Идеи для бизнеса на 3D-принтере: как выбрать устройство, как организовать 3D-производство

Технология печати

На сегодняшний день существует несколько технологий печати, в которых используются разные материалы и методы. Но все эти технологии основаны на одном и том же принципе — так называемом послойном росте твердого объекта.

Сделаем небольшой экскурс в эти методики, особо не углубляясь в научные дебри. Начнем, пожалуй, с самой простой и доступной технологии.

Принципы работы 3D-принтера

3D-принтер — это машина с числовым программным управлением, которая использует послойный метод для создания детали. Чтобы напечатать объект на 3D-принтере, нужно создать его виртуальную трехмерную модель. Затем в печатающую секцию вводится программа последовательного изготовления этого объекта.

По этой программе с помощью специального воска, пластикового или металлического порошка поэтапно наносятся тонкие слои материала друг на друга. В результате из аппарата выходит трехмерный физический объект.

Очень ценной особенностью 3D-печати является то, что процесс абсолютно исключает любое вмешательство в виде человеческого фактора, так как создается полностью точная физическая копия запрограммированной виртуальной модели.

В зависимости от конструкции 3D-принтера и используемого материала существуют разные принципы создания физического трехмерного тела. Малые предприятия в основном используют 3D-принтеры, работающие с пластиком. В таких узлах расплавленная пластическая масса «выдавливается» из печатающей головки в виде последовательных слоев, которые застывают на приемном столе.

Регулировка подачи пластической массы осуществляется файлом, содержащим необходимую информацию о виртуальной модели. Этот файл, в зависимости от типа 3D-принтера, вводится непосредственно в печатную машину или передается на нее через подключенный ПК.

3D-печать осуществляется путем поэтапного нанесения тончайших слоев материала, в данном случае гипса

Создание объекта с помощью металлического порошка состоит из выполнения следующих последовательных действий:

1. Печатающая головка наносит специальный клей на запрограммированные участки поверхности.
2. По всей поверхности распыляется мельчайший металлический порошок.
3. В местах нанесения клея этот металлический порошок затвердевает.
4. Излишки порошка сдуваются.

Затем процесс повторяется снова и снова. В результате получается довольно хрупкая деталь. Для большей прочности он покрывается специальным бронзовым порошком и подвергается термообработке.

3D-принтеры в малом бизнесе

Устройства, которые можно использовать для 3D-печати, можно разделить на три большие группы:

• 3D-принтеры для домашнего использования;
• профессиональные 3D-принтеры;
• комплексы на базе 3D-принтеров, используемые в крупных производствах.

Между этими группами нет четких границ, особенно между домашними и профессиональными 3D-принтерами.

Виды 3D-технологий

В целях малого бизнеса 3D-принтеры в основном используются для дома, который также называют потребительским. В основном работают с пластичной массой или, как ее еще называют, пластиковой проволокой. Принцип работы пластиковых 3D-принтеров основан на методе послойного нанесения пластиковой смеси.

На английском языке этот метод создания объектов называется FDM (Fused Deposition Modeling). Принтеры по методу FDM относятся к бюджетным устройствам. Их стоимость варьируется от 28 до 140 тысяч рублей.

FDM — самая распространенная технология 3D-печати в мире

С помощью устройств методом ФДМ возможно изготовление украшений, сувениров, игрушек и надписей. Надежность домашних 3D-принтеров не хуже, чем у профессиональных устройств, но они значительно уступают последним по производительности и способности работать длительное время без наладки. Также изделия, полученные на домашних 3D-принтерах, обычно нуждаются в дальнейшей доработке.

Существуют и другие технологии 3D-печати, которые отличают разные типы 3D-принтеров:

• Лазерное спекание (SLS и DMLS). Здесь материал в виде порошка напыляется на поверхность стола и облучается лазером с запрограммированными по интенсивности областями. Порошок изготавливается как из пластика, так и из металла. Устройства, использующие метод SLS, являются одними из самых дорогих домашних 3D-принтеров по цене (от 3,5 млн рублей).

  При селективном лазерном спекании (SLS) порошок спекается под воздействием лазера

• Лазерная стереолитография (SLA). В этом методе в качестве исходного материала используется только жидкий фотополимер. Как и в случае с SLS, он облучается лазером и затвердевает. Цена устройств, работающих по этому принципу, от 420 тысяч рублей.

  Модель SLA изготавливается путем воздействия лазером на жидкий фотополимер

• Многоструйное моделирование (MJM). Здесь моделирующий материал также впрыскивается из сопел печатающих головок. Метод характеризуется высокой точностью деталей. Стоимость принтеров на основе этого метода от 3,5 миллионов рублей.

  Мультиструйное моделирование считается одним из лучших методов прототипирования

• Сплочение команды (LOM). Отличительной особенностью метода является использование в качестве исходного материала обычной бумаги. Следовательно, хрупкость материала приводит к известным ограничениям в использовании изделий. При относительной дешевизне используемой бумаги стоимость оборудования довольно высока (от 3,2 млн руб).

  При создании объектов методом послойной склейки в качестве исходного материала обычно используется обычная бумага

• 3D-печать (3DP). Здесь исходным материалом является гипс. Основная идея метода заключается в нанесении на поверхность платформы гипсового порошка с последующим напылением на нее клеевой массы с цветным пигментом. Стоимость аппаратов, используемых при этом методе, варьируется от 700 тысяч до 2,5 миллионов рублей.

