3D-принтеры. Как напечатать себе печень.

Сегодняшнюю технологичную и актуально-современную тему из апрельского стола заказов озвучит  trudnopisaka. Слушаем его внимательно :

«Очень интересно узнать подробности про 3д-принтеры. Можно ли печатать резиноподобными материалами? То есть можно ли печатать уплотнители?  Хотелось бы посмотреть на прототипы для строительства. Где-то читал, что могут даже металлами печатать, как-то в это не верится.»

Сам давно хотел покопать эту тему подробнее, т.к сейчас она постоянно на слуху во всех сферах производства. Вот и случай подвернулся.

Во-первых, попробуем разобраться, что же такое 3D ПРИНТЕР. Традиционно словом “принтер” мы называем устройство, выводящее на бумагу некоторую информацию. Бумага – это всегда плоскость (если ее не сгибать или сворачивать) и информация, отображаемая на ней, – двумерная. Поэтому традиционные принтеры можно называть “2D принтерами”.

3D-принтеры — на первый взгляд несколько экзотичное словосочетание, однако с технологической точки зрения в процесс «трёхмерной печати» нет ничего особо выдающегося: речь идёт о послойном формировании трёхмерных объектов; печатающий материал — полимеры, в данном случае, — накладываются не в один слой на какую-то плоскость, а — постепенно — друг на друга. То есть результатом его работы является некоторый физический объект. Существует несколько технологий объемной (трехмерной, 3D) печати, но в основе любой из них лежит принцип послойного создания (многие любят слово – выращивания) твердой геометрии.

Чарльз Халл с новой версии своего 3D-прибора // 3D Systems

Трехмерная печать (3D-печать) — это уже далеко не научная фантастика, а вполне себе рутинный метод, широко применяемый в промышленном моделировании. Когда-то компьютеры перешли из стен крупнейших лабораторий практически в каждый дом. Теперь и 3D-печать движется в сторону рядового потребителя.

Первые применения технологии 3D-печати относятся к 1980-м годам. Тогда трехмерные принтеры были громоздкими и чрезвычайно дорогими, а область их применения — сильно ограниченной, да и самого термина — 3D-печать — еще не существовало.

3D печать ведёт свою историю с того момента, когда американец Чарльз Халл разработал технологию послойного выращивания физических трёхмерных объектов из фотополимеризующейся композиции (ФПК). Технология получила название «стереолитографии» (STL).  Патент на своё изобретение автор получил только в 1986 году, тогда же он основал компанию 3D System и приступил к разработке первого промышленного устройства для трёхмерной печати, которое было представлено общественности год спустя, в 1987 году. Так как термин «3D принтер» ещё не был введён в оборот, аппарат Чарльза Хала получил название «установка для стереолитографии». Устройство выращивало смоделированный на компьютере трёхмерный объект из жидкой фотополимеризующейся композиции, нанося её слой за слоем на подвижную платформу, погружаемую в ванну с ФПК. Толщина каждого слоя составляла примерно 0,1-0,2 мм.

Еще одним важным «лицом» 3D-печати является компания Stratasys и ее основатель Скотт Крамп, который вместе с женой в 1990 году стал автором одного из способов трехмерной печати — моделирования методом наплавления.

Принцип действия относительно прост. Исходная 3D модель объекта (например, созданная в CAD-пакете или любом 3D-редакторе) делится специальным ПО на множество поперечных слоёв (slices), и затем аппарат «выпекает», с помощью ультрафиолетового лазера, каждый такой слой на подвижной платформе, погружаемой в ванну с фотополимеризующейся композицией (после формирования каждого слоя платформа погружается на высоту одного слоя, лазер принимается за запекание следующего слоя).

SLA-250

Пробные экземпляры STL-принтеров сразу же после изготовления были переданы для тестирования нескольким избранным заказчикам. Отзывы и рекомендации заказчиков были учтены при производстве следующей модели стереолитографического устройства – SLA-250. В 1988 году было запущено серийное производство данной модели.

Чарльз Халл был не единственным изобретателем, который экспериментировал с технологий 3D печати. Наряду со стереолитографией развивались и другие технологии трёхмерной печати, о которых мы расскажем подробнее чуть ниже.

