Статьи

Бионический (генеративный) дизайн и аддитивное производство

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.

Аддитивные технологии и аддитивное производство

Применение новых технологий — главный тренд последних лет в любой сфере промышленного производства. Каждое предприятие в России и мире стремиться создавать более дешевую, надежную и качественную продукцию, использую самые совершенные методы и материалы. Использование аддитивных технологий — один из ярчайших примеров того, как новые разработки и оборудование могут существенно улучшать традиционное производство.

Что такое аддитивные технологии?

Аддитивные технологии производства позволяют изготавливать любое изделие послойно на основе компьютерной 3D-модели. Такой процесс создания объекта также называют «выращиванием» из-за постепенности изготовления. Если при традиционном производстве в начале мы имеем заготовку, от которой оптом отсекаем все лишнее, либо деформируем ее, то в случае с аддитивными технологиями из ничего (а точнее, из аморфного расходного материала) выстраивается новое изделие. В зависимости от технологии, объект может строиться снизу-вверх или наоборот, получать различные свойства.

Общую схему аддитивного производства можно изобразить в виде следующей последовательности:

Первые аддитивные системы производства работали главным образом с полимерными материалами. Сегодня 3D-принтеры, олицетворяющие аддитивное производство, способны работать не только с ними, но и с инженерными пластиками, композитными порошками, различными типами металлов, керамикой, песком. Аддитивные технологии активно используются в машиностроении, промышленности, науке, образовании, проектировании, медицине, литейном производстве и многих других сферах.

Наглядные примеры того, как аддитивные технологии применяются в промышленности — опыт BMW и General Electric:

Преимущества аддитивных технологий


  • Улучшенные свойства готовой продукции. Благодаря послойному построению, изделия обладают уникальным набором свойств. Например, детали, созданные на металлическом 3D-принтере по своему механическому поведению, плотности, остаточному напряжении и другим свойствам превосходят аналоги, полученные с помощью литья или механической обработки.
  • Большая экономия сырья. Аддитивные технологии используют практически то количество материала, которое нужно для производства вашего изделия. Тогда как при традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 80-85%.
  • Возможность изготовления изделий со сложной геометрией. Оборудование для аддитивных технологий позволяет производить предметы, которые невозможно получить другим способом. Например, деталь внутри детали. Или очень сложные системы охлаждения на основе сетчатых конструкций (этого не получить ни литьем, ни штамповкой).
  • Мобильность производства и ускорение обмена данными. Больше никаких чертежей, замеров и громоздких образцов. В основе аддитивных технологий лежит компьютерная модель будущего изделия, которую можно передать в считанные минуты на другой конец мира — и сразу начать производство.


Схематично различия в традиционном и аддитивном производстве можно изобразить следующей схемой:

Аддитивное производство: технологии и материалы

Под аддитивным производством понимают процесс выращивания изделий на 3D-принтере по CAD-модели. Этот процесс считается инновационным и противопоставляется традиционным способам промышленного производства.

Сегодня можно выделить следующие технологии аддитивного производства:


  • FDM (Fused deposition modeling) — послойное построение изделия из расплавленной пластиковой нити. Это самый распространенный способ 3D-печати в мире, на основе которого работают миллионы 3D-принтеров — от самых дешевых до промышленных систем трехмерной печати. FDM-принтеры работают с различными типами пластиков, самым популярным и доступным из которых является ABS. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят для тестирования продукции, прототипирования, а также для изготовления готовых к эксплуатации объектов. Крупнейшим в мире производителем пластиковых 3D-принтеров является американская компания Stratasys.
    Посмотреть все FDM-принтеры.



  • SLM (Selective laser melting) — селективное лазерное сплавление металлических порошков. Самый распространенный метод 3D-печати металлом. С помощью этой технологии можно быстро изготавливать сложные по геометрии металлические изделия, которые по своим качествам превосходят литейное и прокатное производство. Основные производители систем SLM-печати — немецкие компании SLM Solutions и Realizer. 
    Посмотреть все системы SLM-печати.



  • SLS (Selective laser sintering) — селективное лазерное спекание полимерных порошков. С помощью этой технологии можно получать большие изделия с различными физическими свойствами (повышенная прочность, гибкость, термостойкость и др). Крупнейшим производителем SLS-принтеров является американский концерн 3D Systems. 
    Посмотреть все системы SLS-печати.



  • SLA (сокращенно от Stereolithography) — лазерная стереолитография, отверждение жидкого фотополимерного материала под действием лазера. Эта технология аддитивного цифрового производства ориентирована на изготовление высокоточных изделий с различными свойствами. Крупнейшим производителем SLA-принтеров является американский концерн 3D Systems. 
    Посмотреть все SLA-принтеры.


В отдельную категорию стоит вынести технологии быстрого прототипирования. Это способы 3D-печати, предназначенные для получения образцов для визуальной оценки, тестирования или мастер-моделей для создания литейных форм.


  • MJM (Multi-jet Modeling) — многоструйное моделирование с помощью фотополимерного или воскового материала. Эта технология позволяет изготавливать выжигаемые или выплавляемые мастер-модели для литья, а также — прототипы различной продукции. Используется в 3D-принтерах серии ProJet компании 3D Systems.
  • PolyJet — отверждение жидкого фотополимера под воздействием ультрафиолетового излучения. Используется в линейке 3D-принтеров Objet американской компании Stratasys. Технология используется для получения прототипов и мастер-моделей с гладкими поверхностями.
  • CJP (Color jet printing) — послойное распределение клеящего вещества по порошковому гипсовому материалу. Технология 3D-печати гипсом используется в 3D-принтерах серии ProJet x60 (ранее называлась ZPrinter). На сегодняшний день — это единственная промышленная технология полноцветной 3D-печати. С ее помощью изготавливают яркие красочные прототипы продукции для тестирования и презентаций, а также различные сувениры, архитектурные макеты.


Основы 3D печати

Все что нужно знать о профессиональной 3D-печати

Итак, ваша компания планирует приобретение 3D-принтера. Но вы не знаете, на что обратить внимание при выборе оборудования: какие материалы выбрать, чем одна технология отличается от другой, как происходит процесс построения изделия? На этой странице мы постарались собрать максимум информации о профессиональных 3D-принтерах, необходимой для знакомства с аддитивными технологиями: основные термины, понятия, особенности технологий и различных систем печати.




  • Что такое 3D-печать
  • Виды 3D-принтеров
  • Какие технологии 3D-печати бывают
  • Материалы для 3D-печати
  • Что такое материал поддержки и зачем он нужен
  • Как можно использовать 3D-принтеры
  • Чем отличаются профессиональные и домашние 3D-принтеры
  • Как начать бизнес в сфере 3D-печати
  • Как выбрать профессиональный 3D-принтер





1. Что такое 3D-печать

3D-печать — процесс аддитивного (послойного) построения объектов из твердого материала на основе компьютерной CAD-модели. Трехмерная модель прототипа в формате STL отправляется на 3D-принтер, который слой за слоем образует реальный объект из нужного материала. 3D-печать также называют аддитивным производством, трехмерным прототипированием, прямым цифровым производством, выращиванием.


2. Какие типы 3D-принтеров бывают

Все 3D-принтеры можно разделить на три большие группы — по возможностям и сферам применения.

Пользовательские (домашние) — недорогие (500 - 4 000 USD) настольные системы 3D-печати, в 98% случаев работающие с различными типами ABS- или PLA-пластиков. Отличаются невысоким качеством и низкой стабильностью построения. Часто собираются из недолговечных комплектующих. Используются частными энтузиастами, в небольших компаниях, школах. 

Профессиональные — надежные 3D-принтеры для решения различных производственных, исследовательских и бизнес-задач. Отличаются промышленным уровнем комплектующих, долгим сроком работы, высокой стабильностью печати, большим выбором материалов с различными характеристиками.

Промышленные — системы 3D-печати для использования на крупных производственных объектах. Как правило, оснащаются большими камерами печати (свыше 50 см). Позволяют работать с различными промышленными материалами (выжигаемыми, сверхпрочными, термостойкими). К этому классу относятся, например, 3D-принтеры по металлу, системы печати песчаных литейных форм и другое оборудование. 


