Лучшие 3D-принтеры: рейтинг моделей 2019–2020 года

Содержание
  1. Отличительные особенности 3D-принтера
  2. Применение трехмерной печати в быту
  3. 3D-принтер и малый бизнес
  4. Медицина
  5. Строительство
  6. Архитектура
  7. Характеристики 3D принтеров FDM
  8. Минимальная/максимальная толщина слоя
  9. Расходные материалы для FDM печати
  10. Схемы движения печатающей головки
  11. Подключение к компьютеру и передача данных
  12. Назначение
  13. Технология печати
  14. Лазерная стереолитография
  15. Селективное лазерное спекание
  16. Метод последовательного наплавления
  17. Как появился трехмерный принтер
  18. Как создают изделия
  19. Как работает 3D-чертеж
  20. Как запрограммировать 3D-принтер
  21. Можно ли применять напечатанные изделия
  22. Что можно напечатать на 3D-принтере
  23. Технологии 3D-печати 
  24. Лучшие бюджетные 3D-принтеры для дома
  25. 5Wanhao Duplicator i3 mini
  26. 4Creality Ender-3
  27. 3TEVO Tornado
  28. 2XYZPrinting da Vinci Junior Pro
  29. 1Prusa i3 Steel
  30. Критерии выбора: на что обратить внимание при покупке 3d-принтера?
  31. Технология печати
  32. Тип пластика
  33. Толщина слоя
  34. Пространство печати
  35. Количество экструдеров
  36. Возможность печати напрямую с карты памяти

Отличительные особенности 3D-принтера

Трехмерным принтером называют специальное устройство, способное на основании виртуальной модели печатать объемные объекты. Если для печати в обычном принтере используют тонер, то во втором случае пользуются различными видами пластика, нейлоном, металлической пудрой, стеклянным порошком, строительными смесями и другими материалами. Основа данной технологии – послойное выращивание твердых моделей. Этот способ идеально подходит для создания предметов различной сложности: от обычных детских игрушек до всевозможных элементов, используемых, например, в протезировании.

особенности 3D-принтера

Принцип работы данной техники:

  • создание компьютерной модели будущего объекта;
  • деление полученного шаблона на множество поперечных слоев с помощью специального ПО;
  • постепенное наращивание по направлению от основания вверх жидкого, порошкообразного, другого материала с последующим соединением (сплавлением) его в объект нужной формы.

Существует несколько технологий такой печати, отличающихся техникой работы, свойствами используемого исходного материала, используемым ПО:

  1. Экструзионная печать
    Суть этого метода заключается в воздействии экструдера на расходный материал. Он нагревает сырье до определенной температуры, затем выдавливая его через сопло, формирует изделие или его фрагменты. В роли расходников выступают различные виды полимеров.
  2. Порошковая.
    Данная технология включает:
    • струйнуйную печать, основанную на нанесении связующих материалов на тонкие слои порошка, с последующей пропиткой полимерами или воском;
    • выборочное или прямое спекание тонких слоев порошка с помощью лазера;
    • электронно-лучевое, лазерное сплавление – вместо спекания в местах соприкосновения с лазером происходит плавление порошка.
  3. Ламинирование
    Этот способ позволит значительно удешевить стоимость полученных изделий, так как использует в качестве сырья бумагу, листы из тонкого металла и пластика.
  4. Фотополимеризация
    Данная технология основана на использовании жидких фотополимерных смол, затвердевающих под влиянием ультрафиолетового света.

Применение трехмерной печати в быту

Интересует, что можно печатать на 3D принтере? Да много чего: детские и елочные игрушки, сувенирную продукцию, чехлы для мобильных телефонов и планшетов, всевозможные механизмы для автомобилей, множество различных украшений. 3D принтеры стали незаменимыми в строительстве, медицине, пищевой промышленности, их услугами пользуются во многих дизайнерских студиях.

Хотя данное устройство не является предметом первой необходимости, многие все же мечтают иметь его дома. Сегодня эти желания легко воплощаются в реальность, ведь на рынке есть принтеры по вполне приемлемым ценам. Помимо того, сеть наполнена массой интересных «рецептов» изготовления изделий с помощью 3D-устройства.

Принтер поможет напечатать колпачок для обычной ручки, хозяйственные прищепки, мебельную фурнитуру, пластиковые украшения на елку, детские игрушки, интересные маски. Любой владелец мобильного телефона или планшета не откажется от идеи изготовить оригинальный защитный чехол, ведь сделать его с помощью принтера не составит особых трудностей. Если вы являетесь почитателем игры в шахматы, фигуры, выполненные при помощи технологии трехмерной печати, непременно придутся вам по душе.

3D-принтер и малый бизнес

Современный человек всегда стремится к чему-то новому и необычному. Появление трехмерной печати стало толчком для развития малого бизнеса. Изделия, изготовленные на 3D-принтере, позволят заработать довольно неплохие деньги. Цены на устройства разные: наиболее простые стоят около 500 — 1000, более продвинутые модели – свыше 10000 долларов. Самые современные модели обладают компактными размерами, позволяющими проводить установку на небольших столах. Каковы же возможности 3D-принтера, какие изделия можно вырастить с его помощью?

