Как выбрать 3D-принтер
и зачем он нужен?

Содержание

Что это такое?

3D-принтер создаёт предметы из разных видов пластмасс. В него загружают катушку толстой лески, которая служит источником сырья. Устройству задают программу — трёхмерную модель готового изделия. Оно нагревает пластик, подавая его через сопло — насадку с узким отверстием. Расплавленный материал укладывается слоями. После этого на платформе остаётся готовая деталь заданной формы. Новички выбирают 3D-принтеры для создания коллекционных моделей, фигурок к настольным играм и декора. Профессионалы изготавливают детали для бытовой техники, автомобилей и мебели — от ручки холодильника и декоративной накладки на тумбочку до приборной панели машины и бампера. А в крупных мастерских трёхмерные принтеры используются для серийного производства продукции. Они работают на заводах HP, выпускающих электронику, и в мастерских металлургической корпорации Norsk Titanium. А принтеры Prusa и RepRap вовсе занимаются саморепликацией — производят детали для своих «клонов», которые отгружаются потребителям.

Форм-фактор

Настольный 3D-принтер подойдёт для дома или обучения в школе. По размерам он не больше кухонной мини-печи или прикроватной тумбочки. В таком устройстве можно изготовить коллекционную фигурку высотой до 25–35 сантиметров или декоративную пластину размером до 30×30 см.

Для бизнеса лучше выбрать 3D-принтер для установки на пол. Он напоминает шкаф по габаритам и весит до 100–200 кг. Такая модель подойдёт для производства накладки для мебели размером до 1×1 м, статуэток высотой до 80–150 см и похожих деталей.

В промышленности используются трёхмерные принтеры, сравнимые по размерам с комнатой или квартирой-студией. Такие агрегаты устанавливаются в помещении до 5×5 метров. В них изготавливают бамперы для автомобилей, трубопроводы сложной формы и отделочные материалы для строительства.

Технология печати

Для дома выбирают 3D-принтеры с технологией послойного наплавления. Их обозначают аббревиатурами FDM, FFF и PJP — это разные названия одного и того же процесса. Они накладывают слои горячего пластика друг на друга. Такие модели дешевле — от 10–15 тысяч рублей. Они проще в обслуживании и менее требовательны к качеству материала. Но при печати сложных деталей могут быть отклонения в размерах на 1–2 мм и заусенцы. Конечно, их можно убрать ножом и напильником, но это потребует больше сил и времени.

В серийном производстве мелких предметов используют технологию стереолитографии (SLA). В таких устройствах нет нагревателей — в качестве сырья подойдут особые виды пластика, которые затвердевают на свету. Принтер выдавливает жидкий материал через узкое сопло, одновременно направляя на заготовку мощный лазер. Эти модели более точные — погрешность не превышает 0,05–0,1 мм. Они лучше справляются со сложными изгибами и не оставляют заусенцев. Но стоимость SLA-принтеров выше — от 30–40 тысяч рублей. Также они чувствительны к качеству сырья и требуют точной настройки.

Выбор не рекомендованного материала или неподходящих настроек — серьёзная ошибка. В лучшем случае вы испортите готовый продукт. Исправить его получится только механическим путём — обрезкой или полировкой. Приклеить ещё один кусок пластика в 3D-принтере не получится. В худшем случае можно сломать дорогостоящий агрегат.

Используемые материалы

Очень важно, чтобы производитель допускал работу с определённым видом материала. Если его нет в списке, лучше не рисковать — пластик с иными характеристиками может повредить сопло и другие чувствительные детали устройства. Перед покупкой внимательно ознакомьтесь с инструкцией и техническими характеристиками.

Для дома лучше выбрать 3Д-принтер, работающий с полилактидом (PLA). Этот органический пластик производят из кукурузных стеблей, сахарного тростника и другого растительного сырья. Он не содержит вредных веществ и безопасен для детей. При работе с ним расстроит только резкий запах, но можно обойтись без респираторов и очков. PLA-пластик приятен на ощупь и хорошо переносит трение — отлично работает в подвижных соединениях вроде шарниров в руках и ногах кукол. Но он хрупкий и недолговечный — подходит скорее для декора и игрушек.

Акрил легко принимает сложные волнообразные формы — подходит для производства декора. Чтобы работать с этими полимерами, нужно тщательно подбирать температуру нагрева, поддерживать стабильную температуру и влажность в помещении, а также соблюдать технику безопасности.

Область печати

При выборе трёхмерного принтера всегда уточняйте полезные (а не номинальные) размеры камеры: высоту, ширину и глубину. Фактически это и есть максимальные габариты изготавливаемой вами детали. У домашних принтеров полезные размеры камеры не превышают 50×35×35 см — в неё помещается большой электрочайник. У профессиональных моделей габариты достигают 150×75×75 см — можно создавать статуэтки ростом с человека. У промышленных агрегатов размеры камеры измеряются метрами — обычно масштабы детали ограничены только прочностью используемого материала.

