История и развитие 3D печати
Уже достаточно давно печать с использованием 3д принтеров стала неотъемлемым элементом производства, даже в тех отраслях, где она не производит конечные товары напрямую, почти везде она применяется при проектировании и прототипировании новых изделий. Сейчас уже сложно представить себе современную промышленность без такого удобного и полезного процесса. Но, так было далеко не всегда, и такое широкое распространение она получила лишь за последние лет десять. Тем не менее, история 3D-печати насчитывает давно уже не 10 и не 20 лет.
Методы и технологии 3D-печати развиваются, создаются всё более совершенные новые технические решения и составы расходных материалов для объемного машинного моделирования, увеличивается точность 3D-печати и улучшается её качество, а также разнообразие полезных свойств 3D-печатных деталей.
Области применения 3D печати
Медицина и стоматология
Медицинский сектор стал одним из первых, где аддитивные технологии нашли свое применение. Медицина имеет огромный потенциал для использования 3D-технологий, так как их возможности позволяют значительно улучшить качество жизни людей. 3D печать может использоваться для разных целей. Помимо создания прототипов и разработки новых продуктов, технология 3D печати используется для изготовления литьевых форм, производства инструментов.
Врачи и стоматологи 3D-печать используют для создания вспомогательных средств и протезов, которые необходимы пациентам:
1. Слуховые аппараты.
2. Зубные скобки.
3. Элайнеры.
Все это может быть легко сделано для пациента с использованием технологий 3D-печати, и избегая ручного труда.
Протезирование и имплантаты
3D-принтеры применяют в протезировании и в изготовлении индивидуальных ортопедических изделий. Они позволяют создать протезы, соответствующие анатомическим особенностям пациента. Инженеры разрабатывают органические имитаторы, аналогичные по свойствам и структуре натуральным тканям. Печатать сосуды, мышцы или цельные органы - все это стало возможным. Параллельно идет разработка методов восстановления поврежденных костей и хрящей. В медицине нашли применение 3D-биоручки, которой наносят живые клетки на травмированные ткани для их заживления.
Хирургическая подготовка и моделирование
На 3D принтере можно печатать различные хирургические шаблоны, которые значительно облегчают процесс оперативного вмешательства, делают его более точным и простым. А тщательная подготовка - залог успешно проведенной операции. С помощью сканеров получают изображение необходимой зоны тела, из виртуальной трехмерной модели распечатывают копию. С ней хирургам легче смоделировать операцию: опробовать разные сценарии, выполнить тестирование инструмента, рассчитать время.
Аэрокосмическая отрасль
Также, как и медицинский сектор, аэрокосмическая отрасль одной из первых начала внедрять 3D-технологии в свою деятельность. В партнерстве с научно-исследовательскими институтами ученые смогли расширить границы использования 3D технологий.
К примеру, разработка нового самолета стоит больших усилий, при этом каждый объект должен соответствовать определенным требованиям. Оборудование для аэрокосмической промышленности подвергается тщательным испытаниям. Специальные материалы и техника, созданные для этого сектора промышленности, полностью готовы к использованию в реальных условиях.
Производство деталей и компонентов
В авиационной промышленности высок спрос на ремонтные детали и запчасти. С помощью 3D‑печати инженеры могут предлагать и осуществлять индивидуальные решения по техническому обслуживанию. По мере роста спроса на оборудование беспроводной связи и бортовой электроники, 3D‑технологии и 3D‑принтеры по печати металлом могут создавать легкие и высокопрочные детали для защиты внутренних схем и компонентов электронного оборудования.
Разработка прототипов
Аэрокосмическая отрасль практически всегда находилась впереди относительно технологических инноваций, стремясь расширить границы возможного в плане дизайна, производительности и эффективности. Все более широкое применение 3d печати в промышленности отвечает этим стремлениям, так как позволяет быстрее и проще внедрять новаторские разработки и модернизировать существующие продукты.