3D-принтер и малый бизнес

Популярные идеи для бизнеса:

  1. сувенирная и подарочная продукция с изображением полюбившихся героев художественных и мультипликационных фильмов;
  2. оригинальные брелоки, красивая бижутерия, аксессуары для смартфонов, планшетов, сумок;
  3. товары повседневного использования: тарелки, ложки, вилки и пр.;
  4. предметы быта: своеобразные шкатулки, интересные вазы и абажуры, другие изделия, призванные украсить жилище или офис;
  5. наглядные учебные пособия, применяемые в детских садах, школах, колледжах, университетах;
  6. рекламная продукция: от небольших надписей до вывесок и баннеров;
  7. макеты обуви, одежды, которые впоследствии будут использоваться профессиональными дизайнерами;
  8. запасные части;
  9. туристическая индустрия – фигуры людей на фоне интересных зданий, скульптур, непосредственно макеты различных достопримечательностей.

Объемная печать – хорошая перспектива для начала своего дела. Хотя скорость современных принтеров пока небольшая, при увеличении потребности в изделиях, всегда можно расширить производство путем приобретения еще нескольких агрегатов. Сила 3D-принтера в создании недорогих, порой уникальных изделий, за изготовление которых не берется промышленность.

Медицина

Несомненно, 3D-принтеры являются огромным прорывом в данной отрасли. С каждым годом эта индустрия развивается, расширяя ассортимент производимых товаров. Возможно, вскоре появятся большие фабрики, которые смогут сравнительно за короткое время производить необходимые товары. Возможности этих трехмерных устройств безграничны. Они нашли применение во многих направлениях медицины.

3d принтер в медицине

Особой популярностью пользуются принтеры в стоматологии, где с их помощью изготовляют временные коронки и челюстные имплантаты, необходимые для нормальной жизни человека. Производство челюстных аппаратов важно для облегчения работы хирургов.

3D-печать очень востребована в протезировании. Эта технология способна учитывать индивидуальность строения человеческого тела во время изготовления протезов. Специальные микрополости, находящиеся в нужных местах протезных систем, позволяют здоровым клеткам тканей беспрепятственно перемещаться, тем самым облегчая и ускоряя привыкание человека к протезу.

Технология трехмерной печати широко используется при изготовлении имплантатов. Известно, что недавно успешно проведена операция, позволившая внедрить кусок черепа. Сначала было проведено 3D-сканирование, лишь затем приступили к созданию необходимой модели.

Современным ученым с помощью клеток печени (гепатоцитов, звездчатых и клеток эпителия) удалось напечатать на 3D-принтере фрагмент печени. Ткани, изготовленные таким образом, применяют пока лишь для тестирования влияния различных лекарств, а не для пересадки органов человеку. Искусственно созданная ткань самостоятельно существует целых пять дней.

Строительство

Пока только несколько компаний производят строительные принтеры. Стоимость самой дешевой модели превышает 12 тысяч евро. Даже несмотря на среднюю высоту, это устройство может делать дома, объем которых 144 м3. Пока нет идеальной модели, которая бы полностью удовлетворила инженеров и строителей. Тем не менее во многих странах активно ведется работа по усовершенствованию 3D-технологии.

3d-технологии в строительстве

Ученые умы пытаются создать уникальное устройство, которое могло бы использовать самое разнообразное сырье. Например, применение керамики, стекла, оксида алюминия позволит «вырастить» самые необходимые элементы для дома. Использование 3D-печати облегчит возведение строений, снизит затраты труда, уменьшит количество отходов. Помимо того, эта умная машина сможет заменить человека в небезопасных местах.

Китайская компания «Winsun» в 2014 году удивила мир информацией о возведении домов при помощи огромного 3D-принтера (высота устройства — 6,6 м, ширина – 10 м, длина – 40 м). Эта уникальная машина работает круглосуточно без остановки и наблюдателей, построить дом можно практически за сутки.

Технология строительства заключается в послойном нанесении раствора, приготовленного из цемента и переработанного строительного мусора. Дом имеет пол, стены шириной около 30 см, полностью приспособлен к размещению сантехники, электропроводки и других коммуникаций. Какова окончательная стоимость строения пока доподлинно неизвестно, однако, уже сейчас понятно, что за этой революционной технологией будущее. Единственный недостаток – это стоимость перевозки готового дома, гаража или другой постройки, ведь строительный принтер немобилен и для нормальной работы требует заводских условий.

Архитектура

трехмерное моделирование

Трехмерное моделирование успешно используют в архитектуре, ведь этот способ позволит архитекторам наглядно донести свои идеи заказчикам. Такая модель будущего строения намного эффективнее обычной картинки или изображения на мониторе компьютера. Клиент получает полную информацию о будущем проекте, причем с учетом всех имеющихся тонкостей.

