для чего 3д принтер дома
3D-принтер дома? Нужен ли?
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Статья относится к принтерам:
Очень сложный вопрос для человека, понимающего всю глубину этой пропасти … «Какой пропасти?» — спросите вы. — Той, что образовалась между 3D-принтерами и рядовыми гражданами, непонимающими, зачем платить даже 10 тыс. за 3д принтер.
Еще сложнее выглядит этот вопрос для людей, таких как мы, которые занимаются продажей, пусть и хороших принтеров Up, но не имеющих широкой сферы применения в головах людей.
Для начала рассмотрим сферы, в которых даже обычный школьник с 3D-принтером может побить многие крупнейшие супер-пупер перекорпорации:
· Изготовление пластиковых деталей бытовой техники, таких как ручки, кнопки, шестеренки, защелки, заглушки, крепления и прочая мелочь. Без них приборы теряют свой внешний вид (что немаловажно) или даже выходят из строя.
· Запчасти для автомобилей, велосипедов, мотоциклов и прочих средств передвижения. Здесь перечислять можно бесконечно… Любая компания заинтересована в расширении производства, поэтому выпуск деталей, на 1 мм отличающихся от продукции конкурентов, не новость. Цены же монополистов ограничивает только совесть, поэтому изготовление соответствующей запчасти на 3D-принтере стоит порою в 100…1000 раз дешевле. А если дома стоит свой филаэсктрудер?
· Образование. Для читателей форума не секрет, что в России хоть и не массово, но действуют программы в стиле «3D-принтер в каждую школу». Особенно активно это происходит в Екатеринбургской и Воронежской и областях, где заинтересованность есть на уровне губернаторов. ДА! Сейчас 3D-принтеры в образовании практически не применяются. Но сколько лет нам осталось до таких компьютерных классов?
Как думаете, какие будут домашние задания?:-)
Здесь мы плавно переходим в сферу размышлений, ведь последний пример пока только набирает обороты. Да и предыдущие… много ли людей сегодня находит время на какое-то хобби после 8-часового рабочего дня и вечерних новостей? (Наверное, все они собрались на этом ресурсе:-)) Даже за ремонтом техники проще обратиться к специалисту, чем самому что-либо моделить.
Но почему же все так печально? Почему 3D-печать распространяется только в Китае лавинообразно, а у нас тишь…
· Одна из причин в том, что 3D-печать в будущем заберет жирный кусок доходов у многих корпораций, а в Китае, как вы знаете, коммунизм….
· Вторую причину мы уже упоминали в одной из прошлых статей — это стремительный рост возможностей технологии и не успевающая за ним человеческая фантазия.
· Третья причина — потрясающая «ленивость» человеческого мозга, инерционность его работы, вызванная физиологическими особенностями.
Для решения любой проблемы нужно пройти три этапа: осознать причины, наметить решение и приступить к действию. Первое мы постарались сделать в этой статье:-).
Вот только малая часть того, что мы распечатали на своих UP! Mini? UP BOX, UP! Plus2
Зачем дома 3D-принтер: варианты использования, цена печати
Как это работает?
Начнем с краткого экскурса в технологию трёхмерной печати и возможности 3D-принтеров. Сейчас все модели на рынке можно условно поделить на две категории: это FDM- и SLA-устройства.
К первым относятся практически все распространенные принтеры — метод FDM (Fused deposition modeling) подразумевает выращивание объекта по слоям из пластиковой заготовки, которая имеет форму прутка. Технология быстро осваивается и развивается, на нее есть спрос. Рынок уже буквально заполонили самые разные FDM-принтеры на любой бюджет, в том числе «сделай-сам» модели, которые собираются пользователем вручную. В общем, 3D-принтеры уже более чем доступны для неспециалистов.
Не так давно стали появляться и SLA-принтеры, которые работают по технологии лазерного спекания, но пока они очень дорогие и на потребительском рынке не пользуются таким большим спросом, как FDM-устройства, поэтому речь дальше пойдет именно о последних.
В качестве заготовок FDM-принтеры используют нити, в основном, из пластика PLA и ABS. Первый более экологичен, второй — более устойчив к нагрузкам. Пластик подается через экструдер на рабочую платформу, там застывает, платформа опускается на высоту этого слоя — и это процесс повторяется снова и снова, пока объект не будет создан полностью.
Проще говоря, чтобы создавать какие-то предметы в домашних условиях, потребуется купить и настроить 3D-принтер, запастись заготовками, после чего найти или сконструировать трехмерную модель объекта, который планируете создать. Если хотите конструировать самостоятельно, многие производители комплектуют свои модели бесплатным ПО. Также существует масса программ для создания 3D-моделей. Если же у вас нет желания этим заниматься — в Сеть выкладывают множество готовых моделей.
