Что такое 3D-принтер и как он работает

Появление 3D-принтеров аналитики называют новой промышленной революцией. Технология трехмерной печати появилась, на самом деле, больше 30 лет назад – в 1984 году изобретатель Чарльз Халл разработал технологию трехмерной печати для воспроизведения реальных объектов на основе цифровой модели. Уже через два года появился и промышленный 3D-принтер. В последующие годы, до начала 21 века, эта технология постепенно развивалась – усовершенствовались методы печати, ученые занимались удешевлением технологии и сопутствующих материалов.

В 2005 году появились первые принтеры с высоким качеством печати, способные печатать в цвете. Настоящим прорывом стало появление нового принтера RepRap, способного печатать собственные детали, то есть практически заниматься воспроизведением. Одновременно с этим развивались и методы печати.

3D-принтер работает на основе компьютерной модели вещи, которую нужно напечатать. Вначале на компьютере с помощью специальных программ создается модель. Такие программы похожи на графические редакторы – пользователь может буквально нарисовать то, что ему нужно напечатать, программа превратит рисунок в 3D-модель, после редактирований и доработок, когда на экране отображается то, что человек хочет напечатать, созданная 3D-модель сохранятся в файле специального формата STL. Этот файл передается на принтер, который по этому, условно говоря, чертежу, собственно, и печатает объект.

Свои изделия 3D-принтер создает из специальных материалов. Так же, как гончар из глины лепит посуду или скульптор из камня создает скульптуру, 3D-принтер создает свои изделия из фотополимерных смол, металлоглины, термопластика, керамического порошка или специальных пластиковых нитей.

В зависимости от способа печати, принтер использует один из этих материалов. Основных технологий 3D-печати существует пока только две – это струйная и лазерная. Например, есть принтеры, внутри которых лазер будет засвечивать фотополимерные смолы, придавая им определенную форму. Те со временем затвердевают, и таким способом создается готовая вещь. Есть принтеры, которые тоже с помощью лазера склеивают порошок или нити в соответствии с моделью, накладывая их слой за слоем в определенном порядке.

Струйные 3D-принтеры могут выдавливать термопластик в соответствии с чертежом и формировать так контуры будущей детали. Сегодня есть даже 3D-биопринтеры, которые в качестве материала для будущей модели используют капли с живыми клетками. Эти клетки умеют расти и делиться и таким способом формировать будущий объект. Уже сегодня такие принтеры умеют печатать человеческие органы, а задача науки будущего – сделать так, чтобы эти органы приживались в человеческом организме – с организмом животных ученые уже давно и успешно научились взаимодействовать.

Изначально 3D-принтеры создавались для прототипирования, то есть создания готовой модели какого-то объекта. После того, как инженеры просчитали модель будущей детали или любой другой вещи на компьютере, такая деталь распечатывалась на принтере. Зачастую она была меньше, чем готовый продукт, возможно, состояла из других материалов. Но уже это было серьезным прорывом в промышленном производстве – появление такой модели позволяло составить впечатление о том, как будет выглядеть будущая ведь. Потом разработчики поняли, что эту технологию можно использовать и для печати небольших по размеру пластиковых вещей.

Со временем сферы применения 3D-печати расширились: не только небольшие пластиковые детали стали печатать на 3D-принтере, а еще и формы для будущего массового производства, домашние мелочи, а со временем даже оружие. Уже ведутся попытки использовать технологии 3D-печати для строительства зданий и фрагментов техники (в частности, автомобилей). Есть попытки печатать на 3D-принтере еду. Уже существует обувь из 3D-принтера (кстати, по словам создателей, такая обувь гарантировано не натирает ноги, ибо она сделана четко по размеру и форме ног конкретного человека), Nike недавно продемонстрировала сумку, напечатанную на 3D-принтере.

3D-принтеры уже продаются в украинских интернет-магазинах. Стоимость принтера начинается с 17 тыс. грн, но есть модели и по 55 тыс. Цена комплектующих для них тоже довольно ощутима – например, 1 кг фотополимерной смолы обойдется покупателям в 5,5 тыс. грн, а цена катушки пластиковых нитей – около 1 тыс. грн.

В домашних условиях вряд ли удастся напечатать на 3D-принтере обувь или сумочку, но вот небольшие фигурки для ребенка или необычные по размеру приспособления для кухни на домашнем принтере напечатать можно. Сувениры, чехлы для смартфонов и ключей, чашки, крючки и другую домашнюю мелочь уже сегодня можно делать дома.

Не исключено, что в будущем технологии 3D-печати станут столь доступными и популярными, что с их использованием можно будет печатать для себя персональные аксессуары или детали к бытовой электронике.