Характеристики 3D принтеров FDM

Принципы FDM печати используются как в простейших бытовых устройствах, так и в серьезных промышленных агрегатах. Работают они по общему алгоритму:

  1. Расходный материал для FDM принтера (полимер в виде нити или прутка) подается в печатающий модуль.
  2. Там он плавится под температурным воздействием и послойно наносится на рабочую поверхность.
  3. Траектория движения печатающей головки задается специальной программой. Автоматически контролируется температура плавления пластика, скорость печати и толщина слоя готового изделия.

Фото 1

Скорость печати, производительность и размеры рабочей платформы промышленных принтеров многократно превышают те же параметры дешевых моделей, предназначенных для домашнего использования. Выбирая устройство для 3D печати, необходимо учитывать сферу применения принтера и функциональные характеристики устройства, которые понадобятся моделлеру.

 

Минимальная/максимальная толщина слоя

Важная характеристика 3D печати, от которой зависит производительность принтера и соответствие точным размерам цифровой модели. Высоту слоя можно запрограммировать для каждого изделия индивидуально. Средний показатель — 150-200 микрон, при такой толщине достигается оптимальная скорость и качество печати. Для того, чтобы изготовить гладкие модели сложных конфигураций, высоту печатного слоя уменьшают до 70-100 микрон.

Расходные материалы для FDM печати

Филаменты, которые используются в FDM-принтерах, различаются по механическим свойствам (прочность, устойчивость к деформации, температура плавления), цене и токсичности. Этот параметр необходимо учитывать, если предполагается изготавливать изделия, контактирующие с пищевыми продуктами.

Характеристики распространенных расходных материалов для FDM-печати приведены в таблице:

Филамент Достоинства Недостатки Особенности
PLA Низкая цена,

хорошие визуальные характеристики

Недолговечен,

хрупок

Низкая токсичность
ABS Прочный, дешевый, термостойкий Деформируется (усаживается) при печати Самый распространенный расходный материал для принтера
Нейлон Устойчив к химическому воздействию; прочный материал Сильно впитывает воду
TPU Пластичный, гибкий Трудно добиться соответствия точным размерам изделия
PET-G Прочный Требует точных температурных настроек печати Низкая токсичность
PEEK Легкий и прочный, устойчив к химическому воздействию и высоким температурам Высокая цена Используется в принтерах с температурой плавления выше 300⁰С

Расходные материалы выбираются в зависимости от вида изделий и технических характеристик принтера. Для коммерческого и бытового использования достаточно ABS и PLA пластика. Для изготовления промышленных прототипов необходимы более прочные и устойчивые к механическим воздействиям филаменты.

Важно! Необходимо учитывать температуру плавления полимеров: бытовые устройства не рассчитаны на работу с температурой выше 200⁰С и не справятся с PEEK-пластиком.

Схемы движения печатающей головки

FDM-принтеры различаются в зависимости от траектории перемещения рабочей платформы и печатающего блока относительно друг друга. Существуют следующие схемы объемной FDM-печати:

  • печатающий модуль (экструдер) передвигается вверх-вниз и влево-вправо. Рабочая платформа движется вперед-назад, не меняя свое расположение по высоте. Такая конструктивная схема позволяет выращивать сложные по конфигурации модели по точным размерам;
  • экструдер двигается в горизонтальной плоскости (вперед-назад, вправо-влево). Платформа меняет положение, двигаясь вверх или вниз;
  • платформа закреплена неподвижно, печатающая головка перемещается как по горизонтали, так и по вертикали на 3 подвижных стержнях. Важная особенность таких моделей — открытая платформа и высокий каркас. Устройства, работающие по этой конструктивной схеме, обладают высокой производительностью и точностью;
  • платформа, как и в предыдущем варианте, не перемещается, а экструдер движется по основным пространственным осям. Единственное отличие — отсутствует сложный механизм фиксирования печатающего модуля, из-за чего страдает точность печати.

Подключение к компьютеру и передача данных

3D принтеры подключаются к компьютеру разными способами:

  1. С помощью кабеля USB напрямую.
  2. Через встроенный WI-FI модуль.
  3. Передача данных может производиться через считывающее устройство (карт-ридер). В этом случае подключение к компьютеру не требуется.

Справка! Выбирая принтер, необходимо обращать внимание на возможность использования стороннего ПО, типы поддерживаемых файлов и синхронизацию с популярными операционными системами. Программные характеристики устройства могут значительно ограничивать возможности пользователя.

Назначение

3D-принтеры выпускаются под конкретные задачи: архитектура, дизайн, медицина, образование, производство, протезирование, прототипирование.

Технология печати

Производители 3D-принтеров используют различные технологии печати. Чтобы у вас не возникло проблем, при выборе конкретной модели, рассмотрим основные виды 3D-печати. Именно от технологии печати зависят такие важные параметры, как минимальная и максимальная толщина слоя и скорость построения изделия. А также цена, как самого 3D-устройства, так и расходных материалов.

В зависимости от принципа создания заготовок, выделяют следующие виды 3D-печати:

  • SLA — лазерная стереолитография,
  • SLS (EBM, SLM) — селективное лазерное спекание,
  • FDM — метод последовательного наплавления,
  • DLP — технология цифрового проецирования,
  • MJM — многоструйная укладка полимера.

