В данном обзоре будет проведен более детальный разбор трех основных технологий печати, (а именно SLA, SLS, FDM) и приведены примеры действующих и успешно продающихся устройств работающих по данным принципам.
Рассмотрим их по тому же порядку что и в первой статье.
Итак, первой будет:
SLA - технология трехмерной печати с использованием сырья в виде жидкого фотополимера, который затвердевает под воздействием светового излучения лазера, образуя твердую поверхность в точке проекции лазера.
Основные плюсы:
- отличная точность позиционирования, гладкость поверхности
- изготовление моделей любой сложности (тонкостенные и мелкие детали);
- довольно высокая, по сравнению с другими технологиями, скорость создания объекта;
- отсутствие технологических проблем с печатью (перегрев, расслаивание, обрушение под весом, сбой маршрута головки, плохое прилипание, отклеивание углов)
Недостатки:
- невысокая физическая прочность изготовленных объектов;
- ограничения в выборе материалов (возможность задействовать только специальные типы фотополимеров);
- необходимость в ультрафиолетовой засветке объекта после печати, для окончательного затвердевания.
Самым главным минусом такого способа, является стоимость оборудования основанного на данной технологии. На сегодняшний день она колеблется в районе
Исключением из этого правила высокой стоимости за лучшее качество, стала новинка от компании FORMLABS под названием The Form-1.
Заявленный компанией производителем как недорогой домашний принтер, он имеет ориентировочную стоимость около 3000 долл., что конечно гораздо меньше аналогичных устройств, но окончательная цена на него до сих пор не известна, т.к. производитель еще не начал его отгрузку покупателям.
Все дело в том, что при проектировании и производстве данного принтера, были нарушены множественные патентные права компаний, первоначально занимающихся разработкой подобного оборудования для стереолитографии.
Речь в частности идет и о упоминавшейся ранее 3D System Inc., которая предъявила исковые требования к молодой фирме.
Неизвестно чем все это закончится, но пока можно лишь надеяться на удачное завершение всей истории и появлении The Form-1 в продаже.
К слову сказать, патент на технологию стереолитографии, принадлежащий 3D System Inc., действителен до 2018 года, поэтому ранее этого времени, появление бюджетных устройств подобного рода, будет ограничено сложностями в виде попадания в такие истории производителей.
Следующий на очереди метод - SLS:
SLS - этот метод похож на предыдущий, за исключением того что вместо жидкого фотополимера используется измельченный порошок который спекается лазером в точке контакта и наращивает тем самым структуру изготавливаемого объекта.
К достоинствам данного метода необходимо отнести прежде всего:
- возможность осуществлять печать объектов без использования поддерживающих структур, под нависающими поверхностями. В данном случае сам порошок служит поддержкой и не дает модели разрушится пока она окончательно не сформирована;
- разнообразие различных материалов которые можно применять для печати;
- высокая прочность изделий, которая может быть достигнута использованием соответствующего материла (на сегодняшний день в качестве сырья доступны нейлон, стекло, пластик, керамика, различные металлы);
К недостаткам данной технологии относятся:
- "грязь" при производстве: порошок летуч и при неосторожном обращении поднимается в воздух, засоряя окружающее пространство и попадая в легкие человека;
- сложность последующей обработки (обжига) после печати, в специальной печи для окончательного спекания порошка;
- усадка детали после обжига достигающая порой значений 30% (а в среднем 8-10%) от исходного объема, что накладывает ограничения на допуски точности, и требует последующей механической обработки для приведения к требуемым значениям качества;
- сложность и громоздкость оборудования, используемого в основном при промышленном производстве;
- цена принтера, такая же высокая как и в предыдущем рассмотренном случае, при методе печати с использованием фотополимеров.
Привести пример бюджетного устройства работающего по технологи SLS достаточно сложно, т.к. на данный момент она также защищена патентами, срок действия которых, кстати истекает в 2014 году.
Ожидается, что основной бум появления устройств, использующих данный принцип печати, предстоит уже в самое ближайшее время.
Например уже сейчас в Нидерландах, разрабатывается оупен-сорс проект бюджетного порошкового принтера Pwdr Model 0.1
имеющего вполне достойные характеристики для такого рода устройства и невысокую планируемую цену.
Принтер имеет простую конструкцию и построен из стандартных доступных комплектующих. Собрать его можно и самостоятельно, при определенном умении. Все чертежи и инструкции по сборке находятся в открытом доступе.
Так что поле для будущих инноваций достаточно обширно и можно надеяться, что ближайшем будущем мы увидим достойных представителей этого семейства, которые по самым предварительным прикидкам способны будут заменить такие тех.процессы как литье, штампование, и обработку небольших деталей на различных режущих станках.
Ну и последний метод, и он же самый распространенный - FDM:
FDM - технология послойного наплавления пластика, который непрерывно подается на контур будущей детали через тонкое формовочное сопло.
Достоинства данного метода:
- недорогое и широко распространенное сырье для печати (полимеры и пластик);
- простая в изготовлении и ремонте механическая часть устройства;
- возможность использования обширной палитры цветов для печати;
- невысокая стоимость печати.
Недостатки:
- растекание пластика из-за нагрева за границы печатаемой области;
- ограничение применения других материалов кроме тех, что можно расплавить и продавить;
- чувствительность к перепадам температур во время процесса печати.
Можно конечно сказать, что все это детские болезни из-за несовершенства технологии которая все время оттачивается множеством инженеров-конструкторов по всему миру.
Вообще, данная технология наиболее распространена, и как уже нетрудно догадаться, по причине истекшего срока действия патентов на нее. Это вызвало взрывной рост количества проектов, направленных на разработку и постройку такого рода принтеров, что привело к разнообразию моделей и ценовых предложений представленных на рынке.
Первоначальные изыскания энтузиастов приведшие, к созданию оупен-сорс проекта RepRap в 2005 г., заметили и крупные компании, незамедлившие представить свои наработки. Цена таких устройств была все еще далеко не идеальна, и не позволяла обзавестись 3D принтером любому желающему, но на выручку пришел "вездесущий" Китай.
Тамошние умельцы быстро наладили производство клонов ни в чем не уступающих, а подчас и превосходящих оригинальные модели. Об этом можно с уверенностью говорить, т.к. в гонку за место на рынке 3D печати включаются уже довольно крупные китайские корпорации, которые разрабатывают свои собственные инженерные решения и новые модели аппаратов.
На данный момент, вполне успешно реализуются модели по цене около одной тыс. долл., и имеющие отличные характеристики, подтверждаемые многочисленными продажами по всему миру.