Современные 3D-принтеры позволяют быстро изготавливать широкий спектр популярных персональных товаров, таких как чехлы для телефонов, брелоки, сувениры, объемные картины, статуэтки и многое. Уже сегодня до 35% таких товаров по всему миру изготавливается не вручную или методом литья, а с помощью 3D-печати.

Преимущества 3D-печати

• 3D-принтер позволит вам создавать по-настоящему уникальные изделия. Вы сможете предлагать клиентам изделия в единственном экземпляре, учитывающие любые их пожелания: фамилии, имена, использовать внешность заказчика. Персонализированные вещи ценятся гораздо выше серийных.
• Высокая скорость производства изделий. Всего несколько часов — и вы получаете готовый к продаже сувенир.
• Низкая стоимость изготовления. Себестоимость кубического сантиметра пластика для 3D-печати начинается с 15-20 рублей.
• Возможность печатать яркие полноцветные предметы с помощью гипсового порошка.
• Высокая точность печати, гарантированное отсутствие погрешностей.
• Простота 3D-печати: создать и напечатать 3D-сувенир можно даже в небольшом офисе.

Материалы и цвет

Для 3D-печати товаров широкого потребления могут использоваться различные материалы — в зависимости от свойств конечного изделия. Чаще всего это пластиковые и гипсовые 3D-принтеры.

Если вам нужны яркие полноцветные изделия, то их можно изготовить на 3D-принтерах серии ProJet x60 компании 3D Systems. Эти 3D-машины обеспечивают быстрое производство цветных изделий палитры CMYK в больших количествах. На них можно печатать фигурки людей, объемные картины, статуэтки, сувениры, макеты домов, персонажей фильмов и компьютерных игр.

Прочные изделия (например, чехлы для телефонов, брелки, украшения на велосипеды и мотоциклы) изготавливают на пластиковых 3D-принтерах. Они производят предметы, способные выдерживать физические нагрузки, нагрев, легко поддаются полировке и окраске.

Примеры использования 3D-принтеров

3D-печать дает возможность создавать различные полезные в быту вещи, например, чехлы для телефона. Если у вас есть оригинальная идея, чехол можно нарисовать от руки, чтобы потом дизайнер разработал 3D-модель, или просто скачать в интернете уже готовый образец. Наиболее интересны чехлы для телефонов с двигающимися элементами, например, с шестернями.

Чехлы на фото были напечатаны из прочного пластика. Это может быть как цельная конструкция, которая не требует сборки, так и составная, состоящая из нескольких элементов.

Вариантов использования 3D-принтеров в производстве потребительской и сувенирной продукции очень много. Например, с помощью 3D-печати компания Fujikon подняла производство наушников на качественно новый уровень.

Видео: 3D-печать в производстве потребительских товаров

Появление 3D-принтеров стало настоящей революцией не только в промышленности, но и в ювелирном деле. Если раньше при разработке украшений на создание восковой модели уходила масса времени, то сейчас 3D-печать позволяет производить разработку дизайна украшения в специализированном программном обеспечении, а затем использовать ювелирный 3D-принтер для выращивания восковой (или фотополимерной) мастер-модели украшения.

Преимущества ювелирных 3D-машин

Ключевые особенности ювелирных 3D-принтеров — сверхвысокая точность и скорость печати, а также превосходное качество создаваемой поверхности. Благодаря применяемым технологиям, мастер-модели для последующей отливки получаются исключительно гладкими и не требуют дополнительной обработки или корректировки.

3D-принтер ювелирный открывает новые возможности в производстве микроизделий. Изготовление украшений под заказ с этими устройствами стало доступно даже небольшой ювелирной мастерской. При этом стоимость такой работы существенно снизилась, а скорость выросла.

Как создаются драгоценности с помощью 3D-печати

1. Дизайнер рисует модель будущего украшения в CAD-программе. Благодаря 3D-печать он не ограничен никакими техническими нормами — только собственной фантазией.

2. Мастер-модель изделия печатается с помощью ювелирного 3D-принтера. Материалом может служить специальный воск (плавится и вытекает при температуре от 70 градусов) или выжигаемый фотополимер (выгорает при температуре от 900 градусов, остаток пепла 0,01%).