Зачем нужен 3D-принтер?
Основное достоинство 3D-печати заключается в том, что благодаря ей практически любой человек может создать в домашних условиях нужную ему вещь. Но серьезный бизнес на основе штампования предметов на 3D-принтере построить сложно, потому что такая печать не заменит серийное производство, как минимум, из-за невысокой скорости изготовления модели. Так что 3D-принтер — это, в основном, инструмент для DIY-задач и поделок: с его появлением у вас дома появляется мастерская, где можно изготавливать самые разные предметы, от настенных крючков до светильников.
Рассмотрим сферы, где 3D-принтер может пригодиться.
Изготовление пластиковых деталей. Особенно актуально это для бытовой техники и детских игрушек — иногда ломаются всевозможные защелки, кнопки, шестерёнки, ручки и т.д., и не всегда эти детали можно легко заменить. На 3D-принтере можно без проблем напечатать такую же деталь или даже лучше. Причем «вырастить» реально и подвижные детали, и состоящие из нескольких частей.
Хобби. Энтузиасты печатают на 3D-принтере и приспособления для рыбалки, и детали для моделирования самолетов, машин, кораблей, и фигурки из мира анимэ и компьютерных игр. С распространением принтеров, способных создавать объекты в нескольких цветах, коллекционеры стали активнее осваивать 3D-печать.
Игрушки. Это непочатый край для тех, у кого есть дети. 3D-принтер выручит в любых ситуациях — сломалась любимая игрушка, нужна дополнительная посуда в детскую кухню, наборы для сюжетных игр, требуются новые аксессуары к детской железной дороге. А к Новому году, например, можно создавать вместе с детьми елочные игрушки и тематические украшения для дома.
Предметы быта. Это одна из самых популярных областей применения 3D-печати — пользователи изготавливают ручки, крепежи, полочки, крючки, приспособления для полива. Если зайти на любой ресурс, где люди делятся друг с другом моделями, можно почерпнуть очень много идей, которые раньше даже не приходили вам в голову. Например, умельцы изготавливают ручки для комодов с местом для подписей, где что лежит, держатели для телефона в душе и даже подставки для рожков с мороженым.
Запчасти для транспортных средств. Актуально для владельцев автомобилей, мотоциклов, велосипедов и другого транспорта. Часто для создания спроса производители выпускают уникальные запчасти для своей техники, которые поставляются под заказ. Ничего не мешает печатать на 3D-принтере вышедшие из строя шестеренки в механизмах автомобиля, например, в приводе стеклоподъемника, всевозможные кронштейны, колпачки для дисков, штуцеры, элементы салазок люка, узлы креплений дворников и т.д. Это позволит сэкономить не только бюджет, но и время.
В последнее время 3D-принтеры стали использовать для кастомайзинга автомобилей и мотокастомайзинга: люди печатают для них декоративные элементы, не несущие большую нагрузку.
Образование. Отечественные производители 3D-принтеров периодически организуют программы по внедрению этой технологии в школы и даже обучают учителей работе с трехмерной печатью. Вполне возможно, что через несколько лет в каждой школе уже будут классы с 3D-принтерами, на которых будут создаваться образовательные проекты, демо-материалы и модели чего угодно.
Пока же можно создавать дома модели вместе с ребёнком-школьником, заодно обучая его пространственному мышлению. И, конечно, с помощью трехмерного принтера печатать проекты, прототипы и наглядные модели могут сами преподаватели, а также студенты.
Профессиональное использование трехмерного принтера в домашних условиях — удел архитекторов, дизайнеров и представителей других креативных профессий. Архитекторы создают модели зданий и прочих объектов, художники — объекты инсталляций, модельеры — аксессуары и элементы одежды, фотографы — вспомогательные приспособления и редкие запчасти. Конечно, медицинские протезы или подобные сложные объекты на бытовом принтере «выращивать» никто не будет — здесь уже нужен высокоточный профессиональный агрегат.
Аксессуары для гаджетов. Это то, что чуть ли не первым делом печатает новоявленный владелец 3D-принтера — чехлы и подставки для смартфонов и планшетов, холдеры для пультов, кнопки, крепления и многое другое. Во-первых, это просто, во-вторых, полезно, ну а в-третьих, готовых проектов в Сети очень много.
