x

3D-принтеры напечатают ваш мир

Страниц: 1
Печать

Автор темы
Sirius Team
*****





Напечатайте себе мир. Отменят ли 3D-принтеры походы по магазинам - Форум Сириу - Торез

Напечатайте себе мир. Отменят ли 3D-принтеры походы по магазинам - Форум Сириу - Торез

Напечатайте себе мир. Отменят ли 3D-принтеры походы по магазинам - Форум Сириу - Торез
      SLA-250

Напечатайте себе мир. Отменят ли 3D-принтеры походы по магазинам - Форум Сириу - Торез
      Эдриен Боуер и робот RepRap

Напечатайте себе мир. Отменят ли 3D-принтеры походы по магазинам - Форум Сириу - Торез
      Dimension 3D printer
Принтеры научились не только выдавать прекрасное изображение, но и создавать настоящие объемные предметы. Помогут ли 3D-принтеры закрыть фабрики в Китае?

Призрак революции


Человечество пережило две промышленных революции. Первая началась в XVIII веке в Англии. Благодаря появлению парового двигателя и массовой выработке железа состоялся переход от ручного труда к машинному, от мануфактур — к фабрикам и заводам. Преимущественно аграрное общество Западной Европы стало индустриальным.

В 1903 году американский инженер-изобретатель Генри Форд организовал первый в мире конвейер для производства автомобилей. Это позволило в разы снизить стоимость машин с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) и сделать их доступными для широких масс людей. Со временем транспорт с ДВС оккупировал все методы перевозки, от наземного до воздушного. Именно Форда принято считать родоначальником второй промышленной революции в мире. Помимо переориентации на потоковое производство и использования ДВС она включала электрификацию и появление новых материалов из нефти.

Может ли распространение 3D-принтеров, позволяющих «распечатывать» объемные пластиковые изделия, снова изменить способ производства, перенося его с заводов непосредственно в дом потребителю.

Грубые пионеры


Принципы, позволяющие создать 3D-принтер, запатентовал Чарльз Хулл (Charles W. Hull) в 1984 г. Такое устройство должно распечатывать объемные пластиковые изделия в соответствии с их виртуальной моделью, построенной на компьютере. К 1988 году Хулл основал компанию 3D Systems, которая выпустила первый коммерческий 3D-принтер SLA-250. Хотя его стоимость исчислялась цифрой с пятью нулями, а сам принтер был размером со шкаф, он обладал лишь минимальным набором функций. Печать изделия производилась из одного сорта пластика, не очень прочного и сравнительно дорогого, а создаваемые принтером объемные копии были «грубыми», с заметной шершавостью.

Тем не менее возможности этой машины показали IT-миру, что подобные устройства имеют перспективы для создания макетов зданий и прототипов промышленных образцов. Рисовались совершенно фантастические картины, когда каждый житель развитой страны сможет напечатать дома или в лаборатории по соседству не только простые предметы, но и мобильные телефоны, микроволновки и даже автомобильные запчасти. Забрезжил призрак Третьей промышленной революции, в ходе которой производство из Китая и азиатского региона могло мигрировать обратно в страны с максимальным потреблением — США и Европу. А уж что тогда ждет транспортные компании, и представить страшно.

Материализуя чертежи


Можно провести параллели в развитии объемных принтеров с их лазерными собратьями. В 1985 году представленный Apple персональный принтер LaserWriter весил 35 кг и стоил 6995 долларов. Сейчас лазерные печатные устройства стали на порядок легче и в 30 раз дешевле. Вышеупомянутый SLA-250 в 1988 году весил 362 кг, а его стоимость оценивалась в сотни тысяч долларов. Сейчас в США можно купить трехмерный принтер Solidoodle SD1001-A за 500 долларов, а весит он меньше 10 кг. Правда, он работает по иной технологии, чем SLA.

Когда начались продажи SLA-250, Скотт Крамп разработал технологию FDM и через год основал компанию Stratasys. В период с 1991 по 1995 год появились и другие популярные сейчас методы объемной печати: «ламинирование», например, или TDP (Three dimensional printing). Затем в 1996 году 3D Systems выпустила первый скоростной (по тем временам) 3D-принтер Actua 2100, а через год купила у компании EOS подразделение объемных принтеров. Установилось некоторое затишье, так как 3D Systems заняла монопольное положение на рынке, которое ее устраивало. А остальные компании не имели достаточно средств, чтобы совершить технологический рывок.