3. После выплавления или сжигания мастер-модели вы получаете готовую к использованию литейную форму. Такой процесс в разы менее трудоемкий и значительно менее дорогой, чем использование ручного труда или фрезерование. К тому же, 3D-печать позволяет исключить из производственной цепочки человеческий фактор.

Возможности применения

Примеров использования 3D-принтеров в ювелирной промышленности очень много. Например, с помощью этого оборудования:

Видео: как используют 3D-принтеры в ювелирном производстве

3D-печать — один из главных образовательных трендов последних лет. Школы и университеты в России и по всему миру отчетливо понимают, что без использования 3D-принтеров сегодня нельзя обеспечить студентам по-настоящему всестороннюю подготовку.

Еще пару лет назад 3D-оборудование было мало представлено в отечественных колледжах и университетах — из-за высокой стоимости. Но сейчас ситуация изменилась. Во-первых, на рынке стали появляться качественные 3D-принтеры по доступной цене. Кроме того, государство активно поддерживает инновационные программы в образовательных учреждениях, выделяя средства на покупку 3D-принтеров и 3D-сканеров.

Как 3D-принтеры помогают в обучении

3D-печать применяется образовательными учреждениями по всему миру. 3D-принтеры совершенствуют процесс обучения, развивают у студентов образное мышление, приучают будущих специалистов к автоматизированному программированию и проектированию. 3D-печать значительно увеличивает интерес к процессу обучения, так как дает возможность студентам почувствовать себя настоящим новатором. Создав на компьютере модель, студент уже через несколько часов сможет держать ее в руках — это прекрасная мотивация создавать новое.

Студенты, использующие 3D-принтер в образовательных целях, получают возможность учиться на собственных ошибках. На бумаге или компьютере изъяны модели заметить сложно, а создавая макет или тестовую деталь, ученик, смоделировав ее на компьютере в 3D-программе, уже через небольшой промежуток времени держит ее в руках. Если что-то не получается, то это не проблема, можно попробовать снова.

Для самих же учебных заведений установка 3D-принтера позволит не только поднять общий престиж, но и подготовить настоящих специалистов, способных выполнять реальные задачи по проектированию. При этом внушительных затрат на покупку самого оборудования и на его дальнейшее использование не потребуется.

Если вам нужно квалифицированное обоснование в покупке 3D-принтеров для вашего учебного заведения или помощь в подготовке документов для участия в государственном аукционе на закупку — обратитесь в компанию Globatek.3D, и наши специалисты помогут вам. Консультация по телефону +7 495 646-15-33.

Важно, 3D-принтеры отлично подходит для любого возраста. Младшим школьникам устройства трехмерного моделирования будут интересны для общего развития, знакомства с технологией, для использования в режиме игры. Старшеклассники и студенты оценят преимущества 3D-принтеров с практической точки зрения. С их помощью станет возможным реализация авторских проектов, печать практических заданий, развитие творческих способностей и навыков.

3D-принтеры для технических и творческих специальностей

В технических вузах 3D-технологии пользуются наибольшей популярностью. Студенты могут разрабатывать дизайн предметов, деталей и макетов прямо в аудитории, изготавливать прототипы с помощью 3D-принтера, оценивать и тестировать их. 3D-печать, уже включенная в учебную программу многими ВУЗами, дает возможность студентам воплощать в жизнь свои конструкторские замыслы и идеи, тем самым увеличивая их востребованность в высокотехнологичной производственной среде.

Для обучения студентов технических специальностей обычно используют 3D-принтеры, печатающие пластиковые изделия. Такое оборудование позволяет получать прочные прототипы и механизмы, которые способны выдерживать физические нагрузки и подвергаться тестированию.

Творческие специальности — еще одна сфера активного использования 3D-печати. Будущие архитекторы и дизайнеры с помощью 3D-принтеров могут реализовывать самые смелые проекты, экспериментировать с материалами и формами. Возможность быстрой визуализации и физического воплощения собственных проектов позволяет студентам гораздо быстрее осваивать многие аспекты будущей профессии.