3. Основные технологии 3D-печати

FDM (Fused Deposition Modeling) — самая распространенная технология 3D-печати в мире. Основана на послойном построении объекта из расплавленной пластиковой нити. Готовые изделия отличаются особой прочностью и слоистостью, разной степени выраженности.

PolyJet — процесс построения основан на послойном отверждении фотополимерного материала под воздействием УФ-излучения. Готовые изделия отличаются гладкими поверхностями и хорошей детализацией. Используется в 3D-принтерах серии Objet. 

SLM (Selective Laser Melting) — селективное (выборочное) спекание металлических порошков лучом лазера. Самая популярная технология 3D-печати металлом. Используется в 3D-машинах компаний SLM Solutions и Realizer.


4. Виды материалов для 3D-печати

Пластик — большая группа материалов на основе термопластика. Самый популярный — ABS и его разновидности. Пластики используются для печати 3D-принтерами компании Stratasys (технология FDM). Порошковый пластик также применяется для построения изделий в промышленных SLS-принтерах.

Фотополимерные материалы — большая группа материалов, объединенных общим способом отверждения под воздействием УФ-излучения или лазера. Обладают широким набором свойств (от гибкости до прозрачности и термостойкости). Фотополимерные материалы используют для печати 3D-принтеры серий Objet и ProJet.

Металлические порошки — группа материалов, используемая в системах SLM-печати. Наиболее популярные порошковые металлические материалы: сталь (инструментальная и нержавеющая), титан, кобальт-хром, алюминий и их сплавы.

Композитные порошки — порошковый материал на основе гипса. Используется в 3D-принтерах серии Projet x60(ZPrinter). Самый доступный способ полноцветной 3D-печати.


5. Что такое материал поддержки

Материал поддержки — вспомогательный материал, используемый в качестве опоры для выстраиваемого объекта. В различных технологиях удаляется по-разному: механически, растворением, выплавлением, вымыванием.

Зачем нужен: для качественной печати детализированных изделий, построения нависающих конструкций, полостей, арок, тонких стенок.



6. Как можно использовать 3D-принтеры

Профессиональные системы 3D-печати эффективно используют в самых разных отраслях производства, разработки продукции, образования и бизнеса. Можно выделить следующие способы эффективного использования:


  • быстрое прототипирование;
  • создание образцов продукции для проведения тестов;
  • печать пресс-форм;
  • производство мастер-моделей для литья;
  • печать производственной оснастки;
  • изготовление пластиковых корпусов приборов;
  • печать готовых к эксплуатации изделий;
  • производство уникальной сувенирной продукции;
  • архитектурных макетов.


О том, каким образом 3D-печать используют в различных отраслях (например, в образовании или промышленности), можно прочитать здесь.


7. Чем профессиональные 3D-принтеры лучше пользовательских (домашних)

Есть ряд важных различий:


  • точность печати (любой профессиональный 3D-принтер полностью соответствует заявленным характеристикам; позиционирование печатной головки тщательно калибруется на заводе, что гарантирует точность построения изделий);
  • стабильность и повторяемость печати (10 копий изделия, напечатанные на профессиональном 3D-принтере, будут идентичны, домашний принтер обеспечить этого не может);
  • срок службы (средний срок работы профессионального 3D-принтера — 7-10 лет, домашнего — менее года);
  • выбор профессиональных материалов (проф принтеры работают с надежными материалами, используемыми в серийном производстве — прочными, термостойкими, прозрачными, резиноподобными и т.д.).


О других особенностях, за счет которых профессиональные 3D-принтеры настолько превосходят пользовательские, читайте в этой статье.


8. Я хочу начать бизнес в сфере 3D-печати. Что для этого нужно?

Сегодня существуют 2 основных типа предприятий по оказанию услуг 3D-печати и сканирования: студии печати миниатюрных фигурок людей и центры общего прототипирования. Что нужно, чтобы начать зарабатывать в каждой из этих сфер (или в двух сразу), читайте в этой статье.


9. Как выбрать профессиональный 3D-принтер?

Выбор 3D-принтера зависит сразу от нескольких условий. Самое главное из них — задачи, которые вы планируете решать с его помощью. Для печати пластиковых прототипов используются одни модели, для восковок — другие, для сверхточных изделий — третьи. Также при выборе 3D-принтера нужно учитывать требования по допускам (это влияет на точность печати) и конечно — бюджет, которым вы располагаете. Более подробная информация о выборе профессионального 3D-принтера представлена на этой странице.

Печатаем ABS пластиком без трещин и термокамер

Расслоения-трещины

При изготовлении крупной детали на 3D принтере из ABS пластика, кроме обычной деламинации происходит деламинация на стенках детали. Это выглядит как расслоение и трещины. Хороший пример в заметке "Печать АБС-ом". С этим борются несколькими способами. Можно обмотать 3D принтер полиэтиленовой плёнкой. Мы же рассмотрим другой способ, не разрушающий механику и электронику 3D принтера высокой температурой. Вокруг детали возводится стенка, имитирующая локальную термокамеру. Используем бесплатный редактор 3D моделей Blender.

Импортируем выбранную модель.

меню

В правой панели нажимаем пиктограмму Scene. Выбираем метрическую систему. Изменяем масштаб измерения Scale до 0.001. Теперь можем моделировать в привычных миллиметрах.

параметры

Для изготовления стенки нужно нарисовать контур вокруг модели. Используем кривые Безье. Начальная точка моделирования обозначена 3D курсором.

3D курсор

Его нужно перенести на уровень с нижней плоскостью модели по координате Z для начала возведения стенки. Для просмотра модели сбоку нажмём клавишу 1 на цифровой клавиатуре. Перейдём в режим редактирования, нажимаем кнопку Tab на клавиатуре. Режим редактирования индицируется внизу надписью Edit Mode.Выделение

Нажмём клавишу A а клавиатуре для снятия выделения с модели. Нам нужно выделить нижнюю плоскость. Поворачиваем вид модели нажимая клавишу 2 на цифровой клавиатуре несколько раз. Переходим в режим выделения плоскостей, нажимая пиктограмму Face select внизу окна. Выбираем одну из нижних плоскостей, кликая на ней правой кнопкой мыши.Плоскость

Переносим на неё 3D курсор, нажимая Shift+S и выбираем Cursor to Selected.

меню

Выходим из режима редактирования, нажимая клавишу Tab на клавиатуре. Нажимаем клавишу 1 на цифровой клавиатуре для просмотра модели сбоку. Видим, что 3D курсор перемещён на нижнюю плоскость.

3D курсор

Пришло время рисовать контур вокруг модели. Переключаем на просмотр модели сверху, нажимая клавишу 7 на цифровой клавиатуре. Нажимаем сочетание клавиш Shift+A и добавляем Curve Bezier.

Mesh

Переходим в режим редактирования (Tab). Переключаемся на каркасный вид клавишей Z.

Немного инструкций с сайта http://presspull.ru/BlendTut/Nurbs/

Контрольные точки (vertex) кривой Безье состоят из самой точки и двух ручек (handles) иногда их называют рычагами Безье. Точка в центре позволяет перемещать контрольную точку целиком, перемещение же ручек позволяют менять кривизну линии.
Кривая Безье является касательной к линии ручки. Крутизна изгиба кривой зависит от длины ручек.
Есть четыре типа ручек:
- свободная - Free (черный цвет). Возможность задавать любые изгибы.
- выровненная - Aligned (пурпурная). Всегда лежат на одной линии.
- вектор - Vector (зеленая). Указывают на предшествующую и следующую ручки.
- авто - Auto (желтая). Имеют установленные автоматически длину и направление для достижения самого гладкого результата.
Тип переключается из меню по клавише V.

Начало моделированияBezier Handles

Ручки могут быть перемещены, повернуты и масштабированы. Перемещаем правой кнопкой мыши, устанавливаемлевой кнопкой мыши.

Ориентируемся на размеры модели и расположим точки на расстоянии нескольких миллиметров от модели. Чтобы продолжить кривую и создать следующую точку нажимаем клавишу E. Чтобы замкнуть линию выделяем крайние точки и нажимаем клавишу F. Чтобы удалить точку нажимаем клавишу X.