Значительно снизить стоимость объемных принтеров удалось в 2005 году с появлением устройства на базе технологии TDP от компании Z Corporation. Ее модель Spectrum Z510 стоила 80 тысяч долларов и при этом обеспечивала рекордное (на тот момент) качество цветной печати с разрешением 600x540 dpi. (Толщина слоя определялась используемым материалом и составляла меньше доли миллиметра.) На тот момент средняя стоимость объемных принтеров (с более скромными характеристиками) снизилась до 40 тысяч долларов — на порядок дешевле, чем SLA-250 на старте.

В 2008 году ученые из университета Бат (Великобритания) Эдриан Боуер и Вик Оливер создали робота RepRap, способного воспроизвести самого себя. В основе устройства был, конечно, объемный принтер. На тот момент он стоил 4000 долларов. Сейчас набор для сборки такой машины можно заказать в США за 500 долларов.

Долгое время пользователям объемной печати уже были доступны разные материалы для создаваемых объектов, но каждый из них мог быть только из одного заранее выбранного вещества. Но в 2008 году Objet Geometries анонсировала революционное по тем временам устройство Connex500, позволяющее при создании объекта сочетать несколько материалов. Это значительно расширило круг предметов, которые стали доступны для печати на объемных принтерах, ведь большинство окружающих нас вещей многокомпоненты.

Например, Питер Шмитт из Массачусетского технологического института в 2009 году смог напечатать полноценные наручные часы с двигающимися частями. Хотя Шмитт признает: «Они шли не очень аккуратно, но работали». По его прогнозам, в будущем на принтерах можно будет напечатать даже автомобиль с собственным дизайном, и ограничением для создания автомашины дома могут быть только ее размеры. Возможно, придется дойти до ближайшей лаборатории объемной печати. И в 2010 году компании Stratasys удалось реализовать этот прогноз, распечатав большинство компонентов машины на гигантской системе объемной печати Dimension 3D Printers.

В 2011 году компания Ultimaker создала печатающую систему Dutch 3D Printer с рекордной скоростью работы в 300 мм/сек. А в Венском технологическом институте создали самый компактный и относительно недорогой принтер, который весил 1,5 кг при стоимости 1200 евро.

Экономика современной 3D-печати


Стоит помнить, что, как и для обычных принтеров, для объемных очень важна стоимость расходных материалов. Сейчас килограмм популярных пластиков, полилактида, полистрола или полиэтилена высокого давления стоит от 7 до 20 евро. При заказе в лаборатории для конечного пользователя см3 или грамм готового объекта обходится примерно в доллар.

Анетта Джамп из аналитической компании Gartner рассказала, что за последние три года не только стоимость 3D-принтеров, но и материлов для печати объемных объектов снизилась в несколько раз. Хорошую модель принтера для нужд офиса уже можно приобрести дешевле 15 тысяч долларов. «Эти инвестиции для многих организаций с небольшими бюджетами могут быть более чем оправданны уже сегодня», — подчеркивает эксперт. Меж тем Джамп признает, что для всеобщего признания новой технологии понадобится еще несколько лет. Главными проблемами нарождающейся индустрии эксперт называет недостатки в области программного обеспечения, дороговизну и несовершенство расходных материалов. К тому же не каждый умеет рисовать хорошие 3D-модели нужных ему вещей. Так что в будущем, по мнению эксперта, можно ожидать и массового спроса на 3D-сканеры.

Впрочем, сразу оговоримся, что одна модель 3D-сканера (устройство, позволяющее получать электронную объемную модель сканируемого предмета) уже доступна конечному пользователю. Ею оборудовано многофункциональное устройство (МФУ) HP TopShot LaserJet Pro M275, стоящее около 500 долларов. Недешево для МФУ, но сравнимо с ценой недорогого объемного принтера.

