металл, литейный воск, керамика, стекло);
возможность получить сложные объекты;
пригодность для мелкосерийного производства;
минимальная финишная обработка;
более высокая скорость печати, чем у принтеров с технологией SLA;
в отличие от других технологий не нуждается в поддерживающих структурах при печати изделий сложной конфигурации (роль поддержки играет сам порошок).

Недостатки:

нужна герметичная камера и мощный лазер;
меньший размер получаемых объектов, чем у технологии SLA (до 55х55х75 см);
полученные изделия нуждаются в финишной обработке;
меньшая точность печати по сравнению с устройствами на технологии SLA;
непригодность для работы в домашних условиях.

Существуют и другие технологии 3D-печати: MJM (многоструйное моделирование), LOM (послойное склеивание пленок), 3DP. Они хотя и позволяют изготавливать многоцветные объекты, но имеют ограничения по используемым материалам.

Кроме того, полученные изделия зачастую нуждаются в финишной доработке и обладают низкой прочностью (LOM, 3DP). По этим причинам 3D-принтеры с такими технологиями распространены мало.

Материал печати (FDM)

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) - отличается высокой ударопрочностью, устойчивостью к воздействию влаги, маслам, кислотам и щелочам. Легко обрабатывается и окрашивается. Также ABS обеспечивает высокую скорость печати. В то же время такой материал плохо переносит воздействие УФ-лучей, дает значительную термоусадку и не совместим с продуктами питания.

ABS является самым распространенным материалом для 3D-печати. Температура печати - 210-270 °С. Температурный диапазон использования готовых объектов - от -40 до +90 °С.

ABS подходит для изготовления такой продукции:

детали, рассчитанные на средние нагрузки;
декоративные изделия;
модели и макеты небольшой точности;
детали для авто, корпусов приборов;
контейнеры, подставки.

ABS+ - усовершенствованный вариант ABS. Такой пластик прочнее, меньше подвержен термоусадке и имеет пониженную температуру печати. В результате получаются более качественные изделия.

PLA (полиактид) - экологичный материал, дает максимальную точность печати и небольшую термоусадку. По сравнению с ABS PLA менее долговечен, хуже обрабатывается, более чувствителен к воздействию влаги и обойдется дороже. PLA в печати проще, чем ABS. Это хороший выбор для новичка.

Температура печати - 180-190 °С. Температурный диапазон использования готовых объектов - от -40 до +50 °С.

PLA подходит для изготовления такой продукции:

детские игрушки;
точные макеты и модели;
изделия медицинского назначения;
пищевые упаковки и одноразовая посуда;
декоративные предметы, которые не нуждаются в дополнительной обработке.

Технические пластики - применяются для создания изделий с определенными эксплуатационными характеристиками. К ним относят PET, PC, PBT и другие материалы. Технические пластики используются реже, чем ABS и PLA.

PET (полиэстер) - эластичен, устойчив к механическим воздействиям, термостоек. В то же время PET уступает в точности печати ABS и PLA. Хорошо подходит для создания объектов с оптимальным балансом вязкости и прочности. Температурный диапазон использования готовых объектов - от -40 до +120 °С.

PC (поликарбонат) - прочнее, тверже и точнее в печати, но менее вязкий. Применяется для производства изделий, рассчитанных на большие нагрузки. Температурный диапазон использования готовых объектов - от -40 до +120 °С.

PBT (полибутилентерефталат) - устойчив к продолжительным статическим нагрузкам и тепловому старению, отличается хорошей упругостью. Температурный диапазон использования готовых объектов - от -50 до +160 °С.

Декоративные пластики - предназначены для производства декоративных и декоративно-прикладных изделий. По виду, весу, тактильным ощущениям напоминают дерево, бронзу и другие материалы.

К декоративным пластикам относятся Laywood, BronzeFill и другие. Laywood имитирует дерево, BronzeFill - бронзу. Эксплуатационные свойства этих пластиков схожи с PLA. Температурный диапазон использования готовых объектов - -40 до +50 °С.

Вспомогательные материалы - используются для создания поддерживающих структур, необходимых при печати объектов сложной конфигурации. После завершения печати поддержка удаляется. К ним относятся PVA (поливинилацетат), который хорошо растворяется в воде и HIPS (полистирол) - этот материал растворяют в Лимонене (органический растворитель). Оба материала легко удаляются механическим путем.

Разрешение печати

Этот показатель определяет точность печати, влияющую на качество изготовленной модели.