Лучший выбор для студентов архитектурных и дизайнерских специальностей — полноцветные 3D-принтеры. Такое оборудование позволит вашим ученикам быстро получать яркие и наглядные визуализации своих проектов.

Примеры использования 3D-принтеров в образовании

3D-принтеры сегодня активно используются в школах и университетах по всей России. Свои центры прототипирования открыты в МГУ, МГТУ им. Баумана, МИФИ, Приволжском университете и других вузах. Вот несколько примеров использования 3D-печати западными учебными заведениями:

- Международная Школа для Специальных исследований SISSA значительно улучшает показатели своих разработок

- Ученики и студенты по всему миру развивают навыки проектирования 3D-моделей

Видео: как используют 3D-принтеры в образовательных учреждениях

Производители пользовательской электроники и коммерческих приборов активно используют возможности 3D-печати для оптимизации сроков и стоимости разработок. Многие 3D-принтеры используют распространенные типы пластиков (например, ABS), повсеместно используемых в приборостроении. Для печати высокоточных прототипов и тестовых образцов также применяют полимерные смолы.

Какие изделия печатают на 3D-принтерах производители электроники:

• концепт-модели для оценки внешнего вида или маркетинговых исследований;
• тестовые прототипы для проверки функциональности, эргономики, собираемости сложных конструкций;
• готовые к использованию изделия или отдельные элементы;
• мастер-модели для литья в силикон.

Зачем использовать 3D-принтеры в производстве

• Сокращение сроков. На создание прототипа нового устройства с помощью 3D-принтера нужно всего несколько часов. Вам не придется больше ждать по 2-3 недели, пока подрядчик изготовит для вас образец.
• Снижение стоимости продукции. Стоимость изготовления объекта на 3D-принтере в несколько раз ниже, чем если создавать для этого пресс-форму.
• Сохранение коммерческой тайны. 3D-принтер в офисе позволит сохранить все подробности новых разработок внутри компании. Не нужно передавать сведения сторонним заказчикам для производства нужной детали.
• Широкие возможности тестирования и доработки. Вы можете быстро и дешево изготавливать столько прототипов, сколько вам нужно. Тестируйте, вносите улучшения — пока не достигнете идеала.

Примеры использования 3D-печати в производстве электроники

Как использует 3D-печать компания Logitech

Крупный производитель персональной электроники пользуется различными типами 3D-принтеров на этапе проектирования и тестирования новой продукции.

Например, в Logitech создают прототипы компьютерных мышек из полупрозрачного фотополимера, чтобы не только оценить эргономику и внешний вид нового изделия, но и провести анализ расположения компонентов внутри конструкции.

Также 3D-печать была использована для сборки тестовых образцов одной из гарнитур компании. Всестороннее тестирование позволило выпустить максимально удобный, прочный и функциональный продукт в очень короткие сроки.

Уникальный микрофон для группы U2

Для мирового тура группы U2 специально был спроектирован и напечатан на 3D-принтере микрофон со светодиодными вставками. Благодаря сложной внутренней структуре, в нем удалось разместить не только большое количество электроники, но и сделать его достаточно прочным, чтобы выдерживать вес вокалиста.

Пост-обработка изделий из пластика: как сделать поверхности гладкими

Считается, что с помощью 3D-печати пластиком нельзя получить изделий с гладкими поверхностями. Слоистость, вызванная особенностями построения по технологии FDM, не позволяет использовать их в качестве конечных изделий в случаях, когда эстетика объекта является важной. Однако современные способы пост-обработки пластиковых изделий позволяют придать готовым изделиям, изготовленным на 3D-принтере, нужные качества.

Шлифовка

Процесс шлифования поверхности — один из самых доступных и распространенных вариантов пост-обработки пластиковых изделий. Различные методы шлифовки используются для подготовки прототипов к презентации, проверки собираемости конструкций, обработки готовых изделий.

Шлифование может производится как вручную так и с применением ленточных шлифовальных машин (аналогично, например, деревянным деталям). Это простой, дешевый и эффективный способ придать вашим пластиковым деталям нужные свойства по качеству поверхностей.

