Лучшие приложения для 3d-принтеров для пользователей пк и мобильных устройств

Этап 6: Финишная обработка объекта

Если объект имеет нависающие элементы, выступы, консоли, то 3D-принтер во время печати использует поддерживающие конструкции (они же – конструкции поддержки, структуры поддержки). Чтобы понять, что это такое, взгляните на следующую фотографию.

Цифровая модель лошади без поддерживающих конструкций

Перед вами цифровая модель лошади. Печать объекта начинается снизу, с задних копыт, которые принтер напечатает без проблем, поскольку они касаются поверхности рабочей платформы. Но как быть с деталями, которые висят в воздухе и не соприкасаются с рабочей платформой? Для наложения слоёв расплавленного пластика принтеру нужна какая-то основа, будь то рабочая платформа или предыдущие слои материала, поскольку он не может печатать в пустоте. Чтобы напечатать такие нависающие детали, 3D-принтер использует поддерживающие конструкции, которые показаны на следующем изображении.

Цифровая модель с поддерживающими конструкциями

За счёт добавленных конструкций детали не висят в воздухе, а опираются на рабочую платформу, что позволяет принтеру их напечатать.

После окончания печати, поддерживающие конструкции удаляются. Если поддержки напечатаны из того же материала, что и основная модель, то удалить их довольно сложно. Отрезание или отламывание таких конструкций портит и без того не идеальную поверхность объекта. Поэтому в большинстве современных принтеров используются дополнительные восковые материалы, которые легко удаляются при финишной обработке и не оставляют следов на поверхности объекта.

В следующей статье мы расскажем о других технологиях 3D-печати: стереолитографии, лазерном спекании порошковых материалов, технологии струйного моделирования, технологии склеивания порошков и пр.

14 Августа 2014

Fusion 360

Цена: 30-дневная бесплатная пробная версия | $495 в год Платформа: Windows / macOS

— это облачное программное обеспечение 3D CAD, разработанное Autodesk. Он обрабатывает весь процесс проектирования, тестирования и выполнения 3D-структуры.

Программное обеспечение предлагает полный контроль над дизайном формы и предоставляет надежные функции для создания чистых и высокодетализированных режимов. Это позволяет создавать прототипы и проверять проекты перед их быстрым производством.

Вы можете даже смоделировать свои продукты в цифровом виде, чтобы гарантировать, что они выдержат реальные условия. Параметры «Оптимизация статического напряжения и формы» позволяют определять напряжения, вызванные статическими нагрузками на детали, и идентифицировать ненужные области в проекте для облегчения взвешивания. Это может значительно снизить стоимость прототипирования.

В целом, полный набор инструментов моделирования Fusion делает его одним из предпочтительных продуктов для дизайнеров, инженеров-механиков и машинистов.

ПО для 3D принтера

При отсутствии сканера и Кинекта подойдет фотоаппарат, только в этом случае понадобиться программы из серии Autodesk 123D Catch. С их помощью возможно, как моделирование конструкций, так и управление оборудованием

Следует обратить внимание на возможность использования русского языка. Скачать ПО можно бесплатно

Все ПО для создания трехмерных объектов делятся на три группы. К первой относятся те программы, с помощью которых происходит моделирование.

Среди них:

Autodesk 3Ds Max

Посредством нее можно изобразить все что угодно. Освоить программу непросто, но способов для этого достаточно. В распоряжении новичка бесплатные занятия в виртуальном пространстве и комьюнити. Необходимо отметить лицензию, находящуюся в свободном доступе. При ее использовании нужно учитывать то, что все модели будут полыми. При наличии отверстий Autodesk 3Ds Max при печати не создаст требуемую трехмерную конструкцию;

Программа Autodesk 3ds Max

SolidWorks

Программа предусмотрена для высокоточного моделирования, следовательно, при работе с ней потребуются знания в области черчения и геометрии. В результате ее применения появятся заполненные объекты;

Thinkecard

Программа для создания модели на 3d принтере отличается мультяшной стилизацией, так как она была создана для детского комьюнити, и наличием подборки уже готовых 3D объектов.

