Купить нельзя напечатать. Да что вообще могут эти наши 3д принтеры?
Ну, глава на сегодня написана, до тренировки ещё прилично времени, так что, думаю, пришло время для второго поста в серии.
В ПЕРВОМ ПОСТЕ я рассмотрел несколько кейсов решения проблем с помощью принтера, из собственной практики.
Второй, сегодняшний, будет посвящен 3д печати как технологии, которая в свою очередь делится на много-много под-технологий (такое слово вообще есть?) и что самое интересное - продолжает делиться и по сей день. Буквально каждый месяц появляется сообщение о том, что придумали новый способ что-то где-то как-то печатать, и доходит даже до того, что объекты печатают внутри живых (!!!) клеток, не нарушая их жизнедеятельность. По-моему, это просто какая-то фантастика, в которую даже поверить-то сложно.
В этом посте я расскажу о тех возможностях 3д печати, о которых знаю лично я. Не про материалы (или вернее не столько про материалы), сколько про то, что можно получить с помощью 3д печати, чего нельзя (или крайне сложно) получить другими способами. Часть этого я пробовал, часть - нет, часть мне вообще недоступна, как и 99% других людей, потому что требует крайне специфического и очень дорогого оборудования. В любом случае, я наверняка перечислю не всё, что существует в мире, поэтому если есть информация о том, чего я не упомяну - велком в комменты, буду просвещаться тоже.
Основной прикол 3д принтера в том, что это станок аддитивного типа, и в принципе 3д печать это единственная на данный момент известная технология аддитивного производства. Её прелесть в том, что тебе не нужен парк разнообразных инструментов, каждый под свою задачу, и не нужны кубометры исходного материала, 90% которого отправится в мусор после завершения производства.
Это к вопросу о том, что "зачем 3д принтер если я могу взять кусок дерева, лобзик, дрель, рубанок, шлифмашинку, респиратор, перчатки, защитные очки, пустое помещение, пылесос, чтобы потом собрать опилки и стружку, и за каких-то пару часов сделать точно такую же деталь"
Да, у 3д печати есть свои ограничения (а у чего их нет?). Но лично по моему мнению возможностей она предоставляет несоизмеримо больше.
Самое простое, что приходит в голову - установка в деталь других деталей прямо в процессе производства. Например, так в печать добавляют магниты, крючки, гайки - предварительно моделируют полости, которые потом запечатываются намертво (или не намертво).
Таким же образом в печать можно добавлять например закладные из металла, чтобы победить главный недостаток 3д печати - слабое сцепление между слоями, пасующее перед боковыми нагрузками. Или вовсе придумать своё использование такой возможности, какое только придёт на ум.
Да, в литое изделие тоже можно вплавить металлические детали, но во-первых это именно вплавка, со всеми вытекающими в виде коробления деградации окружающего материала, а во-вторых, что если вплавляемое содержимое не вплавляется? Например, если оно тоже - пластиковое?
Мультицветной и мультиматериальной печатью сейчас уже вообще никого не удивить. Сперва люди придумали ставить печать на паузу, менять в принтере филамент на другой цвет (или другой тип) и продолжать печать. Потом придумали двух-экструдерные принтеры, в которых два филамента по дефолту загружены. Потом бамбулаб выкинули на рынок свою мертворождённую идею АМС-системы, которая при каждой смене цвета катает филамент туда-сюда, просовывая его в одно и то же сопло и продуцируя килограммы отходов на продувку хотэнда. А сейчас астрологи объявили неделю тулченджеров, и на рынке начали появляться принтеры бытового уровня, оснащённые сразу несколькими экструдерами, которые принтер берёт именно тогда, когда нужен именно этот материал.
Используя такой подход, можно создавать не просто разноцветные изделия, но и изделия, сочетающие в себе разные типы пластиков, имеющих разные свойства. Сочетать мягкие и жёсткие элементы, делать детали с износостойкими жёсткими поверхностями, но относительно "вязкими", держащими вибрации, внутренностями, и даже производить самодельные печатные платы, используя сочетания обычного пластика и токопроводящего!
