Высокоэффективные пластики – реальная альтернатива металлам?

Сколько нужно вложить денег, чтобы открыть студию 3D печати

В последнее время оборудование для 3D-печати сильно подешевело. Но перед покупкой 3D-принтера все же стоит ознакомиться с перечнем возможностей и техническими характеристиками. Существует множество доступных вариантов с параметрами, ничем не уступающими своим более дорогим аналогам. В то же время стремление сэкономить на технике может привести к низкому спросу у покупателей и отсутствию спроса на товар из-за низкой детализации или качества печати.

Принтеры в ценовом диапазоне от 25-35 тысяч рублей печатают только в 1 цвет, имеют посредственное разрешение печати и ограниченный размер изделия. Такое устройство будет работать только с определенным типом материала и больше подходит для домашнего использования, чем для бизнеса.

Если стоит цель изготовить модели на заказ или детали для ремонта, то придется заплатить 65-125 тысяч рублей. Такой принтер будет выпускать модели среднего качества и будет иметь хорошую производительность.

Хорошим вариантом для старта станет настольный 3D-принтер Malyan FDM M180, цена которого едва ли превышает 50 тысяч рублей. Его преимущества: двойная печатающая головка, удобная система смены филамента и ЖК-экран.

Далее стоит прикинуть стоимость 3D сканера и расходных материалов для печати. Сканер будет стоить 50-100 тысяч. Для начала вам понадобится около 10 кг пластика, это будет стоить около 25 тысяч рублей.

В зависимости от региона аренда помещения может быть разной. Комната средних размеров площадью 20-30 м2 обойдется в 20-70 тысяч рублей. Но можно сэкономить, организовав дома типографию.

3D-модели необходимы для работы 3D-принтера. Некоторые можно скачать прямо из сети, для создания новых нужно найти фрилансера или специалиста по работе с 3D-программами

Важно, чтобы у этого человека был свой ноутбук и программное обеспечение для работы. Так вы сможете сэкономить значительную сумму, от 100 тысяч рублей

Заказ моделей у фрилансеров из месячного расчета выйдет около 15 тысяч рублей.

Исходя из перечня закупок, аренды и вложений в разработку, по самым скромным подсчетам, на открытие собственной студии 3D-печати потребуется потратить около 300-350 тысяч рублей.

Совместимые технологии с 3D-печатью пластиком

Три замечательные технологии оптимально интегрируются с процессами 3D-печати пластиком:

1. Моделирование наплавленного осаждения (FDM)

Моделирование методом наплавления (FDM) или изготовление плавленых нитей (FFF) являются наиболее широко используемыми технологиями 3D-печати пластмасс. FDM работает путем плавления и экструзии термопластической нити через нагретое сопло. Сопло движется по заданной траектории, слой за слоем нанося расплавленный материал на рабочую платформу. По мере нанесения каждого слоя он затвердевает, связываясь с предыдущим слоем, образуя желаемый объект.

FDM 3D-печать

FDM известен своей простотой, универсальностью и доступностью. Он широко используется в различных отраслях промышленности, от аэрокосмической и автомобильной до здравоохранения и потребительских товаров, благодаря своей способности быстро и экономично производить функциональные прототипы, нестандартные детали и продукты конечного использования. Кроме того, FDM предлагает универсальные приложения для различных отраслей промышленности. Быстрое прототипирование, инструменты, приспособления и приспособления, а также производство деталей конечного использования. 

Кроме того, он находит применение в аэрокосмической отрасли (для легких компонентов), автомобилестроении (для нестандартных деталей и инструментов), здравоохранении (для медицинских приборов и протезов), а также в потребительских товарах для индивидуальных продуктов и мелкосерийное производство.

2. Стереолитография (SLA)

Стереолитография (SLA) использует чан (резервуар) с жидкой фотополимерной смолой, отверждаемой ультрафиолетовым светом, для создания объектов слой за слоем. Платформа для сборки опускается в резервуар со смолой, а УФ-лазер избирательно затвердевает смолу в соответствии с проектом, в результате чего получаются гладкие детали с высоким разрешением. отделка поверхности.