Лазерная стереолитография

Суть SLA-технологии заключается в использовании жидкого фотополимера и специального реагента, который позволяет исходному материалу застывать под воздействием ультрафиолетового лазера.

Фотополимер заливается в ванну и нагревается до рабочей температуры. Затем в смесь погружается подвижная платформа, которая постепенно перемещается вверх. В этот момент ультрафиолетовый лазер производит засветку платформы снизу по заданным координатам, в следствие чего затвердевший полимер вначале прилипает к платформе, а последующие слои к ранее застывшему полимеру. Платформа многократно поднимается и опускается с предварительным перемешиванием фотополимера.  Процесс повторяется слоем за слоем, а изделие печатается снизу-вверх.

Большинство 3D-принтеров данного вида печатают тонкими слоями, у них небольшая погрешность.

Лазерная стереолитография

Лазерная стереолитография

Селективное лазерное спекание

Метод SLS основан на равномерном распределении специального порошка с последующим его плавлением под воздействием лазера, в соответствии с геометрией сечения каждого слоя изделия. По завершении печати, необходимо удалить порошок, снять изделие со вспомогательных подпорок и выполнить минимальные доработки по доведению детали до кондиции.

SLS 3D-принтеры также, как и SLA-модели, обладают высокой точностью печати и приемлемым качеством изделий.

Селективное лазерное спекание

Селективное лазерное спекание

Метод последовательного наплавления

Технология FDM наиболее распространена благодаря своей простоте. В печатающую головку (экструдер) 3D-принтера, подается полимер в виде нити, который подвергается плавлению при воздействии температуры, после чего он наносится на рабочую поверхность в заданную точку координат через специальное сопло. Готовые изделия необходимо подвергать постобработке, чтобы сгладить структуру слоёв.

3D-принтеры, использующие FDM-технологию, позволяют печатать изделия различных цветов.

Метод последовательного наплавления

Метод последовательного наплавления

Как появился трехмерный принтер

Не будем слишком утомлять вас датами и кратко перескажем историю 3D-печати.

Предвестник трехмерной печати. В начале 80-х доктор Хидео Кодама разработал систему быстрого прототипирования с помощью фотополимера — жидкого вещества на основе акрила. Технология печати была похожа на современную: принтер печатал объект по модели, послойно. 

Первый 3D-принтинг. Изготовление физических предметов с помощью цифровых данных продемонстрировал Чарльз Халл. В 1984 году, когда компьютеры еще не сильно отличались от калькуляторов, а до выхода Windows-95 было десять лет, он изобрел стереолитографию – предшественницу 3D-печати. Работала технология так: под воздействием ультрафиолетового лазера материал застывал и превращался в пластиковое изделие. Форму печатали по цифровым объектам, и это стало бумом среди разработчиков — теперь можно было создавать прототипы с меньшими издержками. 

Первый производитель 3D-принтеров. Через два года Чарльз Халл запатентовал технологию и открыл компанию по производству принтеров 3D Systems. Она выпустила первый аппарат для промышленной 3D-печати и до сих пор лидирует на рынке. Правда, тогда принтер называли иначе — аппаратом для стереолитографии.

Популярность 3D-печати и новые технологии. В конце 80-х 3D Systems запустила серийное производство стереолитографических принтеров. Но к тому времени появились и другие технологии печати: лазерное спекание и моделирование методом наплавления. В первом случае лазером обрабатывался порошок, а не жидкость. А по методу наплавления работает большинство современных 3D-принтеров. Термин «3D-печать» вошел в обиход, появились первые домашние принтеры.

Революция в 3D-печати. В начале нулевых рынок раскололся на два направления: дорогие сложные системы и те, что доступны каждому для печати дома. Технологию начали применять в специфических областях: впервые на 3D-принтере напечатали мочевой пузырь, который успешно имплантировали.

Печать тестового образца почки.В 2005 году появился первый цветной 3D-принтер с высоким качеством печати, который создавал комплекты деталей для себя и «коллег».

Как создают изделия

За создание трехмерного изделия отвечает аддитивный процесс 3д-печати — это когда при изготовлении предмета слои материала накладываются друг на друга, снизу вверх, пока не получится копия формы в чертеже. Так печатают изделия из пластика. А фотополимерная печать работает по технологии стереолитографии (SLA): под воздействием лазерного излучателя фотополимеры затвердевают. Кроме пластика и фотополимерных смол, современные 3D-принтеры работают с металлоглиной и металлическим порошком. 

Печать состоит из непрерывных циклов, которые повторяются один за другим — на один слой материала наносится следующий, и печатающая головка двигается, пока на рабочей поверхности не окажется готовый предмет. Отходы печати принтер сам удаляет с рабочего стола.

Как работает 3D-чертеж

Принтер печатает изделие по 3D-чертежу: его создают на компьютере в специальной программе, затем сохраняют в формате STL. Этот файл выводят в программу резки для принтера — она помогает задать модели физические свойства изделия, например плотность. Далее программа преобразует модель в инструкцию для экструдера и выгружает ее на принтер, который начинает печатать изделие.