вид сверху

Выйдем из режима редактирования и продублируем созданный контур, сочетание клавиш Shift+D и сразу Enter. Дублируем для возможности вернуться и всё изменить. Копию переименуем в Wall (стенка). Теперь контур Wall нужно преобразовать в Mesh, для возможности экструдирования.

конвертируем

Переходим в режим редактирования (Tab). Нажимаем клавишу A для выделения объекта. Переходим на вид сбоку (1) и начинаем поднимать стенку из контура. Для этого нажимаем клавишу E (экструдировать) и Z (по оси Z). Ведём курсор вверх до поднятия стенки до нужного уровня. Нажимаем Enter для подтверждения.стенка

Теперь объекту Wall добавим модификатор Solidify (Толщина).модификатор



Установим толщину стенки в параметрах модификатора, примерно полтора диаметра сопла (у меня сопло 0,6 мм). В дальнейшем толщину можно уменьшить или увеличить.

параметры модификатора

Выйдем из режима редактирования (Tab) и посмотрим сверху (7). Стенка равномерной толщины.стенка

Выделяем клавишей A оба объекта и экспортируем обратно в STL модель. Для дальнейших правок нужно сохранить проект в формате .blend (Ctrl+S).

экспорт

Загружаем модель в Cura и проверяем, печатается ли стенка. Отчётливо видим, что стенка будет (красная линия). Теперь можно поэкспериментировать с толщиной стенки в Blender.Cura

Добавляем Brim и увеличиваем его толщину параметром Initial layer thickness (mm). Это уменьшит задирание углов детали (деламинацию).

Печатаем!

Mendel90

Готово!

деталь в стакане

Фактическое время печати. Если ускорения в прошивке совпадают с настройками Ultimaker, то и время будет совпадать, так как Cura пишется для Ультимейкера.

LCD

На нижней стороне детали не обнаружено следов деламинации. Печатал на каптоновом скотче с покрытием пивом Светлый Козел. 3D принтер Mendel90.

низ детали

   В Blender важно научиться манипулировать 3D курсором. Сочетания клавиш Shift+C, Shift+S и Ctrl+Alt+Shift+C. А также ручное управление координатами в панели, вызываемой клавишей N.

3D cursor

Эта деталь для 3D принтера Mendel90 и возможно мы почитаем рассказ о нём на этих страницах

Техничка. Настраиваем прошивку Marlin и заливаем её в 3D принтер

Многие 3D принтеры работают под управлением популярной прошивки Marlin. Прошивка изначально сконфигурирована для Ultimaker Original. Разберём основные настройки для других 3D принтеров.
Marlin01.png

Теперь скачиваем Arduino IDE для исправления и загрузки прошивки в 3D принтерСсылка. Давим на Windows Installer. Скачивается установщик arduino-1.6.0-windows.exe. Запускаем его и устанавливаем среду Arduino IDE.Arduino - Software

Переходим в папку с прошивкой и запускаем файл Marlin.ino.Marlin

Открывается среда Arduino IDE с прошивкой. Нам нужна вкладка Configuration.h.Marlin _ Arduino 1.0.6

В начале мы видим ссылки на калибровку 3D принтера. Пролистываем дальше и читаем: "Это конфигурационный файл с основными настройками. Выберите тип контроллера, тип температурного датчика, откалибруйте перемещения по осям и сконфигурируйте концевые выключатели."

Начнём с выбора контроллера (MOTHERBOARD). Список контроллеров находится во вкладке boards.h. Давим на треугольник в правом верхнем углу и выбираем boards.h.Marlin _ Arduino 1.0.6

Теперь посмотрим на установленную электронику. Вот некоторые типы плат:

MelziRepRapMelziRAMPS 1.4RAMPS 1.4

У меня стоит RAMPS 1.4

.Marlin _ Arduino 1.0.6

Заменяю в configuration.h "MOTHERBOARD BOARD_ULTIMAKER" на "MOTHERBOARD BOARD_RAMPS_13_EFB".

#ifndef MOTHERBOARD
#define MOTHERBOARD BOARD_RAMPS_13_EFB
#endif

Следующим выбираем датчик температуры - термистор. Видим большой список "//// Temperature sensor settings:". У меня стоит хотэнд E3D-v5 и китайский термистор на столе. Для E3D-v5 я выбираю "// 5 is 100K thermistor - ATC Semitec 104GT-2", для стола "// 1 is 100k thermistor - best choice for EPCOS 100k". Если тип термистора неизвестен можно выбрать 1, а если температура не понравится можно выбирать любой и тестировать. Меняю.

100K thermistor - ATC Semitec 104GT-2E3D

Обычный китайский термистор 100К

100KMarlin _ Arduino 1.0.6

Ограничение максимальной температуры хотэнда "#define HEATER_0_MAXTEMP 275".

Ограничение минимальной температуры хотэнда "#define EXTRUDE_MINTEMP 170".

Если концевой выключатель подключен не стандартно и его состояние нужно инвертировать, то это можно сделать в прошивке, не перепаивая провода. Значения false или true. Команда M119 (например в Pronterface) показывает состояние концевых выключателей. У меня концевые выключатели стоят только в позиции HOME на MAX.
В положении HOME

Pronterface

В положении отличном от HOME по всем осям

Pronterface

Мне ничего менять не потребовалось.


const bool X_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool Y_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool Z_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool X_MAX_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool Y_MAX_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool Z_MAX_ENDSTOP_INVERTING = true;

Изменение направления вращения шаговых двигателей, значения false или true. Правильные перемещения сопла относительно стола:

- По оси X - влево "-", вправо "+".
- По Y - вперёд "+", назад "-".
- По оси Z - сближение "-", удаление "+".
- Экструдер. Extrude - выдавливание нити, Reverse (retract) - откат, втягивание нити.

#define INVERT_X_DIR false
#define INVERT_Y_DIR false
#define INVERT_Z_DIR false
#define INVERT_E0_DIR true

Дальше идёт настройка концевых выключателей. Нам нужно узнать где они расположены. Как это узнать? Начало координат находится в ближнем левом углу на поверхности стола, если сопло вывести в эту точку, то сработали бы концевики MIN, если в правую дальнюю верхнюю - сработают MAX. У меня в положении HOME находятся три концевых выключателя MAX, поэтому мои установки

// Sets direction of endstops when homing; 1=MAX, -1=MIN
#define X_HOME_DIR 1
#define Y_HOME_DIR 1
#define Z_HOME_DIR 1

Установка габаритов перемещения, после инициализации в положении HOME. Здесь мы задаём габариты рабочей зоны по X и Y, а также настройку сопла относительно стола.
Если при касании стола соплом срабатывает концевой выключатель (MIN), как у Ultimaker Original, то поднастройка сопла относительно стола выполняется перемещением концевого выключателя, а в "#define Z_MAX_POS" записываем значение координаты при максимальном удалении сопла от стола. Координату можно узнать по команде М114 или посмотрев на экран дисплея.
Если концевой выключатель по Z срабатывает при максимальном удалении сопла от стола (MAX), то нужно найти габарит по Z самостоятельно. Устанавливаем значение "#define Z_MAX_POS" изначально больше нормы, например 250 при габарите 200 мм. Опускаем сопло до касания стола и на дисплее (или по команде M114) видим координату больше нуля, теперь вычтем из установленного большого значения полученную координату и получим габарит по Z, который теперь запишем в "#define Z_MAX_POS". По итогам печати первого слоя можно будет подкорректировать это значение.

// Travel limits after homing
#define X_MAX_POS 215
#define X_MIN_POS 0
#define Y_MAX_POS 215
#define Y_MIN_POS 0
#define Z_MAX_POS 200
#define Z_MIN_POS 0

Можно подкорректировать скорость перемещения в положение HOME.

#define HOMING_FEEDRATE {50*60, 50*60, 4*60, 0} // set the homing speeds (mm/min)

Переходим к самому важному. Настройка шагов перемещения по осям. Экструдер тоже ось. Мои настройки.Marlin _ Arduino 1.0.6

Теперь посмотрим, как я их получил. По всем осям стоят шаговые двигатели 200 шагов на оборот, 16 микрошагов на шаг (устанавливается перемычками на плате). По осям X и Y стоит приводной ремень GT2 с шагом 2 мм и 20-ти зубые шкивы, итого получаем формулу (200*16)/(2.0*20). По оси Z стоят шпильки М8 с шагом резьбы 1,25 мм, итого формула 200*16/1.25.