Не так круто, но всё равно круто на этом фоне выглядит недавно разработанная технология full spectrum, которая позволяет используя всего 4 цвета имитировать различные оттенки тем же путём, каким это делают обычные принтеры, которые печатают на бумаге.
Всё это можно реализовать даже на домашнем принтере, что лично на мой взгляд только добавляет крутости.
Печать на ткани - ещё одна возможность, доступная владельцам даже бытовых принтеров. Причём можно как печатать термоаппликации, которые потом "переводить" на ткань с помощью утюга и пергамента, так и печатать прямо сразу на ткани - главное, чтобы принтер хорошо справлялся с мягкими эластомерами. Главный плюс - рисунки произведённые таким методом не трескаются и не выкрашиваются со временем как обычные аппликации.
Мало того - на ткани можно печатать даже жёсткими пластиками, получая при этом гибкую структуру, облегающую любую форму. Бесценно для косплееров, которые создают кольчуги, чешую, шипы и всё в таком духе.
Печать готовых механизмов (print-in-place) - это вообще киллерфича 3д печати, когда можно прямо со стола забрать уже готовый работающий механизм, не требующий сборки.
Само собой, в основном, эта возможность используется при создании всяких безделушек, но ими она не ограничивается. Вот например короткое видео которое рассказывает о проекте НАСА под названием JACC - полностью P-I-P узел развёртывания антенны после выхода на орбиту, который успешно выполнил свою задачу.
Печать слишком дорогих, сложных или невозможных для традиционных методов форм является прямым следствием того, что материал не убирается, а добавляется к модели именно там, где нужно. Можно делать закрытые сочленения деталей, можно вкладывать разные формы друг в друга, можно использовать поддержки из растворимых материалов, чтобы добиться сложных форм и при этом не получить гемморой в виде сложной пост-обработки.
Можно делать детали с закрытыми пустотами внутри, можно использовать разное заполнение, не только разной плотности (например, для того, чтобы регулировать мягкость детали из эластомера), но ещё и разных типов (например, для того, чтобы обеспечивать детали воздухопроницаемость). И да, это всё доступно на уровне обычных бытовых 3д принтеров - была бы фантазия. А в промышленности на данный момент вообще используется сплошь и рядом, поскольку там периодически требуются детали, изготовление которых традиционными способами требовало бы сразу нескольких технологических процессов и целую команду людей.
Также подобный метод используется в имплантологии, при создании имплантов с "пористыми" зонами, в которые должна прорастать костная ткань
Печать вообще без поддержек стала доступна благодаря появлению таких вещей, как 5D-принтеры, непланарный слайсинг и печать в геле. 5D-принтеры они такие же как 3D принтеры, только у них стол ещё поворачивается (или экструдер поворачивается вокруг стола), а также экструдер может наклоняться. Таким образом, деталь не просто наращивается по слоями снизу-вверх, она может наращиваться и вбок и по диагонали - в любом направлении, как только пожелаешь. Таким образом, можно получать детали, не тратя вообще ни грамма лишнего материала, а так же убирая (на самом деле "размывая") главную проблему печати в виде плохого сцепления слоёв между собой.
Непланарный слайсинг это технология подготовки модели к печати, которая игнорирует такой постулат как "постоянная высота слоя" и делает её переменной. Таким образом, слои становятся не ровными горизонтальными, а "наклонными". В общем-то, это чем-то похоже на то, что делают 5D-принтеры, только без двух лишних степеней свободы.
Печать в геле это относительно новая технология, и придумана она в основном для печати силиконом. Гель является активатором для силикона и одновременно с этим - поддержкой для растущей модели, которую в итоге остаётся просто вынуть и помыть.
Печать с армированием углеволокном, и речь тут идёт не о композитных материалах, когда в пластик сыплют мелко нарубленное волокно, а про непрерывную нить углерода, которая укладывается вместе с пластиком. Эта технология повышает прочность готового изделия в разы, и что самое интересное - сейчас уже стала доступна даже на домашнем уровне... Правда всё ещё дорого.
Строительная печать - и не только печать домов, но и печать внутренних стационарных элементов интерьера из бетона. Например, барные стойки, или какие-то подиумы, или бетонные технологические ниши - это всё можно напечатать даже внутри уже готового жилища.