  Процесс 3D-печати происходит путем нанесения гипсового порошка, а затем распыления на него клея

3D-принтеры, работающие по методу FDM

Принтеры, печатающие методом FDM, относятся к бюджетному сегменту. Их несомненным преимуществом является относительно невысокая стоимость расходных материалов. В свою очередь постоянно растущий спрос на FDM-принтеры способствует дальнейшему снижению цен на оборудование и расходные материалы.

Помимо доступной цены, технология FDM также имеет следующие положительные черты:

• широкий выбор товаров народного потребления;
• ряд решаемых задач;
• соотношение цены и качества.

Наличие всех этих факторов объясняет популярность 3D-принтеров на базе FDM в малом бизнесе. Российский рынок насыщен различными моделями 3D-принтеров, основанных на методе послойного напыления.

Все эти принтеры можно разделить на два класса:

• блоки, работающие в прямоугольной системе координат;
• механизмы, работающие в цилиндрической системе координат.

Ведущими производителями 3D-принтеров на российском рынке являются следующие компании:

• СХВАТИТЬ;
• МЗТО;
• БИКЮ;
• Киберон;
• Создатьлодку;
• Чехарда;
• Поднимите 3D;
• ООО «Стратасис

Таблица: основные характеристики популярных FDM-принтеров

Название модели/ Характеристика	Му ООО «Стратасис	ЗАЖИМ 180	Киберон КиберМИКРО	БИКЮ МАГ	МЗ3Д-360
Размеры, см	63×45×53	35×33×49,5	20×20×20	22×25 ×42	27,4x21x35,5
Вес (кг	27	18	1,7	4	8,6
Количество печатающих головок	1	1	1	1	1
Область печати и т.д.	127×127×127	220×180×180	110 х 110 х 110	100×100 ×150	202 x 182 x 150
Толщина слоя и т.д.	0,178	0,04	0,1–0,3	0,1–0,4	0,04
Мягкий	Мастер печати	Кура	Окна	Кура	Кура
Формат файла печати	.stl, .slc	.stl, .obj, .gcode, .amf			.stl, .obj
Тип расходных материалов	Пластик	Пластик	Пластик	Пластик	Пластик
Печатный материал	АБС Плюс	ABS, PLA, PVA, HIPS, TPU, нейлон, углерод, PETG, PET, POM, PP	НОАК	НОАК, ПЭТГ	ABS, PLA, бедра, нейлон, FLEX, резина
Скорость печати, мм/с	10–50	150	50	80	150
Цена, тысяча рублей	40	65	23	12	78

Фотогалерея: популярные модели FDM-принтеров

BIQU MAGICIAN способен печатать детали с толщиной слоя 0,1-0,4 мм и скоростью 80-120 мм/с
Cyberon CyberMICRO настолько компактен, что легко поместится не только на любом письменном столе, но даже в рюкзаке или портфеле

Stratasys Mojo — младшая модель в линейке профессиональных 3D-принтеров FDM
В отличие от многих конкурентов, MZ3D-360 не требует дорогостоящего обслуживания

Организационные вопросы бизнеса на 3D-принтере

В настоящее время все большее распространение получает предпринимательская деятельность в рамках малого бизнеса, основанная на использовании 3D-принтеров. Каждый год появляются новые направления.

Преимущества и риски бизнеса

Основными преимуществами предложения услуг с использованием 3D-печати являются:

• Вам не нужно арендовать большое помещение. На первых шагах бизнеса можно обойтись небольшим офисным помещением или даже собственной квартирой.
• Требуется небольшой первоначальный капитал. Основная часть пойдет на покупку 3D-принтера и расходных материалов.
• Быстрое погашение. При стоимости оборудования и расходных материалов до 100 тысяч рублей первый же хороший заказ может вернуть всю сумму.
• Относительно небольшая конкуренция. Если 3D-печать была успешной в крупных компаниях в течение относительно долгого времени, то в малом бизнесе она только начинает набирать обороты.

Основными угрозами для бизнеса 3D-печати являются следующие факторы:

• усиление конкуренции и снижение рыночной стоимости услуг;
• недостаточный уровень квалификации работников.

Пошаговый процесс организации дела

Открытие цеха 3D-печати можно представить в виде следующих последовательных шагов:

1. Исследование рынка и выбор оптимальной ниши для бизнеса.
2. Регистрация предпринимательской деятельности.
3. Выбор комнаты.
4. Организация сайта.
5. Приобретение 3D принтеров и расходных материалов.
6. Проведение мероприятий по стимулированию сбыта и создание начальной клиентской базы.
7. Выполнение первых заказов.

Для оформления кейса достаточно зарегистрировать ИП. Если речь уже идет о перспективе построения разветвленного бизнеса с несколькими цехами или торговыми точками, лучше сразу зарегистрировать ООО.

Регистрационные лицензии не требуются. Таким образом, общие расходы на регистрацию в налоговой инспекции обойдутся от 800 рублей для ИП и 4 тыс рублей для ООО (государственная обязанность по постановке на учет в налоговой инспекции). При регистрации лучше сразу выбрать УСН.

При регистрации в приложении необходимо ввести код активности. Пока оказание услуг или изготовление деталей с помощью 3D-печати не входит в классификацию ОКВЭД. Поэтому указаны следующие коды:

• 22.2 Производство пластмассовых изделий;
• 22.21 Производство пластиковых листов, полос, труб, профилей;
• 22.29 Производство прочих пластмассовых изделий;
• 74.81 Фотосъемка;
• 22.25 Прочая полиграфическая деятельность.