Находим спецификации (даташит) на установленные шаговые двигатели. Видим, что за один шаг вал поворачивается на 1,8 градуса, а это значит 360/1,8=200 шагов на полный оборот. Этот параметр одинаковый у большинства шаговых двигателей устанавливаемых в домашние 3D принтеры.42BYGHW609-Stepper-Motor-Datasheet

Профили ремней, обычно используемых на 3D принтерах и их шаг. Оригинал здесь, страница 61.TimingBeltDatasheet_GT2

Шкив

Puley

Как померить шаг винта? Замеряем участок винта и считаем на нём витки, затем длину участка в миллиметрах делим на количество витков 20/16=1.25 мм. Для более точного результата замеряем участок максимальной длины.Замер

Настройка экструдера зависит от коэффициента редукции и диаметра подающей шестерни. Подберём экспериментально, после первой заливки прошивки в 3D принтер. Откручиваем сопло и уменьшаем ограничения минимальной температуры сопла до 5 градусов "#define EXTRUDE_MINTEMP 5". Теперь экструдер будет работать при холодном сопле, что нам и нужно. Пока не меняем настройки экструдера. Для настройки я использую программу Pronterface. Для начала ставим 50 мм и скорость 100 мм/сек. 50 мм - это длина прутка, проходящего через экструдер. Измеряем длину прутка прошедшего через экструдер линейкой или штангенциркулем.

Pronterface

Подбирая настройку экструдера добиваемся точной цифры на разумной длине прутка, например 300 мм. После настройки вернём ограничения минимальной температуры "#define EXTRUDE_MINTEMP 170".

Следующие цифры - это ограничение максимальной скорости перемещения по осям. На X и Y я ставлю 200 мм, остальные не трогаю.

#define DEFAULT_MAX_FEEDRATE {200, 200, 5, 25}

Настройка ускорения перемещений по осям. При больших ускорениях возможны пропуски шагов. Можно подбирать, гоняя в программе Pronterface по осям на заданной скорости. Вот мои настройки:

#define DEFAULT_MAX_ACCELERATION {1000,1000,100,10000}
#define DEFAULT_ACCELERATION 1500

Осталось активировать LCD дисплей с SD картой. Свой дисплей я нашёл на RepRap.org и идентифицировал как RepRapDiscount Smart Controller.

LCD 2004

Раскомментируем (уберём двойные слэши) следующие строки:

#define ULTRA_LCD
#define SDSUPPORT
#define ULTIPANEL
#define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER

Есть ещё один твик для повышения точности срабатывания некоторых концевых выключателей. При настройке нуля по Z столкнулся с тем, что после каждой инициализации HOME положение сопла над столом немного менялось. Порывшись в прошивке нашёл параметр отвечающий за инициализацию концевых выключателей. Переходим во вкладку Configuration_adv.h и ищем строку "#define Z_HOME_RETRACT_MM 2", меняем значение 2 на 5 и больше не вспоминаем про этот параметр.

Пора заливать прошивку в контроллер. Для этого нужно в Arduino IDE правильно выставить тип платы и номер COMпорта. Внизу окна отобразится тип платы и номер порта. Не забываем сохранять изменения (Ctrl+S).

RAMPS

Marlin _ Arduino 1.0.6 2015-02-13 22.19.24.pngMarlin _ Arduino 1.0.6

MELZI
Для выбора нужной платы в Arduino IDE нужно скопировать с заменой всё из папки с прошивкой "Marlin-Development\ArduinoAddons\Arduino_1.5.x\hardware\marlin\avr" в папку Arduino IDE "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr". После этого появляется возможность выбрать плату Sanguino (базовая плата для Melzi) и нужный тип процессораУ меня нет платы Melzi, поэтому проверить не могу.Marlin _ Arduino 1.6.0Marlin _ Arduino 1.6.0

Для заливки прошивки нажимаем на круг со стрелкой.

Marlin _ Arduino 1.0.6

Прогресс заливки прошивки отображается индикатором

Marlin _ Arduino 1.0.6

После того, как всё заработает нужно откалибровать PID нагрева хотэнда и стола. Для этого я использую Pronterface. Вводим команду "M303 E0 C8 S260". Где M303 - команда калибровки, E0 - хотэнд, C8 - количество циклов нагрева-охлаждения, S260 - типичная температура работы сопла.

Pronterface

Последние результаты записываем в прошивку.

#define DEFAULT_Kp 12.22
#define DEFAULT_Ki 0.58
#define DEFAULT_Kd 64.08

По такой же схеме калибруем PID стола. Команда "M303 E-1 C8 S110". Где E-1 - стол, S110 - типичная температура нагрева стола. Последние результаты записываем в прошивку. У меня стол нагревается очень медленно и поэтому приходится перезапускать команду из-за ошибки Timeout.

Pronterface

#define DEFAULT_bedKp 105.94
#define DEFAULT_bedKi 4.97
#define DEFAULT_bedKd 564.11

Как узнать уже прошитые в 3D принтер параметры чтобы не калибровать повторно?

Параметры установленные в прошивке можно узнать в программе Repetier-Host через меню Конфигурация\Конфигурация EEPROM. Предварительно нужно указать COM порт в настройках и нажать кнопку "Подсоединить".Настройки Marlin EEPROM

При подключении 3D принтера к программе Pronterface в правой части окна выводится список параметров прошивкиPronterface

Также параметры можно увидеть на LCD дисплее. Через меню Control\Motion.

Хотелось бы увидеть подобные инструкции для Delta принтеров, CoreXY и H-Bot 3D принтеров

3D-печать металлами на домашнем 3D-принтере. Технологии сегодня и ближайшие перспективынем 3D-принтере. Технологии сегодня и ближайшие перспективы

В то время как бытовая трехмерная печать стала достаточно простой и недорогой для домашнего применения, а ассортимент расходных материалов увеличивается не по дням, а по часам, остается одно направление, так и не достигнувшее своего полного потенциала. Речь пойдет о 3D-печати металлом.

Собственно, металлическими печатными изделиями уже никого не удивить. Энтузиасты и профессионалы осведомлены о возможностях таких технологий, как выборочное лазерное спекание или электронно-лучевая плавка. Эти методы позволяют создавать трехмерные металлические модели, практически неотличимые от литых или штампованных деталей, но зачастую превосходящие свои традиционные аналоги по легкости и ценовой доступности, хотя несколько уступающие по прочности.

К сожалению, вышеназванные технологии требуют создания сложных, дорогостоящих устройств с немалыми габаритами. Хуже того, расходные материалы дефицитны и зачастую весьма дороги, ведь методы спекания и плавки требуют использования порошкообразных материалов, производимых в достаточно небольших объемах.

Каковы же перспективы 3D-печати металлом с помощью ставших привычными экструзионных принтеров?

Начнем с того, что именно экструзионные принтеры, то есть устройства печатающие методом послойного наплавления (FDM), и стали первыми 3D-принтерами по металлу. Существующая технология позволяет использовать смешанный материал из металлических частиц и связующего вещества. Готовая модель может иметь вид металлического изделия, но не будет обладать соответствующими механическими характеристиками. Как вариант, возможен обжиг готовой модели для спекания металлических частиц или, что более характерно, для выплавки связующего материала с одновременной пропиткой относительно легкоплавким металлом или сплавом – например, бронзой. Естественно, готовое изделие не будет отличаться прочностью литых аналогов, да и сам процесс требует использования специальных гончарных печей, что ведет к удорожанию технологии.

Пример металлической модели, 
созданной методом экструзионной печати с последующим обжигом

В целом, данный метод хорошо подходит для создания моделей, не предназначенных для высоких механических нагрузок и не требующих высокой износоустойчивости – например, ювелирных изделий. Спрос на подобные 3D-принтеры для печати металлом достаточно велик: в настоящее время разрабатываются несколько перспективных устройств для печати металлической глиной, включая Mini Metal и Newton 3D. Настоящим прорывом стала бы возможность 3D-печати готовых металлических изделий с использованием исключительно технологии FDM. Однако возможности существующих экструзионных устройств достаточно ограничены.