Сувениры. Различную сувенирную и бизнес-продукцию выгодно печатать на 3D-принтере частным предпринимателям. Это фирменные эмблемы, брелоки, корпуса для флэшек и т.д. Кроме того, трехмерная печать позволяет с легкостью создавать несложную бижутерию и даже оправы для очков.
Это основные идеи домашнего использования 3D-принтера, которые уже обкатаны пользователями. Разберемся, что нужно учесть перед тем, как завести дома такого «питомца».
Сколько это стоит?
Разброс цен на сами принтеры очень велик — от 10 000 рублей до бесконечности. Сюда надо добавить цену расходников, поэтому перед покупкой принтера важно определиться с целями печати, нужен он вам просто для развлечения или же вы преследуете более серьезные задачи. Также советуем заранее обдумать объем загрузки девайса и функции, которые вам понадобятся (например, поддержка многоцветной печати сразу же делает принтер значительно дороже).
3D-принтер начального уровня Anet A8 поддерживает даже печать из дерева и нейлона, а стоит от 10 000 рублей
Помните, что Kit-наборы для самостоятельной сборки принтера могут грешить нестабильным качеством печати, а иногда к этому добавляется неустойчивая рама. Бывает целесообразно не заказывать принтер у китайских продавцов, а переплатить и поддержать отечественного производителя, который предоставляет адекватную техподдержку, постоянные обновления ПО и гарантийное обслуживание.
Отечественный 3D-принтер PrintBox3D 270 PRO с сервисным обслуживанием в РФ. Средняя цена — 155 000 рублей
Выбор, как уже было сказано, среди принтеров огромный, а средняя цена агрегата для домашнего использования — около 100-150 тыс. рублей. Часто производитель комплектует принтер стартовым набором с расходниками, что тоже немаловажно.
Что касается расходных материалов, то нити пластика ABS, PLA, HIPS, нейлоновая нить и т.д. стоят от 1 рубля за грамм — цена зависит от производителя. Например, фирменные катушки от Makerbot стоят примерно 6-7 рублей за грамм, и одна катушка такого PLA-пластика массой 900 г обойдется в 6700 рублей.
Грубо говоря, 10-граммовая ручка для комода обойдется вам минимум в 10 рублей, чехол для смартфона — в 15-20 рублей и т.д. Умельцы вообще обходятся без покупки картриджей и делают их сами из пластиковых отходов при помощи специального оборудования, но в него тоже надо вложиться. Многое зависит, опять же, от целей печати — если создаете что-то с повышенной прочностью, то лучше серьезно подойти к выбору материала и потратить на него чуть больше.
Также помните, что при FDM-печати понадобится постобработка деталей. Придется обзавестись, как минимум, растворителями и наждачной бумагой, а при высоких требованиях к внешнему виду конечной модели потребуется виброинструмент.
Подводные камни 3D-печати: всем ли нужен такой принтер
Маркетологи наперебой расписывают достоинства 3D-принтеров, работающих по FDM-технологии. Однако действительно ли счастливый покупатель становится обладателем «волшебной коробочки», способной воспроизвести любую пластиковую деталь, или это все-таки инструмент DIY, как гравер или прибор для выжигания, и будет полезен не всем?
FDM или Fused deposition modeling (а также FFF или Fused Filament Fabrication) — метод аддитивного «выращивания» объектов, на основе которого построены почти все современные «бытовые» 3D-принтеры. Методика подразумевает послойное «выращивание» объекта из расплавленного пластика, подающегося в виде прутка.
Идея изначально была запатентована, но срок действия патента истек и после этого на рынок хлынули недорогие 3D-принтеры самых разных производителей — от именитых американцев до безымянных китайцев — на любой вкус и кошелек. Кто-то выбирает по бренду — однако если у вас есть познания в электронике и желание решать возникающие проблемы самостоятельно (без технической поддержки производителя), можно сэкономить, приобретя кит-комплект или вообще собрав принтер с нуля по одной из сотен опубликованных моделей.
Бочка меда
Технология FDM действительно впечатляет. Сегодня речь идет уже не просто о средстве для быстрого прототипирования для дизайнеров и архитекторов. По сути, имея трехмерную модель объекта, мы можем воспроизвести его в домашних условиях, при необходимости изменив масштаб или немного доработав его в редакторе. К примеру, можно скачать модель крепления для телефона в автомобиль и масштабировать ее под собственное устройство. Или же с нуля нарисовать любую бытовую деталь — от абажура на лампу до дверной ручки, не говоря уже о всяких мелочах вроде самодельных креплений к GoPro, элементов детских конструкторов и т.п.