Горизонтальное (по осям XY) - минимально возможное перемещение, которое совершает по слою экструдер принтера на осях X и Y. В устройствах с технологией печати FDM эта характеристика находится в зависимости от точности позиционирования печатающей головки. Измеряется в микрометрах (мкм).

Чем меньше горизонтальное разрешение, тем выше детализация готового объекта. У бюджетных устройств этот параметр составляет 30-50 мкм, более продвинутые модели могут похвастаться точностью в 20 и даже 12 мкм.

Вертикальное (по оси Z) - минимальная высота (толщина) слоя, который создает принтер за проход. В 3D-принтерах с технологией печати FDM этот параметр зависит от диаметра сопла. Чем меньше вертикальное разрешение, тем глаже поверхность напечатанного изделия. У недорогих моделей этот параметр не превышает 200-300 мкм, техника более высокого класса выдает до 20 мкм. Оптимальный параметр - 100 мкм.

Скорость печати

Эта величина обозначает скорость передвижения экструдера, выдавливая пластиковую нить. Скорость печати FDM-принтеров, печатающих пластиковой нитью, измеряется в миллиметрах в секунду (мм/с). Чем выше данный параметр, тем быстрее сформируется изделие. С увеличением скорости печати возрастает стоимость принтера.

Современные устройства могут печатать со скоростью от 10 до 150 мм/с и больше. Для бытовых нужд достаточно скорости 20 мм/с.

Важно: скорость печати определяется типом материала и сложностью изделия, а также количеством экструдеров. Скорость противоречит точности печати: чем выше скорость, тем ниже точность и наоборот.

Область печати

Этот показатель определяет максимально возможный размер напечатанного объекта. Область печати зависит от размера печатной платформы. Чем больше платформа, тем выше максимальные габариты модели. В то же время увеличивается цена и размеры 3D-принтера.

Область печати измеряется в сантиметрах (см) в трех плоскостях (XYZ). Например, 13х13х13 см - оптимальная величина для изготовления большинства изделий.

Небольшая область печати ограничивает возможности по созданию крупных объектов. В этом случае стоит печатать объект по частям, а затем склеить. Правда, такая фигура будет менее прочна, чем цельное изделие.

Диаметр сопла

Сопло подает нагретый пластик и обеспечивает печать изделия. Чем меньше диаметр сопла, тем выше точность воспроизведения мелких деталей фигуры. В то же время увеличивается длительность печати и возникает ряд побочных эффектов (засорение сопла, получение «растекшегося» изделия).

Большинство 3D-принтеров снабжено соплом диаметром 0.3-0.5 мм. У 3D-ручек этот параметр обычно составляет от 0.6 мм и выше.

Количество печатающих головок

Чаще всего 3D-принтеры оснащаются одной печатающей головкой. Некоторые модели имеют 2 и - реже - 3 головки, существенно расширяющие возможности устройства.

Второй экструдер позволяет печатать два изделия одновременно, а также изготавливать двухцветные модели или формировать модель и поддерживающие структуры из разных материалов (в целях экономии). Кроме того, второй экструдер пригодится, если первый выйдет из строя.

Количество цветов печати

1 (моноцветная) - стандартный вариант, который встречается в большинстве 3D-принтеров (имеют один экструдер). Моноцветная печать стоит сравнительно недорого. Оптимальный вариант, когда цветовое решение объекта значения не имеет.

2-3 (многоцветная) - такая печать позволяет создать многоцветный объект, что сказывается на стоимости принтера и расходных материалов. Для двух-трехцветной печати нужен 3D-принтер с двойным или тройным экструдером.

Виды многоцветной печати:

градиент - дает плавный переход одного цвета в другой;
слоистый цвет - обеспечивает резкий переход от одного цвета к другому;
точечный цвет - наносит цвет на определенную часть изделия;
полный цвет - наносит на объект изображение фотографического уровня.

Источник данных печати

Данные печати (цифровые 3D-модели) передаются на 3D-принтер от ПК, внешних накопителей или же хранятся во внутренней памяти самого принтера.

Для подключения к компьютеру используются такие интерфейсы.

USB - проводное соединение, обеспечивающее высокую скорость передачи файлов. Встречается в подавляющем большинстве принтеров.
Wi-Fi - беспроводная связь. Дает возможность выбора места нахождения 3D принтера, который далеко не всегда поместится на стол. Минус - требует большего времени для передачи данных.

Для подключения к локальной сети применяется интерфейсы Ethernet и Wi-Fi.