Высота слоя

Чем меньше эта цифра, тем больше сходство готового изделия с моделью. При печати с высотой слоя 200 микрон деталь получается ребристой. На ней много заусенцев, которые приходится удалять напильником, ножом или наждачной бумагой. 100 микрон достаточно для деталей бытовой техники, детских игрушек и других предметов, где не важна точность. Поверхность шершавая на ощупь, но внешне дефекты почти не видны. Разрешение 50 микрон и менее нужно для подвижных соединений, сложного декора и глянцевых изделий. Материал получается гладким и требует лишь минимальной полировки.

Скорость печати

Количество полимерной нити, которую сопло может расплавить за секунду. В любой модели оно зависит от выбранного разрешения, используемого материала, характера детали и других параметров. Поэтому при выборе 3Д-принтера важно смотреть на максимальную скорость. Чтобы сделать сравнение наглядным, мы укажем время печати одной коллекционной фигурки высотой 15 см:

• до 25 мм/с — более 12 часов, подойдёт только для обучения и первых опытов;
• 25–50 мм/с — 8 часов, можно изготавливать небольшие игрушки и статуэтки;
• 50–100 мм/с — 6,5 часов, подойдёт для мелкосерийного производства;
• 100–150 мм/с — 4–5 часов, можно создавать детали для бытовой техники;
• 150–250 мм/с — 3 часа, подойдёт для небольшой мастерской;
• более 250 мм/с — около 1,5–2 часов, подойдёт для промышленного производства.

Количество сопел

Число сопел равно количеству одновременно используемых цветов одного материала. Загружать разные виды пластика нежелательно — нет гарантии, что они нормально склеятся друг с другом.

Комплектация

Выбирая 3Д-принтер, обязательно уточните, что идет в комплекте. Некоторые модели предназначены для самостоятельной сборки — об этом говорит слово Kit в названии. В коробке вы найдёте все необходимые детали и инструкции. Но придётся монтировать и настраивать устройство самостоятельно — и это не всегда просто.

Готовые трёхмерные принтеры стоят на 2–5 тысяч рублей дороже. Но им тоже нужна калибровка — точная регулировка головки по трём осям. Но это не сложно — с этим справится любой человек, который хоть раз пользовался компьютером. Важно просто следовать инструкции.

Способ загрузки модели

Чаще всего 3D-принтеры подключают к компьютеру или ноутбуку через USB-кабель. Это удобно, ведь можно внимательно рассмотреть детали модели перед началом печати и внести правки в последний момент. Устройства дороже 20 000 рублей поддерживают беспроводное подключение по Wi-Fi — легко отправлять задание на печать с компьютера без проводов.

Некоторые трёхмерные принтеры работают автономно, без компьютера. Модели и эскизы для них записывают на USB-флешки либо карты памяти SD и microSD. Это удобнее для серийного производства, чем для обучения — вначале нужно довести модель до совершенства, а только потом отправлять её в печать.

Дополнительные фишки

Гладкий коврик на рабочей поверхности не позволяет готовому изделию прилипать. С ним деталь снимается без ножа и других инструментов.

Экран показывает характеристики модели, ориентировочное время работы, остаток материала, тип используемого пластика и другие важные параметры.

Защита от сбоев позволяет принтеру продолжить печать после временного отключения питания. Если её нет, незаконченную деталь придётся выкинуть.

Для бизнеса и производства лучше выбрать 3D-принтер с датчиками автоматической калибровки. Они устраняют микроскопические сдвиги, которые всегда возникают в процессе печати. Благодаря этому каждая деталь идеальна.

Датчик загрузки распознаёт тип используемого пластика и выбирает для него подходящие настройки. Он значительно уменьшает количество ошибок при частой смене материалов.

Приложения. Выбирая 3Д-принтер, обязательно проверьте, есть ли в комплекте программы для трёхмерного моделирования. Это могут быть популярные Sketchup, Autodesk Inventors Fusion или менее известные приложения, созданные производителем устройства. Если программы не приложены, вы можете купить или загрузить их самостоятельно.

Трёхмерный сканер превращает принтер в многофункциональное устройство (МФУ). Такие модели есть только в профессиональном классе — их стоимость начинается от 100 000 рублей.

Какой 3D-принтер выбрать?

Для школьных проектов и несложных поделок — настольную модель с одним соплом, которая работает с PLA-пластиком — от 10 000 рублей.

Для любительского моделирования и изготовления коллекционных фигурок — настольный принтер со скоростью печати от 100 мм/с и разрешением менее 50 микрон — от 15–18 тысяч рублей.

Для домашней мастерской и серийного производства — напольный принтер с датчиками автоматической калибровки и защитой от сбоев — от 25–30 тысяч рублей.

Для изготовления мелких деталей с минимальными допусками — стереолитографический (SLA) принтер, работающий с фотополимерным сырьём. На настольную модель придётся потратить от 30 000 рублей, а на напольную — от 50 000 рублей.