Конечно, 3D-печать не может заменить конвейер с массовым производством — скорость послойного формирования деталей из пластика невысока, поэтому один «типовой» принтер может обслужить в лучшем случае только запросы своего хозяина. Но задачи обскакать существующие технологии производства и не стоит. 3D-печать правит там, где нужна максимальная кастомизация и серийное изготовление было бы категорически нерентабельным. Поэтому она очень полюбилась поклонникам DIY в самых разных сферах и т.п. По-сути 3D-принтер — это и есть инструмент DIY.
Бытовая 3D-печать сейчас испытывает взрывной рост. Технология FDM — довольно простая, а сообщество энтузиастов уже разработало несколько типовых конструкций подобных принтеров, отличающихся методами подачи прутка и кинематикой. На базе этих типовых конструкций создаются как фирменные принтеры, так и десятки, если не сотни самоделок, отдельные детали или даже полные кит-комплекты к которым можно купить на Ebay или AliExpress.
Дегтя… тоже бочка?
Казалось бы, технология обкатывается, дешевеет, при этом на нее уже существует нешуточный спрос. Не это ли залог скорого грандиозного успеха на массовом рынке (как это уже происходило с мобильными телефонами, цифровыми фотоаппаратами, а немногим ранее — и компьютерами)? Не пора ли покупать?
Как нам кажется, торопиться не стоит. Технология FDM довольно капризна, и пока ей далеко до того, чтобы стать эдаким «цифровым фотоаппаратом» или «стиральной машиной» в руках несведущего пользователя. Почти на каждом углу здесь приходится применять инженерную мысль. Справедливости ради стоит отметить, что если с инженерной мыслью у вас все в порядке, то возможности 3D-печати действительно огромны. Но лучше заранее знать, на что вы «подписываетесь».
Обработка стола и модели
Послойное нанесение чего-либо требует специальной подготовки моделей и поверхности, на которой осуществляется печать, плюс нужна будет постобработка деталей.
Принтер поставляется со стеклом или столиком из металла — не любой материал прилипнет на них без дополнительных ухищрений (и не любой потом отлипнет без нарушения геометрии модели). PLA-пластиком можно печатать на столе без подогрева, используя покрытие из синего скотча — особо прочного малярного скотча от 3M, который теперь предприимчивыми пользователями был переквалифицирован в «скотч для 3D-печати». Подавляющему же большинству термопластиков нужен как минимум подогрев стола, а иногда и дополнительные клеевые покрытия (лак, клей, пиво, сироп из ацетона и т.п. — протестированных пользователями вариантов существует масса). Поиск подходящего именно этому принтеру (и пластику) покрытия — путь экспериментов и ошибок. Придется испортить не одну модель, прежде чем найдется тот самый оптимальный вариант.
Но печатью первого слоя проблемы не ограничиваются. Нить из расплавленного пластика не может висеть в воздухе, соответственно, на сильно выступающих частях (например, деталях с обратным уклоном) необходимы поддержки, которые по окончании печати потребуется срезать, как-то обрабатывая место среза, чтобы не было острых краев. Надо отметить, что и самая обыкновенная вертикальная стенка после 3D-принтера не будет идеально гладкой (будут заметны как минимум границы слоев, а может и другие дефекты). Так что постобработка потребуется почти всем деталям, для которых важны качества поверхности.
Не все пластики хорошо поддаются постобработке. Тем, кто печатает много и разными материалами, дома придется завести целый набор растворителей, ручной инструмент и т.п. (как и тем, кто активно развлекается DIY). Кстати, при этом часть пластиков еще и токсична при печати — так что нужны закрытые корпуса, вытяжки и т.п.
Особенности расходников
Характеристики результата сильно зависят от расходных материалов
Проблемы с качеством могут определяться не только заводским браком, но и вполне «штатными» особенностями используемого материала: например, некоторые типы пластика гигроскопичны (впитывают воду из окружающей среды). Если не хранить такой пластик в плотно закрытых пакетах с силикагелем, пруток становится хрупким, может ломаться при подаче, издавать при печати странные звуки, плохо ложиться на модель и т.п.
В целом даже если качество материала на высоте (нет очевидных проблем), для печати определенным пластиком подходит не любая модель. Одни материалы хрупкие и не позволяют печатать тонкие стенки, другие — наоборот, хорошо расслаиваются в объеме.
Каждый пластик имеет свою оптимальную температуру печати. При ее превышении ухудшается детализация и появляются поверхностные дефекты. В обратной ситуации плохо спекаются слои. Точно так же существуют оптимальные толщина слоя, параметры ретракта (обратного движения нити) и прочие подобные параметры.