Внешние накопители - избавляют от необходимости соединять 3D-принтер с ПК. К ним относятся:

карта памяти - подключается через SD-слот;
USB-флеш-накопитель - подключается через USB-порт.

Внутренняя память - делает 3D-принтер независимым от ПК и внешних накопителей. Сохраняет задание печати и позволяет работать с принтером при отключенном ПК или отсоединенном USB-кабеле.

Питание

От сети - классический вариант, который встречается чаще всего. От сети запитываются 3D-принтеры, большинство 3D-сканеров и множество «горячих» 3D-ручек. Для последних такое решение скорее недостаток, чем преимущество, поскольку сковывает движения пользователя из-за ограниченной длины кабеля.

Через USB - характерно для 3D-ручек и некоторых 3D-сканеров. Ручки с таким способам питания так же ограничены длиной шнура, что и модели, работающие от сети.

Аккумулятор - используется в «холодных» 3D-ручках. Обеспечивает полную свободу движений при работе с ручкой.

Функции

Регулировка скорости печати - дает возможность изменять скорость печати. Таким образом, можно получить готовый объект быстрее, пожертвовав его детализацией.

Регулировка температуры - позволяет изменять температуру в зависимости от особенностей материала.

Автоотключение - самостоятельное отключение устройства при длительном бездействии. Такая функция экономит электроэнергию.

Оснащение

Дисплей - отображает информацию о работе 3D-принтера (температура нагревания печатной платформы и сопла, время непрерывной печати экструдера и т. д.). Облегчает работу с устройством.

Подогрев печатной платформы - нужен при работе с ABS, PC, HIPS и другими материалами, дающими значительную термоусадку. Если печатать без подогрева платформы, то готовое изделие уменьшится в размерах и деформируется. Кроме того, объект может расслоиться. Для выполнения модели из ABS температура печатной платформы должна составлять 100-110 °C. Такая опция не требуется для печати из PLA.

Съемная стеклянная платформа - дает ровную плоскость печати и позволяет легко снять готовое изделие.

Автоматическая калибровка платформы - автоматическая регулировка высоты и уровня печатной платформы под конкретную задачу. Упрощает эксплуатацию 3D-принтера и обеспечивает равномерное формирование объекта.

Шпатель - используется для снятия готового изделия с печатной платформы.

Щетка - применяется для финишной обработки готового объекта.

Пинцеты - служат для очистки сопла 3D-принтера и финишной обработки получившейся фигуры.

Шестигранные ключи - применяются для обслуживания принтера. Многие принтеры предполагают сборку - в этом случае также пригодятся шестигранные ключи.

Также во многих 3D-принтерах предусматривается возможность дистанционного управления печатью. А для отслеживания работы устройства имеется веб-камера.

О существовании 3D печати слышал, наверняка, каждый, а в новостях то и дело проскакивают факты о новых возможностях этой технологии. Не так давно трехмерная печать использовалась только в производственных условиях и немногими энтузиастами, сегодня же можно запросто купить 3D принтер для использования в быту. С помощью таких устройств печатают самые разные вещи : от декоративных безделушек для дома до протезов, оружия и даже зданий. Перспективы трехмерной печати настолько фантастические, что мало кто сегодня может в полной мере их себе представить. А пока наблюдаем за тем, как будущее наступает , изучаем принципы работы 3D принтера, его возможности и преимущества, а также разбираемся, какой 3D принтер выбрать для использования в быту.

Несмотря на то, что технология трехмерной печати находится у всех на слуху только последние несколько лет, ее появление стоит искать еще в прошлом веке. Пионером в данной области стала компания Charles Hull, которая в 1984 году разработала технологию трехмерной печати, а чуть позже запатентовала технику стереолитографии, которая сегодня используется повсеместно. Тогда же компания разработала и создала первый промышленный трехмерный принтер, который фактически стал началом новой эпохи.

90-е годы стали временем появления новых разработок в сфере трехмерной печати, благодаря которым 3D принтеры нашли применение в производственных условиях и стали использоваться для прототипирования. Пик развития технологии приходится на XXI век, и мы сами становимся очевидцами того, как семимильными шагами трехмерная печать покоряет новые вершины. Сегодня печать может осуществляться разными материалами, причем не только пластиками и металлом , но и тканью, бумагой, керамикой, пищевыми продуктами и даже живыми клетками.

