На данном уроке мы проследим историю развития аддитивных технологий, а затем рассмотрим строение 3D-принтеров в очках виртуальной реальности.
В 1982 году Чарльзу Холлу пришла на ум гениальная идея о нанесении слоев эпоксидной смолы друг на друга и после, закреплении получившейся формы ультрафиолетом. Позже он сделал этот процесс автоматизированным и, таким образом, появился первый электролитный 3D-принтер. Дальше эта технология развивалась, он создал компанию 3D Systems и постепенно, постепенно развивал свои электролитные 3D-принтеры. В последствии, технологию, работающую по такому принципу, засветки фотополимера, назвали стереолитографией (SLA).
Позже, в 1988 году, Скотт Крамп работал в своей лаборатории, и в какой-то момент к нему подходит его дочка и просит создать лягушонка, благо в то время в руках у него был клеевой пистолет, с помощью которого Скотт Крамп и создал его. Это вдохновило его о замене клея другим материалом, который был бы наиболее полезен инженерам, например, пластик, смешанный со смолой.
После череды исследований он действительно создал такой материал, а заодно и аппарат, который смог бы работать с таким материалом. И вот, в 1989 году он подает патент на аппарат по созданию трехмерных объектов методом послойного наплавления или, как в дальнейшем назвали данную технологию «Fused Deposition Modeling» (FDM) – технология моделирования методом наплавления.
Через три года он получает свой патент, за создает компанию Stratasys и продолжает совершенствовать свои аппараты, которые работают по данной технологии.
И только в 1996 году появляется понятие «3D-принтер», ранее это был аппарат по созданию трехмерных объектов. Однако понятие «3D-печать» появляется ещё позже, а именно в 1998 году.
Постепенно 3D-печать начинает набирать обороты, к ней появляется всё больше и больше интереса со стороны разработчиков и вот, в 2005 году, профессор университета Бата в Великобритании – Эдриан Боуер придумывает проект «RepRap». Суть проекта заключается в том, чтобы создавать машины или аппараты, которые могут воспроизводить части, себе подобные, то есть, по факту, это тот самый 3D-принтер, который позволяет печатать свои же части.
Далее появилась технология Эдриана Боуера «Fused Filament Fabrication» (FFF), представляющая собой метод осаждения расплавленной нити.
Рассмотрим подробнее устройство 3D-принтера.
Ссылка на программу:
https://yadi.sk/d/D7ZOtcbRncJzZQ
При запуске программы появится окно, в котором следует выставить нужные параметры. Так, во вкладке «Graphics» производится настройка разрешения экрана, поле флажка для полноэкранного режима «Windowed» ПК-устройства, и выбор монитора. Дополнительно нужно Ознакомиться с основными кнопками управления во вкладке «Input».
Для начала программы нажмите кнопку «Play!», а затем «Открыть Ultimaker 2».
Перед вами располагается принтер из серии Ultimaker 2. При наведении на любую деталь устройства появляется легенда. Она содержит название детали и её краткое описание. Для того что бы подробнее рассмотреть выбранную деталь, необходимо на неё кликнуть мышью либо контроллером, и, таким образом, система скроет все остальные детали.
Осмотрите принтер со всех сторон и подумайте, из каких основных частей состоит его внешний вид:
корпус;
катушка пластика;
механизм подачи;
рабочая платформа;
печатающая головка.
Корпус устройства может быть любой конфигурации: деревянный, металлический, из оргстекла или из любого другого материала, который позволяет гасить вибрации и, в целом, сохраняет свою жесткость.
Данный принтер, который находится сейчас перед нами, представляет собой систему, работающую в декартовой системе координат: X, Y, Z.
В данном случае, у нас печатающая голова (экструдер), через который проходит наш материал, где разогревается и откуда выдавливается, двигается по оси «X». В то время как платформа двигается по оси «Y» и по оси «Z». Однако это не единственный вариант перемещения экструдера и печатающей платформы.
Возможен вариант движения экструдера по оси «Y» и «X», а платформы только по оси «Z». А также движения стола по оси «X» и «Y», а экструдер по оси «Z».
Рабочая платформа крепится на винтах, необходимых для того, чтобы калибровать стол в горизонтальной плоскости, дабы не было никакого перекоса и пластик равномерно экструдировался на всей площади нашей рабочей платформы. Бывают принтеры и с автоматической калибровкой, когда не нужно вручную подкручивать никакие винтики, а принтер сам, перед каждым запуском печати автокалибрует платформу, но это менее надёжный способ.
С помощью регулировочного винта рабочей платформы прижимается высокопрочное стекло. Оно используется для повышения адгезии. В некоторых случаях дополнительно применяют клей с той же целью.
Далее рассмотрим печатающую голову, то есть экструдер, эта та самая главная часть принтера, которая и позволяет нам создавать все наши модели.
Как правило, он состоит из:
хотэнда (Hot End);
колдэнда (Cold End).
Колдэнд состоит, как правило, из механизма подачи, тефлоновой трубки и кулеров, которые охлаждают тот самый радиатор, через который внутри проходит пластик и, таким образом, мы отделяем нагревательный блок хотэнда, где начинает расплавляться пластик, от холодной, чтобы расплавление пластика не происходило заранее, иначе пластик будет разогреваться не в самом сопле, а выше, что может привести к засорам. Все компоненты соединены болтами в тело экструдера.
Как правило, сопло вкручивается в нагревательный блок, к которому присоединен нагреватель и, таким образом происходит нагревание пластика внутри.
Есть также и воздуходувы, которые необходимы для того, чтобы входящий холодный воздух направлять точно к той части, где происходит экструдирование пластика, для того чтобы он быстрее затвердел и принял свою форму, иначе, если мы будем выстраивать очень маленькие по площади объекты без охлаждения, возможно повреждение продукта.
Материалы, которые используются для 3D печати существуют в огромном разнообразии. Выбор зависит от множества характеристик: температуры стола и экструдера, наличия адгезии, строения тела печатающей головки, цвета, уровня навыка и сферы применения. Сырье находится в катушках массой от 750 граммов до 1 килограмма. Она размещается и фиксируется в держатель катушки.
Для выхода из программы нажмите клавишу «Esc».