SLA 3D-полимерная печать

SLA известен своим высоким разрешением, гладкой поверхностью и точностью, что делает его идеальным для производства детальных прототипов, сложных деталей и моделей литья по выплавляемым моделям. Он обычно используется в таких отраслях, как автомобильная, аэрокосмическая, медицинская и бытовая электроника, для концептуального моделирования, функционального тестирования и создания эталонных моделей для формования и литья.

3. Селективное лазерное спекание (SLS)

SLS работает путем избирательного спекания порошкообразного материала. термопласты с помощью мощного лазера. Тонкий слой порошка распределяется по рабочей платформе, и лазер сплавляет частицы, образуя твердый слой, соответствующий форме печатаемого объекта. Процесс повторяется, при этом каждый слой порошка распределяется и спекается до тех пор, пока объект не будет готов.

SLS 3D-печать пластиком

SLS известен своей способностью производить детали высокой прочности, долговечности и сложной геометрии без необходимости использования опорных конструкций. Более того, SLS считается отличным решением для быстрого прототипирования функциональных полимеров, поскольку он обеспечивает исключительную точность. 

Нажмите здесь, чтобы загрузить: Лучшие материалы PLA для 3D-печати 

Настройки принтера

Как упоминалось ранее, PLA по сравнению с другими типами филамента печатается при относительно низкой температуре. Конечно, когда речь заходит о 3D печати, скорее всего, потребуются некоторые эксперименты, чтобы определить оптимальный уровень температуры, который лучше всего подходит для вашего принтера.

В этом смысле 3D принтеры немного похожи на печи, каждая из которых работает по-своему. Например, печать при высокой температуре может привести к появлению пятен, провисаний и потере мелких деталей на объекте печати.

Идеальные температура сопла, температура стола и адгезия стола для PLA материалов

Установка слишком высокой температуры может привести к более высокому нагреву экструдера, увеличивая вероятность засорения.

Во время печати при низкой температуре возможно расслоение слоев объекта печати. Они могут плохо слипаться, и общее качество поверхности объекта может ухудшиться в процессе печати.

Пример разницы качества объектов печати из PLA пластика при трех разных установках температуры

PLA можно без проблем использовать для печати небольших объектов на неподогреваемом столе. Если вы хотите изготавливать более крупные детали, особенно длинные и тонкие, нагретый стол может помочь уменьшить деформацию. При использовании ненагретого стола улучшить адгезию (сцепление) может помочь печать полей (brim) или плота (raft).

Статуэтка совы, изготовленная из PLA на поверхности BuildTalk для улучшения сцепления со столом

Наконец, говоря об адгезии, PLA хорошо прилипает к малярному скотчу. Если скотч заменяется по мере износа его поверхностного слоя, он хорошо служит для адгезии (сцепления) первого слоя с нагретым или ненагретым столом. Также существует множество специализированных продуктов для покрытия стола, которые также хорошо работают с PLA и не требуют постоянной замены.

Технологии и материалы: от гипса до стали

Студия 3D-печати представлялась мне большим цехом, полным гудящих принтеров, печатающих одну за одной идеальные готовые вещи. Конечно в шоуруме никаких промышленных принтеров не оказалось — в небольшой комнате буднично стояла пара бытовых или, как их нежно называют, «домашних» принтеров. Один из них — российского производства, второй, фотополимерный, недавно прибыл из Испании. CubicPrints заказывала его на Indiegogo. «Его прелесть – в том, что на нем можно печатать четырьмя материалами, — восхищается Тамара — Для домашних принтеров это невероятно круто».

Пластик для этого отечественного принтера принтера представляет собой цветные «провода», смотанные в катушку. Принтер разогревается до 250 градусов, плавит пластик и тонкими — с волосок — слоями наносит его на платформу, постепенно формируя изделие. Структура вещи получается немного слоистой, зато используемые для печати на бытовых 3D-принтерах ABS и PLA-пластики – одни из самых дешевых материалов для 3D-печати.