Финансовые расчёты

Самый важный шаг — купить 3D-принтер. На российском рынке представлен широкий ассортимент устройств. Здесь важно остановиться на той модели, которая лучше всего подходит для выбранного направления. Для большинства из них оптимальным вариантом являются небольшие 3D-принтеры на основе технологии FDM. Их стоимость варьируется от 12 до 100 тысяч рублей.

Расходными материалами для 3D-принтеров, использующих эту технологию, в основном являются пластмассы ABS и PLA. Стоимость пластиковой катушки весом 1 кг 500 рублей. При среднем расходе пластика 40 кг в месяц на 3D печать стоимость составит примерно 20 тысяч рублей.

Пластик для 3D-принтера продается в мотках весом 1 кг

Средние стартовые затраты для индивидуальных предпринимателей составляют (тыс руб):

• принтер — 60;
• ПК — 35;
• товары народного потребления — 20;
• регистрация — 5;
• создание сайта — 2;
• реклама — 5;
• аренда помещения — 20;
• инструменты — 10.

Таким образом, вам необходим первоначальный капитал в размере 160 тысяч рублей.

Рыночная стоимость деталей, полученных на 3D-принтере, составляет около 50 рублей за грамм. При непрерывной работе в течение суток можно производить 150–300 г продукции. В этих условиях в день выходит около 10 тысяч рублей дохода, а в месяц 250 тысяч рублей.

Из этой суммы нужно вычесть следующие основные ежемесячные расходы (в тысячах рублей):

• материалы — 20;
• оклад (включен за создание 3D модели) — 50;
• аренда помещения — 20;
• налоги (6%) — 15;
• счета за электроэнергию — 10.

Итого: 115 тысяч рублей.

Таким образом, ежемесячная чистая прибыль в идеальном случае составит: 250 — 115 = 135 (тыс руб).

При таком доходе первоначальный капитал окупится в срок до двух месяцев.

Быстрая окупаемость достигается только при использовании бюджетного 3D-принтера стоимостью до 100 тысяч рублей. Но для некоторых отраслей такой принтер не подходит. Например, для изготовления сувениров подходит только многоцветный 3D-принтер стоимостью до 3,5 млн рублей. В этом случае срок погашения может увеличиться до двух лет.

Экструзионная технология

То же, что и моделирование плавленым осаждением (англ. FDM). Характеризуется возможностью работы с несколькими расходными материалами одновременно и по цвету. Суть методики заключается в следующем: дозирующая головка принтера оплавляет нити толщиной от 1,75 до 0,1-0,6 мм на основу слоями, в зависимости от того, какая насадка установлена.

Они успевают скрепиться до момента застывания. Таким образом формируется контур будущего объекта.

Одним из методов технологии экструзии является робокастинг, который на этикетках обозначается как DIW — Direct Ink Writing, или «прямое письмо тушью». На самом деле печать и формирование контуров предмета происходит за счет псевдопластичности состава, используемого в качестве чернил. Так же, как и в технологии FDM, возможно одновременное использование нескольких материалов и цветная печать.

Чаще всего метод FDM используется для быстрого производства и разработки прототипов деталей. После тестирования при необходимости модель легко модернизируется и печатается по-новому. В быту зачастую дальше сувениров, игрушек, украшений и разных мелочей дело не идет.

Пришва Сергей, директор 3DRroom.pro

Помимо чистого пластика можно использовать смеси с наполнителями или смеси, имитирующие разные поверхности (дерево, металлы, натуральный камень). Например, состав Laywoo-D3 содержит древесную пыль и позволяет «печатать» практически деревянную мебель.

В зависимости от других параметров стоимость принтеров с этой технологией варьируется от 22 000 до 900 000 рублей

Фотополимеризация

Это технология, при которой УФ-лазер или УФ-матрица освещают жидкий фотополимер. В английском аналоге можно встретить название Laser Stereolithography (лазерная стереолитография, SLA).

Освещение может происходить через фотомаску, непосредственно попиксельно или через маску на жидкокристаллическом дисплее. Эта технология хорошо подходит для ювелирного производства и медицины.

В отличие от технологии MJM само оборудование и расходные материалы значительно дешевле, а качество хоть и низкое, но ничтожно мало. Как правило, ювелиры сначала печатают модель украшения, из которой затем изготавливают форму для отливки драгоценного металла.

Стоматологи также сначала делают мастер-модель, по которой затем отливают коронки. МЖМ, а точнее, но само золото дешевле ширпотреба.

Недостатком является то, что ни цветная печать, ни использование нескольких материалов одновременно для работы по данной технологии невозможны.

Цены на 3D-принтеры с технологией SLA начинаются от 180 000 рублей

Формирование на выровненном слое порошка

В эту категорию входят различные методы:

• 3D-печать (3D-печать или трехмерная печать) — с помощью чернильной печати порошок склеивается с помощью жидкого клея, который подается через сопла.
• Электронно-лучевая плавка (ЭЛП) — в вакууме из-за высоких температур металл плавится с помощью электронного луча.
• Селективное и прямое лазерное спекание (SLS и DMLS) — методики в целом схожи, в обоих случаях порошок расплавляется с помощью лазера, с прямым спеканием металлического порошка.
• Селективное термическое спекание (СВС) похоже на лазерное спекание, но порошок расплавляется нагревательной головкой.

Использование нескольких материалов одновременно при печати по этой технологии невозможно, но с помощью 3D-печати можно получить цветное изображение.

Плюс технологии по ровному слою порошка — можно использовать металлический порошок, песок, керамику или воск (а также различные пластики).

По этим технологиям можно изготавливать не только детали-прототипы, но и модели для литья, песчаные формы, стержни, используемые в металлургии, фрагменты форм и мелкие металлические изделия или элементы.

