Типы 3D-принтеров: подробный обзор технологий и выбор под ваши задачи

Что хотите печатать? Какой самый дешевый и эффективный 3D-принтер закроет ваши нужды? Многие спрашивают: сколько типов 3D-печати существует?

Другие удивляются: зачем столько типов? Знаете, что сейчас 3D-печатью строят дома? Нужен тип принтера под ваши задачи.

Разные типы 3D-принтеров существуют для разных пользователей. В зависимости от задач можно использовать любую технологию: FDM (слоеное наплавление), стереолитография (SLA), цифровая световая обработка (DLP), селективная лазерная синтеризация (SLS), селективное лазерное плавление (SLM), ламинальное объектное моделирование (LOM), электронно-лучевое плавление (EBM).

Читайте полное руководство по типам 3D-принтеров и их применению.

Зачем так много типов 3D-принтеров?

Перед погружением в методы — причины разнообразия. Каждый метод выгоден для своих дизайнов.

Скорость — главное преимущество 3D-печати. Традиционное производство долго: сборка компонентов доставки занимает время. Аддитивные технологии делают то же за часы. Разные типы превращают любой CAD-файл в объект быстро.

С такой скоростью производители зарабатывают больше за счет быстрого выпуска ценных продуктов.

Экономика навязывает стандарты. Пример: чашка чая — определенные размеры. Нестандартная — не продастся. Если нужна уникальная чашка — месяцы/годы поисков. 3D-печать позволяет кастомизировать чашки и любые объекты по вашим размерам, форме, дизайну. Цифровая модель с вашими спецификациями — и готово.

Цена принтера — еще одна причина разнообразия. Цена зависит от типа и модели. Инвестируя в 3D-печать, больше не нужны литье или другие станки. Все модели на настольном принтере.

Качество печати высокое при качественном материале. Наслаждайтесь возможностями при создании необычных объектов.

Помните: 3D-печать проста: и взрослые, и дети могут управлять любым типом. Разработали цифровую модель — настроили принтер — запустили печать.

10 технологий 3D-печати

Детально разберем 10 типов:

1. FDM (Fused Deposition Modeling) — слоеное наплавление
2. SLA (Stereolithography) — стереолитография
3. DLP (Digital Light Processing) — цифровая световая обработка
4. SLS (Selective Laser Sintering) — селективная лазерная синтеризация
5. SLM (Selective Laser Melting) — селективное лазерное плавление
6. MJ (Material Jetting) — материал-струйная печать
7. LOM (Laminated Object Manufacturing) — ламинальное объектное моделирование
8. BJ (Binder Jetting) — струйная печать с связующим
9. EBM (Electron Beam Melting) — электронно-лучевое плавление
10. DOD (Drop on Demand) — капельная печать по требованию

1. FDM (Fused Deposition Modeling)

FDM — одна из самых узнаваемых и популярных технологий. Часто называют FFF (Fused Filament Fabrication).

Происходит в Stratasys, где Скотт Крамп разработал её. Внедрил FDM в 1980 г. Другие производители пытались копировать и улучшать.

FDM-принтеры помогают создавать рабочие прототипы по всему миру. Прототипы любого продукта для вывода на рынок.

Как работают? FDM-принтеры экструдируют пластиковый филамент одним слоем одновременно, создавая 3D-объект снизу вверх.

Процесс: температура поднимается до точки плавления термопластика. Расплавленный филамент экструдируется через сопло.

Расплав попадает на стол/платформу по узору цифровой модели.

FDM использует высококачественные термопласты — можно печатать компоненты для инженерии. Детали прочные, можно обрабатывать для нужной шероховатости.

Программы точно управляют экструзией слоев после нарезки CAD-моделей.

Не только термопласт: FDM также экструдирует поддерживающий материал для опорных структур.

FDM-принтеры, как любые настольные методы, создают CAD-конструкции. Нужен слайсер на ПК во время печати.

Слайсер переводит размеры модели в движения сопла для точных измерений.

2. SLA (Stereolithography)

SLA — старейший принтер с аддитивным производством. Процесс: слой за слоем фоторезист экспонируется УФ-лазером.

Фоторезист затвердевает по узору цифровой модели.

Боитесь кривых объектов? Не переживайте. Стереолитография дает точные формы: SLA строит объекты по одному слою.

3. DLP (Digital Light Processing)

DLP похож на SLA, но отличается принципом работы.

DLP использует цифровой световой проектор. Проектор вспыхивает одним изображением каждого слоя за раз. Для крупных деталей — множественные вспышки.

В цифровых изображениях слои состоят из квадратных пикселей. DLP не иначе: проектор с цифровым экраном формирует слои из маленьких прямоугольных блоков (вокселей).