Современная история 3D-принтеров началась в 1993 году, когда была создана компания Solidscape для производства струйных принтеров — предшественников 3D-принтеров. Выражение «3D-печать» возникло в знаменитом Массачусетском технологическом институте лишь в 1995 году, когда двое студентов – Джим Бредт и Тим Андерсон модифицировали «плоский» струйный принтер так, чтобы он выводил изображения не на бумагу, а в специальную емкость и делал их объемными. Зарегистрированный патент используется компаниями Z Corporation (создана Бредтом и Андерсоном) и ExOne. Эта технология используется и по сей день в 3D-принтерах, выпускаемых компанией ZCorp. В основе технологии лежит струйная печать, выполняемая блоком головок по порошку на гипсовой основе.

При этом три головки такого Z-принтера отвечают за формирование цвета будущей модели, а четвертая содержит прозрачный клей, обеспечивающий надежное послойное склеивание частиц порошка. Эта технология в настоящее время достаточно широко применяется для промышленного 3D-моделирования, хотя и не лишена определенных недостатков, главным из которых является невысокая прочность модели и необходимость ее обработки после изготовления.

Следующим этапом развития 3D-прототипирования стало появление технологии фотополимерной струйной печати PolyJet. Суть ее заключается в том, что головка принтера наносит послойно слой фотополимера, который тут же затвердевает под действием ультрафиолета. Эта технология и оборудование значительно дешевле, к тому же позволяют производить 3D-печать не только моделей, но и готовых изделий с очень высокой точностью.

Игрушка, выполненная с помощью 3D-принтера.

Технология формирования объёмных моделей из послойного листового материала (LOM)

Данная технология появилась в 1985 году, за год до получения Чарльзом Халлом патента на стереолитографию. Её автором считается Михаило Фейген, который предложил послойно формировать объёмные модели из листового материала: плёнок, полиэстера, композитива, пластика, бумаги и т.д., скрепляя между собой слои при помощи разогретого валика.

На рисунке 5 представлена модель, изготовленная методом послойного формирования из листового материала.

Рис. 5. Модель, изготовленная методом послойного формирования из листового материала

Изготовление модели, изображённой на рисунке 5, ручным способом потребовало бы нескольких дней или даже недель работы, а при помощи LOM-принтера такая модель может быть воссоздана за несколько часов.

Модели, изготовленные по технологии М. Фейгена, получаются шероховатыми, удалить лишний материал с их поверхности сложно из-за риска расслоения.

LOM-технология (Laminated Object Manufacturing) — здесь лучом лазера раскраивают листовой материал, в качестве которого может выступать что угодно (бумага, ламинат, металлическая фольга и даже керамика), а затем нагреваемые валки склеивают полученные слои друг с другом. Недостатки метода понятны: грубая поверхность изделий, возможность расслоения и ошибок при не полностью прорезанном листе. Зато можно без проблем удалить испорченные слои и сделать их заново. Судя по результатам в поисковых системах (точнее, по их отсутствию), подобные принтеры уже не в моде, тем не менее на сайте фирмы Landfoam можно увидеть восхитительные образчики ландшафтов и архитектурных объектов, изготавливающихся по заказам с помощью подобной технологии.

Селективное лазерное спекание (SLS)

В 1986 году Карл Декарт изобрёл метод селективного лазерного спекания. Суть метода заключается в послойном спекании порошкового материала лазерным лучом.

В рабочей камере порошок разогревается до температуры, граничащей с температурой плавления. После этого материал разравнивается и на его поверхности лазерный луч прорисовывает необходимый контур. Когда луч касается порошка, тот разогревается до температуры плавления и спекается. После этого в камеру насыпается новый слой порошка, и процесс спекания повторяется. Циклы добавления материала, его разравнивания и спекания повторяются по заранее заданной схеме до тех пор, пока на рабочем столе камеры не образуется готовая модель с шероховатой пористой структурой. Готовое изделие извлекается из принтера, а излишки порошка удаляются.

Устройство способно работать с порошковыми полимерами, литейным воском, нейлоном, керамикой, металлическими порошками, при этом при переходе с одного материала на другой камеру следует тщательно очистить от остатков прежнего материала. В одной камере можно выращивать сразу несколько моделей (рис. 6).