Как запрограммировать 3D-принтер

Краткая инструкция по настройке принтера:

  1. Выбрать 3D-модель. Изделие можно нарисовать самому в специальном CAD-редакторе или найти готовый чертеж — в интернете полно моделей разной сложности.
  2. Подготовить 3D-модель к печати. Это делают методом слайсинга (slice — часть). К примеру, чтобы распечатать игрушку, ее модель нужно с помощью программ-слайсеров «разбить» на слои и передать их на принтер. Проще говоря, слайсер показывает принтеру, как печатать предмет: по какому контуру двигаться печатной головке, с какой скоростью, какую толщину слоев делать. 
  3. Передать модель принтеру. Из слайсера 3D-чертеж сохраняется в файл под названием G-code. Компьютер загружает файл в принтер и запускает 3д-печать.
  4. Наблюдать за печатью.

Можно ли применять напечатанные изделия

Зависит от качества материала, принтера и конечного изделия. Часто домашние принтеры неточно передают форму и цвет предмета. Изделия из пластика нужно дополнительно обработать: иногда они печатаются с заусенцами и дефектами и почти всегда с ребристой поверхностью. 

Изделие после и до обработки.Для обработки поверхности есть несколько способов — не все подходят для домашнего применения:

  • механическая обработка — шлифовка вручную, срезание заусенцев;
  • химическая — погружение в ацетон, пескоструйная обработка, нанесение спецраствора кисточкой. 

Что можно напечатать на 3D-принтере

В интернете полно подборок с инструкциями для печати 3D-изделий. 3D-Today публикует фотографии работ владельцев принтеров, от мелких запчастей до скульптур. На «Хабре» уже три года назад постили список «50 крутых вещей для печати на 3D-принтере». Make3D написали о более масштабных проектах — печати автомобилей, оружия, солнечных батарей и протезов.

Есть ряд перспективных областей, в которых уже применяют 3D-печать.

Изготовление моделей по собственным эскизам. Константин Иванов, создатель сервиса 3DPrintus, в интервью «Афише» рассказал, что 3D-печать приведет к расцвету customizable things: любой сможет собрать и распечатать нужное изделие онлайн. Например, сделать модель робота и заказать его печать на промышленном принтере, создать и распечатать свой дизайн обручальных колец или обуви.  

Быстрое прототипирование. Самая популярная область, в которой используют трехмерную печать. На 3D-принтерах делают тестовые модели протезов, прототипы лечебных корсетов, барельефов, олимпийского снаряжения

Прототипы детских протезов, 3D-печать. Сложная геометрия. 3D-принтер легко справляется с изготовлением моделей любой формы. Несколько примеров:

— в австралийском университете исследовали возможности 3D-принтера и напечатали табурет в форме отпечатка пальца;

— шеф-повар из Дании победил в конкурсе высокой кухни: он напечатал на 3D-принтере миниатюрные блюда сложной формы из морепродуктов и свекольного пюре;

Одно из победивших блюд шеф-повара. — в немецком институте разработали систему для ускоренной 3D-печати — за 18 минут принтер изготавливает сложное геометрическое изделие высотой в 30 см. Обычно у принтеров уходит час на печать карманных фигурок.

Технологии 3D-печати 

Кратко об основных методах 3D-принтинга.

Стереолитография (SLA). В стереолитографическом принтере лазер облучает фотополимеры, и формирует каждый слой по 3D-чертежу. После облучения материал затвердевает. Прочность изделия зависит от типа полимера — термопластика, смол, резины. 

Цветную печать стереолитография не поддерживает. Из других недостатков — медленная работа, огромный размер стереолитографических установок, а еще нельзя сочетать несколько материалов в одном цикле.

Эта технология — одна из самых дорогих, но гарантирует точность печати. Принтер наносит слои толщиной 15 микрон — это в несколько раз тоньше человеческого волоса. Поэтому с помощью стереолитографии делают стоматологические протезы и украшения. 

Промышленные стереолитографические установки могут печатать огромные изделия, в несколько метров. Поэтому их успешно применяют в производстве самолетов, судов, в оборонной промышленности, медицине и машиностроении. 

Селективное лазерное спекание (SLS). Самый распространенный метод спекания порошковых материалов. Другие технологии — прямое лазерное спекание и выборочная лазерная плавка.

Метод изобрел Карл Декарт в конце восьмидесятых: его принтер печатал методом послойного вычерчивания (спекания). Мощный лазер нагревает небольшие частицы материала и двигается по контурам 3D-чертежа, пока изделие не будет готово. Технологию используют для изготовления не цельных изделий, а деталей. После спекания детали помещают в печь, где материал выгорает. SLS использует пластик, керамику, металл, полимеры, стекловолокно в виде порошка.

На атлете — кроссовки New Balance, которые изготовили с помощью лазерного спекания.

Технологию SLS используют для прототипов и сложных геометрических деталей. Для печати в домашних условиях SLS не подходит из-за огромных размеров принтера.