Напечатайте себе мир. Отменят ли 3D-принтеры походы по магазинам
Как это работает
Для работы 3D-принтера компьютер должен провести параллельные сечения в трехмерном чертеже объекта, «разрезая» его на множеством параллельных слоев. Принтер может формировать только такие узкие слои, и из них в обратном порядке и будет собран предмет. Слой металлического порошка или пластика выкладывается на поддон, как тонер в обычном принтере.

Вся разница в том, что после нанесения каждого слоя поднос с формируемым предметом опускается на доли миллиметра. Принтер следом наносит следующий слой окрашенного в нужный цвет материала. Пластиковый или металлический порошок скрепляют с предыдущим, отверждая их лазером или склеивая.

Существующие технологии делятся на два направления, которые можно условно назвать лазерными и струйными, в зависимости от способа, которым скрепляются слои порошка.
Выжигаем
При стереолитографии (сейчас она и родившиеся на ее основе технологии наиболее распространены) ультрафиолетовый лазер в нужных местах засвечивает жидкий фотополимер, который слой за слоем укладывается в принтере. Под действием лазера полимер застывает и превращается в прочный пластик, поверх укладывается новый слой полимера, снова отверждается в указанных программой местах, и так «растет» объемная фигура.

Долгое применение этого метода позволило научиться использовать широкий ассортимент пластиков разных цветов. При этом принтеры этого типа позволяют создавать объемные фигуры наибольших размеров. Однако у них плохо с компактностью, а при использовании жидких типов пластмасс возможно перемешивание соседних областей и необходима «доработка напильником» -- сушение в печи после создания.

Есть еще несколько методов с применением отверждения лазером, близких по принципу действия. Так, при технологии Selective laser sintering (избирательное лазерное спекание) вместо фотополимера используется порошок, что позволяет создавать металлические и керамические изделия. При ламинировании слои подаются с катушки в виде пленки. Опять-таки они накладываются друг на друга, а лазером отверждается нужная часть детали в каждом слое.

Перспективным считается метод Laser powder forming (лазерного спекания), при котором головка с порошком позиционируется в нужное место, а лазер плавит порошок. После вылета из сопла капля пластика падает на нужное место, где затвердевает при остывании. Этакий симбиоз лазерных и струйных технологий.
Склеиваем
У струйной печати несколько подвидов, но во всех случаях удается создавать менее громоздкие принтеры, так как не нужно размещать в них лазер. Наиболее распространенная из них - Fused Deposition Modeling (FDM), при которой раздаточная головка выдавливает на охлажденную платформу-основу капли разогретого термопластика. Они быстро застывают и слипаются друг с другом.

В Массачусетском технологическом институте изобрели технологию, которую, не мудурствуя лукаво, назвали Three dimensional printing (TDP, «трехмерная печать»). Порошок, подаваемый слоями, скрепляется в нужных местах клеем из струйной головки. Кроме компактных размеров для струйной 3D-печати могут использоваться пластик, густые керамические и металлизированные смеси, которые идеально подходят для создания крупных архитектурных моделей.

В случае с TDP достигается максимальная для 3D-принтеров скорость печати и невысокая стоимость расходных материалов, однако пространственное разрешение полученных моделей невысоко, да и на сами материалы ограничения более строгие, чем в FDM-методе.

Выбираем 3D-принтер


Представим небольшой обзор современного рынка объемных принтеров.

Самым доступным может стать устройство Bukobot от калифорнийской компании Deezmaker. Из обычного пластика ABS или волокон экологичного вещества PLA на базе кукурузного крахмала 3D-принтер производит крепления для шланга пылесоса, работающие прототипы различных инженерных конструкций. Базовая модель устройства будет продаваться по цене от 599 долларов, а старшая модель с дизайном от Ferrari обойдется в 2200 долларов. В продаже подобные устройства появятся к осени текущего года. Вполне функциональную модель трехмерного принтера в Европе уже можно купить по цене от 1000–3000 долларов.

Модель Objet30 Pro компании Objet — одна из самых функциональных на рынке. Она умеет «печатать» предмет семью различными материалами, включая прозрачный и стойкий к высоким температурам пластик. Точность выполнения моделей — 28 мкм. Цена устройства — 19 900 долларов.