рис. 6 Изделия, напечатанные методом селективного лазерного спекания

Принцип стереолитографии заключается в использовании фотополимера в жидком состоянии, поверхность которого отверждается лучом УФ-лазера в соответствии с рисунком текущего слоя (здесь обычно добавляют, что подобные фотоотверждаемые полимеры издавна применяются дантистами для пломбирования зубов). Рисунок получается послойной “нарезкой” исходной компьютерной 3D-модели с помощью специального софта. После формирования текущего слоя стол с моделью опускается на толщину слоя, а поверхность с помощью специального выравнивателя опять заливается жидким полимером, из которого формируется следующий слой. Готовый образец промывается, дабы удалить остатки полимера, и некоторое время выдерживается под УФ-лампой для окончательного затвердевания.

На SLA-принтерах можно печатать довольно крупные изделия (до 75 сантиметров по максимальному габариту). Такой принтер даже с не очень большим рабочим объёмом (например, 250х250х250мм) представляет собой внушительное устройство величиной со шкаф и весом полтонны. Современные SLA-принтеры имеют самую высокую точность среди своих собратьев (так, аппараты от 3D Systems позволяют выдержать толщину слоя в одну-две тысячные дюйма – 0,025–0,05 мм), в них получаются гладкие и прочные модели с отличной проработкой мелких деталей. Недостатки их – крайняя медлительность (скорость роста образца – несколько миллиметров в час по высоте заготовки), ограниченный ассортимент исходных материалов и дороговизна. Цена таких принтеров обычно не указывается (ибо продаются они поштучно), но, порывшись в Сети, можно узнать, что для модели Viper SLA (не самой дешёвой, правда) она начинается от 150 тысяч евро. Видимо, по этой причине SLA-продукты 3D Systems в нашей стране не очень популярны.

Версия SLA-технологии под названием SGC (Solid Ground Curing) работает гораздо быстрее, но и с несколько меньшим разрешением. В первоначальном варианте, разработанном израильской фирмой Cubital еще в 1987 году, процесс напоминал ксерокопирование: на специальном стекле с помощью тонера формируется маска текущего слоя, через которую фотополимер засвечивается уже не лазером, а УФ-лампой сразу по всей поверхности. В современной модификации вместо маски используют DLP-матрицу, как в проекторах изображений. Такой SGC-аппарат (например, Perfactory от немецкой фирмы EnvisionTEC) может иметь скорость печати до 20 мм/час и разрешение по высоте (минимальную толщину слоя) 0,1 мм. Стоит Perfactory (за рубежом) около 55 тысяч евро.

Недостатка, заключающегося в специфичности и дороговизне исходного материала, лишены лазерные 3D-принтеры, использующие технологию спекания (Selective Laser Sintering, SLS). Метод был запатентован в 1989 году выпускником Техасского университета Карлом Декардом. SLS-принтер устроен гораздо проще, чем SLA: луч лазера плавит предварительно подогретый почти до температуры плавления порошок, формируя рисунок слоя. После его застывания насыпается очередная порция порошка, и формируется следующий слой. Очевидное преимущество такого подхода - возможность использования почти любого термопластичного материала, от полимеров до воска. Кроме того, модели, изготовленные по такой технологии, считаются самыми прочными. Разрешение SLS меньше, чем у SLA, а скорость работы выше (например, для принтеров EOSINT немецкой фирмы EOS толщина слоя – 0,1–0,15 мм, скорость формирования слоев – до 35 мм/час). Недостатки – поверхность изделий получается шероховатой, и требуется относительно большое время подготовки к работе, то есть для нагрева исходного полимера и стабилизации температуры.

Зато SLS-принтеры обладают одним очень полезным свойством: они позволяют “печатать” металлические изделия. Делается это при помощи специального порошка, представляющего собой стальные частицы, покрытые полимером. Модель, изготовленная на принтере из порошка, помещается в печь, где пластик выгорает, а поры заполняются легкоплавкой бронзой, в результате получается очень прочное композитное изделие. Есть также порошки на основе стекла или керамики, из них получают термостойкие и химически стойкие детали.

Послойное уплотнение (SGC)

Технология послойного уплотнения была разработана израильской компанией Cubital в 1987 году. По своей сути она напоминает фотокопирование. На избирательно заряженной пластине, изготовленной из стекла, формируется шаблон основания модели. Этот шаблон помещается над тонким слоем фотополимера, равномерно распределённым по рабочей поверхности, после чего экспонируется ультрафиолетовым лучом. Слой фотополимера, соответствующий данному слою шаблона, становится твёрдым, жидкие остатки удаляются, а пустоты заполняются жидким воском, который быстро застывает. Описанная последовательность действий многократно повторяется до тех пор, пока не сформируется готовая модель. Работу машины можно приостановить для удаления дефектных слоёв, а позже возобновить её.