Подача проволочного материала (EBF) основана на технологии плавления проволоки с помощью электронного луча. Никаких ограничений на одновременное использование разных материалов и достижение цветной печати в этом случае нет.

При ламинировании (Laminated Object Manufacturing, LOM) лазер вырезает контуры объекта в каждом слое рабочего материала, так сказать, «послойно», после чего они склеиваются между собой. Возможна как цветная печать, так и использование нескольких материалов в работе.

В основном процесс ламинирования используется, когда требуется прототипирование деталей и архитектурных макетов.

Важно! При производстве деталей выделяется много дыма, поэтому требуется хорошая вытяжка. Этот нюанс особенно стоит учитывать, если в качестве рабочего материала используется бумага.

Методика многоструйного моделирования (Multi Jet Modeling, MJM)

В данном случае речь идет о моделировании с помощью чернильной печати. Эта технология позволяет работать с воском и пластиком, отлично подходит для архитектурного и промышленного дизайна, а принтеры, работающие по ней, имеют очень хорошее разрешение и позволяют печатать мельчайшие детали.

В этом случае в качестве подложки используется воск, который потом легко смывается. Качество на самом деле шедевральное, только сам принтер стоит несколько миллионов, расходники тоже начинаются от десяти тысяч за литр, да и само обслуживание дорогое.

У одного из наших клиентов один такой принтер со временем стал пылиться на складе, потому что лишний раз не хотелось выкладывать сотни тысяч на его ремонт. Он пришел к нам за более дешевым агрегатом в обслуживании.

Используя два предпоследних метода, вы можете получить цветные модели из нескольких материалов.

И какую технологию выбрать?

• Для домашнего или небольшого производства выбирайте модели FDM. Разумные модели, разумное обслуживание. Чаще всего для изготовления прототипов используется обычный пластик.
• Технология лазерной стереолитографии или SLA подходит для ювелирного производства и медицины. Напечатать яркие сувениры не получится, но высокая точность в мельчайших деталях к вашим услугам. Эту технологию используют и дизайнеры.
• Если вам нужны формы для литья, стержни, изделия из металла — обратите внимание на формирование ровного слоя порошка (и включенные туда технологии). Только они позволяют работать с металлом и керамикой.
• Яркие точные модели из нескольких материалов (воск, пластик) будут получены с использованием технологий точечной подачи порошка и многоструйного моделирования.

Камера

Есть два типа камер: открытые и закрытые. Каждый из них хорош для своих целей.

Принтер с открытой камерой

Подходит, если вы планируете печатать только полилактидом (PLA). Свойства самого материала таковы, что он достаточно долго твердеет. Поэтому камера с хорошей вентиляцией пригодится. Рабочая температура PLA сравнительно низкая по сравнению с ABS: на экструдере при подаче 190-210 градусов, на столе — 40-60 соответственно.

Правда, рабочие температуры материала оставляют желать лучшего: от -20 до +40 градусов.

Цены на такие принтеры разные: от 20 000 до 370 000 рублей

Принтер с закрытой камерой

Закрытая камера и нагретый стол хотя бы до +120 уже вполне подходят для работы с АБС-пластиком.

Недобросовестные продавцы могут выдать вариант за принтер с закрытой камерой, когда перегородки только по бокам или сверху, этакий прозрачный «аквариум».

По-настоящему закрытая камера обычно встречается в принтерах с нагревом стола +130 и выше. На таких устройствах уже можно использовать поликарбонат, полипропилен, нейлон и многие другие материалы. Впрочем, цена на него тоже хорошая, пятизначная, но такой 3D-принтер подойдет не только для дома, но и для бизнеса, осталось только выбрать модель с нужными параметрами

Модели с закрытой камерой часто стоят от 100 000 рублей и выше, но они более функциональны

Таким образом, стоимость 3D-принтера с закрытой камерой и хорошим подогревом рабочего стола может быть в разы выше, чем цена блока с открытой камерой без подогрева.

Отключить торговые объявления

Необходимость вложений в оборудование зависит от точности производимых деталей и материалов, которые планируется использовать для работы. Чем больше материалов вам потребуется, тем выше будет ценник на принтер. Лучше сразу купить более функциональную (пусть и дорогую) модель, чем брать сначала дешевую, а потом и более дорогую.

И какую камеру выбрать?

• Принтеры с открытой камерой подходят только для полилактидной (PLA) печати).
• Если вы планируете в дальнейшем работать с АБС-пластиком, покупайте модель с закрытой камерой. Обратите внимание — он должен иметь нагрев стола от +130 и выше.

Экструдеры

Это те самые сопла, которые подают расплавленный материал, который после высыхания становится моделью. Здесь два важных параметра: температура и количество экструдеров.

Максимальная температура экструдера

Нагрев сопла экструдера определяет, с каким материалом может работать принтер.

Температурные параметры эксплуатации для разных видов пластика:

• полилактид (ПЛА) — 190-220;
• акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) — 220-260;
• полиэтилентерефталатгликоль (ПЭТГ) — 230-250;
• поликарбонат – 260-300;
• нейлон (ЭПА) — 235-260;
• поливинилацетат (ПВА) – 190-200.

На основе этих данных уже можно подобрать 3D-принтер с определенными параметрами экструдера. Что же касается вышеперечисленных материалов (и это лишь капля в море из имеющегося на рынке выбора), то каждый из них подходит для определенного, порой достаточно узкого круга задач.