Печать воском и выжигаемыми материалами - популярная вещь у например ювелиров. Сделать модель, отпечатать её из материала с околонулевой зольностью, сделать вокруг модели форму, и залить нужным металлом - готова отливка.
Металлонаполненные филаменты которыми можно печатать даже на домашнем бытовом принтере. По сути это просто металлический порошок, связанный небольшим количеством другого вещества. Печатается как обычный пластик (только сопло и шестерни нужны калёные), а итоговая заготовка запекается в муфельной печи. На выходе - готовое изделие, здорово напоминающее производное порошковой металлургии.
Токопроводящие и токорассеивающие филаменты - как раз то, что позволяет производить дома печатные платы. Угленаполненные композиты, конечно, в какой-то степени все токопроводящие, но есть прямо натуральные проводники, предназначенные непосредственно для этого.
Литофания или техника создания объемного изображения, которое проявляется только тогда, когда пластина подсвечена сзади. Конечно, можно изготовить и субстрактивными методами, то есть, удаляя лишний материал из сплошной пластины, но это опять же отходы, да ещё и привязанность к материалу самой пластины, в отличие от печати.
3д печать гибкими и пористыми материалами - речь идёт об эластомерах, которыми сейчас уже никого не удивить, и относительно новой технологии - филаменты, которые при нагревании увеличиваются в объёме, приобретая пористую структуру. Тоже бесценная вещь для косплееров, например.
Производство длинных объектов без сборки на специальных 3д принтерах с "бесконечной" Z осью. Представляют из себя они по сути модифицированную беговую дорожку, на полотно которой печатаются детали, и таким образом можно печатать объекты любой длины (высоты).
3д печать живыми клетками сейчас пока находится на стадии тестов и экспериментов, но как proof of concept уже вполне себе существует. Даже не представляю, как конкретно она устроена, но факт есть факт - учёные уже сейчас способны печатать определённые ткани и органы из них, и в 2017 даже пересадили китайскому ребёнку с врождённым дефектов ушей напечатанные уши!
Печать керамикой на фоне всего этого выглядит даже как-то несерьёзно, потому что это по сути та же печать пластиком, только глиной, которая потом обжигается. Ну и понятно, что всё, что свойственно печати из пластика, проявляется и тут тоже.
Печать микроструктур и микродеталей напротив является супер хай-теком. Технологии вроде двухфотонной полимеризации позволяют создавать чрезвычайно мелкие трёхмерные структуры для фотоники, микрооптики и биомедицинских исследований.
Ну и под конец хотелось бы затронуть такую неочевидную, но очень важную вещь, как логистика, что особенно важно для производств. Ведь когда у тебя на производстве есть 3д принтер (неважно какого типа), тебе не нужно упаковывать, подписывать, сортировать и перевозить детали, платя в том числе и за транспортировку воздуха и тары. Достаточно перевозить компактно собранный материал, а уже на месте инженеры будут изготавливать из него то, что нужно. Логистика комплектующих превращается в логистику материалов для этих комплектующих, а так как 3д печать подразумевает максимально полное использование материалов, то это ещё и выгодно становится.
КАРОЧИ
3д печать это НЕ альтернатива литью, фрезеровке или токарке - нет, ни в коем разе. Это ещё одна технология создания деталей в довесок ко всем остальным. И как и все остальные, она не умеет того, что умеют другие - например, производить такие же прочные, как в субстрактивных технологиях, детали. Зато умеет то, чего не умеют другие. И она доступна прямо дома прямо каждому. И именно поэтому 3д печать
На этом на сегодня всё. В следующем посте я намерен рассмотреть материалы, которые используются в 3д печати - начиная от тех, что доступны в домашних принтерах (о, там есть такое, что вполне может удивить) до совершенно экзотических штуков-дрюков.
И специально для тех, кто увидит в посте маркетинговый посыл
Я НЕ предоставляю услуг 3д печати и НЕ продаю 3д принтеры! Я вообще писатель, я книгами деньги зарабатываю! Данный пост создан в ознакомительных и восхитительных (да, я натурально восхищаюсь технологией 3д печати) целях и не более!
Всем бигап!