Проблемы носят конструктивный характер. Начнем с того, что температура экструдера редко превышает 300°С, а сами экструдеры зачастую изготовляются из алюминия с температурой плавления около 650°С. Само собой, это исключает возможность печати сталью, титаном или любыми другими тугоплавкими металлами и сплавами. С другой стороны, экструдеры в свою очередь могут быть выполнены из тугоплавких материалов с целью повышения рабочего температурного диапазона. Среди энтузиастов рассматривается даже возможность керамических печатных головок.

Второй проблемой является фоновая температура. Хотя, в целом, повышенная температура в рабочей камере приветствуется, тепловое излучение вблизи экструдера при попытке печати тугоплавкими металлами может быть достаточно высоким для повреждения пластиковых деталей и проводки в конструкции самого принтера.

Третьей проблемой является обеспечение достаточно быстрого нагревания расходного материала для своевременной экструзии.

И наконец, использование металла в качестве расходного материала может привести к плотному засорению экструдера. Если очистка печатающей головки от застывшего пластика является головной болью, то очистка от застывшего алюминия или стали может стать делом неподъемным.

До сих пор попытки печати однородным металлом или сплавами ограничивались легкоплавкими материалами, такими как припой или чистое олово. Результаты сложно назвать удачными. Даже такие легкоплавкие материалы быстро засоряли сопло, а также вызывали повышенный износ: по словам испытателей, диаметр алюминиевого сопла увеличивался с 1мм до 2мм после прохождения 500 грамм припоя, использовавшегося в ходе эксперимента. Тем не менее, определенный прогресс при минимальных затратах налицо.

Иллюстрация любительского эксперимента по экструзионной печати оловом

Не так давно на выставке Maker Faire в Нью-Йорке была представлена разработка под названием Vader. Как уверяют разработчики, Скотт и Зак Вэйдеры, их устройство способно осуществлять экструзивную печать алюминием. Настораживает лишь один простой факт – разработчики не предоставили ни единого образца напечатанных моделей, а впоследствии признали, что устройство еще не имеет подходящего экструдера. При этом конструкторы делают смелые заявления: максимальное разрешение будет составлять 50 микрон, а купить 3D-принтер по металлу можно будет «всего лишь» за $10000. Что же, поживем-увидим.

Принтер «для печати металлом» есть. Экструдера нет. 
Как оказывается, все не так просто

Тем не менее, разработка методов печати металлами продолжается в промышленных масштабах. Разработчики из Университета Техаса в Эль-Пасо получили необходимое финансирование, более $2млн, для постройки первой в мире производственной 3D-печатной линии замкнутого цикла. Целью проекта является создание устройства, способного создавать высокотехнологичные устройства, включая беспилотные летательные аппараты. Одной из особенностей системы будет возможность автоматической механизированной установки готовых электронных компонентов и изготовления электрической проводки.

Hybrid Fab – прототип 3D-печатной производственной линии

Само собой, печать проводки подразумевает 3D-печать металлом, да еще и в комбинации с пластиком и керамикой. Даже самые совершенные промышленные системы лазерного спекания не способны к производству разнородных объектов ввиду особенностей технологии. Можно печатать металлом, можно печатать пластиком, но не одновременно. В настоящее время НАСА ведет работу над технологией EBFȝ, сочетающей элементы электронно-лучевой плавки и экструзионной печати, что может позволить практичную печать композитных конструкций, но эта технология обещает остаться недоступной для обывателя за счет высокой сложности и стоимости. С другой стороны, если разработчики из Университета Техаса в Эль-Пасо добьются положительных результатов, то в мире трехмерной печати может произойти настоящая революция: комбинированная печать пластиком и металлом может привести к появлению доступных принтеров, способных печатать электронные компоненты.

В основе разрабатываемой технологии лежит новая система подачи расходного материала, оптимизированная для использования металлов. Экструдер оснащен специальным нагревающим элементом большой длины, позволяющим расплавлять металл до подачи на сопло, а термоизоляция позволяет избежать урона конструкции устройства. И хотя печать сталью или титаном, скорее всего, останется вне возможностей данной технологии, стабильная печать медью или алюминием уже можно будет считать прорывом. В принципе, даже если новая методика печати металлом не оправдает себя, то проект все равно имеет шансы на успех, ведь основной целью является создание производственного комплекса, заведомо использующего некоторые готовые компоненты. Тем не менее, хотелось бы надеяться на полный успех разработки, включая печать по металлу.

Надежды высоки, так как разработчики уже предоставили конкретные образцы своих трудов. Продемонстрированные результаты еще очень далеки от разрешения, необходимого для печати микросхем, но начало положено. В случае успеха технологии будет, по крайней мере, возможно производство электромеханических компонентов – таких, как пошаговые электромоторы, используемые для привода экструдеров, рабочих платформ и вентиляторов. В этом случае станет возможным создание полноценных RepRap устройств – самовоспроизводящихся 3D-принтеров. Что примечательно, основным партнером ученых в разработке экспериментальной производственной линии является компания Stratasys – один из пионеров и текущих лидеров рынка трехмерной печати. Интересным моментом стал тот факт, что Stratasys не стала вкладываться в развитие или приобретение технологий лазерного или электронно-лучевого спекания. Вполне возможно, что Stratasys считает разработку 3D-принтеров для печати металлом на основе FDM более перспективными.

Параллельно разработкам по 3D-печати методом FDM развивается открытый проект по адаптированию технологии электронно-лучевой плавки для бытового использования, получивший название MetalicaRap. Пока же, бытовая и полупрофессиональная 3D-печать металлом останется ограниченной созданием композитных материалов на основе металлической крошки с возможностью дополнительной термической обработки для создания цельнометаллических моделей. И хотя по своей прочности такие изделия уступают литым, в арсенале энтузиастов остается приятная возможность, недоступная для дорогостоящих промышленных устройств – возможность печати разноцветных моделей на основе металлов, ведь цвет полимерных наполнителей легко изменить.

Ювелирные 3D-принтеры или что подарить любимому мужчине

Одной из наиболее значимых отраслей, явно затронутых совершенствованием технологий аддитивного производства, стало ювелирное дело. Причина тому проста – 3D-печать до сих рассматривается, как метод быстрого прототипирования, а в лучшем случае, как метод быстрого производства мелкосерийных партий. Нюансы ювелирного дела таковы, что большего пока и не требуется.

Даже здесь не обошлось без прелестей глобализации. Рост промышленной мощи Китая повлиял и на ювелирную промышленность. Поднебесная наращивает темпы массового производства относительно недорогих украшений – как бижутерии, так и «серийных» изделий из драгоценных металлов. Конкурирующие производители, в том числе и из России, вынуждены искать привлекательные опции, чтобы остаться в игре. Если по объемам производства и себестоимости конкурировать не получается, то остается один выход – производство уникальных украшений. Но одиночные предметы ювелирного искусства окажутся многим не по карману из-за высокой цены, обусловленной не столько стоимостью материалов, сколько стоимостью работы мастеров-ювелиров. Необходим способ упрощения процесса дизайна и производства ювелирных изделий. И здесь на помощь приходит 3D-печать.

Чтобы оценить выгоду от использования технологий аддитивного производства, взглянем вкратце на сам процесс создания, скажем, золотого кольца. Здесь есть два основных варианта – ковка или литье.

Ковка – самый технологически простой, но временно-затратный метод, требующий огромного мастерства, но при этом ограниченный по возможностям. Для начала мастеру придется выковать полоску из драгоценного металла, затем сформировать ее в кольцо, сварить концы и подогнать под размер. Дальше – шлифовка, шлифовка… В итоге мы получим вполне симпатичное золотое колечко – красивое, но простое. Обручальное колечко на руке вашей драгоценной бабушки вполне могло быть произведено именно таким методом. Конечно, можно создать и более сложное украшение, но его стоимость будет возрастать пропорционально сложности ручной работы. А многие ли из нас могут позволить себе яйцо работы Фаберже?