Эти два принтера – лишь вершина айсберга. Сейчас CubicPrints предлагают больше десяти материалов для печати, при этом не все принтеры, на которых печатают этими материалами, находятся в собственности компании. «Какие-то вещи мы по объективным причинам не можем себе позволить, например, производственная линия для 3D-печати из стали, включая сам принтер,  стоит около миллиона долларов. Но мы смогли найти партнеров, которые работают с этими машинами на производстве и готовы печатать для нас небольшие предметы».

В арсенале CubicPrints есть несколько видов пластика (самый точный — фотополимер), гипс (хрупкий, но походит для полноцветной печати) и даже сталь (из нее в России печатают вообще немногие). Правда, если вы хотите заказать мелкую вещь их стали , придется подождать. «Невозможно запустить принтер и вложить туда для печати одно колечко, так часто мы копим для печати вещи, — говорит Тамара. – Есть и другие причины: нужно время на постобработку, необходим еще ручной труд, работа инструментами».

Особенность многих вещей, напечатанных на 3D принтере из полиамида или гипса — их шероховатая фактура, которая появляется из-за того, что исходное вещество для печати находится в форме порошка. Впрочем, сделать блестящую, как леденец, вещицу можно даже из гипса, покрыв его несколькими слоями лака.

Почему я загорелся идеей печати

Процесс трехмерной печати происходит полностью в автономном режиме — принтер должен быть подключен только к электросети, соединения с компьютером не требуется. Освоив не сложные программы «слайсинга» (нарезки на слои печати) и «покурив» профильные форумы (самый популярный — 3Dtoday) я понял, что с помощью принтера можно и нужно зарабатывать.

Решение принято, начинаю зарабатывать, т.е. искать нишу, где можно сбыть готовую продукцию, и, что именно это будет.

Процесс технической наладки, выбор филамента (расходного материала), нюансы 3D моделирования в силу своей обширности не попадают в тему статьи. Достаточно сказать, что принтеры продаются десятками тысяч, филаментов уже десятки видов, а библиотеки бесплатных 3D моделей насчитывают миллионы позиций – выбирай, не хочу. Уже только это подсказывает — спрос в нише есть. Нужно стартовать.

Пластик

Пластик – один их самых востребованных расходных материалов для аддитивного производства. Ассортимент термопластиков и композитов, предназначенных для FDM-печати, исключительно разнообразен и позволяет выбрать, исходя из поставленных задач, наиболее подходящие по физико-механическим свойствам материалы. 

В этом разделе мы рассматриваем расходные материалы FDM-принтеров. Это так называемые филаменты – пластики в виде нитей, намотанных на катушки. Иногда они выпускаются в виде гранул.

FDM-технология лежит в основе не только домашних, но и профессиональных и промышленных 3D-принтеров, поэтому пластики активно используются на производстве, для изготовления прототипов и функциональных изделий в таких отраслях, как автомобилестроение, авиационная промышленность, бытовые товары, электроника, архитектура, медицина, наука и образование. 

• широкий диапазон применений;
• разнообразие цветов и фактур материала;
• легкость механической обработки;
• удобство в использовании;
• гибкая структура материала;
• возможность печати ;
• относительно невысокая стоимость.

Основные виды пластиков

ABS-пластик. Обладает множеством положительных характеристик, включая повышенную ударопрочность при высокой эластичности и мягкости материала, а также простую механическую обработку. Высокая растворимость в ацетоне позволяет легко склеивать детали и сглаживать внешние поверхности изделий. Обычно ABS-пластик непрозрачен, но при необходимости легко окрашивается в любые цвета. Конечные изделия без окрашивания чувствительны к воздействию ультрафиолета и наделены невысокими электроизоляционными свойствами.

PLA-пластик. Имеет одни из самых низких температурных требований к 3D-принтеру. Ключевые составляющие PLA-пластика – это сахарный тростник и кукуруза, а в основе материала лежит молочная кислота. Регулируя ее уровень при производстве, можно получить различные свойства полимера, тем самым расширяя области его использования. Изделия из PLA-пластика обладают ровной и скользящей поверхностью. Материал нетоксичен, благодаря чему широко применяется для производства различных игрушек и сувениров. Имеет лишь один недостаток – недолговечность эксплуатации. Готовое изделие из пластика может прослужить до нескольких лет при минимальном использовании и температуре до +50 градусов.