Послойная заливка полимера (FDM), или моделирование методом послойного наплавления. Этот способ 3d-печати изобретен американцем Скоттом Крампом. Работает FDM так: материал выводится в экструдер в виде нити, там он нагревается и подается на рабочий стол микрокаплями. Экструдер перемещается по рабочей поверхности в соответствии с 3D-моделью, материал охлаждается и застывает в изделие. 

Преимущества — высокая гибкость изделий и устойчивость к температурам. Для такой печати используют разные виды термопластика. FDM — самая недорогая среди 3D-технологий печати, поэтому принтеры популярны в домашнем использовании: для изготовления игрушек, сувениров, украшений. Но в основном моделирование послойным наплавлением используют в прототипировании и промышленном производстве — принтеры довольно быстро печатают мелкосерийные партии изделий. Предметы из огнеупорных пластиков изготовляют для космической отрасли. 

Струйная 3D-печать. Один из первых методов трехмерной печати — в 1993 году его изобрели американские студенты, когда усовершенствовали обычный бумажный принтер, и вскоре технологию приобрела та самая компания 3D Systems. 

Работает струйная печать так: на тонкий слой материала наносится связующее вещество по контурам чертежа. Печатная головка наносит материал по границам модели, и частицы каждого нового слоя склеиваются между собой. Этот цикл повторяется, пока изделие не будет готово. Это один из видов порошковой печати: раньше струйные 3D-принтеры печатали на гипсе, сейчас используют пластики, песчаные смеси и металлические порошки. Чтобы сделать изделие крепче, после печати его могут пропитывать воском или обжигать.

Предметы, которые напечатали по этой технологии, обычно долговечные, но не очень прочные. Поэтому с помощью струйной печати делают сувениры, украшения или прототипы. Такой принтер можно использовать дома. 

Эти конфеты сделали на кондитерском струйном 3D-принтере ChefJet: вместо пластика он использует воду, сахар, шоколад и пищевые красители.

Еще струйную технологию используют в биопечати — наносят живые клетки друг на друга послойно и таким образом строят органические ткани. 

Лучшие бюджетные 3D-принтеры для дома

Мастера, немного знакомые с объемной печатью, уже знают, какой 3д принтер выбрать для дома. Как правило, это недорогие устройства с открытой конструкцией, продаются в частично разобранном состоянии, зато дают широкое поле для настроек и экспериментов — заменяются шестерни, сопла экструдеров, рабочие столы и прошивка контроллера.

Обычно бюджетный принтер не имеет сетевых подключений, модели передаются через SD-карту.

Размеры платформы домашних принтеров не превышают 30 см, экструдер — только один, наличие подогрева расширит список материалов (пластик, резина или деревянный композит).

5Wanhao Duplicator i3 mini

Общая оценка, рассчитывается как среднее значение от суммы основных параметров.8.0ОценкаПлюсы
  • Отличная жесткость конструкции
  • Простой и быстрый запуск в работу
  • Низкая цена принтера

Минусы

  • Ограничение по высоте печати
  • Нет подогрева рабочего стола
  • Инструкция и меню на английском

3Д-принтер поставляется в собранном виде и готов к работе уже через полчаса. Устройство недорогое и легкое в настройке, отличный подарок сыну — первый шаг в мир объемной печати.

Компактный корпус занимает на столе 325x240x380 мм, согнут из листового металла, поэтому очень жесткий — не вибрирует и не шатается. Для настройки есть ЖК-экран, файлы из слайсера Cura могут подаваться с флешки.

Рабочее пространство небольшое — 120×135 мм и 100 мм высотой — для обучения, печати игрушек, сувениров и мелких деталей. Экструдер с соплом 0,4 мм перемещается по высоте и глубине на круглых направляющих (8 мм), по ширине двигается стол. Платформа без подогрева, печать — только PLA пластиком со скоростью 10-70 мм/с.

4Creality Ender-3

Общая оценка, рассчитывается как среднее значение от суммы основных параметров.8.3ОценкаПлюсы
  • Недорогая модель для умелых рук
  • Среднее рабочее пространство
  • Жесткая и прочная конструкция

Минусы

  • Перед сборкой обязательно посмотреть Youtube
  • Урезанная штатная прошивка
  • Недостаточный обдув экструдера

Принтер третьего поколения приобрел широкую популярность у модельщиков благодаря низкой цене и неплохому качеству и заслуживает звания лучший бюджетный 3d принтер.

Производитель учел пожелания и доработки сообщества и внедрил их в новой версии. Впрочем, для старта нужна аккуратность, внимание и три часа времени — гаджет продается разобранным.

Размеры принтера — 440х410х465 мм, конструкция — открытая: рама из толстых алюминиевых профилей, экструдер перемещается на роликах. За правой штангой прикручен блок питания, пульт управления с энкодером и ЖК-экраном вынесен отдельно.

Размеры стола 220x220x250 мм — достаточно для большинства поделок, есть подогрев, можно печатать ABS-пластиком со скоростью до 180 мм/сек.

Качество печати — хорошее, но полностью возможности раскрываются после доработок матчасти (замена вентилятора, утепление стола).