Автомобильная промышленность
Технология 3Д-печати открыла новые горизонты, позволив производителям внедрять легкие и сложные конструкции в автомобильную промышленность. Многие механизмы для автомобилей можно напечатать. В мире уже есть примеры применения изготовленных на принтерах компонентов. Многие автомобильные компании, особенно те, которые участвуют в автомобильном спорте, используют 3D печать для разработки прототипов. Также новые технологии позволяют оптимизировать производственные процессы и использовать современные материалы при изготовлении автомобильных деталей.
Кастомизированные компоненты
Добавление декоративных элементов в готовые изделия один из оригинальных способов их обновления и преображения. Плетеные абажуры для бра, необычная рама для велосипеда, машина с авторским тюнингом привлекут внимание любого человека, поскольку аналогов собственному производству нет. Для искусства 3D технологии открывают новые возможности. Исследование формы и функциональности предметов новыми способами, позволяет создавать оригинальные решения для современного искусства. Возможности 3D печати позволяют перенимать опыт прославленных мастеров, а также экспериментировать и создавать необычные предметы декора. Благодаря 3D печати и сканированию современные мастера имеют возможность воссоздавать произведения искусства, создавать точные копии памятников культуры и подробно изучать мировые шедевры.
Прототипирование и тестирование
Для тестирования образца и мелкосерийного производства нецелесообразно использовать дорогие технологии отливки, которые к тому же отнимают много времени. 3D печать позволяет в кратчайшие сроки получить объект с необходимыми характеристиками и провести все тесты по функциональности.
Использование 3D принтеров для функционального тестирования – это один из современных методов инновационных разработок. В большинстве случаев требуется протестировать новый механизм в сборе, но изготовить отдельные компоненты в одном экземпляре слишком долго, дорого и весьма проблематично. На помощь приходят 3D принтеры с различной степенью детализации моделей.
Строительство
Многие современные архитектурные компании используют 3д-печать для расширения клиентской базы и успешной коммуникации с заказчиками. Компании печатают макеты будущих строений или помогают визуализировать проект, выполненный в программах для моделирования.
3D печать зданий и конструкций
Сфера строительства преобразилась с появлением аддитивных технологий. Уникальная методика трехмерной печати, адаптированная к работе с габаритными, крупными объектами, дала шанс конструировать строения, дома. Система работает по принципу специфичного строительного крана, который постепенно возводит стены, наслаивая бетон. Изобретение позволило возводить дом в два этажа менее, чем за 24 часа без вмешательства профильных специалистов. Строители на финальном этапе производят внутренние работы, вставляют двери, окна, дополнительные конструкции.
Инновации в архитектуре
В архитектурно-строительной сфере 3д печать пользуется наибольшим спросом в области создания макетов будущих сооружений. С этой целью применяют полно цветную гипсовую печать. В результате готовый высоко детализированный макет можно получить буквально за часы, а не месяцы, как это было раньше. Также применяется 3D печать для создания малых архитектурных форм, причем как из гипса, так и из пластика.
Производство одежды и мода
В области создания креативной одежды и обуви активно используется 3D печать гибкими полимерами. Технология позволяет реализовать проект любой степени сложности, и уже высоко оценена модниками, стилистами и просто креативными людьми.
Создание дизайнерских объектов с помощью 3d принтера, это новое слово в интерьерном и модном дизайне. Самая оригинальная и необычная идея может быть реализована в самые короткие сроки.
Персонализированная одежда
С 3D-сканированием и с помощью печати можно создавать стиль, который идеально подходит для любого человека. Представьте себе обувь, очки и одежду, которые созданы специально для вас. Слияние традиционных материалов с современными трехмерными печатными элементами также создает одежду с совершенно новыми свойствами.
Аксессуары и украшения
Технология аддитивного производства совершила прорыв в сфере, дав шанс не просто создавать уникальные украшения, аксессуары, но и быстро и качественно их реставрировать, ремонтировать. При помощи сканера создаются уникальные модели с множеством нестандартных элементов, драгоценных камней. Технология обратного проектирования дает возможность восстановить утраченные, старинные изделия, которые лишились деталей. Примеры обуви, украшений и одежды, напечатанных на 3D принтере, становятся известны всему миру.