В 2005 году появилась возможность печатать в цвете, а в 2006 году был создан принтер, который может распечатать около половины всех собственных комплектующих. В 2014 году появились первые принтеры с областью печати, практически неограниченной в размере. С помощью этого устройства уже попытались создать полноценный дом, используя в качестве основного материала бетон. На возведение такого сооружения было потрачено не более суток. Уже в 2016 году было представлено первое здание, построенное с помощью трехмерной печати в Дубае. В феврале 2017 года Россия также представила дом, целиком напечатанный на стройплощадке. В этом году также был разработан принтер с шестью осями, с помощью которого сложные элементы будет печатать намного проще, без необходимости использовать поддерживающие конструкции. На данный момент вовсю ведутся разработки принтеров, которые смогут печатать органы человека, протезы, имплантаты, корпусы автомобилей и даже еду.

Как работает 3D принтер? Просто о сложном

Если коротко, то 3D принтер – это устройство для создания трехмерных объектов методом послойной печати. Спектр используемых для печати материалов постоянно расширяется и можно смело предполагать, что в будущем он будет включать большинство известных нам веществ. Пока самыми популярными материалами для печати остаются термопластики и фотополимерные смолы.

Общий принцип работы 3 D принтера можно представить следующим образом:

Особенности печати зависят той технологии, которую использует принтер, поэтому имеет смысл разобраться с самыми распространенными на данный момент.

Типы 3D-принтеров и особенности печати каждого

Чаще всего сегодня используют технологию FDM -печати, а также SLA -печати. Что стоит за этими непонятными аббревиатурами, и какими еще разработки существуют в данной сфере?

Метод FDM-печати

FDM -технология (Fused Deposition Modeling) – это технология послойного наплавления нити. Сегодня этот способ 3D-печати считается самым распространенным, одновременно он относится и к одним из самых старых методов. Принцип заключается в послойном наплавлении нити пластика по контуру модели.

Для печати используются термопластики, которые поставляются в виде катушек или прутков. Чаще всего печатают PLA и ABS пластиками , в числе которых нейлон, полиамид, поликарбонат, PET (он же полиэтилентерефталат, который используется для создания пластиковых бутылок) и некоторые другие вещества.

Принцип работы заключаются в следующем:

нить материала помещается в экструдер, где она плавится под воздействием нагревательного элемента, а потом выдавливается через сопло на рабочую поверхность;
экструдер двигается по траектории, заданной ей программным обеспечением, и слой за слоем строит объект;
если необходимо напечатать сложный предмет, то могут использоваться два типа материала: один – для модели, второй – для создания опор (он, как правило, растворимый, или же просто очень легко отламывается от объекта). Опоры необходимо печатать , если объект имеет повисшие в воздухе элементы, которые без поддерживающих элементов создать невозможно – принтеру будет просто не на чем печатать. Наглядно все представлено на рисунках ниже;
после формирования первого слоя платформа опускается вниз на толщину одного слоя, а экструдер выдавливает новую порцию материала, процесс повторяется много раз;
по окончанию печати остается отделить вспомогательные элементы.

Модель и поддерживающие элементы

FDM-технология позволяет использовать термопластики производственного класса, поэтому распечатанные объекты получают отличную механическую, химическую и термическую прочность. Технология простая, чистая и пригодна для использования в условиях офиса или дома.

По такому же принципу работают 3 D -ручки. Это фактически миниатюрные принтеры. Такие ручки предназначены для рисования трехмерных рисунков. Пользователь может выдавливать из нее мгновенно застывающий пластик, придавая ему любую форму и получая забавные изделия. Устройство больше предназначено для баловства, но идея интересная, а дизайнеры смогут сделать много интересных предметов декора для дома.

Метод SLA-печати, или стереолитография

SLA-технология (laser stereolithography) предполагает использование для печати жидких фотополимерных смол, которые имеют свойство застывать под воздействием лазера или подобного источника энергии. Метод позволяет получать предметы с очень точной геометрией , ведь толщина слоя может достигать рекордных 15 микрон, поэтому уже широко применяется в стоматологии при изготовлении имплантатов и в ювелирном деле для создания заготовок с обилием сложных деталей.

Принцип работы 3 D -принтеров , использующих метод лазерной стереолитографии, коротко можно описать так:

рабочая платформа погружается в ванну с жидким фотополимером на толщину одного слоя (15-150 микрон);
воздействие лазера на стенки будущего объекта. Лазерный луч в буквальном смысле вычерчивает на фотополимере форму объекта, которая, в свою очередь, задается программным обеспечением. Облучение лазера вызывают полимеризацию материала в точках соприкосновения с лучом и его затвердевание;
платформа погружается еще чуть глубже в ванну с жидким фотополимером, причем глубина погружения соответствует величине слоя. Лазер снова воздействует на зоны материала, которые должны быть частями печатаемого объекта;
процесс повторяется слой за слоем, пока не будет распечатан смоделируемый объект;
технология также требует печати поддерживающих элементов. Они выполняются из того же фотополимера;
после завершения печати объект погружают в ванну в специальные растворы для удаления излишков и очистки модели;
финал – облучение ультрафиолетом для окончательного застывания фотополимера.