Во вторую входит софт, обеспечивающий работу 3D принтера. Подготовка 3D конструкции перед печатью – это важный этап создания объемной модели:

Последним шагом является выбор программного обеспечения, целью которого станет вывод на печать смоделированного и подготовленного объекта.  Программа управления 3d принтером Cura 15.02.1 считается одной из самых совершенных. Управляющая программа Type 3 также распространена, главном образом из-за того, что работа с данным ПО осуществляется на русском языке.

Проблемы

Конечно, при всей перспективности 3D-технологий в этой сфере есть ряд серьезных проблем. С экономической точки зрения главный ограничивающий фактор — стоимость расходных материалов для 3D-печати. Свойства существующих полимеров еще крайне вариативны и пока не отвечают требованиям промышленности, в то время как металлические решения хотя и преодолели технологический порог нужной прочности, по-прежнему ограничены и слишком дороги для повсеместного использования. Сейчас в мире производится всего 40 000 тонн порошковой стали в год, хотя ежегодно и происходит удвоение ее объемов.

Еще один фактор — распространенность самих 3D-принтеров. Вопреки популярной шутке сложные и продвинутые модели пока не могут печатать себя сами. К тому же они сами должны стать быстрее и больше. Третья важная проблема — дефицит хорошо подготовленных дизайнеров, отсутствие опыта, знаний и понимания специфических отраслевых потребностей. Производители и пользователи только нащупывают эффективные каналы связи. К счастью, в последнее время значительно выросло число образовательных программ в этой области.

Наконец, отсутствие массового потребительского рынка. Бизнесу, работающему в сфере 3D-печати, предстоит замещать целые сегменты экономики. А рынок и потребитель пока не готовы перейти в новую формацию, где любой необходимый бытовой предмет можно будет просто заказать через сеть и забрать из маленькой студии на первом этаже его дома.

Прогнозы

1. 3D-печать в течение ближайших пяти лет войдет в массовый сегмент. Студии печати появятся везде, где есть хотя бы тысяча потенциальных покупателей.
2. Себестоимость расходных материалов будет неуклонно снижаться как в области полимеров, так и металлических деталей.
3. 3D-печать очень скоро заменит малосерийное производство чего угодно, при этом произойдет заметное снижение цен из-за сокращения издержек на капитальные инвестиции, затрат на логистику, складские мощности и т.д.
4. Возникнет объемный рынок 3D-моделирования. Появятся студии, рассчитывающие форму деталей и математические формулы их физических характеристик. Значительная часть чертежей будет находиться в открытом бесплатном доступе, индивидуальные заказы будут платными, но разумными и посильными для самого широкого спектра клиентов.
5. 3D-печать создаст новый рынок медицинских услуг, где все более частой рекомендацией будет не лечение или купирование симптомов, а замена пораженных органов на новые, выращенные из собственных клеток пациента.
6. Строительная отрасль переживет значительные метаморфозы, связанные с массовым, индивидуальным, недорогим строительством. Вероятнее всего, будущие проекты будут реализовываться в концепции «новой урбанистики».
7. Россия войдет на этот рынок без какого-либо заметного отставания от мира, более того, займет прочную нишу в области 3D-моделирования и разработки ПО для печати.

PTC Creo

Цена: 30-дневная пробная версия | $ 2,390 за лицензию на один год Платформа: Windows

— это набор приложений САПР, специально разработанный для решения проблем, с которыми сталкиваются организации при создании, анализе и обмене информацией с нижестоящими партнерами. Он разработан Parametric Technology Corporation, американской компанией по разработке программного обеспечения со штаб-квартирой в Бостоне, штат Массачусетс.

Creo представляет новое расширение Generative Topology Optimization, которое позволяет создавать высококачественные проекты, которые лучше работают в реальном мире. Он также содержит инструменты для прямого 3D-моделирования, 2D-орфографических изображений, технических иллюстраций, схематического проектирования, а также анализа и моделирования методом конечных элементов.