Ювелирные технологии 14-го века до н.э.по юлианскому календарю. Проверенный, но крайне неэффективный метод


Литье позволяет создавать целые партии ювелирных изделий, используя уже полученное колечко в качестве мастер-модели. Но не подумайте, что дальше будет проще! Во-первых, наше колечко должно быть идеальным – любые погрешности перекочуют в серийные изделия. Во-вторых, процесс изготовления будет состоять из нескольких шагов. Для начала, колечко придется покрыть слоем родия для нейтрализации азотной кислоты, вырабатываемой при вулканизации резины. Какой еще резины, вы скажете? Специальной резины, в которую (в «сыром» состоянии) мастер-модель вдавливается для получения первого оттиска. В этой стадии резина напоминает пластилин. Затем резиновая форма подвергается термической обработке (т.е. вулканизации), разрезается, мастер модель извлекается, а половинки полученной формы используются для следующего этапа.

Вот такие резиновые формы используются для получения уже восковых мастер-моделей


Далее необходимо изготовить еще одну модель – на этот раз из воска. Воск заливается в резиновую форму, а на выходе мы получаем копию оригинального золотого кольца. И вновь делаем литейную форму, но на этот раз вокруг восковой модели и из формовочной смеси – грубо говоря, из гипса. После затвердевания гипса восковая модель выплавляется, оставляя жаропрочную гипсовую литейную форму, готовую для отливки конечного изделия из драгоценного металла.

Если все это кажется сложным на словах, то представьте, насколько это сложно и трудоемко на практике. Но что, если устранить самые сложные этапы? И здесь в игру идет 3D-печать, а точнее лазерная и проекторная стереолитография (SLA и DLP-SLA). Детальный обзор этих технологий можно найти в нашей Вики. Скажем лишь, что эти методы печати позволяют создавать высокоточные изделия из фотополимерных смол – настолько точные, что ни один мастер не сравнится. Представьте: некоторые из SLA установок позволяют добиваться толщины слоя в один микрон, то есть в 100 раз тоньше человеческого волоса! Правда, подобные сверхвысокоточные принтеры пока лишь ищут свой путь на рынок чрез тернии скептицизма – а нужна ли точность подобного уровня? Даже ювелирам? Тем временем такие устройства, как линейка специализированных ювелирных и стоматологических принтеров EnvisionTEC Perfactory, уже завоевали любовь ювелирных дел мастеров по всему миру. Как и зубных врачей – ведь зубное протезирование тоже своего рода ювелирное дело.

Итак, в чем же соль?

SLA принтеры позволяют создавать высокоточные мастер-модели из сжигаемых фотополимерных смол с нулевой остаточностью. Если проще, то украшение можно просто нарисовать c помощью трехмерного графического редактора, распечатать недорогую фотополимерную мастер-модель, а затем ее же и использовать для создания финальной гипсовой литейной формы. При сжигании такие фотополимерные смолы не оставляют золы, а значит литейную форму не придется очищать. Остается лишь залить расплавленный драгоценный металл, и voila! Есть, правда, один дополнительный этап, а именно – засветка. Готовую модель придется поместить в камеру с ультрафиолетовой лампой для полной полимеризации, то есть затвердевания. Но это ведь совсем не сложно? Да и недорого.

Для полной полимеризации фотополимерных моделей потребуется окончательная засветка в камере с ультрафиолетовым излучателем. Ничего особенного – это устройство вообще было создано из подручных деталей


Таким образом, устраняются сразу два этапа производства, причем первый из них – наиболее трудоемкий. Экономия времени очевидна. Теперь можно смело давать волю воображению, рисовать шедевры и воплощать их в драгоценных металлах. А при желании можно все же создавать резиновые формы и восковые модели для дополнительного улучшения себестоимости, но используя в качестве первичных мастер-моделей напечатанные пластиковые прототипы вместо дорогих металлических изделий ручной работы. Но сколько же стоит такой принтер?

До недавних пор цена подобных устройств могла заставить содрогнуться даже ювелиров, исчисляясь десятками тысяч долларов. Но в последнее время на рынок выходят устройства, вполне доступные не только профессиональным дизайнерам, стоматологам и ювелирам, но и обыденным пользователям с приличным доходом.

Perfactory Micro Advantage - новейшая модель от EnvisionTEC. Дорого, но серьезно


Начнем с тех, что подороже: новейший EnvisionTEC Perfactory Micro Advantage обойдется примерно в $10 000, не считая доставки и таможенных выплат. Такова цена немецкого качества и известного бренда. Этот принтер позволит печатать изделия с разрешением в 50 микрон по горизонтали слоями толщиной 25-100 микрон. Размер области построения невелик, как и у большинства подобных устройств, составляя 60х45х100мм. С другой стороны, в этот объем можно поместить сразу несколько моделей и распечатать их одновременно. Последний нюанс применим ко всем SLA принтерам.

Kudo3D Titan 1 - высокоэффективное бюджетное решение, вскоре ожидаемое на рынке


Или вы все же желаете принтер с вертикальным разрешением в один микрон? Тогда взгляните на Titan 1: на инвестиционной площадке Kickstarter этот проект собрал необходимые средства для завершения разработки в рекордные сроки. Да, за две минуты, причем буквально. Цена предложения? От $1 899. Сущие копейки, если взглянуть на объем рабочей камеры (192х108х240мм) и скорость построения.

Примеры печати SLA принтера Libwiet. Подковы для блохи (слева сверху) были распечатаны отдельно, но можно и сразу


Правда, Titan 1 пока еще ожидает своего выхода на мировую арену. Если же вам нужен относительно недорогой SLA принтер прямо сейчас, без ожидания международной доставки и общения с любезными представителями Федеральной таможенной службы (затраты на печать различных форм на офисном двухмерном принтере могут превысить стоимость 3D-принтера, увы), то варианты есть. Например, компания 3D Tool предлагает принтер Libwiet с доставкой по России со складов в Москве. При цене в 160,000 тысяч рублей вы получите устройство с разрешением в 25 микрон по вертикали – то есть на уровне дорогих установок вроде Perfactory Micro.

Остается лишь вопрос стоимости расходных материалов. Стоит признать, что фотополимерные смолы недешевы. Литр фотополимерной смолы в среднем обойдется в три-четыре раза дороже килограмма пластиковой нити для FDM принтеров. Типичная отпускная цена производителя составляет $150 за литр. С другой стороны, стоит учитывать и расход материалов, а он невелик. В любом случае, для профессионального ювелира стоимость материалов будет чисто символической, если сравнивать с затратами на время, материалы и оборудование при использовании классических субтрактивных методов создания мастер-моделей.

Итак, мораль сей басни такова: SLA-принтеры – лучший подарок на 23 февраля. Дело в том, что мужчины любят играть с высокотехнологичными игрушками, а эти устройства позволяют создавать колечки, сережки, браслеты и самые замечательные колье. Дорогие женщины, делайте выводы. И хорошей всем 3D-печати!

Дешевые 3D-принтеры на любой вкус

Кто сказал, что чем дороже, тем лучше? Реалии мира 3D-печати таковы, что зачастую бюджетные устройства от относительно малоизвестных производителей оказываются более способными и симпатичными, чем дорогостоящие фирменные конкуренты. Сегодня мы расскажем о нескольких примерах наиболее популярных и доступных 3D-принтеров, как уже распространенных, так и ожидающих выхода на рынок. Но никаких теоретических разработок, а только проверенные в деле печатающие системы!

PRINTRBOT SIMPLE

Printrbot SimplePrintrbot Simple – даже не один 3D-принтер, а целая линейка. Наиболее доступный комплект-конструктор с корпусом из дерева обойдется в $349, а собранная версия с металлическим корпусом (на иллюстрации) и опциональной подогреваемой платформой стоит $599. Конструктор металлической модели выйдет несколько дешевле, но потребует умелых ручек для сборки. Даже самая дорогая версия вполне соответствует бюджетной категории. Простейший же набор, с панелями из березы и несколько уменьшенной рабочей платформой без подогрева, отлично послужит в качестве 3D-принтера начального уровня, вполне способного печатать PLA-пластиком. Установка подогреваемой платформы значительно расширит диапазон возможных расходных материалов. В первую очередь, будет возможна печать заветным ABS-пластиком, но заодно можно будет поэкспериментировать и с нейлоном, композитными материалами вроде древесного имитатора Laywoo-D3, поликарбонатом и пр.

