» » Как работают 3D принтеры и 3D сканеры
Благодаря этому мы еще на плаву :)

Как работают 3D принтеры и 3D сканеры

Автор: MANR от 9-06-2014, 20:00

Вещи и явления, которые были описаны в фантастических романах и рассказах Кларка, Азимова и Верна уже давно и очень прочно нашли место и закрепились в нашем огромном мире. Мы давно привыкли к мобильным телефонам, разговорам по скайпу через огромные континенты, автомобилям на электрической энергии и многим другим вещам, которые в недавнем прошлом казались нам фантастическими. Теперь нас мало что может удивить. Но список идей фантастов расширяется с каждым днем и воплощается в жизнь.
Одним из многих явлений, которое появилось в нашей реальности - 3D принтеры и сканеры.
Предлагаем Вам посмотреть фоторепортаж о компании, которая занимается продажей этих аппаратов и посмотреть, как они работают.

Принтеры в комнатеПринтеры в комнате




Первый 3D принтер появился на свет почти 30 лет назад, в 1984 году. Его изобрел Чак Халл, основатель крупнейшей в мире компании "3D Systems" - лидера в области производства 3D принтеров. С тех пор технологии в этой сфере шагнули далеко вперед и возможности таких аппаратов значительно расширились. Сейчас 3D принтеры могут напечатать практически что угодно из чего угодно. Размер создаваемой вещи ограничен лишь рабочей площадью принтеров, однако и эта проблема решаема - есть специальный суперклей, которым склеиваются детали будущего изделия.
Но обо всем по порядку. Принтер подключен к компьютеру, который задает ему задачу распечатать с подготовленной в специальной программе 3D модели будущее изделие. Этот 3D принтер использует для печати композитный материал на основе гипса, который позволяет печатать с высоким разрешением, воспроизводя практически полную палитру цветов.

Открытый принтерОткрытый принтер

 

Принцип работы таков - в принтере есть емкость, в которую тонким слоем насыпается мелкодисперсный порошок, выравнивается, над ним проезжает каретка с картриджем и распыляет отвердитель разного цвета на нужные участки. Опять засыпается слой порошка, выравнивается, распыляется отвердитель, и так много раз. Слои настолько тонкие, что под ним видны предыдущие. 

Емкость с мелкодисперсным порошкомЕмкость с мелкодисперсным порошком

 

Слой за слоем повторяется операция, и дно емкости постепенно уходит вниз. Чтобы напечатать 3D модель требуется до нескольких часов, в зависимости от сложности изделия. Обратите внимание: справа в верхнем углу рукоятки с цветовыми обозначениями, это картриджи. Три основных цвета, которые смешиваясь получают нужный цвет при печати. 

Принтер с открытой крышкойПринтер с открытой крышкой

 

По окончании процесса, готовую модель осторожно извлекают из композита и помещают в эту кабинку, где при помощи воздуха из компрессора и мягких щеток, происходит очистка от порошка. 

Аппарат для очистки моделейАппарат для очистки моделей

 

Обратите внимание на дно, весь порошок, который стряхнули с модели идет обратно в производство, то есть оно практически безотходное. Затем тут же готовую модель пропитывают специальным суперклеем, потому что она все еще хрупкая, а с нее возможно еще будут делать формы и т.п. 

Внутри аппарата для очистки моделейВнутри аппарата для очистки моделей

 

Вот тот самый клей.

Клей в бутылочкеКлей в бутылочке

 

Производитель тот же самый, что и у принтеров.

Данные о клееДанные о клее

 

А это готовые изделия, макет будущего помещения какого-то офиса, сделан по заказу одной фирмы.

Макет будущего помещенияМакет будущего помещения

 

Посмотрите на детали, но это еще цветочки, дальше мы увидим еще более мелкие вещицы.

Макет будущего помещения офисаМакет будущего помещения офиса

 

Немного о станке: этот 3D принтер был выпущен компанией Z Corporation, которая сейчас находится в составе поглотившей ее компании 3D Systems.

Название компании на принтереНазвание компании на принтере

 

Новые экземпляры ничем не отличаются от этого, разве что цветом корпуса и новым названием.

Принтер фирмы ZPrinter 650Принтер фирмы ZPrinter 650

 

Далее наш рассказ будет о принтерах другого типа. Принтер слева - ProJet HD 3000, работает по технологии MJM. В нем светоотверждение полимера происходит за счет ультрафиолетовой вспышки. Расплавленный горячий акриловый фотополимер (пластик) подается в печатающую головку, которая наносит его на печатающую платформу, где он засвечивается галогеновой ультрафиолетовой лампой, после чего он отвердевает, затем следующий слой и так далее. 

Два принтера в комнатеДва принтера в комнате

 

Как наверное вы догадываетесь, при печати практически любых моделей, существует необходимость поддерживать выступающие, нависающие части выращиваемой модели и для этих целей используется простой воск, который наносится одновременно с полимером, он удаляется простым нагреванием в печи, практически не оставляя следов. 