Обычно шлифованию хорошо поддаются любые поверхности, кроме очень мелких элементов. Когда речь идет об очень точных изделиях, важно понимать, сколько материала вы удалите в процессе обработки. Снятие слишком большого слоя изменит конструкционные особенности объекта. Поэтому перед началом шлифования рекомендуем произвести контрольные замеры и определиться с используемым инструментом и интенсивностью для максимальной точности.

Дробеструйная обработка

Процесс обработки поверхности потоком пластиковой (или металлической) дроби под воздействием сжатого воздуха. Оператор направляет сопло устройство на различные участки изделия для ликвидации слоистости и придания поверхностям равномерного матового оттенка.

Обработка дробью подходит для большинства FDM-материалов. Использование мелкой пластиковой дроби дает прекрасный результат и не вредит изделиям. Обычно на обработку одной детали уходит не более 5-10 минут. Одним из минусов этого способа пост-обработки является ограничение по размеру изделия. Поскольку процесс происходит в закрытой камере, максимальный размер изделия обычно не должен превышать 30-40 см.

Пескоструйная обработка

Пескоструйная обработка отличается от дробеструйной только используемым для воздействия на объект материалом. Песчинки песка позволяют произвести обработку быстрее. Однако из-за особенностей геометрии частиц они не гарантируют такого «деликатного» подхода к воздействию на поверхность, как в случае с пластиковой дробью.

Обработка парами ацетона

Изделие опускается в закрытый резервуар, на дне которого находится небольшое количество жидкого ацетона. Затем резервуар нагревается, заставляя ацетон испариться. Пары взаимодействуют с поверхностью объекта, растворяя около 2 микрон. Это позволяет сделать поверхность пластиковой детали гладкой и блестящей всего за несколько секунд.

Этот способ пост-обработки обеспечивает быстрое и равномерное сглаживание поверхности (при этом не нарушая геометрии изделия). Его широко применяют при производстве потребительских товаров, медицинских инструментов, различных прототипов. Однако, как и дробеструйная обработка, сглаживание парами имеет ограничение по размеру изделия.

Материал поддержки (support material) — вспомогательный материал, используемый в 3D-печати для построения сложных объектов и увеличения качества и стабильности построения. Без использования поддержки невозможна трехмерная печать моделей с полостями, нависающими конструкциями, сложной детализацией, тонкими стенками или перекрытиями и другими сложными элементами.

Проще говоря, поддержка служит своеобразным временным фундаментом для печатаемого изделия. Послойное построение предполагает, что каждый следующий слой изделия опирается на предыдущий. В случае, когда под первым слоем в том или ином месте конструкцией изделия опора не предусмотрена, в дело вступает поддержка.

Преимущества использования материала поддержки:

• возможность печати более сложных объектов (чем без поддержки);
• высокая точность и стабильность построения сложных и мелких элементов (не позволяет им «разъезжаться», деформироваться под весом следующих слоев);
• значительное сокращение ограничений для CAD-файла (наклоны, толщины стенок, углы, полости и т.д.).

Как определить, где нужна поддержка?

Это автоматически делает программное обеспечение, поставляемое со всеми профессиональными 3D-принтерами. Вам нужно просто загрузить файл в формате STL, а программа самостоятельно рассчитает, где для качественного построения необходимо использование вспомогательного материала. Стоит отметить, что большинство софта также позволяет пользователю редактировать количество и расположение вспомогательных конструкций.

Кроме того, программа до начала печати рассчитывает количество необходимого вспомогательного материала.

Виды материалов поддержки

Удаляемый механически

Лишний материал отламывается, отпиливается, счищается. Самый простой вид, обычно используется в дешевых настольных принтерах, работающих с пластиком. В данном случае в качестве поддержки выступает тот же материал, из которого строится сама модель. Но, чтобы облегчить его последующее удаление и снизить расход модельного материала, поддержка строится более «разреженно» по сравнению с самим объектом. Она имеет гораздо меньшую плотность и прочность, достаточную лишь для того, чтобы временно выдерживать вес выращиваемого предмета.