Принцип действия технологии Solid Ground Curing.

Вариациями на тему стереолитографии можно назвать технологии Solid Ground Curing («запекание сплошной поверхностью») и Fused Deposition Modelling. Вторая из них особенно напоминает «обычную» печать на струйном принтере: на поддерживающую платформу через специальное сопло подаётся тонкая нить разогретого термопластичного материала, который наносится вертикальными слоями с постепенным получением объёмной фигуры (см. иллюстрацию).

Аппарат, основанный на SGC технологии печати, использует дорогие, токсичные и достаточно редкие полимеры. Он работает достаточно шумно и требует постоянного контроля со стороны оператора. Ориентировочная стоимость трёхмерного принтера составляет 470 тыс. долларов США.

Послойная заливка экструдируемым расплавом (FDM)

Идея послойной заливки экструдируемым расплавом принадлежит Скотту Крампу, который запатентовал своё изобретение в 1988 году.

Суть технологии заключается в следующем. В печатающей головке материал (расплав из пластика, металла, литейного воска) предварительно разогревается до температуры плавления и поступает в рабочую камеру. Головка выпускает расплавленный материал в виде нити, которая укладывается на рабочий стол. После этого платформа опускается ниже на толщину одного слоя, чтобы можно было сформировать следующий слой.

После получения патента на изобретение, Скотт Крамп основал компанию Stratasys по производству 3D печатающих устройств. Первый принтер 3D Dimension с экструдирующей печатающей головкой появился в 1991 году, его ориентировочная стоимость составляла от 50 до 220 тыс. долларов США.

Рис. 7. 3D принтер Mojo от Stratasys

Если сравнивать стереолитографию и FDM, то первая однозначно выигрывает в степени точности: минимальная толщина слоя у FDM-машин составляет 0,12-0,17 мм. Зато FDM позволяют получать разноцветные прототипы, чем SL-аппараты похвастаться не могут.

В своё время, а именно, в 2006 году, Forbes обозначил FDM как наиболее популярный метод 3D печати, что, вероятнее всего, связано с его относительно невысокой ценой: модели начального уровня стоят меньше 20 тысяч долларов, а недавно компания Stratasys, выпускающая FDM-принтеры Dimension анонсировала «домашнюю» версию такого устройства с заявленной ценой ниже 15 тысяч долларов.

Принцип действия технологии Polyjet Matrix.

Также Objet Geometries разработали более, так сказать, прогрессивную технологию — Polyjet Matrix: при печати используются два различных фотополимера в заранее заданной комбинации: можно использовать два различных твердых материала, два различных эластичных и любую комбинацию с прозрачным материалом. Таким образом технический прототип, например, может иметь ту же фактуру, какая должна быть у конечной продукции.

Стоимость 3D принтеров в 2010 году была — 60-100 тысяч долларов.

Реплицирующиеся 3D устройства

В 2006 году был запущен проект «RepRap», нацеленный на производство принтеров, которые способны реплицировать себя, то есть воспроизводить детали собственной конструкции. Тестовый экземпляр такого устройства был изготовлен в 2008 году английскими конструкторами университета Бата. Он в состоянии «распечатать» около 50 % своих собственных конструктивных частей и деталей.

Рис. 8. Реплицирующийся 3D принтер RepRap

В настоящее время к серийному производству готовится вторая модель линейки «RepRap».

Пищевые принтеры

В 2010 году группа учёных Fluid Interfaces Group из Массачусетского Технологического Института представила на суд общественности первый 3D принтер для воссоздания продуктов питания. Устройство было названо «Cornucopia», что в переводе с английского языка означает «рог изобилия».

Рис. 9. Принтер «Cornucopia» для печати продуктов питания

В пищевой принтер вместо обычной бумаги загружаются продукты питания, которые аппарат охлаждает, смешивает и использует для создания готового продукта.