Рабочая поверхность принтера ProJet HD 3000Рабочая поверхность принтера ProJet HD 3000

 

Следующая модель принтера - Ultra работает по технологии DLP. 

Принтер фирмы UltraПринтер фирмы Ultra

 

Если не ошибаюсь на этом снимке можно видеть DLP проектор.

DLP проекторDLP проектор

 

В этом принтере есть емкость с фотополимером, которая закрывается стеклянной крышкой. На него проектор сверху проецирует изображение. Программа переключает картинки на проекторе (срезы объекта) и по мере затвердевания модели металлическая пористая платформа постепенно опускается вниз. По мере расходования фотополимер доливается в кювету. Во время процесса печати аппарат закрывается, чтобы избежать засветки. 

Принтер с емкостю с фотополимеромПринтер с емкостю с фотополимером

 

Если в принтере ProJet HD 3000 модель отверждается ультрафиолетовой вспышкой, то в Ultra это делает DLP проектор обычным светом. 

Комплектующие принтераКомплектующие принтера

 

Это печка, в которой плавится воск, послуживший дополнительным материалом при печати. Температуру можно видеть на дисплее.

Печка для расплавки воскаПечка для расплавки воска

 

Достанем поддон.

Поддон с воском в печкеПоддон с воском в печке

 

Готовые изделия.

Ейфелевая башня из воскаЕйфелевая башня из воска

 

Обратите внимание насколько тонкая печать.

Фигурка девушки из воскаФигурка девушки из воска

 

Непрозрачный материал - воск.

Непрозрачный материал - воскНепрозрачный материал - воск

 

Из этих деталек будут собирать машинку.

Детали машинкиДетали машинки

 

Чуть не забыл рассказать о самых распространенных и доступных 3D принтерах, с которых можно сказать и началась эра станков будущего. Этот принтер для печати использует пластик. Технология FDM (Fused Deposition Modeling) - послойная укладка горячей полимерной нити разные его виды. Самые популярный пластик - это ABS и PLA.

ABS пластик - непрозначный ударопрочный термопластический материал, используется для печати самых обычных пластиковых прототипов. В системах трехмерной печати стал популярен благодаря своей температуре стеклования – достаточно низкой для безопасной экструзии с помощью стандартных инструментов, но достаточно высокой, чтобы напечатанная модель не боялась небольшого нагрева, которому может подвергнуться в бытовых условиях.

Принтер работает не от картриджа, а от обычных катушек пластика, подсоединённых к нему в том виде, в котором они и продаются. Пластиковая нить заправляется в экструдер, там нагревается и печатающая головка выдавливает материал на движущуюся платформу. 

Пластиковая нить заправляется в экструдерПластиковая нить заправляется в экструдер

 

Подобный принтер известен давно и ему на смену пришли другие аппараты, которые могут печатать сразу тремя видами пластика.
Следующий аппарат является новым поколением 3D принтеров, печатающих от катушек с пластиком. Есть три его разновидности:
- одноцветный принтер CubeX
- CubeX Duo - печатает двумя цветами
- CubeX Trio с тремя экструдерами.

3D принтер CubeX3D принтер CubeX

 

Вот образцы таких изделий. Они достаточно прочные, просто так руками не поломать.

Образцы изделийОбразцы изделий

 

Следующая часть нашего рассказа будет о 3D сканерах - инструментах, без которых невозможно было бы напечатать многие изделия. Именно они помогают сделать виртуальную модель, которая будет воплощена 3D принтером. 

3D сканер в чемодане3D сканер в чемодане

 

Различают сканеры близкого радиуса действия, (как этот на фото снизу), среднего и дальнего радиуса действия. Кстати, сканеры дальнего радиуса действия устанавливают часто на военных самолетах и беспилотниках для сканирования местности с воздуха.

Сканер близкого радиуса действия в рукеСканер близкого радиуса действия в руке

 

Это 3D сканер отечественного производства, как мне сказали довольно неплохой.

3D сканер отечественного производства в руке3D сканер отечественного производства в руке

 

А теперь, в качестве эксперимента сделаем виртуальную модель одного из специалистов компании. Подключаем сканер к компьютеру, включаем софт и поехали.

Один человек сканирует другогоОдин человек сканирует другого

 

Проводим сканером по всей высоте фигуры на расстоянии не далее одного метра от нее.

Проводит сканером по всей высоте фигурыПроводит сканером по всей высоте фигуры

 

Подиум, на котором стоит человек в это время потихоньку вращается.

Сканируемый человек стоит на круглом подиумеСканируемый человек стоит на круглом подиуме

 

Вуаля и вот фигурка человека появилась в компьютере. Почти как в фантастическом фильме "Газонокосильщик".

Фигурка человека в компьютереФигурка человека в компьютере

 

Лишние детали будут убраны, шероховатости откорректированы.

