Презентация "3D принтеры: технологии будущего уже сегодня"

3D-принтеры: технологии будущего уже сегодня

Подготовила

ученица 11 -А класса

Донецкой общеобразовательной

школы I-III ступеней №41

Машкова Маргарита

Руководитель проекта :

Минаева ИринаАнатольевна

Содержание 1. Знакомство с 3D принтером. - история возникновения ; -принцип работы; 2. Технология формирования объёмных моделей из послойного листового материала . 3. Селективное лазерное спекание (SLS). 4. Послойное уплотнение (SGC). 5. Послойная заливка экструдируемым расплавом (FDM). 6. Реплицирующиеся 3D устройства. 7.Применение 3D печатей. 8.Найболее типичные области применения 3D принтера. Знакомство с 3D принтером Трехмерная печать (3D-печать) — это уже далеко не научная фантастика, а вполне себе рутинный метод, широко применяемый в промышленном моделировании. История возникновения 3D печать началась, когда американец Чарльз Халл разработал технологию послойного выращивания трёхмерных объектов из фотополимеризующейся композиции (ФПК). Технология получила название «стереолитографии». Современная история 3D-принтеров началась в 1993 году, когда была создана компания Solidscape для производства струйных принтеров. Выражение «3D-печать» возникло в знаменитом Массачусетском технологическом институте лишь в 1995 году, когда двое студентов – Джим Бредт и Тим Андерсон модифицировали «плоский» струйный принтер так, чтобы он выводил изображения в специальную емкость и делал их объемными. Принцип работы Принцип действия относительно прост.Исходная 3D модель объекта делится специальным ПО на множество поперечных слоёв (slices), и затем аппарат «выпекает», с помощью ультрафиолетового лазера, каждый такой слой на подвижной платформе, погружаемой в ванну с фотополимеризующейся композицией (после формирования каждого слоя платформа погружается на высоту одного слоя, лазер принимается за запекание следующего слоя). Технология формирования объёмных моделей из послойного листового материала Данная технология появилась в 1985 году, за год до получения Чарльзом Халлом патента на стереолитографию. Её автором считается Михаило Фейген, который предложил послойно формировать объёмные модели из листового материала: плёнок, полиэстера, композитива, пластика, бумаги и т.д., скрепляя между собой слои при помощи разогретого валика.