Процесс ручного удаления материала поддержки:

Растворимый

Вспомогательный материал растворяется в специальной жидкости. Такой способ удаления поддержки, например, используется в профессиональных пластиковых 3D-принтерах uPrint SE компании Stratasys. Преимущества: выдерживает значительные нагрузки и температуру, растворяется без ущерба основному материалу.

На фотографиях вы можете видеть весь процесс расчета, построения и удаления растворимого материала поддержки. 3D-принтер — uPrint SE Plus. Время растворения — 1,5 часа.

Выплавляемый

Плавится и вытекает при незначительном нагревании (гораздо ниже температуры деформации основного изделия). Обычно имеет восковую основу. Преимущества: деликатность, точность нанесения. Используется в фотополимерных и восковых 3D-принтерах серии ProJet компании 3D Systems.

Вымываемый

Специальный гелеподобный материал, смываемый из основной модели струей теплой воды. Преимущества: простой процесс удаления, высокая точность построения, не повреждает при удалении модельный материал. Используется в фотополимерных 3D-принтерах серии Objet компании Stratasys.

Порошковая поддержка

Отдельно стоит сказать о порошковых технологиях 3D-печати (CJP, SLS, SLM). Здесь в качестве вспомогательного и основного выступает один и тот же материал. Однако та часть порошка, что была «вспомогательной», после очистки может использовать повторно в качестве основного материала. Благодаря этому, такие технологии являются практически безотходными.

Архитектура и дизайн — сферы, в которых 3D-принтеры используются очень активно. В последние несколько лет 3D-печать стала незаменимым помощником не только крупных компаний, но и небольших архитектурных и дизайн-студий по всему миру. Чем вызвана такая популярность 3D-принтеров? Причина в том, что трехмерная печать стала настоящей революцией в области строительного макетирования, дизайн-проектировании и создании новых креативных объектов.

Почему это выгодно?

Изготовление архитектурных макетов — важная задача для любого конструкторского или архитектурного бюро. От качества модели будущего проекта зависит впечатление заказчиков, клиентов, потенциальных инвесторов. Макетирование традиционными методами — процесс длительный, трудоемкий и весьма дорогой. Технология 3D-печати позволяет значительно уменьшить сроки изготовления макета, улучшить качество, максимально приближая его к оригиналу. При этом основная часть работы по проектированию ведется на компьютере с использованием современных программных средств 3D-моделирования.

Преимущества 3D-печати архитектурных макетов:

• скорость изготовления - всего несколько часов работы 3D-принтера заменяют 2-3 месяца ручного труда;
• низкая стоимость производства - используется специальный доступный материал к на основе гипса VisiJet PXL;
• готовые модели не требуют окраски, 3D-печать полностью повторяет любые оттенки и цвета в палитре CMYK;
• высокое качество 3D-печати - толщина слоя от 90 микрон, до 390 000 цветов, разрешение 600х540 dpi;
• наглядного образца.

Примеры использования 3D-принтеров в архитектуре

• Как создать реалистичную модель курортного бассейна для презентации клиентам
• Как 3D-печать помогает компании Ramboll выигрывать тендеры на строительство

Технологии и материалы

Для создания полноцветных архитектурных макетов используют 3D-принтеры серии ProJet x60 (ZPrinter). Они идеально подходят для быстрой 3D-печати ярких высокоточных демонстрационных моделей.

3D-принтеры серии ProJet x60 производятся компанией 3D Systems. Они создают модели по технологии CJP из специального композитного порошка на основе гипса. Главные преимущества этих 3D-принтеров — высокая производительность, качество и низкая себестоимость материалов.

Кроме того, при изготовлении больших и сложных макетов часто используют фотополимерные 3D-принтеры. С их помощью изготавливают сложные высокодетализированные части проектов, с очень мелкими (меньше миллиметра) элементами. Однако, такие 3D-принтеры не способны печатать цветные объекты, а материалы к ним стоят значительно дороже гипса.

