3D-печать. Тенденции развития отрасли

3D печатьТенденции развития отрасли

2015

Alexander LisovskyCoFounder at ZZ Photo

[email protected]/alexlisovsky, pinterest.com/alexlisovsky,

twitter.com/lisovsky

http://zzphoto.me

Материалы для 3D печати

1. гипсополимер (полноцветный гипс),

2. фотополимеры (высокоточные пластики),

3. металлы (титан, кобаль-хром, сталь)

4. полиамид (прочный и гибкий пластик)

5. фарфор.

I. Технологии 3D печати, которые что-то выдавливают или выливают или распыляют

http://geektimes.ru/post/208906/

Технологии 3D печати

1. FDM (fused deposition modeling) принтеры которые выдавливают какой-то материал слой за слоем через сопло-дозатор.



2. Технология Polyjet. Суть технологии: фотополимер маленькими дозами выстреливается из тонких сопел, как при струйной печати, и сразу полимеризуется на поверхности изготавливаемого девайса под воздействием УФ излучения. Важная особенность, отличающая PolyJet от стереолитографии, является возможность печати различными материалами.

Преимущества технологии: а) толщина слоя до 16 микрон (клетка крови 10 микрон) б) быстро печатает, так как жидкость можно наносить очень быстро. Недостатки технологии: а) печатает только с использованием фотополимера — узко-специализированный, дорогой пластик, как правило, чувствительный к УФ и достаточно хрупкий.

Применение: промышленное прототипирование и медицина



3. LENS (LASER ENGINEERED NET SHAPING) Материал в форме порошка выдувается из сопла и попадает на сфокусированный луч лазера. Часть порошка пролетает мимо, а та часть, которая попадает в фокус лазера мгновенно спекается и слой за слоем формирует трехмерную деталь. Именно по такой технологии печатают стальные и титановые объекты.

Поскольку до появления этой технологии печатать можно было только объекты из пластика, к 3D печати особенно серьезно никто не относился, а эта технология, открыла двери для 3D печати в “большую” промышленность. Порошки различных материалов можно смешивать и получать таким образом сплавы, на лету.Применение: например, титановые лопатки для турбин с внутренними каналами охлаждения.



4. LOM (laminated object manufacturing) Тонкие ламинированные листы материала вырезаются с помощью ножа или лазера и затем спекаются или склеиваются в трехмерный объект. Т.е. укладывается тонкий лист материала, который вырезается по контуру объекта, таким образом получается один слой, на него укладывается следующий лист и так далее. После этого все листы прессуются или спекаются.

Таким образом печатают 3D модели из бумаги, пластика или из алюминия. Для печати моделей из алюминия используется тонкая алюминиевая фольга, которая вырезается по контуру слой за слоем и затем спекается с помощью ультразвуковой вибрации.


II. Технологии 3D печати, которые что-то спекаютили склеивают


SL (Stereolithography) Стереолитография. Есть небольшая ванна с жидким полимером. Луч лазера проходит по поверхности, и в этом месте полимер под воздействием УФ полимеризуется. После того как один слой готов платформа с деталью опускается, жидкий полимер заполняет пустоту далее запекается следующий слой и так далее. Иногда происходит наоборот: платформа с деталью поднимается вверх, лазер соответственно расположен снизу…

После печати таким методом, требуется постобработка объекта — удаление лишнего материала и поддержки, иногда поверхность шлифуют.



LS (laser sintering) Лазерное спекание. Похоже на SL, только вместо жидкого фотополимера используется порошок, который спекается лазером.

Преимущества: а) менее вероятно, что деталь сломается в процессе печати, так как сам порошок выступает надежной поддержкой б) материалы в порошковой форме довольно легко найти в продаже в том числе это могут быть: бронза, сталь, нейлон, титан

Недостатки: а) поверхность получается пористая б) некоторые порошки взрывоопасны, поэтому должны храниться в камерах, заполненных азотом в) спекание происходит при высоких температурах, поэтому готовые детали долго остывают, в зависимости от размера и толщины слоев, некоторые предметы могут остывать до одного дня.



3DP (three dimensional printing)

Технология изобретена в 1980 году в MIT студентом Paul Williams, технология была продана в несколько коммерческих организаций, одна из которых —zCorp, в настоящее время поглощена 3D Systems.

На материал в порошковой форме наносится клей, который связывает гранулы, затем поверх склеенного слоя наносится свежий слой порошка, и так далее. На выходе, как правило, получается материал sandstone (похожий по свойствам на гипс)


3D печать и автомобили

SLA принтер ProX 800, изготавливающий очень крупные детали из высококачественного и точного фотополимера, который годится для производства прототипов деталей автомобилей.

http://habrahabr.ru/company/3dprintus/blog/244533/

Сферы применения3D печати


3D печать и автомобили

3D Car Strati

http://hi-news.ru/technology/video-predstavlen-pervyj-v-mire-avtomobil-napechatannyj-na-3d-printere.html

http://hi-news.ru/technology/video-predstavlen-pervyj-v-mire-avtomobil-napechatannyj-na-3d-printere.html

Автомобиль будет включать в себя только

47 деталей, в то время как типичный автомобиль имеет более 20 000 деталей.

Начальная версия автомобиля должна будет ездить со скоростью 65 км/час. Заряда автомобиля хватит на расстояние от 193 до 245 километров.

Стоимость от $18 000 до $30 000, в зависимости от характеристик.

