Возможности и сферы применения 3D печати

21 Июля 2020

• Технология 3D-печати
• Используемые методики
• Применение
• Будущее 3D-печати

Если раньше для производства деталей использовалось массивное промышленное оборудование в спеццехах, то сегодня в этом помогает 3D-печать. С помощью этой технологии можно печатать разные по сложности детали, которые по качеству и характеристикам не уступают, тем, что производятся традиционными способами.

Технология 3D-печати

Печать на 3D-принтере заключается в послойном формировании структуры будущей детали из ее графического представления, составленного на компьютере в виде файлов с трехмерными графическими структурами. Их создают вручную, используя специализированное программное обеспечение, или получают посредством сканирования реального прототипа.

Принтеры способны воссоздавать детали из листового, жидкого или порошкообразного материала. Возможности 3D-принтера в плане использования материала для печати очень широкие – это может быть:

• пластик;
• нейлон;
• стеклянный порошок;
• металлическая пудра;
• строительные смеси;
• другие материалы.

Будущие детали получаются посредством наплавления слоя на слой таким образом, что их форма соответствует ее цифровому прототипу.

Используемые методики

3D-печать может выполняться с применением разных методик.

1. Экструзионная печать заключается в разогревании базового материала до температуры плавления и его выдавливании через сопло экструдера, формируя фрагменты будущей детали. В качестве исходного материала выступают разные полимерные соединения;
2. Порошковая методика предусматривает струйную печать, при которой связующие вещества наносятся на тонкий порошкообразный слой с его последующим пропитыванием воском или полимерным составом. Дальше выполняется спекание соседних слоев порошка. Для этого используется прямое или выборочное сплавление лазером или электронно-лучевой трубкой;
3. Широкие возможности 3D-печати открывает ламинирование. С помощью этого способа можно существенно снизить себестоимость изготавливаемых запчастей. Эта технология предусматривает применение в качестве базового сырья бумаги, листов тонкого пластика и металла.

Применение

Поскольку с помощью 3D-принтера можно создавать детали самых разных форм, 3D-печать стала использоваться в разных отраслях. Чаще всего ее применяют в:

• промышленности;
• медицине;
• строительстве;
• автомобилестроении;
• авиации.

Развитие технологий и снижение цен на 3D-принтеры способствуют их широкому использованию на уровне бытового пользователя. Каждый, кто хоть немного разбирается в технике и имеет свободные финансовые ресурсы, может начать домашнее производство необходимых вещей и деталей.

3D-печать в быту

Если раньше каждый хотел иметь у себя дома обычный принтер для печати документов, фотографий, презентаций, то сегодня желания переключились на 3D-принтер. Для чего он может потребоваться дома? Учитывая практически неограниченные возможности 3D-печати, принтер дома станет не просто очередной высокотехнологичной игрушкой для любителей техники, а необходимым инструментом для дома. С его помощью можно будет напечатать-изготовить:

• элементы мебельной фурнитуры;
• украшения для новогодней елки;
• подставки для офисных принадлежностей;
• прищепки для белья;
• детские игрушки;
• шахматные фигуры;
• оригинальные защитные чехлы для планшетов и телефонов.

Наличие 3D-принтера дома исключит неоправданную трату времени на поиски в магазинах и рынка, какой-то мелкой детали, которую теперь можно изготовить самому.

Медицина

Важным моментом в развитии 3D-технологий печати стало то, что их можно использовать в медицине. Наиболее часто 3D-принтерами пользуются в стоматологии. Они помогают быстро изготовить челюстные имплантаты и временные коронки, которые необходимы для полноценной жизни пациента. Изготовление челюстных имплантатов на принтере существенно упрощает работу хирургу-стоматологу.

Кроме челюстных имплантатов можно изготавливать и другие сложные элементы, необходимые для восстановления скелета человека. Например, смоделированный и потом напечатанный имплантат черепа человека позволил восстановить его целостность после серьезного повреждения.

3D-печать в медицине активно используется в протезировании. Благодаря этой технологии можно изготавливать протезы, в которых учитываются индивидуальные особенности физического строения тела пациента. Формируя специальные микрополости в протезном элементе, открываются возможности нормального функционирования здоровых клеток тканей, контактирующих с материалом протеза. Это ускоряет процесс адаптации человека к протезу.

В качестве еще одного успешного примера применения 3D-печати в медицине можно привести тот факт, что ученые, используя здоровые клетки печени, смогли вырастить фрагмент ее ткани. Эти образцы используются для тестирований и проверки на них лекарственных препаратов. Об их пересадке человеку пока говорить рано, но это только пока.

Строительство

Кроме печати деталей, используемых в процессе строительства, ученые стараются создать такой принтер, с помощью которого можно было бы сооружать различные здания. Уже сегодня выпускаются первые строительные 3D-принтеры, способные печатать-строить, дома общим объемом 100-145м³. Пока не удалось найти оптимальное решение, которое бы удовлетворило инженеров-строителей, но работы по внедрению 3D-печати в строительство домов ведутся очень активно. В основном они направлены на то, чтобы создать универсальную технику, способную работать с разными строительными материалами.

3D-печать в строительстве позволит уменьшить человеческие трудозатраты и травматизм строителей, снизит расходы строительных материалов, уменьшит сроки, необходимые для постройки домов. На выходе планируется получение дома, готового для прокладывания инженерных коммуникаций, установки сантехники, электрической проводки, прочее.

Промышленность

Предназначение 3D-печати в промышленности – это изготовление запчастей, которые нужны для восстановления целостности или работоспособности узлов и механизмов. Применение технологии реверс-инжиниринга позволит восстановить деталь при наличии ее целого или поврежденного прототипа. Используя 3D-моделирование, можно восстановить структуру детали и затем напечатать ее на принтере.

При потребности изменения функциональности изделия легко внести корректировку в его структуру. Для этого нужно сделать соответствующие изменения в 3D-модели и затем распечатать усовершенствованную деталь. Благодаря разным технологиям печати и широкому выбору базовых материалов можно изготавливать детали с требуемыми параметрами. Можно изменить их эластичность, прочность, фактуру поверхности, цвет, прочее.

3D-печать в промышленности позволяет создавать прототипы будущих деталей, печатать их единичные экземпляры или запускать мелкосерийное производство.

Компания «Инженерные решения» уже давно внедрила технологию 3D-печати и готова напечатать любые по сложности изделия.

Будущее 3D-печати

Перспективы развития и внедрения в разные отрасли технологий 3D-печати очень огромны. Если сегодня 3D-принтеры используются в нескольких отраслях, то уже завтра это будут десятки различных отраслей. Наиболее ожидаемое появление 3D-печати в следующих отраслях:

• электроника – уже в ближайшем будущем ожидается, что с помощью принтера можно будет напечатать не просто отдельную деталь, а готовые цифровые устройства и приборы;
• фармацевтика – уже сейчас есть несколько препаратов, изготавливаемых с помощью 3D-принтеров, в будущем практически большая часть фармацевтической отрасли сможет обслуживаться оборудованием трехмерной печати;
• пищевая промышленность – как бы странно не звучало, но принтер сможет напечатать и еду; эта технология пока только на стадии развития, но будущее есть и у нее, поэтому вскоре можно будет заказать десерт, который приготовит 3D-принтер.

Будущее 3D-печати в тех отраслях, где она уже применяется менее фантастично. Ожидается, что существующие 3D-принтеры станут более:

• надежными;
• долговечными;
• быстродействующими;
• доступными.

Также ожидается расширение спектра базовых материалов, которые можно будет использовать для печати.