Технология прогрессивная, но требует покупки дорогих расходных материалов.

Другие типы печати

Менее распространенными, но не менее интересными и перспективными являются следующие способы трехмерной печати:

Какой 3D-принтер лучше выбрать для бытового использования?

Забегая наперед, отметим, что пока стоимость бытовых 3D-принтеров остается относительно высокой, но в дальнейшем имеем все шансы наблюдать удешевление технологии. Вспомните, когда появились мобильные телефоны, они также были доступны только очень богатым людям.

Цели использования домашнего 3Д-принтера могут быть совершенно любыми: от простого баловства и знакомства с новой технологии до печати полезных в хозяйстве мелочей и моделей-прототипов для бизнеса. В любом случае, при выборе обращайте внимание на такие ключевые характеристики устройства:

разрешение печати (точность печати) – это минимально возможная высота слоя, которую может напечатать принтер. Обозначают разрешение в микрометрах (тысячная доля миллиметра). Чем меньше высота слоя, тем менее заметным будет переход между ними, и тем более гладкой будет поверхность печатаемого объекта. С другой стороны, чем меньше слой, тем больше времени принтеру понадобится на печать и тем выше нагрузка на все его элементы. Разрешение зависит от технологии (SLA позволяет печатать точнее, чем FDM), точности работы печатающих головок, настроек программного обеспечения и выбранного материала для печати;
Образцы с разной толщиной слоя
скорость печати напрямую зависит от точности: чем выше точность, тем меньше скорость выращивания модели.
область печати говорит о том, какого размера объект можно напечатать на принтере. Другими словами, это зона возможной досягаемости печатающей головки по горизонтальным осям X и Y, а также по вертикальной оси Z. Обычно область печати выражают тремя цифрами – это высота, длина и ширина условного параллелепипеда (например, 20*30*30 мм). У дельта-принтеров область печати имеет форму цилиндра, поэтому указывается его высота и диаметр;
тип используемых для печати пластиков. В бытовых условиях используются именно пластики, и это могут быть ABS и PLA пластики, некоторые модели могут печатать обоими видами материалов. Возможность печати тем или иным типом пластиков объясняется наличием или отсутствием подогрева платформы. Если вы пока не решили, чем будете печатать, то лучше выбрать модель, которая поддерживает максимальное количество материалов;
страна-производитель . Европейские страны и США производят качественные, но дорогие устройства, завозятся в небольших количествах, сервисное обслуживание затруднено. Китайские устройства стоят недорого, качество часто оставляет желать лучшего, но для того, чтобы побаловаться, такие принтеры пойдут. Есть еще принтеры российского производства: при неплохом качестве они радуют возможностью сервисного обслуживания.

Интересные варианты бытовых 3D-принтеров

MakerBot Replicator 2

Качественный принтер американского производства, печатает по FDM-технологии, минимальная толщина слоя – 100 микрон (0,1 мм). Область печати – 285*153*155 мм, для печати используются PLA и ABS пластики. Максимальная скорость печати – 40 мм в секунду, или 24 см 3 /час. Корпус выполнен из стали, есть ЖК-экран, вес 11,5 кг. Модель хоть и выпущена в 2013 году, до сих пор активно используется для бытовой печати. Стоимость 3100$.

PrintBox3D One

Принтер отечественного производства, печатает по технологии FDM, минимальная толщина слоя – 50 мкм, размеры рабочей платформы – 185*160*150 мм. Устройство печатает ABS и PLA пластиками, оснащено подогреваемой платформой. Цена около 1700$, разработано для использования в сфере образования и дизайна.

PICASO 3D Designer

Печатает по FDM-технологии, как и все бытовые 3D-принтеры на сегодняшний день, использует для печати ABS и PLA пластики, в т.ч. нейлон. Точность печати – 50 мкм, рабочая платформа размерами 200*200*210 мм, максимальная скорость – 30 см 3 /час. Устройство оснащено подогреваемой платформой, стоимость 1700$.