Технологические аспекты и инновации
Материалы для 3D печати
Пластики, металлы и биосовместимые материалы
Благодаря активному развитию 3D-печати, на рынке существует множество 3D-оборудования, которое может воссоздавать физические объекты по цифровым моделям различными способами и из разных типов материалов:
- Современный рынок богат разнообразием новых пластиков, подходящих для 3D-печати. Каждый из видов имеет свои уникальные характеристики. Особенно популярным является пластик PETG, который выделяется своей высокой прочностью и долговечностью, превосходящей даже популярный пластик ABS, и при этом обеспечивающий равную, а то и большую легкость в процессе печати, чем PLA. PETG, превосходящий по характеристикам abs и pla, становится третьим по востребованности материалом для использования при печати-3D. Этот материал совместим с практически любым FDM принтером и при этом отличается доступной ценой. Этот пластик обладает прочностью, отличной адгезией между слоями и не поддается усадке после завершения процесса печати.
- Процесс 3D печати с использованием алюминия представляет собой инновационную технологию, находящую применение в производстве аксессуаров и изготовлении разнообразных изделий. 3д печать алюминием – это технология, которая включает в себя лазерную агломерацию и сплавление алюминиевых материалов в многослойные структуры. Благодаря применению аддитивных технологий стало возможным создание деталей с высоко сложной геометрией и оригинальным дизайном, а также изготовление из нескольких компонентов.
Передовые технологии 3D печати
3д-печать всё прочнее входит в нашу жизнь, превращаясь из узконаправленной и дорогой услуги в незаменимого помощника для профессионалов различных сфер деятельности. Доступность 3D-печати позволяет проводить смелые эксперименты в архитектуре, строительстве, мелкосерийном производстве, медицине, образовании, ювелирном деле, полиграфии, изготовлении рекламной и сувенирной продукции.
Слоистое нанесение
Принцип 3d-печати FDM – технология послойного наплавления расплавленного материала на платформу для создания конечного изделия. ФДМ использует файлы цифровые, загружаемые в устройство, которое затем преобразует их в конкретные физические параметры. В качестве материалов для печати 3Д по технологии FDM можно использовать различные полимеры, такие как ABS, PLA, PETG и PEI, подаваемые в виде нитей через подогретое сопло.
Лазерное спекание
Один из типов лазерной 3д-печати – селективное лазерное спекание (SLS). Этот метод относятся к технологии 3d печати, использующей в качестве материала специальный порошок. Лазер делает твердым слой порошка в соответствии с заданной программой последовательностью. Когда лазер взаимодействует с поверхностью порошка, он спекает частицы друг с другом, образуя твердое тело. По мере того, как каждый слой завершается, слой порошка постепенно опускается, и новый материал, который подается, разравнивается для следующего слоя.
Будущее 3D печати
Направления развития и потенциал роста
Еще несколько лет назад использование технологий 3d печати обычным человеком казалось попросту невозможным. Технология, которая начала развиваться еще в восьмидесятых годах прошлого века изначально предназначалась только для крупных предприятий. В наши же дни, 3д-принтеры могут купить и физические лица, обратившись в компании, которые специализируются на продажах оборудования для аддитивных технологий. Компании 3D печати предоставляют свои клиентам все возможности для успешного освоения новых профессий или хобби. Доступность материалов и техники позволяет изготавливать как предметы домашнего обихода, так и промышленные детали. Представленная технология однозначно стала одной из самых прорывных в настоящее время. Об этом говорит стремительное развитие материалов и удешевление оборудования. В недалеком будущем человечество может начать строить даже ракетоносители, используя 3D-печать.