PETG / PET / PETT-пластик. PET, или полиэтилентерефталат, – наиболее распространенный вид пластика. Для 3D-печати «чистый» PET используют редко, применяя в основном его разновидность – PETG. PETG более долговечен и обладает гораздо меньшей температурой переработки. Еще одной версией PET является PETT – более жесткий и достаточно популярный материал благодаря своей прозрачности.

PC-пластик (поликарбонат). Обладает высокой прочностью и износостойкостью, а также повышенным сопротивлением физическим воздействиям и термостойкостью. Выдерживает температуру до 110°C. Материал прозрачный, гибкий, легко гнется и не деформируется. Отлично подходит для использования в автомобилестроении, медицине и приборостроении.

Оборудование в каталоге iQB Technologies: Wiiboox, Imprinta, ,  Материалы в каталоге iQB Technologies: Sharebot и 

Подробнее в статье: Discovery 3D Printer: печатаем по-крупному!

Сохраняет ли нить тот же цвет после печати?

Как правило, это так. Если калибровка вашего лучшего 3D-принтера выполнена некорректно, существует риск перегрева филамента, что может вызвать его обесцвечивание. Тем не менее, в большинстве случаев цветопередача оказывается достаточно точной.

Важно отметить особенности прозрачного пластика: полностью прозрачные отпечатки с использованием филамента невозможны. Процесс 3D-печати по своей природе делает прозрачный пластик матовым, а внутреннее заполнение создает эффект размытости

Для создания моделей, имитирующих стекло, вам потребуется принтер, работающий со смолой.

Нейлон

Печать нейлоном имеет много общего с печатью АВС-пластиком. Исключениями являются более высокая температура печати (около 320°С), высокая способность впитывать воду, более продолжительный период застывания, необходимость откачки воздуха из экструдера из-за токсичности компонентов нейлона. Нейлон – это достаточно скользкий материал, для его применения следует оснастить экструдер шипами. Несмотря на перечисленные недостатки, нейлон с успехом используют в 3D печати, так как детали из данного материала получаются не такими жёсткими, как из АВС-пластика, и для них можно использовать шарниры скольжения.

Нейлоновая нить для 3D печати

Изделия из нейлона, напечатанные 3D принтером

Что может создать 3d принтер? Бизнес идеи:

3D копия человека как бизнеса:

• Реальные фигуры — копии людей. Перспективная и неконкурентная ниша. Для его реализации нужен дорогой 3D-принтер и 3D-сканер (сканирует человека в полный рост).
• Аксессуары (чехлы для смартфонов, брелоки, шкатулки).
• Сувениры, реплики зданий и людей из фотографий (необходим 3D-сканер).
• Бижутерия (пуговицы, заколки, обручи).
• Обувь.
• Игрушки, в том числе конструкторы.
• Различные фигурки для настольных игр.
• Тарелки.
• Мебельная фурнитура, декоративные элементы (каркасы), детская мебель.
• Запчасти (шестерни, втулки), в том числе для принтера.
• Учебные стенды и инструменты для лабораторных работ, макеты для студентов архитектурных вузов.
• Различные протезы и другие ортопедические изделия.
• Элементы наружной рекламы.

Пример изготовления дорогих фигурок для настольной игры Warhammer:

Вы можете продавать файлы с готовыми трехмерными изображениями (модели) для 3д принтера. Но для этого нужно научиться делать их с помощью программ shapeways.com, 3dprintus.ru. Разработанные вами модели можно распечатать на чужом принтере и продать.

Тем, кто разрабатывает новые модели обуви, посуды и других изделий, намного проще их усовершенствовать, предварительно распечатав образец.

Использование 3D-принтеров в строительстве только началось. А вот строительные 3D-принтеры уже разработаны и проданы. Максимальная длина поверхности здания составляет 11 м. В качестве материала используется специализированная бетонная смесь. Цена такого принтера (производства ЗАО «Сецавиа») составляет 2,5 млн рублей. Позволяет печатать детали для строительства домов объемом 280 м3.

Существуют разная толщина нитей?