3D принтер Hercules

Неплохое устройство от российской компании IMPRINTA, печатает разными видами пластика, точность печати – 50 мкм. Платформа подогреваемая, максимальная температура – 120 0 С. Скорость печати – 40 см 3 /час. Цена 1150$.

В качестве итога об основных плюсах и минусах трехмерной печати

3D-печать – направление перспективное и с большим потенциалом. Чтобы расставить все точки над «i» в изучении вопроса трехмерной печати, приведем основные ее преимущества:

Существующие минусы :

Трехмерная печать – это будущее медицины и промышленности, а также возможность быстрого создания прототипов и моделей, а это бесценно для инженерии. Кто знает, может, через 5-10 лет мы так же просто будем скачивать модели чашек или обуви и печатать их на собственном домашнем принтере, как сегодня скачиваем и просматриваем фильмы.

Как выбрать 3D принтер для дома?

Моделированием с каждым годом увлекается все большее число любителей объемных, оригинальных объектов, нестандартных сувениров и мини-прототипов желанных автомобилей, репродукций. По данной причине 3D принтер купить для домашнего использования желают немало семей. Как же выбрать эту технику, на какие параметры и характеристики обратить внимание, чтобы с наслаждением заниматься моделированием и испытывать гордость при демонстрации созданных вами конструкций?

Первое: определитесь, для каких целей вам нужен 3D принтер?

Как правило, основной задачей, которая возлагается на домашние средства 3D печати, является создание небольших сувениров, красивых игрушек или нарисованных вручную деталей, компонентов отдельных зданий. Для таких целей оптимально подойдут 3д принтеры с небольшим количеством функций, которые занимают немного места и при этом остаются безвредными для окружающих. Идеально соответствует данным критериям Prism Mini - универсальный и компактный 3D принтер, который подойдет для каждой семьи.

Кстати, о безопасности. Для дома рекомендуется приобретать оборудованием с цельнолитым металлическим корпусом, который плотно закрывается при печати. Такой 3D -принтер не пропускает вредного излучения, не нагревается, и не вырабатывает вредных запахов. С ним работать могут и дети. Picaso 3D Designer - это безопасная модель, которая подойдет для любой семьи.

Выбирайте 3D-принтер, исходя из рабочего материала!

Другая, не менее важная характеристика, приемлемой для дома техники - рабочий материал. Многие стараются 3д принтер купить подешевле, не обращая внимания на то, из чего он способен воссоздавать трехмерные конструкции. В процессе работы, когда заканчивается материал, его, бывает сложно найти и эксплуатация оборудования на время прекращается. Но есть и такие модели, что справляются с гибким пластиком, PLA , нейлоном, ABS . В частности, таковыми является принтеры от компании Imprinta , который работает с различными видами «расходников» .

Разнообразие рабочих материалов для подобного оборудования еще важно с точки зрения точности воспроизведения конструкций. Из некоторых видов пластика не получится сверхточного 3D объекта. А вот тем, кому важна эластичность, прежде всего, а не жесткость и безукоризненность линий изделия, должны присмотреться к нейлоновым материалам и 3д принтерам, что поддерживают этот тип печати.

О точности печати: поговорим о микронах!

Упомянутая выше точность определяется в 3D -принтерах микронами. Чем меньше этот показатель, тем более тонким будет слой печати, тем детальнее и точнее выглядит готовое изделие. Для домашнего использования подойдет оборудование с рабочим параметром в 200 микрон, например, таковым является UP Mini .

А если вы дома станете разрабатывать конструкторские проекты или тончайшие с инженерной точки зрения конструкции, присмотритесь к модели Printbox One , которая печатает слои всего в 50 микрон.

Если вы еще сомневаетесь, как выбрать 3D-принтер для дома , вспомните и еще об одной особенности - чем точнее будет печататься образец, тем больше времени на его изготовление понадобится. Значит, для нетерпеливых людей стоит приобретать высокоскоростное 3D -оборудование , которое проектирует модели со скоростью в 50-60 см3 в час.

Не забывайте про управление!

Выбирая, какой 3D -принтер лучше купить для домашнего использования, рекомендуется заострять внимание и на таком параметре как управление. Сложные в эксплуатации модели, как правило, подразумевают подключение к компьютеру, к специальному программному обеспечению. Поэтому, помимо кнопок управления, придется изучить и софт, ведь печать будет осуществляться только из предлагаемых форматов 3д моделей. Полупрофессиональное оборудование, такое как Witbox Single Extruder легко изучить, оно снабжается инструкцией на русском языке. Кроме того, производители предлагают поддержку пользователей, поэтому овладеть навыками управления им будет легко людям любых возрастов.