Главными изобретателями печатающего устройства «Cornucopia» считаются учёные Амит Зоран и Марчелло Коэльо. Их инновационное устройство способно перевести кулинарию на новый виток развития. Концепт сможет «печатать» ранее неизвестные блюда с заранее заданной пищевой ценностью, качеством и вкусом.

Струйные

Самый очевидный струйный способ 3D-печати: выдавливание жидкого полимера на поверхность заготовки. Таким образом работает технология FDM (Fused Deposition Modeling), идея которой принадлежит Скотту Крампу, основателю компании Stratasys. Первый принтер по технологии FDM был выпущен в 1991 году. Сейчас Stratasys выпускает несколько разновидностей FDM-принтеров, из которых наиболее известна у нас серия Dimension (по названию одноименного подразделения компании). Машины Dimension – одни из самых дешевых среди 3D-принтеров, цена моделей начального уровня опускается ниже $20 тысяч, а в январе Dimension анонсировала “персональный” 3D-принтер uPrint дешевле $15 тысяч. Впрочем, более “продвинутые” FDM-устройства (вроде FDM Titan) могут стоить и вдесятеро больше. Что же нам предлагают за эти деньги?

FDM-принтеры используют нить термопластичного пластика (в дешевых Dimension применяется менее прочный и стойкий полистирол АВС, в более дорогих – поликарбонат РС), которая расплавляется и через фильеру укладывается печатающей головкой на поверхность образца. Так как тонкие нависающие элементы могут деформироваться в процессе печати, в головке предусмотрена вторая фильера, при необходимости автоматически формирующая элементы поддержки. Из готового изделия эти элементы вымываются водным раствором в ультразвуковой ванне. Изделия получаются гладкими и прочными, однако точность изготовления невелика: лучшие FDM-модели имеют толщину слоя 0,127 мм, рядовые – 0,178 мм и более. Кроме того, процесс довольно медленный.

В принципе FDM-принтеры позволяют получать многоцветные образцы (стандартно доступно до семи цветов пластика, или любой другой цвет по специальному заказу), но для этого нужно менять картридж с нитью по ходу работы. Заметное достоинство принтеров от Stratasys- способность работать по принципу plug&play, все операции предельно автоматизированы. Говорят, NASA рассматривает технологию FDM в качестве кандидата на “космическую фабрику”.

Наконец, ещё один популярный способ струйной 3D-печати под простым названием 3DP (Three-Dimensional Printing) был разработан в Массачусетском технологическом институте, и в настоящее время на этой ниве трудится в основном фирма Z Corporation. Способ состоит в склеивании порошка твердого материала (гипса, целлюлозы, керамики, крахмала) компаундом, выдавливаемым из печатающей головки. Уникальность способа в том, что это единственный из методов 3D-печати, позволяющий получать модели с 24-битным цветом. В цветных 3D-принтерах от Z Corporation (например, Spectrum Z5101), как во всяком приличном струйнике, имеются четыре печатающие головки с компаундом основных CMYK-цветов. Разрешение обычное для подобных методов (толщина слоя 0,1 мм), скорость работы одна из самых высоких – 25–50 мм/час по высоте модели. Недостаток 3DP очевиден: модели получаются не слишком прочными и с зернистой поверхностью. Правда, их можно упрочнить закрепляющим составом или пропитать специальным резиноподобным полимером, получив гибкие модели, а с применением особого порошка можно делать готовые к применению литьевые формы (технология Zcast), что недоступно технологиям, использующим пластик. Причем принтеры Z Corporation дешевле других2 и в целом довольно популярны, в том числе и у нас.

Вообще, разновидностей технологий 3D-печати еще довольно много, но в основном они представляют собой ту или иную модификацию перечисленных. Так почему я с самого начала заговорил о революции?

3D печать в медицине

В конце первого десятилетия XXI века группа учёных Института регенеративной медицины при Университете Уик Форест пришла к выводу, что человеческие ткани можно напечатать при помощи струйных принтеров, заправив их живыми клетками. С этого момента началась кропотливая работа над созданием биопринтера для выращивания человеческих органов. Такое устройство было продемонстрировано в сентябре 2011 года на конференции по новым технологиям и дизайну «TED-2011». Устройство функционирует так же, как и обычный струйный принтер, но вместо чернил оно использует стволовые клетки людей и животных.

