3D-печать все чаще находит применение в нашей жизни, она становится незаменимым помощником и используется во многих профессиональных областях жизнедеятельности человека. С помощью такой печати проводятся различные эксперименты в строительстве, медицине, полиграфии, в производстве. Применяется объемное моделирование в ювелирном деле, архитектуре, для изготовления различных сувениров. Рассмотрим сновные сферы использования 3D-печати.
3d-печать позволяет изготовить макеты различных строений – создаются не просто отдельные дома, а целые микрорайоны с развитой инфраструктурой, в которую входят дороги, уличное освещение, деревья. Материалом для печати служит недорогой гипсовый композит, и поэтому готовая продукция имеет низкую стоимость. Цвет изготовленных предметов может быть абсолютно любой – для 3d-печати доступно более 390 тысяч всевозможных тонов и оттенков.
На рисунке 1 показаны макеты зданий, созданные с использованием трёхмерной печати.
Рис. 1. Применение 3D печати в архитектуре
Для печати трёхмерных архитектурных макетов используют дешёвый гипсовый композит, который обеспечивает низкую себестоимость готовых моделей.
Основные устройства, на которых распечатываются предметы – это ZPrinter (модели 250, 450, 650, 850) для создания цветных предметов, черно-белое моделирование выполняется также на принтерах 3D ZPrinter моделей 150, 350.
Южно-калифорнийские инженеры разработали схему трехмерной печати для работы с предметами больших размеров. Такая техника используется в роли строительного крана, бетонные стены создаются наслоением материала. Для объемного принтера на возведение 2-этажного дома потребуется менее суток, и здание будет практически готово. После этого работы строителям нужно будет только поставить окна и отделать помещение изнутри.
Рис. 2. 3D принтер строит дом
Голландцы предложили создать необычный дом в виде ленты Мебиуса, он будет напечатан из песка и других связующих составляющих. Не исключена возможность, что через десятилетия с помощью 3-d технологий можно будет создавать целые жилые кварталы с благоустроенными домами.
Рис. 3. Здание в форме ленты Мёбиуса, напечатанное 3D принтером
Вполне возможно, что через несколько десятков лет вырастут целые посёлки с великолепными комфортными домами, построенными по технологии 3D печати.
Все чаще 3d-печать применяется для изготовления предметов небольшими партиями. Трехмерным моделированием можно создать уникальные изделия – это могут быть предметы искусства, прототипы будущих моделей. Макеты удобно использовать для экспериментов, а также устраивать с помощью их презентации. В мелкосерийном изготовлении применяются 3Д-принтеры Dimension, Fortus, Elite (400mc и 900 mc).
Рис. 4. Мелкосерийные модели, напечатанные 3D принтером
3d-принтеры экономят время и средства разработчикам новых механизмов. Для тестирования нового узла или агрегата требуется изготовить детали, но их создание в единичном экземпляре обходится производству слишком дорого. 3-d технологии позволяют создать макет гораздо дешевле, при этом части механизма получаются очень точными в изготовлении, и на производство уходит немного времени.
Рис. 5. Функциональное 3D тестирование
Для функционального 3D-тестирования применяют Objet 24 и 30, Eden 250, 260V, 350, 500V, а также Objet 260 Connex, Connex 350 и 500. Для создания функциональных пластиковых 3D-моделей используют машины Dimension uPrint, uPrint+, Elite, SST 1200ES, а также Fortus (400mc и 900mc).
3Д-печать может оказать неоценимую помощь в медицине – распечатывание человеческих органов на трехмерном принтере не просто облегчит проведение операций, в некоторых случаях спасает человеческие жизни.
Рис. 6. Прототипы зубных коронок, созданные на 3D принтере
Нередко можно встретить применение новых технологий 3D при изготовлении коронок и протезов в стоматологии. Модель протеза создается из различных материалов, в том числе могут использоваться и живые клетки. Необходимость применения зависит от поставленных перед медработниками задач.
В качестве примера приведем такую ситуацию из жизни – из-за браконьеров орел лишился клюва. На 3d-принтере напечатали копию клюва, и птице была проведена успешная операция.
3Д-печать позволяет производить замену человеческих костей – уже найдены качественные заменители. К примеру, в 2013 году одному пациенту создали на объемном принтере череп, а у человека имелись повреждения черепной коробки на три четверти. Пациент за счет изготовленного на принтере черепа остался жить.
Рис. 7. Орлиный клюв, напечатанный 3D принтером
Рис. 8. Экзоскелет, напечатанный на 3D принтере для девочки с атрофированными мышцами рук
Техника дошла до того, что уже найдены заменители человеческой кожи, донором живых клеток является специальный гель. Теперь на кожные повреждения можно накладывать распечатанные на принтере «заплатки».
В 2011 году воспроизведена человеческая почка. Для этого 3D-принтеру потребовалось 3 часа.
Российские ученые также не отстают от мирового прогресса: к 2018 году обещают создать вполне работоспособную почку, пока же ведутся разработки по печати щитовидной железы.
Рис. 9. «Заплатка» для человеческой кожи, напечатанная 3D-биопринтером
Рис. 10. 3D принтер печатает живую почку
Для печати пластиковых медицинских прототипов, совместимых с биологическими организмами, используются 3D принтеры Eden 250, 260V, 350, 350V, 500; Fortus 400mc, 900mc; Objet 260 Connex, Connex 350 и 500.
Использование технологии 3D печати в образовании позволяет получить наглядные пособия, которые отлично подходят для классных комнат любых образовательных учреждений, начиная от детских садов и заканчивая вузами.