Влияние на производственные процессы и цепочки поставок
Трудно рассказать о всех сферах, где трехмерная печать выведет производство, бизнес на качественно новый уровень. Достаточно протестировать возможности оборудования для своей отрасли, убедитесь, что это выгодная инвестиция. Начинающим пользователям не обязательно сразу покупать очень дорогую, профессиональную технику. Начать легко с бюджетных вариантов или просто заказать услугу в специализированной компании.
3D моделирование активно используется в производственной сфере при разработке разнообразной продукции. Например, при разработке новой коллекции мебели, посуды и т.д. Но наиболее важным 3D моделирование будет в производстве разной техники: автомобилей, узлов, агрегатов, оборудования и т.д. Точная 3D визуализация позволяет даже разрабатывать усовершенствованные детали разной техники, идеально подходящие к уже существующим условиям.
В современных условиях немаловажную роль играет дизайн будущего изделия, начиная корпусом техники и заканчивая кузовом автомобиля. 3D-моделирование позволяет не только визуализировать процесс, но и вносить при необходимости изменения.
3D печать в образовании и исследованиях
3Д-Принтеры доступны не только для крупных компаний и ведущих научных центров. Цены на эконом-модели стартуют от нескольких тысяч, что делает их популярными сфере образования. Их закупают для оборудования школ, средне специальных и высших учебных заведений. Преимущества 3D-печати в образовании:
1. Наглядное обучение наукам. Учитель сможет показать разрез двигателя, человеческие кости или объемную модель водорода — все это станет хорошей мотивацией к обучению.
2. Развитие у обучающихся воображения и творческого подхода. Моделирование 3D развивает пространственное мышление, помогает визуализировать плоды воображения.
Учебные программы и курсы
Посредством 3D-моделирования в медицинской сфере можно не только наглядно показать пациенту ход операции и будущие изменения (пластика, челюстно-лицевая хирургия), но и осуществлять анатомически точное моделирование протезов и имплантатов. Аналогично используется 3D-моделирование в области стоматологии. С этой целью работают в специальном стоматологическом программном обеспечении, учитывающем разные анатомические особенности ротовой полости, прикуса и зубного ряда пациента
Примеры использования в научных проектах
Успешные примеры из разных отраслей
В Национальном университете Австралии с помощью 3D-принтера ученые воссоздают макеты челюстей рыб, которые, по одной из версий, могли быть дальними предками человека. Детальное изучение макетов поможет узнать, как формировалась челюсть приматов в процессе эволюции.
Исследователи из Национальной лаборатории Министерства энергетики имени Лоуренса Беркли придумали способ создания 3д-печатных структур, состоящих исключительно из жидкостей. Ученые смогли напечатать жидкие спирали длиной до нескольких метров. Для создания таких конструкций исследователи использовали обычный 3D-принтер, к которому они добавили шприц, чтобы впрыскивать воду в емкость с силиконовым маслом. В воду также были добавлены нано-частицы золота и измельченный полимерный лигандный материал, который способен связываться с атомами металла. Лиганд взаимодействовал с частицами золота и образовывал оболочку вокруг воды, которая предотвращала ее распад. Хотя метод находится на стадии разработки, ученые надеются, что подобный процесс может стать новым этапом в развитии электроники.
Заключение
В качестве услуги 3D-печать набирает большие обороты. 3D-печать доступна как для обычных пользователей, так и для компаний, которые достаточно часто прибегают к этому виду производства. Производители стараются сделать 3D-печать более доступной и понятной для пользователей с разным уровнем подготовки.
Наши услуги
Компания Cybercom работает с различными областями аддитивных технологий и предлагает широкий спектр услуг по 3d-печати. Рассчитать стоимость и сроки выполнения работ, а также получить консультацию об условиях выполнения технического задания и поставленных задач Вы можете, обратившись к нам по телефону +7 (495) 620-58-78 или по электронной почте. Контакты представлены на нашем сайте. Мы находимся в г. Москве. Работаем с 09:00 до 19:00 с понедельника по пятницу. Мы выполняем услуги с соблюдением политики конфиденциальности.