Например:

• PLA – для дома и школы, так как материал полностью органический и нетоксичный;
• АБС — для работы в агрессивной среде;
• ULTRAN 630 — для деталей, работающих при высоких температурах;
• фотополимеры sLA — для ювелирной и медицинской промышленности.

Материал PETG пока только набирает популярность, поэтому мнения о нем разделились. Но он уже «захватил» почти 20% рынка пластмасс, против 40% у PLA.

Количество экструдеров

Один экструдер — один материал. Если вы хотите напечатать двухцветную модель, вам понадобится больше сопел.

Можно ли обойтись одним экструдером, если нужна только одна цветная печать? Не всегда.

Если, например, в качестве материала используется PLA, а опорные элементы также изготовлены из него, возникает проблема с точным дальнейшим удалением. И тут оказывается, что второй экструдер был бы очень кстати. Например, если в качестве материала опорных элементов используется ПВА, его легко удалить даже водой.

Поэтому, если печатаемые прототипы достаточно сложные, с множеством выступающих элементов, работа 3D-принтера будет затруднена без нескольких экструдеров. Производственный брак неизбежен, а при больших объемах работы экономия на покупке простой модели может обернуться не только разочарованием, но и убытком для бизнеса.

Что собой представляет 3D-принтер, его назначение

Периферийное компьютерное устройство, которое по цифровой трехмерной модели создает материальный объект путем послойного нанесения быстротвердеющего материала, называется 3D-принтером.

Для работы такого устройства необходима трехмерная компьютерная модель, созданная в одном из 3D-редакторов или полученная на 3D-сканере. На сегодняшний день существует несколько вариантов, в зависимости от используемой технологии:

• 3D-принтеры FDM и DIW, использующие метод экструзии, основанный на продавливании расплавленного материала через тонкое отверстие в специальном устройстве, называемом экструдером (в принтерах первого типа на охлаждаемую поверхность платформы слоями наносится нагретый до температуры плавления термопласт), а во втором типе — керамический ил, называемый тушью, в крупных архитектурных моделях можно использовать густой керамический шлам);
  Экструзионные 3D-принтеры (FDM) создают макет, пропуская экструдированный расплавленный пластик через экструдер. Печатающая головка перемещается по осям X и Y, а платформа печати перемещается вниз по оси Z
• принтеры типа SLA-DLP, использующие метод фотополимеризации, где используется жидкий фотополимер, а каждый слой затвердевает под воздействием ультрафиолетового лазера;
  В 3D-принтерах, построенных по технологии SLA, изделие формируется в ванне, наполненной фотополимерной смолой. Под действием УФ-лазерного излучения, воздействующего на тонкий слой смолы, он затвердевает, и основа опускается на толщину следующего слоя
• принтеры, в которых для создания трехмерного материального объекта используется выровненный слой порошка, склеиваемый слой за слоем различными способами, путем нанесения клея в струйных принтерах (3DP-принтеры) или расплавлением его электронным лучом в вакууме (EBM)) лазерное излучение (SLS или DMLS, в зависимости от типа порошка) и тепловая головка (SHS);
  При использовании технологии SLS тонкий слой порошка спекается в нужном месте лазером, а печатная платформа опускается на толщину слоя, и все пространство стола покрывается новой частью порошка
• 3D-принтеры EBF, в которых для получения модели материала используется проволока, плавящаяся под воздействием электронного излучения;
• принтеры, построенные по принципу ламинирования, или послойного нанесения пленки, в каждом слое которой специальным резаком или лазером вырезается контур детали;
  3D-принтеры на основе технологии ламинирования используют укладку тонкой пленки с последующей лазерной резкой
• принтеры с точечной подачей порошка, расплавляемого лазерным или электронным излучением;
• аппараты, использующие метод многоструйного моделирования (MJM), когда быстротвердеющий материал наносится методом красочной печати;
• биопринтеры – это инновационные периферийные компьютерные устройства, которые только начинают внедряться, они используют клетки живого организма для формирования внутренних органов, а в будущем смогут создавать полноценный материал для трансплантации (уже есть случаи успешная трансплантация) изготовление и трансплантация челюсти человеку и щитовидной железы лабораторным мышам).

Читайте также: Способы узнать оперативную память на компьютере

Как выбрать: параметры, на которые нужно обращать внимание

Когда вы покупаете сложное устройство, вы должны четко определить для себя цели, для которых вы будете его использовать. Это позволит определить, какие рабочие параметры подходят вам лучше всего. Учитывая, что стоит такая периферия недешево, выбирать ее следует максимально тщательно, с учетом всех рабочих параметров, чтобы потом не жалеть о покупке.

В первую очередь необходимо определиться с типом принтера в соответствии с используемой технологией 3D-печати. Самыми популярными и доступными на сегодняшний день моделями для домашнего использования или малого бизнеса являются:

• FDM-принтеры, в которых в качестве материала используются различные типы полимерных нитей, имеют достаточно хорошее качество печати и самую низкую цену;
  Экструдер FDM 3D-принтер
• SLA-устройства на фотополимерах, которые имеют более высокое качество печати и цену, идеально подходят для ювелирного производства;
  Принтер, работающий на жидких фотополимерах по технологии SLA
• самые дорогие из периферийных устройств этой группы — это устройства типа SLS, плавящие порошок лазером, покупать их для дома нецелесообразно, и они могут подойти только для компаний, ввиду высокой стоимости (до до 30 тысяч долларов).

К основным критериям выбора относятся следующие:

• Тип носителя, используемый для печати. Выбирая 3D-принтер, помните, что расходные материалы для FMD-устройств обойдутся дешевле, чем для SLA-принтеров.