3TEVO Tornado

Общая оценка, рассчитывается как среднее значение от суммы основных параметров.8.8ОценкаПлюсы
  • Большая область печати
  • Стол с подогревом и утеплением
  • Хорошее качество без доработок

Минусы

  • Тонкие сигнальные провода
  • Надо протянуть винтовые соединения
  • Глубина печати меньше заявленной на 23 мм

Принтер для печати крупных объектов компактным быть не может — занимает объем 50x60x62 см, зато рабочее пространство позволит создать шедевры до 300x300x400 мм. Отлично, что девайс  поставляется почти полностью собранным, подготовка к работе занимает около 20 минут.

В основе открытой конструкции — крепкие профили из алюминия, в местах стыков усилены уголками, элементы перемещаются на роликах. Экструдер «Титан» разогревается до 260° C, что позволяет печатать тугоплавким нейлоном. Электроника собрана в отдельном прямоугольном корпусе с наклонной передней панелью, управление — ручка-энкодер, режимы показывает синий ЖК-экран.

Стеклянный стол нагревается (можно использовать ABS-пластик), снизу уже сделан утеплитель, чтобы не грел зря тумбу. Скорость печати приличная — до 150 мм/сек.

2XYZPrinting da Vinci Junior Pro

Общая оценка, рассчитывается как среднее значение от суммы основных параметров.7.5ОценкаПлюсы
  • Красивый закрытый корпус
  • Можно превратить в гравер
  • Wi-Fi для беспроводной печати

Минусы

  • Работает только со своей программой
  • Ограничен выбор пластиков
  • Нет автоматической настройки стола

Продолжает топ 3d принтеров модель серии Junior. В отличие от открытых рам, принтер представляет собой законченное устройство, внутренности прикрыты красными и черными панелями, дверца открывается, внутри уютно горит свет, да и габариты сравнимы с печкой — 420x430x480 мм, вес — 12 кг. Плюс такого решения — улучшается терморежим, большие детали не отклеятся.

Камера для модели средняя — 150x150x150 мм, несъемная платформа сделана из стекла, подогрев имеется, но только до 90° C. Хотэнд можно заменить и поставить лазер (продается отдельно) — будет гравер. Обдува нет, поэтому пластик — PLA, зато расходник помещается в картридж. Скорость печати средняя — до 100 мм/сек.

Помимо печати по USB и с SD-карты есть Wi-Fi — удобно для беспроводной передачи файлов.

1Prusa i3 Steel

Общая оценка, рассчитывается как среднее значение от суммы основных параметров.9.0ОценкаПлюсы
  • Собран и откалиброван на заводе
  • Стальная жесткая рама
  • Двойной обдув экструдера

Минусы

  • Нет теплоизоляции рабочей поверхности
  • Открытая конструкция
  • Модели рекомендуется приклеивать

Суперпопулярное изобретение инженера Йозефа Прюши продолжает победное шествие по миру.

Открытая рама версии Steel вся сделана из листовой стали 3 мм, но при этом весит всего 12 кг. На рабочем столе занимает немного места — 410x480x450 мм — чуть больше кофемашины. Дисплей помещен в верхнюю часть П-образной рамы, рядом — ручка энкодера, сзади — управляющая плата.

Подвижные элементы смонтированы на прутках 10 мм, перемещаются ременными передачами. Экструдер уже оснащен двумя кулерами — полезно для PLA-пластика. Платформа нормальных размеров 200×200 мм подогревается до 120° C — печатает ABS, PLA, HIPS, FLEX, PVA, но изоляции снизу нет — прогревается долго, часть тепла уходит в столешницу. Высота готовой модели — до 220 мм, что неплохо. Скорость печати — 50 мм/сек, для черновиков — 200 мм/сек.

Критерии выбора: на что обратить внимание при покупке 3d-принтера?

Если вы – новичок в 3d-печати и не знакомы с основами аддитивной технологии, вам потребуется время, чтобы разобраться с устройством и принципом работы подобных устройств. Также не стоит бежать в магазин и покупать первый попавшийся 3d-принтер по совету консультанта, так как некоторые функции могут быть лишними и ненужными для ваших целей и задач (при этом наличие дополнительных или усовершенствованных опций увеличивает стоимость изделия почти на 40-50%). Перед покупкой советуем вам тщательно изучить основные характеристики разных моделей и узнать, зачем нужна та или иная функция, чтобы не переплачивать за бесполезный функционал.

Технология печати

Самыми распространенными и востребованными моделями на рынке 3d-принтеров являются устройства, работающие по методу экструзии. Послойная печать трехмерных объектов в них осуществляется методом наплавления или непосредственно экструзии специальных чернил через формирующее отверстие головки.  В первом случае капли разогретого до определенной температуры термопластичного материала попадают на платформу, где происходит их охлаждение и сливание, что и формирует слои 3d-изображения. В DIW-технологии керамические чернила выходят из сопла в жидком состоянии, но за счет повышенной псевдопластичности, характерной для большинства полимерных веществ (вязкость жидких веществ снижается на фоне прогрессирующего увеличения напряжения сдвига), быстро принимают нужную форму.