Модель, изготовленная методом послойного формирования из листового материала

Недостатки метода понятны: грубая поверхность изделий, возможность расслоения и ошибок при не полностью прорезанном листе. Зато можно без проблем удалить испорченные слои и сделать их заново. Судя по результатам в поисковых системах (точнее, по их отсутствию), подобные принтеры уже не в моде, тем не менее на сайте фирмы Landfoam можно увидеть восхитительные образчики ландшафтов и архитектурных объектов, изготавливающихся по заказам с помощью подобной технологии. Недостатки метода понятны: грубая поверхность изделий, возможность расслоения и ошибок при не полностью прорезанном листе. Зато можно без проблем удалить испорченные слои и сделать их заново. Судя по результатам в поисковых системах (точнее, по их отсутствию), подобные принтеры уже не в моде, тем не менее на сайте фирмы Landfoam можно увидеть восхитительные образчики ландшафтов и архитектурных объектов, изготавливающихся по заказам с помощью подобной технологии. Селективное лазерное спекание (SLS) В 1986 году Карл Декарт изобрёл метод селективного лазерного спекания. Суть метода заключается в послойном спекании порошкового материала лазерным лучом. В рабочей камере порошок разогревается до температуры, граничащей с температурой плавления. После этого материал разравнивается и на его поверхности лазерный луч прорисовывает необходимый контур. Когда луч касается порошка, тот разогревается до температуры плавления и спекается. После этого в камеру насыпается новый слой порошка, и процесс спекания повторяется. Готовое изделие извлекается из принтера, а излишки порошка удаляются. Принцип стереолитографии заключается в использовании фотополимера в жидком состоянии, поверхность которого отверждается лучом УФ-лазера в соответствии с рисунком текущего слоя. Принцип стереолитографии заключается в использовании фотополимера в жидком состоянии, поверхность которого отверждается лучом УФ-лазера в соответствии с рисунком текущего слоя. Послойное уплотнение (SGC) Технология послойного уплотнения была разработана компанией Cubital в 1987 году. Она напоминает фотокопирование. На избирательно заряженной пластине, изготовленной из стекла, формируется шаблон основания модели. Этот шаблон помещается над тонким слоем фотополимера, равномерно распределённым по рабочей поверхности, после чего экспонируется ультрафиолетовым лучом. Слой фотополимера, соответствующий данному слою шаблона, становится твёрдым, а пустоты заполняются жидким воском, который быстро застывает. Описанная последовательность действий многократно повторяется, пока не сформируется готовая модель. Работу машины можно приостановить для удаления дефектных слоёв, а позже возобновить её. Послойная заливка экструдируемым расплавом (FDM) Идея послойной заливки экструдируемым расплавом принадлежит Скотту Крампу, который запатентовал своё изобретение в 1988 году. Суть технологии заключается в следующем. В печатающей головке материал (расплав из пластика, металла, литейного воска) предварительно разогревается до температуры плавления и поступает в рабочую камеру. Головка выпускает расплавленный материал в виде нити, которая укладывается на рабочий стол. После этого платформа опускается ниже на толщину одного слоя, чтобы можно было сформировать следующий слой. В 2006 году, Forbes обозначил FDM как наиболее популярный метод 3D печати, что, связано с его относительно невысокой ценой: модели начального уровня стоят меньше 20 тысяч долларов, а компания Stratasys, выпускающая FDM-принтеры Dimension анонсировала цену ниже 15 тысяч долларов.Также Objet Geometries разработали более, так сказать, прогрессивную технологию — Polyjet Matrix: при печати используются два различных фотополимера в заранее заданной комбинации.Таким образом технический прототип может иметь ту же фактуру, какая должна быть у конечной продукции.Стоимость 3D принтеров в 2010 году была — 60-100 тысяч долларов. В 2006 году, Forbes обозначил FDM как наиболее популярный метод 3D печати, что, связано с его относительно невысокой ценой: модели начального уровня стоят меньше 20 тысяч долларов, а компания Stratasys, выпускающая FDM-принтеры Dimension анонсировала цену ниже 15 тысяч долларов.Также Objet Geometries разработали более, так сказать, прогрессивную технологию — Polyjet Matrix: при печати используются два различных фотополимера в заранее заданной комбинации.Таким образом технический прототип может иметь ту же фактуру, какая должна быть у конечной продукции.Стоимость 3D принтеров в 2010 году была — 60-100 тысяч долларов. Реплицирующиеся 3D устройства В 2006 году был запущен проект «RepRap», нацеленный на производство принтеров, которые способны воспроизводить детали собственной конструкции. Тестовый экземпляр такого устройства был изготовлен в 2008 году английскими конструкторами университета Бата. Он в состоянии «распечатать» около 50 % своих собственных конструктивных частей и деталей.

Реплицирующийся 3D принтер RepRap

В настоящее время к серийному производству готовится вторая модель линейки «RepRap».

Применение 3D печатей 3D-принтеры применяются для быстрого изготовления прототипов и используются в самых разных областях. Работа с физическими моделями дает множество преимуществ тем, кто применяет технологию 3D-печати. В первую очередь, это возможность оценить эргономику будущего изделия, его функциональность и собираемость, а также исключить возможность скрытых ошибок перед запуском изделия в серию. Таким образом, можно сэкономить значительное количество финансовых средств и времени благодаря сокращению цикла производства. Несомненным лидером в области 3D-печати является компания Z-Corporation. 3D-принтеры этой компании успешно используются многими организациями: 3M, Continental Tire, Hewlett Packard, IBM, LG Electronics, MIT, NASA, Pratt & Whitney, Puma, Reebok, Rolls-Royce, US Army и т.д. Как правило, практически любая высокотехнологичная компания приходит к использованию устройств Z-Corporation. Наиболее типичные области применения 3D принтера Архитектура. При помощи 3D-принтера можно изготовить макет отдельного здания или различные его важные элементы, или сразу макет целого микрорайона или коттеджного поселка с дорогами и деревьями.

Медицина, где подобное устройство может существенно облегчить изготовление и примерку протезов. Применение 3D-принтера даст возможность создавать муляжи и макеты органов пациента для подготовки врачей к ответственным операциям.

Художественные и театральные области, где возникает потребность в изготовлении точных копий различных предметов, например, в качестве декораций к фильмам или спектаклям, муляжей редких музейных экспонатов. Художественные и театральные области, где возникает потребность в изготовлении точных копий различных предметов, например, в качестве декораций к фильмам или спектаклям, муляжей редких музейных экспонатов.

Промышленная продукция и машиностроение. В данной области 3D-принтер можно использовать для создания прототипов и концепт-моделей будущих потребительских изделий или их отдельных деталей.

Образование. 3D-принтеры позволяют создавать наглядные пособия для школьников и студентов. Устройства Z-Corporation отлично подходят для классной комнаты или офиса, поскольку обладают повышенной надежностью благодаря улучшенной технологии.