Главное достоинство принтеров Printrbot – широкий ассортимент модификаций, включая не только подогрев рабочего стола, но и контрольный модуль для автономной работы, дополнительные экструдеры и даже сенсоры для автокалибровки. Таким образом, заполучив недорогую базовую модель всегда можно расширить ее способности по мере желания и необходимости.

На видео продемонстрирована работа варианта с металлическим корпусом и дополнительным экструдером, позволяющим печатать двухцветные модели:

SOLIDOODLE

SolidoodleЕще одно проверенное временем решение по цене от $399. Базовая версия, Solidoodle 2 Base, оснащается акриловой рабочей платформой размером 152х152мм и обеспечивает аналогичную высоту построения. За $499 можно получить усовершенствованную версию: Solidoodle 2 Pro добавляет подогреваемую платформу, что облегчает печать ABS-пластиком, а Solidoodle 2 Expert еще и оснащается закрытым корпусом для поддержания фоновой температуры. При этом есть возможность апгрейда с базовой версии до более продвинутых вариантов. Solidoodle 3 стоит еще на $100 дороже, но сохраняет подогрев платформы и имеет рабочую зону, увеличенную до 203х203х203мм. Наряду с ABS-пластиком возможна и печать PLA – этому способствует открытая конструкция большинства принтеров в линейке.

Каждая из моделей оснащается прочной металлической рамой и алюминиевым экструдером. Разрешение печати соответствует «золотому стандарту» – 100 микрон по вертикали. К сожалению, контрольный модуль не предусмотрен, поэтому передача данных и управление производятся исключительно за счет USB соединения. С другой стороны, открытая архитектура Solidoodle позволяет проводить всевозможные модификации. В общем и целом, этот принтер лучше всего подойдет для энтузиастов с ограниченным бюджетом, желающих помастерить собственными руками.

Видео, демонстрирующее работу Solidoodle 3:

PORTABEE GO

Portabee GOПомните, как начиналась эра персональных компьютеров? С достаточно громоздких устройств, едва помещающихся на стол, с программными возможностями где-то на уровне современных тостеров, да стоимостью, сравнимой с ценником на хороший автомобиль. Теперь же мы имеем недорогие ноутбуки и планшеты – высокопроизводительные, удобные и компактные. Portabee GO, изготовляемый сингапурской компанией Romscraj, в точности повторяет эволюцию компьютеров.

Этот 3D-принтер предназначен для печати полилактидом (PLA-пластиком) по технологии FDM/FFF. Размер области построения достигает 120х160х120мм, что сравнимо с популярным бытовым 3D-принтером 3D Systems Cube. Габариты Portabee GO уже скромнее: 208х225х277мм против 260x260x340мм у Cube. Но у Portabee Go есть одна изюминка: этот принтер складывается, что позволяет сократить высоту с 277мм до 79мм! В сложенном виде устройство легко умещается в наплечную сумку, а скромный вес в 2,8кг облегчает длительную транспортировку. Подготовить же Portabee GO к работе почти так же просто, как включить ноутбук. Автоматическая система калибровки платформы сводит заботы пользователя к минимуму. Остается лишь вставить пластиковую нить, загрузить цифровую модель и ждать окончания печати.

Самое приятное в этом выдающемся дизайне, это его стоимость. Отпускная цена последней версии Portabee GO от производителя составляет всего $595. Предлагаем вашему вниманию видео, демонстрирующее процесс автоматической калибровки и печати:

M3D MICRO

M3D MicroНо даже если вы и не собираетесь брать принтер с собой в дорогу, вполне возможно, что вам необходимо очень и очень компактное устройство небольшого веса. Другими словами, принтер, который можно было бы поставить даже на книжную полку. Встречайте M3D Micro – миниатюрный 3D-принтер кубической формы с длиной стороны в 185мм. Само собой, огромных моделей от такого устройства ожидать не стоит. Зато стоит ожидать простоты эксплуатации! Катушка с нитью аккуратно укладывается в нишу под рабочей платформой, не занимая лишнего места, а автоматическая система калибровки устраняет самый надоедливый этап печатного цикла. Остается лишь подключить Micro к компьютеру и печатать. Порадует и низкий, почти отсутствующий, уровень шумов – немаловажный фактор при офисной или бытовой эксплуатации.

Что интересно, разработчики заявляют о совместимости не только с PLA-пластиком, но и с ABS и даже с нейлоном. Учитывая отсутствие нагреваемой платформы и открытую конструкцию корпуса, может иметь место определенный оптимизм. С другой стороны, проблемы с печатью ABS-пластиком и нейлоном обычно начинаются при печати моделей относительно большого размера, длиной около 150мм или выше. Micro же, ввиду своих скромных габаритов, печатает относительно небольшие модели: размер области построения составляет 109х113х116мм. Кроме того, толщина наносимого слоя варьируется от 50 до 350 микрон – при относительно низком вертикальном разрешении скорость печати вполне может оказаться достаточна высокой, чтобы быстро напечатать модель до того, как неравномерная усадка приведет к деформации. Главное – запастись малярным скотчем и ацетоновым клеем для покрытия платформы. В любом случае, проблем с печатью PLA-пластиком возникать не должно.

Компания принимает заказы по скромной цене в $349. За работой принтера можно понаблюдать в предложенном видео. Печать производилась ABS-пластиком с толщиной наносимого слоя в 150 микрон:

ROBO3D R1

Robo3D R1Или же вам нужен полноценный, бескомпромиссный 3D-принтер менее чем за $1000? Тогда взгляните на RoBo3D R1. Симпатичный, аккуратный дизайн, рабочая зона достойного размера, возможность печати широким ассортиментом пластиков – полный набор всего за $799. Единственное, чего не хватает, это контрольного модуля, но свободный слот на контроллере позволяет осуществить такую модификацию собственными силами.

Подогреваемая платформа позволяет печатать всевозможными материалами, включая PLA, ABS, полистирол, T-Glase, Laywoo-D3 и другие. Область построения составляет 254х228,6х203,2мм – это больше, чем у эталонного MakerBot Replicator. При этом новейшая версия Replicator позволяет печатать лишь PLA-пластиком и стоит в три с половиной раза дороже.

Недавно была анонсирована усовершенствованная версия R2, хотя отпускная цена нового принтера пока не разглашается.

NEW MATTER MOD T

Mod TВскоре у перечисленных принтеров может появиться еще один серьезный конкурент: компания New Matter только что закончила успешную кампанию Indiegogo на сбор средств для производства 3D-принтера Mod-T.

За $249 компания предлагает симпатичный, минималистичный дизайн, который будет не стыдно оставить на виду. Кроме того, компания намеревается развить свой собственный 3D-печатный сайт, где будут предлагаться цифровые модели, оптимизированные для печати на Mod-T.

Что касается технических характеристик, то особо выдающимися их назвать нельзя. Принтер компактен и имеет относительно небольшую рабочую зону – 150х100х125, что все же объемистей, чем камера MakerBot Replicator Mini, продаваемого за $1 375. Толщина наносимого слоя варьируется от 200 до 400 микрон, хотя разработчики тестируют работу со слоями в 100 микрон в надежде внедрить более высокое разрешение к моменту начала поставок. Подогрев платформы не предусмотрен, ограничивая выбор расходного материала PLA-пластиком. Зато имеется Wi-Fi интерфейс, что позволит установить принтер в удобном месте без лежащих на виду кабелей.

В целом, Mod T смотрится, как прямой конкурент MakerBot Replicator Mini, но по несравнимо более доступной цене. Mod T ориентирован на бытовое использование – на простоту, безопасность для детей и, конечно же, сохранение семейного бюджета.