Важно знать, что в мире 3D-печати существует два стандартных размера филамента. Если вы выберете неподходящий размер, принтер просто не сможет печатать

Наиболее часто встречается филамент диаметром 1,75 мм, который является стандартным для большинства 3D-принтеров, особенно начального уровня. Вероятно, если у вас принтер для начинающих, он будет работать именно с такой толщиной нити.

Тем не менее, есть и принтеры, предпочитающие использовать более толстый 3-миллиметровый филамент. Поэтому перед покупкой обязательно проверьте, какой диаметр подходит вашему принтеру, чтобы избежать лишних расходов на неподходящий материал.

Способ 3: SketchUp

Многие пользователи знают SketchUp как средство для моделирования домов, однако функциональность этого программного обеспечения значительно шире, поэтому оно может использоваться в качестве средства для работы с моделями при подготовке к 3D-печати. SketchUp попала в наш сегодняшний список по причине легкого импорта уже готовых бесплатных моделей для редактирования и дальнейшего сохранения в нужный формат. Давайте по очереди разберемся со всеми аспектами управления данным ПО.

Шаг 1: Первый запуск и работа с моделями

Сначала предлагаем ознакомиться с основным принципом взаимодействия с SketchUp, чтобы понять, как именно осуществляется добавление и управление моделями. Далее мы оставим ссылку и на обучающие материалы, если вы захотите изучить это решение более детально.

1. После установки и запуска SketchUp нужно нажать по кнопке «Войти», чтобы подключить учетную запись пользователя. Если вы начали знакомство с пробным периодом, то с этого момента начинается отсчет дней до его завершения.
2. При появлении окна «Добро пожаловать в SketchUp» нажмите на «Простой», чтобы перейти к рабочему пространству.
3. Рисование фигур в этом программе осуществляется точно так же, как и в других похожих решениях. Наведите курсор на раздел «Нарисовать» и выберите произвольную фигуру.
4. После этого она помещается на рабочее пространство и одновременно редактируется ее размер.
5. Остальные кнопки на верхних панелях выполняют опции модификаторов и отвечают за выполнение других действий.

Как мы и говорили раньше, разработчики SketchUp предоставляют множество самых разных обучающих материалов по взаимодействию с этим приложением не только в текстовом формате, но и в качестве видео на YouTube. Ознакомиться со всем это можно на официальном сайте, воспользовавшись ссылкой ниже.

Шаг 2: Загрузка готовой модели

Не все пользователи желают самостоятельно создавать модели, которые в будущем будут отправляться в печать. В таких случаях можно загрузить уже готовый проект, отредактировать его, а уже потом экспортировать в подходящем формате. Для этого используется официальный ресурс от разработчиков SketchUp.

Воспользуйтесь ссылкой выше, чтобы попасть на главную страницу сайта для поиска моделей

Там подтвердите лицензионное соглашение для начала использования.
Далее мы предлагаем задействовать встроенную функцию поиска по категориям, чтобы быстро отыскать подходящую модель.
В списке отыщите вариант, а также обратите внимание на дополнительные фильтры.
После выбора модели остается только нажать на «Download».
Запустите полученный файл через SketchUp.
Просмотрите модель и отредактируйте ее, если это нужно.

Шаг 3: Экспорт готового проекта

В завершение остается только экспортировать готовый проект для дальнейшей печати на имеющемся устройстве. Вы уже знаете, в каком именно формате нужно сохранять файл, а производится это так:

1. Наведите курсор на раздел «Файл» — «Экспорт» и выберите «3D-модель».
2. В появившемся окне Проводника вас интересует формат OBJ или STL.
3. После выбора расположения и формата остается только нажать на «Экспорт».
4. Начнется операция экспорта, за состоянием которой можно следить самостоятельно.
5. Вы получите информацию о результатах процедуры и сможете переходить к выполнению задачи печати.

Только что вы узнали про три различные программы по 3D-моделированию, которые подойдут для того, чтобы самому создать любое задание для печати на трехмерном принтере. Существуют и другие похожие решения, позволяющие сохранять файлы в формате STL или OBJ. Мы рекомендуем ознакомиться с их списком в тех ситуациях, когда описанные выше решения вам по каким-либо причинам не подходят.