Экспозиция целого слоя за раз дает DLP преимущество над SLA. SLA трассирует поперечное сечение лазерной точкой — медленнее.

DLP-принтеры используют микромикровые зеркала для управления светом — обычно быстрее SLA. За день на DLP напечатаете больше, чем на стереолитографии.

4. SLS (Selective Laser Sintering)

В технологиях есть SLS. Принтер создает необычные дизайны, синтерируя микропartikelы полимерного порошка интенсивным лазером в твердый объект.

При печати SLS не нужны поддерживающие структуры: несоплавленный порошок держит каждый слой. Можно использовать SLS для сложных геометрий.

Объекты из синтерированных частиц дают прочные детали. Механические свойства часто лучше, чем у литья под давлением.

Часто используют нейлон: гибкий — любые размеры легко. Легкий — удобные объекты.

Нейлон стабилен при жарах, ударах, химикатах, влаге. Детали служат дольше, чем на некоторых настольных принтерах.

Цена модели на SLS-принтере ниже: высокая производительность, низкая стоимость детали.

5. SLM (Selective Laser Melting)

Как SLA, SLM использует мощные лазерные лучи. Процесс: металлический порошок плавится лазером до точек плавления.

Представьте: металлический порошок, лазер нагревает точно — слои филамента формируют структуру. Результат — величественный 3D-объект со всеми фичами цифрового дизайна.

Печатайте слой за слоем до завершения. Никаких кривых объектов: SLM-принтер опускает объект после каждого слоя.

6. Material Jetting (MJ)

Принцип как обычный струйный принтер. Разница: MJ печатает множественные слои материала для объекта. Струйник — один слой чернил.

Уникальность: фоторезистные капли, затвердевающие УФ-светом после выстрела сотнями капель печатающей головкой.

Если любите смотреть — приятно наблюдать, как MJ опускает полностью затвердевший слой до готового объекта. Дети могут участвовать, учиться.

MJ популярна: в отличие от SLA, FDM и др., MJ печатает несколько 3D-объектов в одной линии без потери скорости. Для быстрого производства — отличный выбор.

Выровняйте модели, прикажите печать. Пример: ювелирный дизайн — расставьте модели в порядке печати — быстро готовы.

Послепечатная обработка: удалите поддерживающий материал.

7. LOM (Laminated Object Manufacturing)

Если гуглили «как работает LOM-принтер» — поиск окончен. Принтеры используют тепло и давление одновременно для ламинирования слоев пластика в 3D-фигуры.

Комбинированное давление и тепло — для быстрого прототипирования. Множество прототипов быстро, без хлопот.

Преимущество: компьютерный лазер режет фигуры в нужной форме. Платформа опускается после полного слоя для следующего.

Пошагово работа LOM:

1. Нагретым роликом лист приклеивается к подложке. Лазер трассирует заданные размеры прототипа.

3. Лазер переходит по не-части для эффективного удаления отходов. 4. Платформа опускается для следующего слоя.

5. Новый лист, повторение до завершения всех слоев.

8. Binder Jetting (BJ)

Для деталей из песка — BJ-принтер. Значительно снижают стоимость строительства.

Пример: дом из гипса гипсовой технологией — дешевые 3D-гипсовые материалы. Наймите инженера с навыками BJ.

Для полноцветных моделей — комбинация гипсового порошка и жидкого связующего.

Извлеките детали из несвязанного порошка после затвердевания. Очистите, экспонируйте инфильтрату — улучшит механические свойства.

Если не устраивает яркость — добавьте покрытие по выбору.

9. EBM (Electron Beam Melting)

Старт EBM не отличается от SLA или других. Нужен 3D-модель/CAD перед физической печатью.

Сходство EBM и SLM: оба используют порошковое наплавление (powder bed fusion).

Разница: тип луча и среда. SLM — инертный/благородный газ + мощный лазер. EBM — вакуум + электронный луч.

Электронный луч эффективен для металлических деталей. На EBM создавайте столько металлодеталей, сколько нужно — недорого.

Как бы ни были сложны геометрии, EBM удобен: свобода дизайна. Детали очень прочные для широкого применения.

EBM высокоэффективно использует сырье. Платформа для долговечных деталей, которые можно продать с прибылью.

10. DOD (Drop on Demand)

В отличие от SLA и др., DOD использует две струйки. Одна — воскоподобный строительный материал.

Вторая — растворимый поддерживающий материал для баланса композиции.

DOD похож на SLA: струйки наносят материал по узору 3D-модели. Создает слой за слоем до готовой модели.

Итог

С каждым днем мир принимает 3D-печать и разнообразие принтеров. Ваши задачи определяют выбор типа.

Но изучите, как работает каждый принтер, перед покупкой. Материалы отличаются по типу принтера и желаемому результату.