Рис. 10. 3D печать искусственной почки

3D принтер способен печатать кусочки ткани, кожи, позвоночные диски, коленные хрящи и полноценные органы. Перед началом печати орган больного сканируют с разных ракурсов и загружают полученную информацию в трёхмерный принтер, вместе с образцом ткани органа. За несколько часов работы устройство воссоздаёт точную копию органа, включая сосуды.

При помощи трёхмерной печати американские учёные вырастили человеческий мочевой пузырь и половые органы кроликов, которые после их вживления ампутированным кроликам позволили животным снова спариваться. Также учёные воссоздали сердце крысы, которое успешно работало после имплантации подопытному животному.

Этот уникальный аппарат может заживлять раны прямо на пациенте, а также устранять механические повреждения органов, полученные в результате огнестрельных и ножевых ранений, несчастных случаев и т.д. Для этого он сканирует рану (орган) и заполняет её соответствующим типом свежевыращенных тканей.

С помощью 3D-печати можно изготовить и элементы протеза, необходимые для использования в ортопедии или стоматологии. Так, в начале 2012 года 83-летней женщине из Голландии вместо челюсти, разрушенной раком, имплантировали титановую челюсть, отпечатанную целиком на 3D-принтере. Еще «Газета.Ru» рассказывала об американской девочке Эмме, элементы экзоскелета для которой были напечатаны с помощью принтера, разработанного компанией Stratasys. Эмма Лавель из Филадельфии страдала врожденным артрогрипозом, из-за которого она совершенно не могла шевелить руками, ее плечевые суставы были повернуты внутрь, и она могла двигать лишь большим пальцем. Напечатанные на трехмерном принтере элементы внешнего скелета, которые Эмма назвала «мои волшебные руки», дали ей возможность играть, рисовать и обнимать родителей.

Уже сейчас можно получить четкую копию, например, человеческого черепа. Исходный объект послойно сканируется, затем «переводится» на язык многоугольников, и с помощью 3D-принтера его можно воссоздать с заданной точностью.

А можно ли на 3D-принтере печатать не только элементы скелета, но и органы? Ответ на этот весьма, как показалось бы лет десять назад, странный вопрос сейчас уже утвердительный.

Первые испытатели, кому пришла в голову идея напечатать органы, заряжали картридж 3D-принтера клетками вместо чернил и выкладывали их на подложку слой за слоем. Но без постоянной подпитки клетки гибнут раньше, чем закончится печать. Летом 2012 года биотехнологи из университета Пенсильвании, Гарварда, Массачусетского технологического института и Кембриджа, статья которых появилась в журнале Nature Materials, нашли выход из ситуации: они стали наращивать ткань на каркас из сахарных трубочек, которые подменяют собой сеть кровеносных сосудов.

Отпечатанные трубочки образуют «скелет» будущей печени или другого органа. Его заливают гелем, содержащим живые клетки крысиной печени.

«Cкелет» будущей печени из сахарных трубок (красный цвет) и гель из живых клеток печени (зеленый цвет) // Jordan S. Miller

Специальные белковые молекулы «привязывают» клетки к стенкам трубочек — так получаются заготовки капилляров. После этого авторы прокачивали по трубочкам питательную жидкость, имитирующую кровь. Растворяя сахар, эта жидкость избавляет искусственную ткань от «строительных лесов» и одновременно не дает клеткам проголодаться.

Сосчитав клетки в начале эксперимента и восемь дней спустя, ученые обнаружили, что выживших среди них оказалось заметно больше, чем, к примеру, в питательном геле, где принято содержать клеточные культуры. Исследователи также показали, что этот подход хорошо работает для различных типов клеток и позволяет независимо контролировать геометрию «органа» и выбранный тип клеток — и выстилающих сосуды-каналы, и заполняющих пространство между ними. Что касается предыдущих экспериментов по «печати печени», то там массовая гибель клеток начиналась уже в первые часы – и хуже всего приходилось тем, которые лежали глубже относительно поверхности.

Пока трехмерная печать не используется в медицине повсеместно, но у данного направления есть большой потенциал.

Из совсем, казалось бы, «безумных» идей можно вспомнить рассказ известного генетика Крейга Вентера о создании «телепортера» — конвертера, способного переводить биологическую информацию в цифровую, а также биопринтера, превращающего эту информацию в живую трехмерную молекулу.