Для тех, кто решил купить FDM-принтер, есть большой выбор пластика разных цветов и видов (PLA, ABS, HIPS, PVA и другие), но для новичков идеально подойдет пластиковая нить PLA, так как этот материал легче использования, а изделия из него получаются идеально гладкими и ровными.

Тем, кто выбирает SLA 3D-принтер, приходится приобретать более дорогой материал в виде фотополимерных смол. Для непрофессиональных моделей принтеров лучше всего покупать фотополимер серий Вера, Сомос или Танга, которые отличаются прозрачностью, высокой прочностью, термостойкостью и стабильностью пластичности.

Нить ABS для 3D-печати по технологии FDM

• Точность печати. Для принтеров SLA она выше. Точность воспроизведения модели в экструзионных установках во многом зависит от толщины слоя, который укладывает принтер при печати. Это означает, что чем тоньше отверстие сопла экструдера, тем выше четкость воспроизведения цифровой модели в материальном объекте.

Сегодня выпускаются модели принтеров с разным диаметром отверстия сопла от 0,1 до 0,4 мм. При этом вы должны понимать, что чем меньше отверстие сопла экструдера, тем больше времени потребуется на изготовление модели. Здесь каждый должен выбрать для себя, что ему важнее — точность отображения 3D-модели или скорость печати.

На верхнем изображении показана деталь, изготовленная на 3D-принтере с точностью 0,1 мм, а на нижнем — 0,025. При большей точности печати изделие получается более гладким, без видимых слоев пластика

• Область печати, которая определяет максимальный размер объекта, который может быть распечатан этим принтером. Можно, конечно, делать и более крупные объекты, но только частями, склеивая их между собой специальным клеем.

Для этого с помощью программы 123D Make цифровая модель разбивается на отдельные части. Но если вы не хотите заниматься склейкой, при выборе принтера сравните желаемые размеры изготавливаемых макетов с площадью печати конкретной модели.

Максимальное пространство, которое макет может занять на 3D-принтере, — это его область печати

• Особенности дизайна. Здесь имеет значение, открытая она или закрытая, и из каких материалов изготовлены корпус и опорные элементы.

Эти факторы в большей степени влияют на жесткость всей конструкции, определяющую скорость движения печатающей головки, а также на способность несущих частей устройства гасить колебания и вибрации от нескольких электродвигателей, отвечающих за перемещение печатающей головки по всем трем направлениям осей (X, Y и Z) и стол по оси Z.

• Корпус из дерева хоть и покажется кому-то слишком бюджетным вариантом, но отлично поглощает вибрации. Опорные конструкции из алюминия или стали будут прочнее и долговечнее. SLA-принтеры лучше покупать с хорошо вентилируемой рабочей камерой, что будет способствовать более быстрому отверждению фотополимера.

А для устройств типа FDM, особенно при работе с АБС-пластиком или нейлоном, имеющим высокую степень усадки при быстром охлаждении, лучше покупать 3D-принтер с закрытым корпусом и облицовкой рабочей зоны.

Принтеры с закрытой конструкцией (на фото справа) более жесткие и могут достигать более высоких скоростей печати

• Наличие сопутствующего ПО. 3D-принтеры — это высокотехнологичные вычислительные устройства, для работы которых требуется специальное программное обеспечение. Прежде всего, 3D-принтер должен распознавать и читать все 3D-редакторы и различные входные форматы. К последним относятся языки STL и X3D, а также стандарт VRML.
• Существует множество утилит, позволяющих выполнять широкий спектр действий по подготовке к печати и созданию модели материала.

Это, например, программы-слайсеры, позволяющие разрезать объект на части для его печати по частям (Kissslicer или Cura) или программа 123D Catch, предназначенная для работы с облачным сервисом, и позволяющая получить трехмерный цифровая модель объекта по фотографиям, сделанным с разных ракурсов.

Наличие утилит, предоставляемых производителем принтера, значительно упрощает работу с такими технически сложными устройствами. И этот факт тоже следует учитывать при их выборе.

Наиболее подходящие 3D-принтеры для малого бизнеса

Объемная печать на 3D-принтерах сегодня является наиболее перспективным направлением для малого бизнеса. С помощью этих вычислительных устройств, не требующих слишком больших финансовых вложений, как для промышленных принтеров, можно наладить мелкосерийное производство различных товаров.

Из широкого ассортимента принтеров, представленных на рынке, для этих целей больше всего подходят модели, отвечающие следующим критериям:

• качество печати должно быть достаточно высоким для создания уникальных и реалистичных моделей, интересных для продажи, что сразу исключает из выбора относительно дешевые принтеры до $1000;
• желательно, чтобы принтер был адаптирован для цветной печати (принтеры FDM, DIW, 3DP или EBF), что позволит сэкономить время на окраску товара при мелкосерийном производстве;
• устройство должно поддерживать как минимум два основных вида пластика (PLA и ABS), что расширит возможности использования и позволит производить товары для детей (PLA-пластик предназначен именно для детских товаров);
• цена расходных материалов, используемых 3D-принтером, должна обеспечивать приемлемую стоимость готовой продукции, достаточную для нормального уровня рентабельности бизнеса;
• размер рабочей камеры должен соответствовать габаритам моделей, поставляемых в производство, при этом следует учитывать, что принтеры с большей площадью печати будут стоить дороже.