Корректировка фигурки человека в компьютереКорректировка фигурки человека в компьютере

 

А это другой, подобный сканер.

Два специалиста возле сканераДва специалиста возле сканера

 

Для того, чтобы сканировать объект, нужно выключить свет в помещении.

Сканирование предмета при выключеном светеСканирование предмета при выключеном свете

 

Кстати, будущая модель не должна быть глянцевой, иначе ее проблематично будет отсканировать. Эта утка уже была отсканирована, до этого она имела матовую поверхность.

Сканируемая фигурка утенкаСканируемая фигурка утенка

 

Обратите внимание на несколько объективов.

Несколько объективов на сканереНесколько объективов на сканере

 

Вот, что получается в итоге.

Отсканированный утенок на монитореОтсканированный утенок на мониторе

 

Отсканированный утенок на компьютереОтсканированный утенок на компьютере

 

Другой вид. Поверхность модели усеяна треугольниками.

Поверхность модели усеяна треугольникамиПоверхность модели усеяна треугольниками

 

Фигурка утенка в тискахФигурка утенка в тисках

 

А это 3D модели разных частей машин, сделаны по заказу тюнинговых ателье.

3D модель машины3D модель машины

 

3D модель машины на мониторе3D модель машины на мониторе

 

Ателье получит свою 3D модель, дорисует навороченный бампер или еще что-то, а потом обрадует своего клиента новым обвесом.

3D модель машины на компьютере3D модель машины на компьютере

 

На этом наш рассказ о технической части станков будущего подошел к концу, но не спешите закрывать окно, сейчас вы увидите все образцы изделий, напечатанных на разных 3D принтерах.
Вот такая фигурка человека получается при печати на принтере, который использует гипсовый композит.

Фигурка человека после печати на принтереФигурка человека после печати на принтере

 

Детализация достаточно подробная. Я видел фигурку человека, на которой были видны его татуировки.

Фигурка человека со спиныФигурка человека со спины

 

Фигурка индуистского бога Ганеша. Пластик.

Фигурка индуистского бога ГанешаФигурка индуистского бога Ганеша

 

Полимер другого типа.

Фигурка индуистского богаФигурка индуистского бога

 

И конечный результат, который сделал заказчик из напечатанных прототипов.

Готовая фигурка индуистского богаГотовая фигурка индуистского бога

 

Фигурки индуистского бога разных размеровФигурки индуистского бога разных размеров

 

Техническая деталь со сложной внутренней частью.

Техническая деталь со сложной внутренней частьюТехническая деталь со сложной внутренней частью

 

Разнообразные пластиковые кольца. 3D принтеры значительно облегчат работу ювелиров в будущем.

Разнообразные пластиковые кольцаРазнообразные пластиковые кольца

 

Пластиковые кольцаПластиковые кольца

 

Храм Христа Спасителя. Модель печаталась примерно 10 часов, гипсовый композит, толщина стенок около сантиметра.

Модель Храма Христа СпасителяМодель Храма Христа Спасителя

 

Еще один храм, может кто подскажет название?

Модель ХрамаМодель Храма

 

Рука киборга, пластиковая модель.

Рука киборга, пластиковая модельРука киборга, пластиковая модель

 

Напечатали все детали, скрепили винтиками, и все!

Рука киборга скрепленная винтамиРука киборга скрепленная винтами

 

Образец довольно подвижный, не хрупкий.

Подвижная рука киборгаПодвижная рука киборга

 

В витринах компании разнообразие моделей напечатанных здесь.

Витрина с разнообразными моделямиВитрина с разнообразными моделями

 

Моделями сделаны на принтереМоделями сделаны на принтере

 

Некоторые изделия можно гальванизировать и использовать в таком виде.

Крестик после гальванизацииКрестик после гальванизации

 

А это фотография, естественно напечатанная принтером, и такое возможно.

Фотография двух девушекФотография двух девушек

 

Толщина гипсовой фотографии примерно 3-5 мм.

Толщина гипсовой фотографии примерно 3-5 ммТолщина гипсовой фотографии примерно 3-5 мм

 

Однако, вещь, которая поразила меня больше всех вот это ситечко. Посмотрите насколько тонкая вещь, просто удивительно.

Ситечко сделано на принтереСитечко сделано на принтере

 

Еще раз повторюсь - все что лежит на витрине - сделано на 3D принтерах.

Фигурки в витринеФигурки в витрине

 

Фигурки в витрине сделаны на 3D принтерахФигурки в витрине сделаны на 3D принтерах

 

Фигурки сделаны на 3D принтерахФигурки сделаны на 3D принтерах

 

Изделия сделаны на 3D принтерахИзделия сделаны на 3D принтерах

 

Ну и наконец, скоро можно забыть и о гончарном круге, с такими технологиями.

Красивый кувшин с узорамиКрасивый кувшин с узорами

 

Красивый сделан на 3D принтереКрасивый сделан на 3D принтере

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.