Струйная 3D-печать (трёхмерная)

В XXI веке 3D-технологии стали реальностью. Трёхмерные телевизоры, мониторы, экраны, очки и прочие уникальные технологии уже давно и прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Но в данной статье речь пойдёт не о виртуальных трёхмерных технологиях, а об удивительной, но вполне реальной, практичной и очень удобной технологии создания трёхмерных моделей и макетов при помощи струйных принтеров. Такая технология получила название струйной трёхмерной (3D) печати.

Изделия, созданные с помощью 3D струйной печати

Технология трёхмерной струйной печати (3D печати) идентична технологии работы обычного струйного принтера, но здесь вместо чернил через сопла на охлаждённую платформу поступает некоторое количество разогретого пластика. Капли пластика очень быстро застывают и формируют один из слоёв будущего трёхмерного макета. Создание моделей в трёхмерной струйной печати ведётся послойно, для этого программа CAD делит модель на множество горизонтальных сечений. После этого создаётся алгоритм работы печатающей головки, адаптированной из струйных принтеров hp и начинается печать. Слои наносятся друг на друга сверху. Постепенно, слой за слоем, создаётся модель, разработанная программой CAD. Остаётся только отряхнуть готовую модель от остатков порошка и вручную покрыть закрепителем или клеем для придания ей твёрдости.

Изделия, напечатанные 3D-принтером

Технология трёхмерной струйной печати (3DP™) была разработана в Массачусетском Технологическом Институте. Первый 3D-принтер был изготовлен компанией Z Corporation.

Существует прототип струйного принтера, который использует для 3D-печати полимерный порошок. Данную технологию активно разрабатывает компания Z-Corporation.

Компания ProMetal в своих трёхмерных струйных принтерах использует вместо пластика или полимерного порошка металлическую крошку. Напечатанная таким образом металлическая модель обжигается в печи и приобретает прочность и твёрдость.

Изделия, созданные с помощью 3D-печати

Компания Mcor Technologies разработала струйный 3D-принтер, который создаёт трёхмерные модели из обычных листов бумаги, послойно склеивая их между собой. Вырезая очередной слой из листа бумаги, принтер проклеивает его и накладывает на него следующий бумажный слой. Так продолжается до момента полного формирования модели. Готовая модель промазывается вручную клеем, который закрепляет её структуру. Струйный принтер Mcor Matrix – это самый дешёвый на данный момент 3D принтер, стоимость которого составляет от 1500 до 2000 долларов США.

Широкую популярность получили трёхмерные струйные принтеры, работающие с использованием крахмального или гипсового порошка. Печатающая головка таких принтеров распыляет на крахмальный или гипсовый порошок клеящее вещество, которое при застывании образует очередной слой будущего макета. В клей можно добавлять красители и регулировать размер модели.

В большинство трёхмерных струйных принтеров внедрены струйные головки с чернилами основных цветов CMYK, за счёт чего воспроизводится не только форма модели, но и её окраска. В некоторых принтерах уже само клеящее вещество окрашено в цветовую гамму CMYK.

Изделия, напечатанные 3D-принтером

Цены на струйные трёхмерные принтеры колеблются в предела от 8 до 30 тысяч долларов, что в десяток раз меньше цены их лазерных аналогов.

На первый взгляд может показаться, что трёхмерные принтеры – это лишь игрушка в руках дизайнеров. Однако это не так.

Компания NASA заявила о том, что намерена установить струйный трёхмерный принтер в космический корабль, рассчитанный на длительные полёты. Ведь экипажу корабля, наверняка, потребуется какая-либо деталь для ремонта либо замены, а компактный струйный 3D принтер с несколькими десятками килограммов расходного материала значительно компактнее, чем полновесный и объёмный механический цех.

Компания Lockheed Martin несколько лет назад представила на Лондонском авиашоу макет самолёта, 27-метровые крылья которого были полностью изготовлены при помощи трёхмерной печати.

Изделия, напечатанные 3D-принтером

Технология струйной трёхмерной печати в недавнем времени была применена в медицинских учреждениях. Здесь при помощи трёхмерных принтеров создаются простейшие органы, строительным материалом для которых являются выращенные клеточки, а роль клея выполняет биогель, который постепенно растворяется после создания модели. Возможно, через несколько лет трёхмерные принтеры научатся создавать настоящие человеческие органы, пригодные для трансплантации.

Широкое применение струйная 3D-печать находит при создании дизайн-проектов. В Петербургском центре объёмной печати создают макеты будущих зданий, ювелирных изделий, скульптурных композиций, бюстов.

В Стокгольме выпускники дизайнерских школ спроектировали и создали при помощи трёхмерного принтера креативные туфли, которые стали  изюминкой показа новой коллекции Naim’s «Melonia» в столице Швеции.

Креативная обувь, распечатанная с помощью 3D-принтера

На современном этапе развития трёхмерной струйной печати потребители могут приобрести всевозможные струйные принтеры, предназначенные для создания 3D-моделей, с различной скоростью печати и ценой. Максимальная скорость, которую развивают струйные принтеры, составляет 2 сантиметра в час. При этом размер принтеров не превышает размера небольшой тумбы. Следует оговориться, что пока трёхмерные принтеры не являются чем-то обыденным, а потому стоимость кубического сантиметра созданных ими моделей достаточно высока. В России стоимость печати на струйном 3D принтере составляет 30 рублей за 1 м³. Однако указанная сумма весьма условна, так как окончательная цена кубического сантиметра зависит от размера модели и используемых при её производстве материалов.

Специалисты пророчат трёхмерным струйным принтерам «звёздное» будущее. По их мнению, в ближайшее время каждый будет иметь дома такой принтер, печатающий всевозможные изделия из пластика, будь то домашние шлёпки, пищевые контейнеры, посуда или предметы интерьера.

Так что если запастись солидным количеством гипсового порошка и клея, трёхмерным принтером и соответствующим CAD-приложением, можно будет «напечатать» настоящий танк прямо в собственной квартире и ездить на работу, не опасаясь застрять в пробке.