Сегодня продукция с 3д изображением, становится всё популярнее и если вы хотите начать свой бизнес в этой сфере, то стоит правильно выбрать 3D принтер, покупатель должен в полной мере определить три поставленных перед ним критерия выбора:

Цели и объекты будущей трёхмерной печати, для офиса или же для дома он будет использоваться;
Техническую образованность пользователя/исполнителя, работающего за данным устройством;
Какой ценовой уровень будет рассматриваться при покупке.

Проведя тщательный анализ своих способностей и возможностей, можно начинать выбирать надёжный 3D принтер, который прослужит своему владельцу долгие годы и будет иметь на выходе продукцию высокого качества.

Основными характеристиками 3D принтера являются минимальная толщина выходящего слоя, типы используемых им материалов, конструктивные особенности устройства трёхмерной печати - в том числе, печатающей головки – а также особенности настройки программы печати и получаемая печатная область.

Основные характеристики 3D принтера необходимо рассмотреть поподробнее.

Минимальная выходящая толщина слоя

Прямая характеристика детализационных особенностей изделия. Большинство 3D принтеров работают по технологии FDM (Fused Deposition Modeling - моделирование <объектов> методом осаждения расплавленной нити), послойно наращивая получаемый объект. Таким образом, заявленная в этой характеристике цифра указывает на толщину слоя. По факту, чем меньше толщина одного наращиваемого слоя – особенно при печати человеческих лиц и художественных изделий – тем выше практическая и эстетическая ценность получаемого объекта. Для получения высококачественного изделия используется толщина слоя от 50 до 200 микрон. Для сравнения - толщина листа бумаги составляет 100 микрон – 0,1 мм

Однако 3D принтер вовсе необязательно будет производить требуемую послойную толщину. Факторами колебания этой величины являются движение воздуха внутри самого устройства; изменение температуры в помещении; наличие зазоров - люфтов - в конструкции принтера, способствующих появлению микровибрации внутри устройства, а также плохо отрегулированное расстояние между соплом и платформой печатной конструкции.

Скорости перемещения печатной головки – экструдера – и подачи пластика также оказывают ощутимое влияние на качество получаемого изделия. На практике, в одних принтерах эти скорости связаны: чем медленнее двигается головка и чем медленнее подаётся пластик – тем качественнее будет произведено наращивание слоёв; в других устройствах обе величины регулируются независимо друг от друга.

Таким образом, идеального качества изделия необходимо добиваться путём подбора оптимального соотношения калибровки, толщины слоя, температуры и скорости печати принтера.

Типы материалов

3D принтер, функционирующий в режиме FDM, в большинстве случае использует в своей работе PLA-пластик. Этот материал самый нетребовательный, быстро остывает при обдуве, стоек к деформации, но вместе с тем и быстро разлагается - всего за несколько лет - в силу того, что имеет органический состав.

Этот материал также является самым распространённым в создании декоративных изделий для бизнеса и для дома.

В создании механических деталей, частей физических опор, а также производственных форм и корпусов для литья, необходимо использовать пластик ABS, медленно остывающий, но надёжный, долговечный и износостойкий материал.

Современный рынок материалов для 3D принтеров постоянно модифицируется и расширяется. Сейчас пользователю доступен целый список известных и новых составов, таких как нейлон, резина, PVA, PETT, Hips и многих других.

В идеале, лучше приобретать 3D принтер, работающий с большинством этих типов материалов.

Работа принтера с ABS-пластиком

Полноценная трёхмерная печать пластиком данного типа возможна только при наличии у принтера следующих характеристик:

нагревания работающего экструдера до минимальной температуры в 60 градусов (идеально – 280 градусов);
нагревания платформы до минимума в 80 градусов Цельсия (идеально – 110 градусов);
наличие закрытого корпуса.

Только при наличии этих характеристик будет производиться гарантированная профессиональная ABS-печать вне зависимости от заявленных производителем характеристик.

Конкретнее, при отсутствии у принтера задней крышки, проблематичной будет печать изделий больших и средних габаритов. Если всё же необходимо провести изготовление изделия, принтер необходимо чем-нибудь накрыть и огородить помещение от сквозняков. Даже если заполнение материала будет средним, печать объекта размером 10 см на 10 см займёт порядка 4х часов, а минимальная деформация на ранней стадии печати испортит всё изделие.

При отсутствии нагрева платформы, пластик теряет способность крепиться. Эта проблема относительно легко решается с помощью специального клея.