Высокоскоростная объемная FDM-печать – лучшее решение для тех, кто только начинает осваивать технику аддитивного моделирования, а также любителей, использующих 3d-принтер для повседневных целей или в качестве хобби. В отличие от метода фотополимеризации, в котором слои объекта формируются после засвечивания жидкого фотополимера лазером или проектором, при экструзионной печати возможно применение нескольких материалов одновременно, а также создание цветных изображений (в SLA-технологии такая возможность отсутствует).

Технология печати 3D-принтеров

Более сложными технологиями аддитивной печати являются ламинирование, многоструйное моделирование,  селективное лазерное спекание и электронно-лучевая плавка с использованием проволочных материалов и металлического порошка. Такие технологии точны, но работать с ними начинающему человеку будет сложно, поэтому применяются они преимущественно в профессиональных отраслях, включая медицину, литейное и пищевое производство, а также производство экспериментальной техники.

Тип пластика

Большинство 3d-принетров, продающихся в магазинах бытовой техники и электроники, работают по технологии послойного наплавления (Fused Depsition Modelling или FDM-печать), суть которой заключается в моделировании изображения несколькими горизонтальными сечениями. Пластиковая нить расплавляется и направляется на рабочую платформу, после чего остывает и принимает твердое состояние. Для такой печати используется пластиковый материал в виде нитей, намотанных на катушку.

Где применяют 3D печать

Нити для аддитивного производства бывают двух типов:

  1. ПЛА-нить. Это биоразлагаемый материал, который получают из тростникового или свекольного сахара, а также кукурузы. По сути, это термопластиный алифатический полиэфир с высокой степенью биосовместимости. ПЛА-пластик не выделяет токсинов и является экологичным материалом, поэтому работать с ним могут лица любого возраста, включая беременных женщин и детей. Тем не менее, у таких нитей есть и существенные недостатки: они более хрупкие по сравнению с другими материалами, сильно зависимы от климатических и температурных условий (готовые изделия могут потерять внешний вид под открытым солнцем или при минусовой температуре), и, в целом, недолговечны.
  2. АБС-нить. Данный вид пластика представляет собой ударопрочную термопластическую смолу технического назначения с добавлением бутадиена и стирола. Предназначен преимущественно для профессионалов или тех, кто имеет отработанные навыки объемного скоростного моделирования. Новичкам для знакомства с основами аддитивной технологии лучше использовать полилактидные нити.
Пластик для печати

В более дорогих и профессиональных моделях также предусмотрена печать объектов из других материалов: нержавеющей стали, меди, полимерной глины, древесины, нейлона, смолы. Существуют даже модели, способные создавать трехмерные изображения из теста, но употреблять в пищу такие фигурки все же не стоит из-за низкой гигиеничности подобного производства.

Толщина слоя

Это важный параметр для тех, кому важна высокая точность и детализация изображения. Чем ниже разрешение печати (по сути, это и есть толщина слоя), тем более грубой будет работа. При высоком разрешении удается получить тонкие слои с незаметным рельефом, определяющие высокую степень детализации по сравнению с исходной моделью.

Для получения более-менее качественных объектов следует выбирать модели с толщиной слоя не мене 80-100 микрон. Наибольшая точность деталей достигается при разрешении от 200 микрон и выше.

Пространство печати

Это площадь полезного пространства, определяемая площадью платформы-основания, на которой и происходит создание трехмерного объекта. Чем больше данный параметр, тем больше размер готовой модели будет совпадать с исходником. Однако здесь важно учитывать, что с увеличением пространства печати увеличиваются и габариты самого прибора, поэтому еще до покупки необходимо продумать место для его установки (если вы хотите создавать фигуры больших размеров).

Принцип печати 3D-принтера

Количество экструдеров

Для принтеров, работающих по типу, экструзии, важным критерием выбора является количество экструдеров. Это часть прибора, отвечающая за нагрев и последующее плавление пластика и его передачу на печать. Экструдер состоит из сопла, системы охлаждения и температурного датчика с возможностью регулировки рабочей температуры (в качественных моделях).

Модели с одним экструдером позволяют печатать довольно однообразные изображения одного цвета. Если вы хотите моделировать разноцветные фигуры и объекты, лучше выбирать принтеры минимум с двумя экструдерами – такие устройство позволяют комбинировать цвета и материалы и расширяют функциональные возможности использования.

Возможность печати напрямую с карты памяти

Это очень полезная и удобная опция, позволяющая печатать трехмерные изображения без использования стационарного компьютера. Передавать изображение на дисплей устройства также можно при помощи смартфонов, Wi-Fi-соединения и т.д.

Процесс печати
Источники

  • https://TehnoPanorama.ru/orgtehnika/3d-printery-i-ih-vozmozhnosti.html
  • http://junior3d.ru/article/3D-printer-FDM.html
  • https://2hpc.ru/3d-%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80-%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8/
  • https://geekbrains.ru/posts/how_3d_printing_works
  • https://geeksus.ru/rejtingi/top-luchshih-3d-printerov-dlya-doma-i-biznesa/
  • https://obzor-expert.com/kak-vybrat-3d-printer/

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Бытовая техника в доме, проблемы и их решения