3D Car Strati

https://www.youtube.com/watch?v=daioWlkH7ZI

3D Car Strati


3D-принтер для аэрокосмической индустрии

http://www.popmech.ru/technologies/53501-v-kitae-sozdan-3d-printer-dlya-aerokosmicheskoy-industrii/

Arcam — производителя промышленных 3D-принтеров по технологии EBM (электронно-лучевая плавка), позволяющая изготавливать высокоточные изделия из титана.

Именно ее решения позволяют решать проблемы уменьшения веса конструктивных элементов ракет (как пример).

3D-принтер для аэрокосмической индустрии

http://www.popmech.ru/technologies/53501-v-kitae-sozdan-3d-printer-dlya-aerokosmicheskoy-industrii/

3D-принтер для еды

Меню Foodini

Устройство способно напечатать всё что угодно — от шоколадной плетёнки до пиццы, и даже может сделать равиоли с начинкой. Ингредиенты загружаются в специальные контейнеры (так что никаких картриджей покупать не нужно), после чего с их помощью печатаются блюда.

Foodini не готовит, поэтому, конечно, некоторыми действиями придётся заняться самому пользователю (например, сунуть пиццу в духовку)

3D принтеры и строительство

3D принтеры и строительство

http://youtu.be/SObzNdyRTBs

Строительство этого величественного здания по проекту знаменитого Антонио Гауди начали в 1882 году и оно продолжается до сих пор.

3Doodler

http://the3doodler.com/


3Doodler

Дудлер позволяет делать пять видов моделей:

Планарные. Когда распечатывается узор на листе бумаги и просто обводится дудлером. Склеиваемые. Здесь нужно обвести по выкройке несколько деталей и склеить при помощи все того же дудлера.Каркасные. Более сложный вид моделей, когда все проектирование идет в пространстве без использования предварительно напечатанных на плоскости деталей. При таком проектировании модель наращивается уровень за уровнем.Заполненные. Это модель, которая может быть выполнена за один длинный заход работы с дудлером, когда мы получаем не каркасную модель, а модель полностью состоящую из витков расплавленного пластика.Гибридные. Модели, которые объединяют различные элементы предыдущих видов.


3Doodler

3D печать наушников

http://hi-news.ru/audio/kompaniya-normal-predlagaet-3d-pechat-individualnyx-naushnikov.html

Самые лучшие наушники – это наушники, изготовленные под заказ, которые создаются для конкретных ушей.

Покупатель должен скачать специальное приложение для Android или iOS и сделать с его помощью десять фотографий своего уха. Затем отправить фотографии в офис Normal, предварительно выбрав цвет и длину шнура желаемых наушников.

3D печать наушников


3D-принтер и медицина


3D печать и медицина

В 2012 году состоялась первая операция по вживлению импланта нижней челюсти, напечатанного на 3D принтере. Материал — титан.


Позвоночник

Венец разработок в этой области — недавняя операция пекинских ученых на позвоночнике 12-летнего мальчика со злокачественной опухолью спинного мозга. Материал, из которого сделали позвонок — пористый, потому менять позвонок, как считают ученые, не придется: он попросту обрастет костной тканью, то есть станет неотъемлемой частью тела.


Череп

С помощью объемной печати 75% черепа пациента были заменены. Неплохой показатель. Эта операция прошла 4 марта 2013 года в США. Результат повторяет мельчайшие подробности формы.

По утверждению Oxford Performance Materials, от 300 до 500 человек в США ежемесячно могут стать пациентами, которым требуются подобные операции. К ним относятся жертвы дорожно-транспортных происшествий, военнослужащие и онкологические пациенты с опухолью в черепе.


Другие кости

1) Скорость. Использование традиционных технологий литья протезов — процесс долгий. 2) Легкость. Вес, кстати, можно регулировать, изменяя пористость титанового протеза.3) Пористость. Именно это качество позволяет протезу быстрее «обрастать» живыми тканями.

В этом июне прошли несколько операций в том же Китае, в которых пациентам имплантировали ключицу, лопатку и правую подвздошную кость таза.

В Британии в этом году была проведена операция по замене тазобедренного сустава напечатанным. 71-летнюю бабушку подняли на ноги. Материал — снова титановый порошок.


Суставы

В начале этого года в США появился первый человек, которому имплантировали коленный сустав, напечатанный на 3D принтере.

Чем это лучше обычных имплантов? Суть кроется в «мелочах»: обычно для протезирования коленного сустава подбирается протез, после чего кость обтачивается, чтобы подойти к нему. В случае же с печатью разработчики взяли результаты компьютерной томографии и сделали сустав, который максимально естественно подойдет этому пациенту.


Ухо

Создан концепт выполненное с участием живых клеток человека, содержит индуктивную радиоантенну. Это пока концепт, над которым еще будут работать. Создан он для опробациииспользования наноэлектроники в 3D печати.


Ортопедические изделия

Идея на поверхности: напечатать ортопедические стельки на 3D принтере после сканирования становится очень легко и быстро.


Итоги

3D печать в области медицины еще не раскрыла весь свой потенциал. Многие уверены, что на подходе —печать органов в реальном времени. Возможно, до этого осталось лет 10-12.

Так врачи не будут ждать, когда донор попадет в аварию, оставив после себя сердце: врачи просто возьмут необходимые анализы и напечатают нужный орган.

SLM напечатала луноход Rover Asimov R3C,

который в следующем году отправится на Луну


Alexander LisovskyCoFounder at ZZ Photo

[email protected]/alexlisovsky, pinterest.com/alexlisovsky,

twitter.com/lisovsky

Devices & Hardware

3D-печать. Тенденции развития отрасли