В августе ожидается появление принтера B9Creator, который способен печатать зубные челюсти и протезы. Эта модель умеет создавать сложные, тонкие объекты, с которыми пока не справляется большинство его конкурентов.

В Украине один из самых дешевых 3D-принтеров UP Plus! обойдется примерно в 18 000 гривен (2300 долларов). Для создания объектов можно использовать только один тип материалов. Кроме того, расходники к нему относительно дороги — около 50 долларов за килограмм пластика ABS.

Есть и более серьезные модели — например, Z Corporation ZPrinter 450 умеет создавать бутылочки сложной формы и другие сложные конструкторы для работников рекламно-полиграфической сферы. Объекты создаются с высокой точностью и правдоподобной цветопередачей. Но стоит принтер более 380 000 грн.

Алла Аспидова, руководитель направления 3D отдела продаж и технической поддержки компании Consistent Software Distribution (импортер 3D-принтеров), сообщила, что в Украине 3D-принтеры имеют высокий спрос в университетах. «Мы продали большое количество ZPrinter в вузы Украины, где они используются для обучения», — рассказывает она. «Доступными» эксперт называет модели от компании ZCorp стоимостью около 2000 евро. Наиболее востребованными производителями такой продукции эксперт называет пять компаний: 3D Systems (недавно поглотила ZCorp), Objet, Stratasys, EOS и Envisiontec.

Применение


Первое применение предметы, «напечатанные» в 3D-принтерах, нашли в маркетинговых целях, для рекламы, а также для определения стоимости изготовления продукта в массовом производстве. Яркой демонстрацией возможностей этих устройств стала «печать» компанией Porsche пластиковой модели трансмиссии для суперкара 911 GTI. Созданная конструкция позволила инженерам изучить, как внутри нее будет течь масло. Причем на ее создание ушла пара часов вместо недель ожидания опытной партии. Теперь исследования на напечатанных образцах стали правилом для большинства автокомпаний, включая Volkswagen и Toyota.

Компания Philips создала дочернее предприятие Shapeways, которое специализируется на создании продуктов для трехмерной печати. Стать ее клиентом достаточно просто: заказчик создает в одной из популярных программ для 3D-моделирования нужный ему объект и указывает материал (пластик, бронза или гипс). Через несколько дней заказ доставляют клиенту по почте.

Объемные принтеры уже используются для печати одежды, запчастей автомобиля, индивидуальных зубных коронок, искусственных бедер и коленей. Компания Lockheed даже создала беспилотный самолет Polecat, большая часть деталей которого сделана при помощи 3D-принтеров. Также пробуют применять технологии объемной печати ювелиры (создают из пластика образцы будущего украшения) и геймеры.

Последним нравится «выпекать» с помощью новых технологий объемные модели своих аватаров. В 2012 году 3D-печать впервые проникла в такую серьезную отрасль, как медицина. В мае в Голландии 83-летней женщине имплантировали распечатанный на 3D-принтере орган — новую нижнюю челюсть. Пациенка страдала от хронического остеомиелита, и врачи вместо того, чтобы проводить традиционную восстановительную процедуру, решили пойти на эксперимент. Над созданием искусственной челюсти работали инженеры голландской компании Xilloc Medical. Они распечатали ее из титанового порошка на принтере бельгийской компании LayerWise. Челюсть получилась почти идеальной — ее вес всего 107 граммов, не намного больше настоящей.

Напечатайте себе мир. Отменят ли 3D-принтеры походы по магазинам - Форум Сириус - Торез
Это не единственная помощь для больных со стороны индустрии. В Университете Глазго специалисты работают над созданием 3D-принтеров, с помощью которых больные смогут распечатывать себе лекарства. Специалисты хотят создать доступное устройство, с помощью которого больной может всегда иметь под рукой нужные ему препараты — вне зависимости от того, открыта сейчас аптека или нет.

Также возможно, что на принтерах будут создаваться контуры требуемых органов, которые потом будут покрывать стволовыми клетками, способными превратиться в ткани нужного органа.

Что бы еще напечатать?


По оценкам специалистов из компании Wohler Associates, на протяжении последних двадцати лет рост индустрии объемной печати составлял 26,2% в год, а оборот средств в ней достигнет 3 млрд долларов в 2016 году.