Премиум-версия включает в себя производственную обработку, опции Modeler, оптимизацию топологии, печать на металле, анализ допусков и многое другое. В общем, это отличный инструмент для опытных пользователей и малого бизнеса.

Нестандартные вещи, которые были изготовлены при помощи устройства объемной печати

Стоит ли упоминать, что первый экспериментальный образец робота-рыбы полностью сделан на 3D принтере? Начиная от плавников и заканчивая покрытием всего скелета. Данный образец проходил испытания в одном из исследовательских центров Великобритании, где занимаются наблюдением за животными. Но это далеко не все необычные предметы, созданные на 3D принтере.

1. Точная копия костей тиранозавра, выставленная в одном из европейских музеев, выглядит весьма внушительно, а благодаря пористой структуре материала, ее не отличить от оригинала. При прикосновении возникает эффект «настоящей кости», и, как показал эксперимент, практически ни один испытуемый не смог отличить, где подлинник, а где дубликат.
2. Впрочем, это далеко не самое оригинальное применение высоких технологий. Так, например, один из американских ветеранов, лишившийся части лица во время боевых действий, смог примерить на себе протез, который идеально подходит под его размеры головы.
3. Так же памятен случай, когда раненой птице часть крыла, пострадавшую при нападении хищника, успешно напечатали на 3D принтере, после чего она снова смогла летать.
4. Команда по связям с общественностью университета города Принстон заявила, что ученым удалось напечатать на принтере ухо, способное распознавать различные звуки, причем, по заверениям разработчиков, с этой задачей оно справляется не хуже настоящего.

5. Несколько лет назад двое дизайнеров решили, что шить одежду — это слишком скучно и долго. Они представили миру первый купальный костюм, полностью напечатанный на устройстве объемной печати. Модель получилась весьма изящной, но создатели в своем выступлении сделали упор на то, что в будущем вся одежда должна сканироваться и печататься на каждого отдельного человека, а не по заданным лекалам.

6. Если в случае, когда протез лицевой части у ветерана военных действий имел небольшой размер, то протез черепной коробки заменил в общей сложности 75% костной ткани. На данный момент этот случай в медицине является уникальным. Операция прошла в 2013 году, пациент до сих пор жив. Про неоднократные успехи в печати и последующем протезировании нижней челюсти рассказано уже много, достаточно лишь упомянуть, что подобная практика в наши дни стала уже привычной и не вызывает былого удивления.

7. В том же 2013 году на 3D принтере напечатали первый в мире пистолет.

8. Производители музыкальных инструментов не желают отставать от современных тенденций. Так, Олфан Дигель, известный в мире музыкальных инструментов, выпустил первую коллекцию бас-гитар, полностью напечатанных на станке. Их стоимость остается довольно высокой, но за эксклюзив приходилось доплачивать во все времена.
9. Автомобиль. Да-да, вы не ослышались. Частный пользователь из Новой Зеландии в течение года распечатывал у себя дома самый настоящий Aston Martin DB4, блок за блоком. Сегодня работа практически завершена. Это лишнее подтверждение тому, что при помощи станка можно сделать все что угодно, причем в домашних условиях.

Современный уровень развития технологий не позволяет делать точных прогнозов, куда шагнет массовый рынок уже завтра, в нем можно лишь угадывать определенные склонности и тенденции. Одно можно сказать с уверенностью: 3D принтеры будут набирать популярность и все более активно входить в повседневную жизнь. Использовать их удобно: они экономят время и место, необходимое для организации бизнеса, являясь более компактным устройством. Сфера их применения практически безгранична, ведь нас окружает мир предметов, каждый из которых может быть напечатан (хотя бы частично) на принтере.

Модели

Dremel DigiLab 3D45 3D Printer

Оценка: 4,5 из 5

Плюсы:

• Очень хорошее качество печати
• Простота применения
• Удобное и мощное программное обеспечение
• Печать через USB, Ethernet, Wi-Fi и USB-флешку
• Безопасный дизайн
• Относительно тихий

Может не понравиться:

• Ограниченное число цветов нитей по сравнению с конкурентами.
• Сенсорный экран не самый отзывчивый

Вывод: Dremel DigiLab 3D45 обладает большим числом функциональных возможностей, печатает аккуратно, имеет мощное программное обеспечение, что делает его одним из лучших.