Подробнее: Программы для 3D-моделирования

RepRap versus коммерция

RepRap не просто так называют предком большинства существующих FDM-принтеров, которые находятся в свободной продаже. Мы уже описали основные лейтмотивы этой, без преувеличения, семьи энтузиастов. За несколько лет было создано четыре поколения 3D-принтеров. Но до сих пор у сообщества нет централизованного канала продажи деталей.

Парадокс заключается в том, что RepRap практически вырастило несколько коммерческих предприятий, которые начали дистанцироваться от сообщества. Эти компании получают весьма большую долю обструкции среди энтузиастов, но, как известно, собака лает, а караван идет.

Одной из первых «отделившихся» является компания Makerbot Industries, специализирующаяся на домашних FDM-принтерах. За счет инвестиций извне (так, основатель Amazon Джефф Безос вложил в проект порядка 10 млн долларов США) фирме удалось хорошо раскрутиться. Компания выпустила четвертое поколение модели Replicator и не стала выкладывать чертежи в открытый доступ.

Ситуация между RepRap и Makerbot Industries, несомненно, имеет две стороны медали. Если бы глава компании Бре Петис (в прошлом активный деятель сообщества, между прочим) не дистанцировался от энтузиастов и не начал продавать свои решения, то, возможно, 3D-печать и не получила бы такую популярность, которую она имеет сейчас.

Лучшие 3D-принтеры для начинающих

3D-принтер открывает большие возможности для заработка. Существует множество моделей периферийных устройств, каждая из которых имеет свои уникальные характеристики. Ниже представлены лучшие из 2022 года для домашнего использования, простые в использовании и простые в настройке для начинающих. Перед выбором рекомендуем ознакомиться с каждым на сайтах производителей.

1. Креативность 3D Ender-3X
2. XYZprinting Da Vinci Mini Maker
3. ТЕВО Торнадо
4. Анет А8 Рабочий стол
5. Flash Forge Creator Pro
6. Anycubic 4Max Pro

Программное обеспечение

Если принтер не оснащен 3D-моделью, он будет бесполезным устройством. Для создания чертежа необходимо установить программу, совместимую с принтером. Многие типы файлов для чтения, такие как VRML или STL. Поэтому необходимо убедиться, что приобретаемое оборудование имеет такие данные.

Популярные программы на 2022 год

1. Кура;
2. 3DИнтерОС;
3. ПрусаСлайсер;
4. Слайсер KISS;
5. Контроль материи 2.0;
6. Slic3r;
7. ЛедСЛ;
8. Создатель дисков;
9. ОктоПринт.

Вам также может быть интересно: Кто такой 3D-универсал и где он работает

Какой 3Д-принтер выбрать для организации малого бизнеса

3Д-принтеры, работающие по технологии DPL

Используется для изготовления моделей протезов (съемных челюстей или индивидуальных коронок), бижутерии и украшений.

В качестве материала используется фотополимер. Точность печати — от 0 до 40 микрон. Отверждение изделий происходит под воздействием УФ-излучения. Печатную продукцию не нужно дополнительно обрабатывать: она прочная и гладкая. Существенным недостатком является низкая производительность, но для штучной продукции это не критично.

3Д-принтеры, работающие по технологии FDM

В самых простых вариантах экструдер с печатающей головкой, в более сложных несколько экструдеров, благодаря которым можно делать многоцветные изделия. С помощью FDM-принтеров можно изготавливать пластиковую мебельную фурнитуру, развивающие модели, сувениры, игрушки. Печатная продукция подлежит дальнейшей обработке: окрашиванию, при необходимости шлифовке, подгонке.

Кондитерские 3Д-принтеры

Они работают по технологии FDM или по адаптированному принципу струйного принтера. В первом случае используются сахарная пудра, пигменты, вода. Технологии струйной печати позволяют работать с шоколадной стружкой, различными кондитерскими пастами и карамелью.

Производители учли требования потенциальных клиентов. Установки оснащены большой рабочей поверхностью, в комплекте с пользовательским программным обеспечением и готовыми цифровыми моделями для создания декоративных фигур.