Также некоторые архитекторы и дизайнеры пользуются 3D-принтерами, печатающими с помощью ABS-пластика. Это возможность сэкономить на производстве макета, так как себестоимость пластика ниже чем гипса и фотополимеров. Однако с его помощью нельзя создавать полноцветные и высокодетализированные проекты.

Видео: как используют 3D-принтеры в архитектуре

Для того чтобы наглядно понять различия между технологиями 3D-печати, одна и та же модель была создана с помощью различных технологий быстрого прототипирования.

Трехмерная модель длиной около 8 и шириной 2 см была разработана специально для тестирования точности построения деталей ювелирных мастер-моделей на 3D-принтерах. Модель представляет собой набор элементов разной геометрии и сложности, благодаря которым легко оценить пропорции и текстуры готовых изделий при различных расположениях в рабочей камере 3D-принтера.

Печать осуществлялась по технологиям:

• PolyJet – послойное распыление светочувствительного материала (фотополимера) с последующим отверждением каждого слоя с помощью освещения ультрафиолетовой лампой;
• CJP – послойное склеивание композитного порошка на основе гипса связующим веществом;
• FDM – послойное выдавливание расплавленной пластиковой нити;
• MJM – послойное распыление частиц жидкого воска;
• SLA – отверждение фотополимерной смолы с помощью лазера.

3D-печать по технологии PolyJet Objet	3D-печать по технологии 3DP ProJet x60	3D-печать по технологии FDM Stratasys	3D-печать по технологии MJM ProJet 35xx	3D-печать по технологии SLA ProJet 6000

Автор снимков: Phillip Renato
Разработка модели: Stanley Lechtzin, Phil Carrizzi, Doug Bucci

Развитие возможностей 3D-оборудования — один из главных трендов на мировом рынке высоких технологий. 3D-принтеры неуклонно завоевывают популярность в различных сферах производства, науки, медицины и даже в индивидуальном предпринимательстве. Стремительно набирают популярность и 3D-принтеры для бизнеса.

Множество компаний по всему миру уже сейчас создают уникальные продукты, готовые перевернуть мир привычных нам вещей. Однако в России сложился стереотип, что заработать на 3D-технологиях можно лишь став дилером крупной международной компании. Это не так.

Эксперты считают, что в ближайшие годы нас ждет повсеместная интеграция кнопки «напечатать на 3d-принтере» во все возможные приложения, игры и т.д. Печатать люди будут в широко распространенных сервисах 3D-печати, основным источником доходов которых как раз и станет шквал индивидуальных заказов.

Как сегодня можно заработать на 3D-оборудовании?

Центр 3D-услуг: печати и сканирование на заказ

Несмотря на активное развитие трехмерной индустрии, далеко не у каждого есть доступ к услугам 3D-сканирования и 3D-печати. Именно поэтому все большей популярностью пользуются специализированные центры 3D-услуг. В таких центрах каждый может отсканировать нужный объект или оперативно напечатать на 3D-принтере проект любой сложности. Это быстро, качественно и удобно.

Какое оборудование нужно, чтобы открыть центр 3D-услуг?

Во-первых, для печати разнообразных цветных изделий, фигурок людей и сувениров вам понадобиться бизнес 3D-принтер ProJet 460Plus или другие модели серии ProJet x60. Печатают такие принтеры гипсовым порошком и способны создавать как белые, так и полноцветные изделия. 3D-принтер ProJet позволит вам выполнять самый широкий спектр заказов – от фигурок людей и персонажей игр до архитектурных макетов и прототипов изделий.

Стоматологи и ювелиры откроют для себя новые возможности для бизнеса с 3D-принтером ProJet 1200, который выведет даже небольшое производство на передовые позиции. Кроме того, этот бизнес 3D-принтер очень полезен для печати небольших изделий для микро-литья, прототипирования в электронике и производства сувенирной продукции.

Для печати пластиковых изделий прекрасно подойдут 3D-принтеры компании MakerBot. Любая из этих машин позволит вам быстро и качественно создавать изделия из различных типов PLA и ABS-пластика.