Formlabs Form 2

Оценка: 4 из 5

Плюсы:

• Превосходное качество печати
• Автоматическая подача полимера
• Связь через USB, Wi-Fi и Ethernet
• Сенсорный экран
• Несколько кастомных типов фотополимера

Может не понравиться:

• Принтер не смог опознать один из картриджей при тестировании
• Нужно время, чтобы научиться мастерски печатать

Вывод: Form 2 предлагает великолепное качество печати, хороший выбор фотополимеров и улучшенное взаимодействие с пользователем по сравнению с прошлым поколением принтеров Formlabs 3D.

MakerBot Replicator+

Оценка: 4 из 5

Плюсы:

• Простота применения
• Очень хорошее качество печати
• Удобное и мощное программное обеспечение
• Печать через USB, Ethernet, Wi-Fi и USB-флешку
• Безопасный дизайн для открытого принтера
• Относительно тихий

Может не понравиться:

• Сложная настройка принтера через приложение MakerBot Mobile
• Довольно дорогой фотополимер

Вывод: MakerBot Replicator+ 3D был улучшен сравнению со своим предшественником, стал быстрее, больше площадь печати, подходит для профессионалов.

Ultimaker S5

Оценка: 4 из 5

Плюсы:

• Двойной пресс
• Большой объём
• Тихий
• Хорошее качество печати
• Лёгкая настройка и работа
• Сенсорный экран

Может не понравиться:

• Цена
• Относительно низкая скорость печати на разрешении по умолчанию

Вывод: достоинства этого 3D-принтера делают его хорошим выбором для профессиональных сфер применения.

Dremel DigiLab 3D40 Flex 3D Printer

Цена: 4 из 5

Плюсы:

• Простая настройка
• Удобное программное обеспечение
• Солидное качество печати
• Гибкая плата позволяет легко собирать объекты
• Многочисленные варианты подключения

Может не понравиться:

Только нити PLA

Вывод: простой в работе принтер обладает удобным программным обеспечением, хорошим качеством печати и несколькими вариантами подключения. Отлично подойдёт для учебных заведений.

LulzBot Mini 2

Оценка: 4 из 5

Плюсы:

• Простота настройки и применения
• Мощное программное обеспечение
• Тишина в работе
• Поддержка разных типов нитей
• Экран LCD со слотом SD
• Самовыравнивающийся поддон
• Простота снятия напечатанных объектов
• Работает в системах Windows, macOS, Linux

Может не понравиться:

• Непостоянство качества печати
• Открытый корпус повышается риск возгорания из-за горячего пресса
• Относительно малый выбор вариантов подключения

Вывод: с LulzBot Mini 2 легко работать с разными типами нитей. Это хороший выбор для школ и для хобби, если вы готовы вложить деньги в мощный и разнообразный 3D-принтер.

Цена: от 1500 $ (Amazon)

Ultimaker 3

Оценка: 4 из 5

Плюсы:

• Простота применения
• Хорошее качество печати
• Надёжная и безошибочная печать
• Двойной пресс позволяет использовать два цвета или типа нитей
• Тихий
• Несколько вариантов подключения

Может не понравиться:

Длительное время печати на разрешении по умолчанию

Вывод: Ultimaker 3 предлагает очень хорошее качество печати и может печатать при помощи пластиковой нити. Две печатающее головки позволяют использовать два цвета.

XYZprinting da Vinci Jr. 2.0 Mix

Плюсы:

• Низкая цена для двухцветного принтера
• Хорошее качество печати
• Нет ошибок при печати
• Тихий
• Печатает через USB, Wi-Fi, SD

Может не понравиться:

Плохая документация

Вывод: отличный выбор по невысокой цене, особенно если вы хотите печатать в двух цветах.