PEACHY PRINTER

Peachy PrinterЛазерные стереолитографические 3D-принтеры всегда отличались относительно высокой ценой по сравнению с FDM-принтерами. В то же время, спрос на такие устройства остается неизменно высоким из-за высоких стандартов точности и разрешения печати. Как следствие, идет дизайнерская гонка, направленная на снижение стоимости подобных систем. Безусловным рекордсменом считается SLA-принтер Peachy. Хотя проект еще дорабатывается, компания набрала достаточное количество предварительных заказов на площадке Kickstarter, чтобы профинансировать проект. Изначально планировалось, что поставки начнутся в апреле 2014 года, но в связи с необходимостью совершенствования дизайна до приемлемого уровня выпуск первых партий был перенесен на осень. Тем не менее, дизайнеры продемонстрировали функциональность устройства. Цена вопроса? Для первых заказчиков – всего $100. Такая низкая цена обуславливается максимальным упрощением конструкции и использованием широкодоступных компонентов.Конечно же, при выборе бюджетного 3D-принтера стоит проявлять определенную осторожность. Так, в наш список очень хотелось бы включить Makible MakiBox. Это устройство обещало стать одним из самых достойных соперников в категории бюджетных 3D-печатных систем и уже продемонстрировало свою работоспособность, но компания-разработчик столкнулась с серьезными проблемами. На данный момент идет расследование на предмет мошенничества, хотя представители компании отрицают обвинения и заявляют о срывах сроков, вызванных ограниченными производственными возможностями и задержками поставок со стороны производителей комплектующих. Если эта история разрешится положительно, 3Dtoday обязательно расскажет о MakiBox подробнее. А пока, будьте осторожны и счастливой вам печати!

3D принтеры для ювелиров – непревзойдённое качество печати

3D принтер Solidscape

Современные 3D принтеры используются не только в разных сферах промышленности, но в искусстве. Сегодня у мастеров и ювелиров появилась уникальная возможность увеличить скорость создания изделий. В то время, как большинство творческих личностей даже не знают о существовании ювелирного принтера, счастливые обладатели подобных устройств уже владеют распечатанными украшениями. Конечно же, пластмассовые украшения не имеют особой ценности, но с помощью такого принтера можно создать идеальную пресс-форму для отливки настоящих изделий. Многие мастера называют такие машины «растишками» из-за технологии создания восковок для отливок посредством метода наращивания. Предлагаем рассмотреть самые популярные модели современных 3D принтеров для ювелиров. Мы уверены, что использование подобных устройств в сфере ювелирной промышленности только начинает приобретать популярность. Ювелирный 3D принтер способен создать практически идеальный прототип, который можно будет многократно использовать в работе.

Когда речь заходит о ювелирных 3D принтерах, то все сразу же вспоминают об устройстве компании Solidscape. На сегодняшний день эта фирма занимается производством девайсов для трёхмерной печати и созданием программного обеспечения. В основе технологии 3D принтера Solidscape лежит сразу три технологии – DODJet, Dwax и SCP. Каждая из технологий направлена на разные операции, осуществляемые устройством. Прототипы ювелирных изделий создаются в программе ModelWorks. Первые 3D принтеры от этой фирмы появились ещё в 2004 году, и уже через год компания выпустила домашнюю версию устройства с увеличенной скоростью печати.

Для того чтобы создать объект необходимо загрузить трёхмерную модель при помощи программы, засыпать расходный материал (например, ABS пластик) в картридж, где пластмасса будет расплавлена до жидкого состояния. После этого он попадает на печатающий блок, который слой за слоем накладывает расходный материал. Отметим, что специальная технология SCP позволяет печать очень гладкие объекты. На данный момент стоимость устройства составляет 30000-45000 долларов. Как вы сами видите, цена сравнительно большая, но устройство стоит своих денег.

3D принтер DigitalWax

Также профессиональным ювелирам наверняка понравятся модели DigitalWax. Основным достоинством таких принтеров является их высокая скорость производства. Можно с уверенность сказать, что это устройство идеально подходит для ювелирной промышленности. Ещё одним достоинством такого принтера является уникальная запатентованная система перемещения поддона в процессе печати. Благодаря этому поддон служит гораздо дольше. Устройство отлично подходит для быстрого производства, а высокая скорость печати ни в коем случае не мешает качеству исполнения.

К тому же, благодаря идеальному соотношению цены и качества, DigitalWax стал превосходным решением для крупных и средних фирм. Ежедневно устройство способно произвести «на свет» около 250 моделей (при условии работы 24 часа в сутки). Специальный лазер обрабатывает пластик, который очень быстро затвердевает. Послойное формирование трёхмерного объекта позволяет достичь исключительной детализации. Устройство DigitalWax способно печатать модели любой геометрической формы. Приблизительная стоимость принтера составляет около 4600000 рублей.


3D принтер Perfactory Xeed

Принтеры компании Envisiontec Perfactory отлично подходят для ювелиров в силу того, что способны воспроизвести модель высокого качества за сравнительно небольшой промежуток времени.

Одним из таких принтеров является Perfactory Xeed, который представляет собой систему, предназначенную для прототипирования и производства моделей как большого, так и маленького размера. Как и все «растишки», Xeed способен распечатать модель быстро и без ущерба в плане качества.

Устройство использует технологию DLP. Проектор отображает воксельные плоскости, вызывая отверждение фотополимера в той части модели, куда направлен проектор. Это позволяет достигать высокой детализации в процессе печати. Именно по этой причине данная модель 3D принтера отлично подойдёт для создания ювелирного изделия.

Стоит заметить, что устройства компании Envisiontec Perfactory могут создавать как концептуальные, так и функциональные модели (например, запчасти для механизмов).

Во многом это стало возможным благодаря такому расходному материалу как фотополимеры с добавлением оксида кремния. Что касается принтера Xeed, то его стоимость приблизительно составляет 7300 долларов.

Ещё один яркий представитель «растишек» – это устройство компании Asiga. 3D принтер Asiga Freeform Pico является уникальным в своём роде, который в процессе воспроизведения объекта применяет светодиодный источник света. Срок годности такого источника составляет около 50 тысяч часов. Размер пикселя составляет тридцать девять мкм, а рабочая площадь занимает 40х30 мм. Почему этот принтер подходит для ювелиров? Потому, что устройство может «взращивать» элементы модели толщиной в 1 микрон. С помощью Picoмастер сможет создавать модели с высоким разрешением. Скорость создания модели составляет около 5-6 мм в час. Именно выское разрешение изображения позволяет отнести этот принтер к группе «растишек».

3D принтер Asiga Freeform Pico

Ни для кого не секрет, что чем меньше пиксель, тем точнее воспроизводится изображение. Также на качество печати влияет толщина слоя печати (у Pico этот показатель равняет 25-150 мкм). Как вы сами понимаете, с минимальной толщиной слоя можно получить идеальный результат. В комплект с принтером входит пакет программного обеспечения. Программа позволяет не только создавать готовые модели, но и работать с форматами готового образца. Стоимость принтера – 9000 долларов. Расходные материалы (смола) можно купить по цене 350 долларов за килограмм.

3D принтер Projet CPX 3000

Принтер ProjetCPX 3000 отлично подходит для ювелиров благодаря высокой точности печати. Вообще, данная модель принтера уже долгое время является заслуженной в области создания ювелирных и стоматологических «объектов». В качестве расходного материала используется воск. Стабильная точность распечатки деталей и изделий достигается за счёт разных режимов работы принтера.

Стоит заметить, что для этого устройства лучше всего подойдёт специальный расходный материал, который называется VisJet CPX 200. Именно он делает возможным цифровое производство. Если для вас действительно важна высокая точность и сверхвысокая чёткость, что Projet CPX 3000 станет идеальным вариантом.

Стоимость модели составляет около 4.5 миллионов рублей. Однако эта модель стоит своих денег.

Принтеры для создания ювелирных изделий ещё не получили широкого распространения на просторах российского рынка. Однако в зарубежных странах мастера активно используют такие устройства и ювелирные 3D принтеры во много раз облегчают рабочий процесс. Давно уже прошли те времена, когда для создания формы приходилось ждать несколько дней. Благодаря продвинутому программному обеспечению и высокой точности печати, современные 3D принтеры способны воссоздать трёхмерный объект за короткий промежуток времени. Если вы являетесь опытным ювелиром, то обратите внимание на одно из вышеописанных устройств.