В любом случае выбор принтера будет зависеть от типа бизнеса, которым вы собираетесь заниматься. Для изготовления мелких поделок подходят устройства экструзионного типа, а для изготовления украшений или протезов – более дорогие фотополимерные принтеры. Среди наиболее подходящих для малого бизнеса можно выделить следующие модели:

• Flashforge Creator Dual, с объемом рабочей камеры 5,2 литра и двумя экструдерами, принтер поддерживает три вида пластика — ABS, PLA, PVA и имеет точность печати 0,1 мм;
  Идеальный принтер Flashforge Creator DUAL для малого бизнеса с двумя экструдерами и поддержкой трех типов пластика
• 3Dison pro AER от корейской компании Rokit, рабочим объемом 15,3 л, способным работать с 50 материалами, с высокой скоростью печати (до 1000 мм/с) и толщиной слоя 0,025 мм;
  Модель принтера 3DISON AER рассчитана на работу с 50 видами материалов, имеет высокую скорость печати и точность 0,025 мм
• стереолитографические 3D-принтеры типа SLA модели
  Модель принтера Asiga Pico 2 работает на жидких фотополимерах. Это идеальный выбор для ювелиров и стоматологов

  Pico 2 от Asiga, идеальный выбор для тех, кто решил заняться ювелирным делом или лечением зубов, питается от твердотельного светодиодного источника УФ-излучения.

Какое устройство выбрать для дома

Учитывая по-прежнему высокую стоимость оборудования для 3D-печати для компьютеров, вряд ли стоит покупать дорогой и навороченный 3D-принтер стоимостью от 5000 до 10 000 долларов и более для домашнего использования. Подойдет устройство стоимостью от 500 до 3000 долларов. Все зависит от аккуратности покупателя в отношении качества печати и его финансовых возможностей.

Лучше всего, если 3D-принтер для дома имеет простое и понятное управление, удобный интерфейс и идеальное соотношение цены и качества. Все востребованные сегодня принтеры для домашнего использования можно разделить на следующие группы по ценовым категориям:

• бюджетные модели, самые доступные устройства такого типа по цене от 300 до 1 тысячи долларов;
• принтеры среднего класса (1-1,5 тысячи долларов);
• достаточно высококлассный аппарат по разумной цене от 1,5 до 3 тысяч долларов.

Среди наиболее популярных принтеров для 3D-печати можно отметить следующие модели:

• Printrbot Simple, стоимостью 300 долларов, который относится к экструзионным принтерам (FMD), и продается в разобранном виде — самостоятельная сборка устройства поможет лучше разобраться в конструкции и понять принцип работы этого оборудования;
  Продаваемый в разобранном виде, Printrbot Simple является наиболее доступным и востребованным периферийным устройством для домашних компьютеров
• Kino XYZ Printing da Vinci 1.0 — новый принтер от тайваньской компании XYZ Printing, который имеет высокое разрешение печати, сравнимое с более дорогими устройствами — 0,1 мм, стоимость — около 500 долларов (используется технология послойного нанесения расплавленного пластика). — ФДМ);
  Модель принтера Kino XYZ print da Vinci 1.0 имеет закрытую конструкцию и высокое разрешение печати до 0,1 мм
• Cubify CubeX, относящийся к среднему ценовому сегменту, с ценой 1300$, отличающийся высоким качеством печати и скоростью создания модели при своих больших размерах, этот принтер доступен в трех вариантах оформления — с 1, 2 и 3 экструдера, которые позволяют вам несколько цветовых макетов моделей компьютеров, могут быть подключены к компьютеру через USB-соединение или модуль Wi-Fi.
  3D-принтер Cubify CubeX доступен в трех вариантах с одним, двумя и тремя экструдерами, позволяющими получать цветные изделия
• Afinia H-Series H479, обладающий высокой точностью печати (0,15 – 0,4 мм), удобным программным обеспечением, работающим с доступной нитью ABS достойного качества, стоит такой аппарат 1,5 тысячи долларов.
• 
  Принтер Afinia H-Series H479 стоимостью 1500 долларов США с точностью печати 0,15–0,4 мм

Рейтинг лучших 3D-принтеров

Самым известным в мире экспертом по 3D-печати является зарубежный портал 3D Hubs, который регулярно составляет рейтинг лучших моделей печатного оборудования в различных номинациях. По версии этого интернет-ресурса, лучшими в 2017 году были признаны следующие модели 3D-принтеров:

• Оригинальный Prusa i3 MK2 производства чешской компании Prusa Research. Этот принтер предназначен для энтузиастов электроники, плохо знакомых с 3D-печатью, которые могут собрать его из компонентов, так как он продается в разобранном виде.

Устройство относится к экструзионным моделям типа FDM и поддерживает 15 видов пластиков, включая ABS и PLA, карбон и нейлон, HIPS и FilaFlex, Bamboofill, Laybrick и другие. Эта модель может использовать до 4 различных материалов одновременно.

Он имеет встроенную ось Z и нагреваемую платформу с печатной поверхностью из пластика PEI. Принтер этой модели имеет достаточно большую область печати с размерами 250 х 210 х 200 мм, минимальную толщину укладываемого слоя пластика 0,05 мм и скорость печати 40 — 60 мм в секунду.

Модель принтера Original Prusa i3 mk2 поддерживает 15 видов пластика и способна работать с 4 разными материалами одновременно

• BCN3D Sigma R17 (выпуск 2017 г.). Эта модель 3D-принтера, выпущенная испанской компанией BCN3D Technologies, является продолжением популярной во всем мире серии 3D-принтеров Sigma. В новой модели используется независимый двойной экструдер, позволяющий избежать деформации при смене цвета продукции, а также одновременная печать двух одинаковых макетов.