Взрывной рост продаж 3D-принтеров можно ожидать, когда они станут доступны предприятиям малого и среднего бизнеса. А для этого должна снижаться стоимость не только моделей, но и расходных материалов. Впрочем, в этом направлении потенциал есть, по мнению Анетты Джамп из аналитической компании Gartner, уже сейчас себестоимость кубического сантиметра материала в Великобритании 0,15—0,6 долларов, и она будет падать: «Рынок испытывает конкурентное давление, поэтому стоимость печати будет и дальше стремительно сокращаться».

По мнению Аспидовой, наиболее перспективные отрасли для новой технологии - это машиностроение, производство упаковки, архитектурных моделей, игрушек, потребительской электроники, автомобилей. Эксперт полагает, что 3D-принтеры можно успешно применять при создании разного рода инструментов для стоматологии, авиации и работ в космосе. «Везде, где нужен прототип, вам поможет 3D-принтер, не говоря уже о реальном применении на производстве и в медицине», — заявляет она.

Об оттоке производства из Азии говорить пока рано. Игорь Терентьев, главный редактор полиграфического журнала Publish: «Трехмерные принтеры уже стали такими же доступными, как персональные лазерные в момент своего появления, — самые доступные модели стоят сотни долларов. Другой вопрос — зачем такие принтеры дома?» На его взгляд, при нашей жизни промышленной революции не произойдет, так как даже относительно простая бытовая техника состоит из десятков деталей, которые изготавливаются по различным технологиям из-за разнообразных требований к ним.

Они должны выдерживать и нагрев, и давление и т.п. Современные технологии печати еще долго смогут воспроизвести лишь очень малую часть деталей. Судя по быстрому развитию отрасли объемной печати, мы очень скоро узнаем, кто из экспертов прав.

Старший пользователь
****




Создатель пистолета пообещал на этой неделе выложить в Интернет чертежи, по которым каждый сможет распечатать себе на 3D-принтере огнестрельное оружие.
25-летний студент-либертарианец Коди Вилсон (Cody Wilson), которому удалось придумать и распечатать на 3D-принтере действующий пистолет, намерен выложить чертежи оружия в сеть в понедельник, сообщает Forbes.

Инструкция, благодаря которой любой сможет стать обладателем огнестрельного оружия, должна появиться на сайте созданной им организации Defense Distributed, Defcad.org. Организация ставит своей целью продемонстрировать, как можно обходить законы с помощью технологий и таким образом доказать, что правительства в их нынешней форме становятся неактуальными. «Речь идет о том, чтобы дать людям возможность создавать свои собственные суверенные пространства, - прокомментировал Вилсон. – Правительство будет все чаще оказываться в стороне, крича «Эй, подожди!». Речь идет о создании нового порядка в разрушающейся оболочке порядка старого».

На создание действующего пистолета на 3D-принтере у Коди Вилсона ушел год. 15 из 16 частей пистолета, названного The Liberator, были распечатаны из пластика на 3D-принтере Stratasys Dimension SST 3D стоимостью $8 тыс. Единственная непластиковая деталь пистолета – это обычный гвоздь из хозяйственного магазина, используемый в качестве бойка.

Политики призвали законодательно запретить 3D-печать оружия. Если такого запрета не будет, то «террорист, психически больной, преступник – все они смогут открыть оружейные заводы в собственных гаражах», заявил сенатор от Нью-Йорка Чарльз Шумер (Charles Schumer).


Прохожий






Неужели такое возможно?
Страниц: 1
Печать
 
  • Тепловые электростанции Великобритании
  • Окапи - родственник жирафа
  • Сколько секса нужно для счастья?
  • Ubuntu Natty Narwhal
  • Как достичь вагинального оргазма?
  • Топ-10 интереснейших веб-камер мира

Рекомендуемые темы
Тема Последнее сообщение
Домашние лазерные принтеры | Новости цифровой техники Последнее сообщение Суббота, 16 Июл, 2011 г., 23:12
от Stevie


Карта форума | iMode | WAP | WAP 2 | RSS
© TRK Sirius LTD, 2017
...