Современные 3D принтеры отлично подходят для классных комнат, поскольку имеют повышенную надёжность, не выделяют во время печати вредных для здоровья продуктов, не предъявляют особых требований к утилизации, не содержат режущих и бритвенных материалов, не имеют лазеров.
Рис. 11. Наглядные пособия, напечатанные 3D принтером для учреждений среднего профессионального образования
Предполагается, что оснащение образовательных учреждений конструкторских или дизайнерских специальностей 3D принтерами поспособствует повышению эффективности образовательного процесса и быстрому усвоению знаний учащимися и студентами.
Принтеры с технологией 3D печати постепенно осваивают сферу производства одежды, и в первую очередь – производство моделей для высокой моды.
Не так давно голландский модельер Айрис Ван Херпен представила коллекцию «Напряжение», все модели которой были созданы при помощи 3D печати. Коллекция была представлена на Неделе высокой моды в Париже.
Рис. 12. Комплекты одежды, напечатанные с использованием 3D принтера
Технология 3D печати позволяет использовать для изготовления одного предмета одежды несколько различных материалов. Такой подход позволяет решить проблемы, связанные с прочностью и эластичностью изготавливаемых вещей.
Рис. 13. Комплекты одежды, напечатанные 3D принтером
Одежду, напечатанную 3D принтером, пока можно увидеть только на показах мод. Но не остаётся сомнений, что внедрение подобных изделий в массовое производство является лишь вопросом времени. Возможно, в ближайшем будущем мы сможем не выходя из дома напечатать себе новую рубашку, вечернее платье или даже шубу необходимого цвета и размера.
Первая пара обуви, напечатанная на 3D принтере, появилась в 2011 году благодаря стараниям шведских студентов. Сегодня трёхмерная обувь, напечатанная на принтерах, красуется на ведущих подиумах всего мира. Существенным преимуществом такой обуви является точный учёт индивидуальных особенностей её владельца, включая размер и форму стопы.
Рис. 14. Женская обувь, напечатанная на 3D принтере
Внешний вид 3D обуви существенно отличается от традиционной, поэтому она будет пользоваться спросом среди креативных молодых людей, которые хотят подчеркнуть свою индивидуальность.
3D принтеры научились печатать не только женскую, но и мужскую обувь. Студент Лондонского колледжа моды Росс Бербер в своей дебютной коллекции представил пять пар обуви, напечатанных на принтере.
Условные обозначения:
белая обувь – заготовки, чёрная обувь – готовые модели
Рис. 15. Мужская обувь, напечатанная на 3D принтере
Для изготовления 3D обуви используют полиуретан, резину и пластик. Стоимость такой обуви пока слишком высока, чтобы наладить её массовое производство.
Как известно, при изготовлении ювелирных изделий самой трудоёмкой процедурой является создание восковых прототипов, которое требует колоссальных затрат времени. С появлением 3D принтеров у ювелиров появилась возможность быстро выращивать восковые модели украшений, предварительно разработанные в специальной программе.
Рис. 16. Прототипы ювелирных украшений, напечатанные 3D принтером
Для создания прототипов ювелирных украшений с использованием 3D принтера используется специальный материал, по своему составу похожий на ювелирный воск.
Для печати прототипов ювелирных украшений можно использовать следующие 3D принтеры: Soldscape T76, Eden 260V и 500V, Objet260 Connex и др.
Трёхмерные принтеры позволяют изготавливать пробные макеты упаковки, флаконов и бутылок оригинальной формы. Прототипы могут быть цветными, с включением всех элементов дизайна, в т.ч. этикеток, штрих-кодов, фирменных знаков. Готовые модели упаковки могут быть продемонстрированы заказчику перед запуском в массовое производство. Преимущество 3D прототипов налицо: заказчик может подержать упаковку в руках, оценить её фактуру, текстуру, цветовое оформление и некоторые другие характеристики.
Рис. 17. Прототипы бутылок, напечатанные 3D принтером
Для изготовления пластиковых упаковок в настоящее время используют следующие 3D принтеры: Dimension uPrint, uPrint+, Elite, SST 1200ES; Fortus 400mc и 900mc. Для изготовления полупрозрачной и детализированной упаковки используются принтеры: Objet 24 и 30; Eden 250, 260V, 350, 500V; Objet 260 Connex, Connex 350 и 500. Для печати цветной упаковки лучше всего подойдут принтеры ZPrinter 250, 450, 650 и 850.
Использование 3D принтеров для создания уникальных игрушек и сувениров уже ни у кого не вызывает удивления. Теперь легко получить готовый полноцветный прототип перед запуском изделия в массовое производство. Анализ прототипа позволяет изучить текстуру будущего изделия, его форму, размер и цвет.
Чаще всего сувенирные изделия печатают из гипсовых материалов, дополнительно обработанных для увеличения прочности готового изделия. 3D принтеры печатают сувениры с различной цветностью, вплоть до полноцветной текстуры в 390000 оттенков.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Для изготовления цветных игрушек и сувениров больше всего подходят принтеры ZPrinter 250, 450, 650 и 850.
Применяя 3D принтеры можно создавать объёмные цветные карты, точно отображающие ландшафт местности или указывающие уровни залегания различных пород.
Рис. 19. Ландшафтная 3D карта
Возможно, в ближайшем будущем 3D принтер станет таким же неотъемлемым атрибутом нашего быта, как холодильник, микроволновая печь или телевизор, и мы будем с удивлением вспоминать те времена, когда люди не умели печатать одежду, посуду, обувь и прочие полезные предметы в домашних условиях, а покупали всё это в магазине.