Эксперты пророчат трёхмерным принтерам звёздное будущее. Грядут времена, когда каждый человек сможет, не выходя из дома, напечатать себе новую пару обуви, кофейный сервиз, игрушки для ребёнка, изысканное блюдо или залечить рану. И такие времена уже не за горами.

Принтер MakerLegoBot Printer «печатает» даже роботов

Технологии 3D-печати в настоящее время развиваются очень стремительно, и появляются модели, которые уже вполне доступны по цене для использования в малом офисе и даже дома. К ним относятся 3D-принтеры, осуществляющие печать путем послойного наплавления полимера. Конечно, большие модели на таких устройствах получить будет сложно, но для разработки моделей сувенирной продукции или ювелирных изделий, а также для решения различных дизайнерских задач их можно успешно использовать.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.

Подобно тому, как на обычном принтере можно печатать листы бумаги с разными текстами, так и в случае трехмерной печати можно задавать индивидуальные параметры объекта и получать предметы самой различной формы с высокой точностью.

Для изготовления предметов могут использоваться различные материалы, например, высокопрочные термостойкие пластмассы. Теоретически с помощью 3D-принтера можно напечатать любой предмет, который есть в доме: от столовой ложки до напольного коврика со сложной фактурой. 3D-печать хороша для промышленности: с ее помощью можно «отливать» корпусные детали, которые сложно или долго получать другими способами, например, фрезерованием. Кроме того, с помощью 3D-печати можно получить изделия, которые в принципе невозможно получить другим методом, например, отпечатать сферу, находящуюся внутри другой сферы. Никаких геометрических ограничений для 3D-печати не существует.

ВОТ ТУТ ОЗНАКОМЬТЕСЬ с большим разнообразием предложений для домашних 3Д- принтеров

-

-

3D-принтер Cube «распечатывает» браслет для iPod nano.

А ВОТ ТУТ ПРЕДЛАГАЕТСЯ НЕСКОЛЬКО ВАРИАНТОВ, КАК СОБРАТЬ 3-Д принтер дома самому за небольшую цену.

Вот так можно напечатать подшипник.

Почитайте дополнительно  про ПЕРВЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ 3Д-ПРИНТЕРЫ В ПРОДАЖЕ.

По поводу того, можно ли печатать металлом, почитайте как NASA разработало технологию 3D печати запчастей для космических аппаратов

Кому и зачем?

О главном назначении всех технологий 3D-печати недвусмысленно говорит их часто употребляемое общее название – rapid prototyping (RP), быстрое изготовление прототипов. Сегодня без 3D-принтеров не могут обойтись медицинское моделирование (протезирование, моделирование органов и пр.), обувная промышленность, мелкосерийное литейное производство, картография, геодезия, ландшафтный и архитектурный дизайн и многие другие отрасли. В машиностроении, автомобильной или авиационной промышленности проведение конструкторских работ без технологий быстрого прототипирования уже и не мыслится. Любопытно, что при подготовке этой статьи я сплошь и рядом натыкался на сайты, посвященные ювелирному делу: оказывается, представители этой старинной профессии чуть ли не первыми взяли RP-технологии на вооружение. Не страдают RP-технологии от недостатка внимания и со стороны художников-скульпторов.

Из-за дороговизны 3D-принтеры нередко сдают в лизинг, или фирмы просто предлагают изготовить модели по вашим оригиналам. Стоит последняя услуга в России в среднем около доллара за кубический сантиметр готовой модели для технологий типа 3DP, но, конечно, цена сильно зависит и от объёма заказа, и от материала, и от технологии. Специалисты уже мечтают о Distance Manufacturing on Demand (DMD, “дистанционное производство по требованию”): составил 3D-модель, отправил по Интернету – получил готовый заказ по почте. Эдакое производство на диване. Несомненно, так и будет, когда 3D-печать подешевеет до приемлемого уровня, и вряд ли этого придется ждать дольше, чем в других областях.

источники

http://www.orgprint.com/en/wiki/istorija-3d-pechati

http://www.gazeta.ru/science/2012/11/12_a_4848441.shtml

http://artishev.com/texnologii/3d-printery.html

http://www.mir3d.ru/articles/921/

А давайте посмотрим в каком состоянии сейчас находится такая отрасль, как Трехмерная голограмма.

Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия - http://infoglaz.ru/?p=19319