Flashforge Finder 3D Printer

Оценка: 3,5 из 5

Плюсы:

• Тихий
• Хорошее качество печати
• Подключается через кабель USB 2.0, диск- USB или Wi-Fi
• Разумная цена

Может не понравиться:

• Некоторые объекты скатывались с платформы во время тестирования
• Плохая документация
• Скромный объём печати
• Печатает только при помощи биоразлагаемого пластика (PLA)

Вывод: принтер по невысокой цене с хорошим качеством печати, но его непросто настроить и запустить.

WobbleWorks 3Doodler Create+ Leather Edition

Оценка: 3,5 из 5

Плюсы:

• Раздолье для экспериментов
• Плавность операций
• Множество контента, видео, шаблонов в интернете
• Содержит четыре пакета нитей, включая два на основе дерева
• Набор инструментов и шесть наконечников в комплекте поставки

Может не понравиться:

• Дороже по сравнению с аналогами
• Сложная смена типов нитей

Вывод: 3D-ручка с сенсором, который позволяет рисовать на разных материалах, включая дерево.

Цена: от 119 $ (Amazon)

Как правильно выбрать 3D принтер, на что обратить внимание

Для начала стоит представить виды печати, их плюсы и минусы:

– Метод экструзии. Материал в жидком состоянии выходит из сопла, затем застывает. Это либо разогретый термопластик, либо псевдопластичные чернила. Капли вещества наносятся на платформу, после чего быстро слипаются и застывают. Преимущества такого вида печати в том, что он может использовать несколькими материалами одновременно, возможна цветная печать.

– Фотополимеризация. 3D-принтер оборудован емкостью с фотополимерной смолой, отверждение которой выполняется с помощью источника УФ-излучения помощью подачи проволочного материала. Электронный луч создает на металлической подложке ванну расплава, в которую подается проволочный материал. В процессе перемещения рабочего стола и/или электронно-лучевой пушки с закрепленным на ней устройством подачи проволоки по заданной траектории, расплавленный материал формирует слой изделия. За счёт технологии и за счёт того, что такие 3D-принтеры управляются специальным программным обеспечением – возможно достичь довольно высокой точности конечного изделия.

– Ламинирование. Модель складывается из множества склеивающихся слоёв, в то время как лазер в каждом из них вырезать контур будущей детали.

– Струйная. Материал (например, гипс или песок) наносится тонким слоем на рабочую поверхность, после чего печатающая головка наносит связующее вещество (клей) по контуру слоя. Затем рабочая поверхность опускается и специальный валик раскатывает новый слой материала и так процесс повторяется до завершения печати.

Итак, мы закончили рассматривать виды печати. Казалось бы, уже можно перейти к выбору 3D-принтера, но нет. Сначала стоит трезво оценить свои потребности. Чем больше – тем лучше, но в большинстве случаев потребителю хватает объёма печати 200 на 200 на 200 миллиметров. 

Далее – сложность изделий. Хотите печатать сложные модели? Вам необходим принтер с возможностью печати двумя материалами. Из него он сможет напечатать поддержку, если в модели много висящих в воздухе элементов или острых углов. 

Ещё принтеры делятся на открытые и закрытые. Первые дешевле (что понятно, так как не нужно производить корпус), в то время как закрытые дадут большую точность (корпус предотвращает раскачку экструдера во время движения). 

Также, в зависимости от требуемой скорости печати и его качества нужно обратить внимание на диаметр сопла, толщину слоя и тип экструдера. Существует два вида: Bowden и Direct

Bowden-экструдер, за счёт отсутствия двигателя на печатающей головке, обладает меньшей массой; имеет большую точность позиционирования, повышенное качество и скорость печати. Главный недостаток – на Bowden-экструдере обычно достаточно затруднительно печатать гибкими пластиками и владельцы часто лишены возможности пользоваться новыми материалами. У Direct-экструдера же всё наоборот.

Наконец, разобравшись с нюансами выбора, мы можем перейти к выбору.