Однако прежде чем воспроизвести объект, его нужно смоделировать в CAD-программе или отсканировать с помощью 3D-сканера. Наиболее интересными сканерами с точки зрения частного бизнеса являются две модели компании Artec — Eva и Spider. Первая модель идеально подходит для высокоточного сканирования объектов средней величины. Например, с ее помощью всего за 15 минут можно отсканировать человека. Spider обладает высоким разрешением с точным захватом данных. Этот 3D-сканер лучше подходит для сканирования малых объектов, таких как микросхемы, ювелирные украшения и т.д.

Студия 3D-печати фигурок людей

Эта услуга очень популярна в США, Западной Европе, Китае и Японии. В России этот рынок также стремительно развивается. Только в Москве тысячи людей, желая следовать мировым трендам, заказывают уменьшенные копии себя и своих близких.

Рынок в регионах значительно менее развит, именно поэтому у предпринимателей есть уникальная возможность занять нишу и получить прибыль от оказания услуг по 3D-сканированию и печати.

Для сканирования людей оптимальным будет уже упомянутый 3D-сканер Artec Eva. Он легкий, бесшумный и абсолютно безопасный для здоровья. Обращаться с таким сканером после короткого обучения сможет абсолютно любой человек. Вам не потребуется специальная подготовка.

Для печати миниатюрных копий людей прекрасно подходит 3D-принтер для бизнеса ProJet 660Pro. Большая камера печати и высокая производительность позволят вам изготавливать до 20 фигурок в день. Этот 3D-принтер гарантирует прекрасное качество печати и воспроизводит до 90% цветов, доступных в Photoshop. Это сделает вашу продукцию максимально приближенной к оригиналу.

Преимущества бизнеса в сфере 3D-услуг

• Инновационные проекты в малоконкурентном секторе
• Современное оборудование и расходные материалы по доступным ценам
• Широкий набор сопутствующих услуг
• Быстрая окупаемость
• Техническая поддержка

Бионический (генеративный) дизайн и аддитивное производство

Что это?

Бионический (топонимический, генеративный) дизайн — способ проектирования различных объектов, при котором для снижения веса и увеличения прочности применяются отличные от традиционных решения.

Внешне объекты, произведенные подобным образом, отличаются от обычных техногенных изделий. Они имеют выраженные черты, присущие, например, растениям, имитируют строение конечностей или костей. Именно поэтому такой способ проектирования часто называют бионическим дизайном.

Другой термин, «генеративный дизайн», используется в связи с тем, что геометрия подобных конструкций автоматически рассчитывается («генерируется») в специальном программном обеспечении. Программные комплексы, предназначенные для создания бионических конструкций, перечислены ниже.

Зачем нужен бионический дизайн?

Главная задача бионического дизайна — снижение веса объекта при сохранении (или увеличении) исходной прочности. Именно поэтому такие решения чаще используют в сферах, где важно сэкономить каждый грамм: космические аппараты, авиастроение, инновационное машиностроение.

Другая смежная задача — экономия дорогих материалов (сложные сплавы, редкие металлы). Бионический подход в проектировании позволяет некоторым компаниям тратить на 30-50% меньше материала, что положительно влияет на цену и прибыль.

Оригинальный дизайн	Бионический дизайн
330 г	195 г
	Экономия 135 г (41%)

Бионический дизайн и 3D-печать

Создание конструкций на основе генеративного проектирования в большинстве случаев возможно только с помощью аддитивных технологий. Дело в том, что традиционные методы производства не в состоянии реализовать проекты со сложной структурой нестандартных элементов, которую предлагает бионический дизайн.

С помощью 3D-печати можно изготовить элементы с любыми толщинами, искривлениями, полостям, сетчатой и ячеистой структурами. К тому же послойное построение придает бионическим объектам еще большую прочность и устойчивость к нагрузкам.

Наиболее популярными технологиями 3D-печати, применяемыми для изготовления объектов с бионическим дизайном, являются селективное лазерное плавление металлических порошков (SLM) и селективное лазерное спекание полиамидных порошков (SLS).