Пластик ABS плавится при температуре и в 240 градусов, однако качество изделия при этом будет страдать. Сейчас на рынке представлены легкоплавные ABS-нити для трёхмерной печати, требующие менее низких температур, но содержащие в своём составе полиэтилен, при нагревании распространяющий неприятный запах.

Также следует помнить о том, что 3D принтер имеет в структуре экструдера плотный зажим для затягивания нити, который может быть как ориентирован исключительно на один вид пластика, так и быть универсальным, регулирующимся в зависимости от типа материала.

Конструктивные особенности 3D принтера

Правильно выбрать 3D принтер невозможно без знания его конструктивных особенностей. Экструдер и платформа фиксируются и передвигаются по осям и направляющим. Перемещение экструдера осуществляется только строго в горизонтальной плоскости; платформа перемещается как горизонтально, так и вертикально – в зависимости от уровня текущей печати. 3D принтер может иметь разную конструкцию, которая совершенно не влияет на качество печати. Оно зависит от материала деталей и качества сборки. Остальными элементами принтера являются электроника, шаговые двигатели, шкив и ремни. Стабильность работы принтера напрямую зависит и от количества деталей-посредников, а также зазоров между ними.

Строение печатной головки

Принцип работы печатной головки – экструдера – заключается в выдавливании нагретых нитей материала толщиной 1,75 мм или 3 мм, находящихся в практически жидком состоянии, на поверхность платформы. Экструдер обязательно запрограммирован напрямую подачу нити, и чаще всего также - на обратную (ретракция). Экструдер состоит из нескольких частей. По обе стороны нити расположены два мини-колеса, одно – регулирующееся зажимное; второе – непосредственно перед печатной головкой, с зубцами, управляющееся шаговым двигателем. Шаговый двигатель подаёт нить в экструдер. Далее материал через мини-трубку попадает в сопло – и выводится расплавленным пластиком. К трубке подключены температурный датчик и нагревательный элемент. Механизмы зажима, а также различные виды зубцов колёс оказывают влияние на тип использующегося пластика. Если 3D принтер обладает острыми и выпирающими колёсиками, то на таком принтере будут отлично изготавливаться изделия из Нейлона и Флекса (резины).

Программная настройка печати

Для создания трёхмерного художественного или промышленного изделия используются два типа программ – компьютерного моделирования и управления 3D принтером. Единый комплект с принтером составляют только программы второго типа, и редактировать какие-либо свойства будущих изделий в них нет возможности. Они снабжены простыми функциями изменения поворота и габаритов изделия, но не более этого. Кроме того, приобретая принтер с простым программным управлением из серии «печать в один лик», покупатель неминуемо получает аппарат с несколько зауженным спектром возможностей. Напротив, уверенному пользователю ПК не составит труда овладеть навыками работы в более сложных программах управления 3D-печатью. Качество изделий, создаваемых такими аппаратами, выше всяких похвал.

Файлы практически всех 3D принтеров конвертируются в формат STL – в нём же производится обработка изображений изделий принтерными программами. В Интернете существуют тысячи вариантов эскизов будущих изделий на любой вкус и цвет, записанных уже в нужном формате.

В одних трёхмерных принтерах практически все параметры задаются автоматически, в других принтерах для достижения качественной печати требуется отрегулировать следующие значения:

температуру головки и платформы;
скорость движения головки, скорость подачи пластика и скорость печати первого слоя;
толщины слоя, подложки и стенки;
условия включения вентилятора, его интенсивности;
настройка поддержек, в том числе, их скорость и интенсивность.

Это не полный перечень настраиваемых характеристик принтера для печати будущего объекта.

Заявленная и получаемая области печати

Пластик предрасположен к деформированию. Особенно эта тенденция усиливается в процессе долгой многочасовой печати. Поэтому необходимо сразу грамотно и тщательно выполнить настройку программы, чтобы избежать дальнейшей порчи изделия. Указанная производителем рабочая область вовсе необязательно будет активна целиком.

Например, объект габаритами 20*20*20 см может печататься до 15 часов, а 10*10 / 15*15 см – около 4х часов.

Рейтинг лучших 3D принтеров

Если вы хотите купить действительно качественную вещь, то я советую перейти в , там работают настоящие специалисты которые помогут подобрать нужную модель, которая будет вас устраивать на все 100%. Ну а мы в свою очередь как обычно составим рейтинг самых лучших 3д принтеров за 2015-2016 год, которые стали популярны за это время.