Autocad

В программе реализована различная математика формирования трехмерных объектов, существуют каркасные объекты (обычные 2D-примитивы с атрибутом координаты Z), сплошные тела (использующие математику «твердого тела» ACIS, разработанную Spatial Technology), традиционные триангулярные топологические поверхности, «твердотельные» полигональные поверхности (использующие математику «твердого тела» ACIS) для взаимодействия с «твердыми» телами. Трехмерные объекты могут создаваться непосредственно или путем преобразования простых двумерных объектов чертежа (отрезков, дуг, полилиний, сплайнов) либо импортироваться из других программ. При помощи данного приложения вы можете создать самые сложные работы. Сайт компании: https://www.autodesk.ru/products/autocad/overview.

Где прижилась персонификация

Пока 3D-печать наиболее активно используется в медицине, где жизненно необходимо учитывать индивидуальные особенности человека. В первую очередь, технология полезна в ортопедии и стоматологии для изготовления протезов и имплантатов. Кастомизация особенно востребована при производстве протезов конечностей. С помощью 3D-сканирования определяются параметры пациента, создается цифровая модель протеза, которая печатается на 3D-принтере. При этом можно создать уникальный дизайн искусственной конечности. Например, выпускают детские протезы, стилизованные под любимых киногероев.

Еще одна сфера, где трехмерная печать используется для кастомизации товаров, — это производство ювелирных изделий и бижутерии. Есть предприятия, которые выпускают массовые изделия с помощью трехмерной печати, например, американские марки LACE, Nervous System и другие. Кастомизацией занимаются, в первую очередь, небольшие студии и мастерские, предлагающие эксклюзивные украшения. Они печатают созданные по эскизам заказчика цифровые модели или отливают их из драгоценных материалов по напечатанным на 3D-принтере формам.

Экономика инноваций

Живая рука: кто в России создает бионические протезы

»Перспективы персонифицированного производства зависят от конкретного рынка, — считает Денис Власов, основатель компании «3DSLA — Российские 3D принтеры». — Почему 3D-технологии прижились у стоматологов и ювелиров? Это бизнесы, которые работают с уникальным клиентом. Кроме этого, стоматологические клиники или ювелирные мастерские имеют территориальную привязку, обслуживают определенный район. Поэтому могут варьировать цену, не особо рискуя, что все клиенты сбегут в соседний район».

Что касается большинства товаров, то здесь в 99% случаев работает цена. Особенно когда растет доля интернет-продаж. Набираешь в Google «купить авторучку дешевле всех» — и независимо от того, где ты находишься, покупаешь эту авторучку дешевле. Здесь побеждает массовое производство.

Можно придумать множество товаров, которые могли бы быть кастомизированными. Но нужно ясно представлять кому вы их будете продавать. Найдется ли достаточное количество человек, готовых переплатить за кастомизацию, чтобы ваш бизнес мог существовать? «В своих расчетах нужно учитывать реальный покупательский спрос, а не желание заработать на хайпе, — говорит Власов. — Вывод прост: персонифицированное производство возможно тогда, когда оно будет давать примерно такую же цену, как и массовое».

Денис Алексеев, руководитель отдела разработок и производства АО «РОББО» (образовательная робототехника, резидент «Сколково»), уверен, что персонифицированное производство станет популярным трендом будущего. Но для того, чтобы привлечь массового потребителя в этот сегмент, необходимо преодолеть ряд технических и организационных моментов. Для конечного пользователя процесс заказа кастомизированного изделия должен быть максимально простым: с помощью нескольких действий заказать то, что он хочет, при этом быстро и удобным способом получить готовый товар. Стоимость индивидуальной продукции может быть больше, но это увеличение должно быть ценно для клиента.

Индустрия 4.0

Сменить «Аватар»: как виртуальная реальность помогает робототехнике

Основные недостатки трехмерной печати:

• низкая скорость производства;

• часто невысокое качество продукции;

• большая себестоимость изделия при попытке массового выпуска.

«По мере развития 3D-печати и увеличения парка 3D-принтеров возможности аддитивных производств будут расти, — говорит Алексеев. — Вероятно, в будущем распределенная сеть 3D-принтеров сможет составить конкуренцию традиционному массовому производству, локализованному на одном предприятии. В любом случае при этом должны быть решены вопросы качества и стоимости изделий, произведенных на 3D-принтерах».