Примеры использования бионического дизайна

Airbus и Autodesk

Авиационный гигант Airbus и производитель программного обеспечения для проектирования Autodesk совместно реализуют уникальный проект по снижению веса отдельных элементов гражданских самолетов. В частности партнеры модернизировали дизайн один из элементов салона лайнера Airbus A320 — перегородку между пассажирским салоном и отсеком бортпроводников.

Это обычная на первый взгляд стенка внутри самолета, к которой крепятся откидные сидения, которыми пользуются члены экипажа во время полета. Однако этот элемент конструкции должен быть очень прочным, что делает его вес при производстве традиционными методами высоким.

Airbus и Autodesk совместно разработали новую структуру для перегородки. В ее основе — своеобразная сеть из металлических частей, геометрия которых рассчитана в специальном софте Autodesk с учетом прочностных требований к конструкции. Конструкция была изготовлена по частям с помощью технологии селективного лазерного плавления порошков. Материал — сплав Scalmalloy.

Бионический дизайн этого элемента позволил сделать его на 45% легче, при сохранении той же прочности. Теперь Airbus планирует распространять полученный опыт внедрения генеративного проектирования на другие конструктивные элементы самолетов, снижая их общий вес.

Toyota

Автоконцерн Toyota и ведущий производитель программного обеспечения для 3D-печати компания Materialise совместно разработали прототип суперлегкого автомобильного кресла с необычной структурой. При его проектировании были применены принципы бионического дизайна и топонимической оптимизации. Это позволило распределить материал особым образом: там, где нагрузка высока, расположены участки максимальной плотности (речь идет о макроскопической плотности эффективного материала в представительном элементе объема решетчатой структуры) и наоборот.

Данные о плотности были визуализированы с помощью различных цветов в ПО Materialise. Затем участки с низкой нагрузкой заполнили решетчатыми структурами, которые позволили снизить вес и сохранить общую прочность конструкции кресла. Кроме того, такая фактура обеспечивает дополнительный комфорт для водителя, улучшая теплообмен.

Прототип кресла был изготовлен с помощью технологии селективного спекания порошка (SLS). Вес готового изделия уменьшился на 72% (7 кг вместо 25) по сравнению с серийным традиционным образцом. Теплоемкость снизилась с 35,4 до 14,5 Дж/к.

Блок двигателя

В этом примере мы видим один из блоков двигателя внутреннего сгорания, в котором происходит объединение двух трубок в одну. Традиционно этот элемент изготавливается следующим образом: в цельном куске металла с одной стороны просверливаются два отверстия таким образом, чтобы соединиться с отверстием большего диаметра, просверливаемым с другой стороны.

Там, где трубы соединятся, поток жидкости будет встречать препятствие, так как соединение образует прямой угол. Скорость прохождения жидкости будет снижена. Это негативно влияет на общее давление и долговечность узлов.

Поэтому первая задача, с которой нужно было справиться генеративному дизайну, — обеспечить плавное течение жидкости по трубкам с одинаковым диаметром. Плавные повороты и возможность регулирования диаметра трубок решили эту задачу.

Другая задача — снизить вес при том, что блок должен оставаться очень прочным, чтобы выдерживать ассиметричную нагрузку на верхнюю и нижние грани. Итоговый вариант был изготовлен с использованием технологии селективного лазерного плавления из нержавеющей стали.

Программное обеспечение для бионического проектирования

Autodesk Within — программный комплекс, призванный помочь в проектировании объектов с оптимизированным для облегчения веса дизайном, создания решетчатых структур, расчета прочности. Специально для 3D-печати.

Altair OptiStruct — компьютерная технология топологической оптимизации проектов и разработки сложных ячеистых/решетчатых структур для 3D-печати. Входит в программный комплекс Altair HyperWorks.

OptiStruct позволяет проводить анализ напряженно-деформированного состояния решетчатых структур, анализ на растяжение-сжатие, сдвиг, изгиб, кручение, оценивать усталостные характеристики. С помощью этой программы инженер может определить наилучшее распределение материала и самые эффективные зоны для построения решетчатых/ячеистых структур. Система сама определяет, где в конструкции нужен плотный материал, где ячеистый, а где можно обойтись без укрепления.