Многие огрехи печати можно «скомпенсировать», уменьшив скорость. Но правильно говорят, что главная проблема — не напечатать объект, а сделать это за разумное время. Поэтому для объектов больше спичечного коробка придется разбираться с оптимальными настройками для каждого пластика.
Сложностей добавляет то, что детальные настройки не подскажут «коллеги» на форуме — оптимальные параметры во многом определяются самим принтером: насколько хорошо у него откалиброван сенсор температуры; используется ли удаленная подача нити и т.п. Плюс конечные цифры могут отличаться у одного и того же пластика разных производителей, а также у катушек разных цветов от одного производителя.
«Фокусы» принтера
Капризничать умеет и сам принтер. У каждой из существующих на рынке конструкций есть свои недостатки. Где-то моторы, которые должны быть идеально синхронизированы, работают немного не так; где-то — колеблется стол во время печати на высокой скорости; где-то слишком большой вклад дает вес печатающей головки. Точно так же есть и «больные места», которые вылезут вне зависимости от того, самосборный ли это принтер, китовый или купленный в виде «черного ящика от производителя». В первых двух случаях вероятность получить глюки несколько выше, но и фирменное происхождение не избавляет устройства от «типовых» болезней.
В среднестатистическом 3D-принтере довольно много движущихся частей, а механика имеет свой ресурс работы. В одних устройствах снашиваются пластиковые шестерни, в других постепенно перекусывается фитингом тефлоновая трубка и т.п. Рано или поздно такие небольшие огрехи начинают сказываться на результате печати. Увы, но универсального FAQ, помогающего по итоговому результату выловить проблему, нет. Тут как в старых автомобилях — надо искать коллег по несчастью, штудировать форумы и надеяться, что с этой проблемой уже кто-то сталкивался. Или — как вариант — выяснить, какой из узлов виноват в проблеме, и полностью его перетрясти. Но это уже в большей степени напоминает постройку собственного принтера с нуля.
Программные ошибки
До того, как десятки метров прутка превратятся в жизнеспособный объект, модель должна пройти процедуру слайсинга — нарезки на слои с учетом технических характеристик принтера — размера сопла, толщины слоя и т.п. Слайсер может «наломать дров», если изначальная модель не замкнута (бывает так, что на простейшей модели получаются дыры — в самом прямом смысле). Для «лечения» моделей существуют онлайн сервисы и инструменты в специализированном ПО, но не всегда они справляются с поставленной задачей. При этом они и сами вполне могут «потерять» какие-то детали.
Откровенно говоря, слайсер может ошибиться, даже если модель совершенно нормальная, а виной тому — округление. Если шаг резьбы вала по какой-то оси не пропорционален толщине слоя, при слайсинге будет накапливаться погрешность округления, которая на модели проявляется в форме рифленой поверхности.
Если же говорить более глобально, основная проблема потребительской 3D-печати в существующем варианте — отсутствие обратной связи при выращивании модели: принтер просто не видит, что именно он печатает. Существуют датчики температуры, застревания нити и другие инструменты, но внешний вид модели не оценивается никак. Единственная обратная связь идет через пользователя, по-своему трактующего происходящее.
В итоге 3D-принтер сегодня — это не совсем бытовая техника. Его нельзя сравнить с обычным принтером и тем более какой-нибудь стиральной машиной. Представляете, если б для удачной стирки одежды вам необходимо было в ходе экспериментов подбирать частоту вращения барабана машины, меняя ее через прошивку? Да, для некоторых это действительно было интересно, но вряд ли для большинства.
3D-принтер ближе всего к электроинструменту. Это отличное средство создания объектов, но им надо уметь пользоваться. К сожалению, на данный момент эта мысль не совсем ясно читается в рекламе некоторых 3D-принтеров — в результате появляется вполне заметная доля разочаровавшихся покупателей, ожидавших чудес из научной фантастики, а получивших неиспользуемую подставку под барахло дома.
Будущее
На мой взгляд, в будущем у технологии 3D-печати все же есть шанс стать по-настоящему бытовой. Во-первых, FDM стремительно развивается: совершенствуются прошивки, добавляются новые датчики и т.п. Одновременно с этим в геометрической прогрессии растут объемы русскоязычной документации, вполне доступной для понимания неспециалистами.
Во-вторых, на потребительский рынок в прошлом-позапрошлом годах начали выходить принтеры, работающие по другой технологии — методу лазерного спекания (SLS), благо патентные ограничения на SLS закончились в 2014 году. Однако пока стоимость устройств превышает 5 тыс. долларов США. Так что пока, говоря о потребительской 3D-печати, мы все же подразумеваем FDM со всеми сопутствующими проблемами.