В обновленном устройстве используется новая система охлаждения и обновленная технология управления питанием микросхемы. Все это позволило принтеру работать тише. Sigma R17 имеет высокую точность печати 0,125 мм и площадь макета 297 х 210 х 210 мм. Мы используем пластиковую нить из следующих полимеров ABS, PLA, HIPS, PET и Exotics, которую экструдер выдавливает с минимальной толщиной слоя 0,05 мм.

 

Модель устройства BCN3D Sigma R17 имеет двойной независимый экструдер, что позволяет одновременно печатать два одинаковых изделия

• Formlabs Form 2 — стереолитографический (SLA) 3D-принтер производства американской компании Formlabs, оснащенный мощным лазером, сенсорным экраном и модулем Wi-Fi. Устройство имеет область печати 145 х 145 х 175 мм и толщину слоя 0,025 — 0,1 мм. В этом принтере используются жидкие фотополимеры, и его можно использовать со смолами других производителей. Он оснащен подогреваемой платформой и встроенным пультом управления.
  3D-принтер Formlabs Form 2 оснащен мощным лазером, сенсорным экраном и модулем Wi-Fi. В устройстве используется технология SLA с использованием фотополимерных смол
• Спецификация мощности 3D Pro. Данная модель производится в Китае и относится к ценовой категории бюджетных 3D принтеров. Его характеристики – долговечность, высокая скорость печати и наличие в конструкции двойного экструдера, что редкость для недорогих моделей. 3D Pro поддерживает три типа пластика (PLA, ABS и PVA) и обладает высокой точностью печати. Толщина выкладываемого слоя 0,1 — 0,3 мм.
• 
  Модель принтера PowerSpec 3D Pro отличается высокой прочностью и скоростью печати. Он оснащен двойным экструдером, что довольно необычно для бюджетного принтера
• ОрдБот Адрон. Этот принтер изготовлен компанией ORD Solutions из Канады. Модель представляет собой механическую платформу для 3D-печати из алюминия. Обладает высокой жесткостью, надежностью и скоростью печати (400 мм/с).

Принцип работы основан на технологии FDM. Устройство поддерживает два вида пластика — ABS и PLA, и имеет область печати 190 х 190 х 150 мм. В конструкции данного принтера предусмотрена возможность подключения дополнительного экструдера, сервопривода, ЖК-экрана и прочего оборудования, что позволяет значительно модернизировать устройство после покупки.

Модель устройства 3D-печати ORD Bot Hadron изготовлена ​​из алюминия и благодаря высокой жесткости конструкции имеет хорошую скорость печати 400 мм/с

Технологии трехмерной 3D-печати только начинают завоевывать компьютерный рынок, и стоимость для принтеров перевода цифровой модели в материальный объект еще достаточно высока. Но за этими технологиями будущее, и наверняка скоро 3D-принтеры появятся в каждом доме, став обычным дополнением к компьютеру.

Уже сегодня многие модели стали доступными для людей со средним уровнем дохода, и широко используются не только в малом бизнесе, но и в быту. Используя приведенные выше рекомендации, вы без труда сможете выбрать подходящий принтер для домашнего использования или собственного малого бизнеса.

 

И какое количество экструдеров выбрать? И какую температуру?

Температура экструдера определяет, какие материалы можно обрабатывать. Здесь стоит отталкиваться от материала, а не от модели.

• Принтеры с одним экструдером одновременно печатают один материал одним цветом.
• Если вам нужны двухцветные модели, выбирайте принтер с двумя экструдерами. Если вам нужно печатать сложные прототипы, выбирайте принтер с двумя экструдерами.
• Если бюджет ограничен, а задачи для выполнения не слишком сложные, то простой и доступный 3D-принтер с экструдером (для работы с PLA) — единственный вариант, который вы можете выбрать для дома или бизнеса.

Принтеры с двойным экструдером берут только для того, чтобы подставку можно было легко снять. Как правило, для цветной печати их не используют, для этого это принтер XYZPrinting da Vinci Color.

Наличие автокалибровки

Принтеры обычно делятся на три группы:

• с ручной калибровкой;
• с полуручной калибровкой;
• с автоматической калибровкой.

Если калибровка не выполнена или выполнена некачественно, прототип не будет точным. Появятся пустоты, может ослабнуть нить в процессе печати или самое печальное, что может пострадать сопло или стол.

Вы должны регулярно калибровать. Первый раз вы с этим столкнетесь после покупки принтера.

Принтеры с ручной и полуручной калибровкой несколько дешевле своих «автоматических собратьев», но это тот случай, когда скупой платит дважды, ведь вы потратите время, нервы и деньги на дорогие расходники для ручной калибровки.

А что насчет минимальной толщины слоя?

Чем тоньше слой, тем лучше — не всегда верно. Если вам нужно сделать модель с большим количеством мелких деталей, например что-то вроде гравировки или резьбы, без тонкой настройки не обойтись.

Пришва Сергей, директор 3DRroom.pro

Принтеры FDM хорошего качества обычно имеют минимальное разрешение 0,05 мм, и этого обычно достаточно. Хотя есть некоторые нюансы.

Если задать толщину слоя для детали, не требующей особой четкости, например, не 100, а 25 микрон, то скорость изготовления упадет почти в четыре раза: так как количество слоев будет в четыре раза больше.

Какой смысл делать такое разрешение, например, на изделии с четырьмя плоскими стенками, расположенными под прямым углом? А если принтер еще и не откалиброван, то чем больше слоев, тем больше искажений вы увидите в конечном продукте.

И какой принтер мне купить?

Все зависит от потребностей бизнеса:

• Если вам нужно печатать прототипы со сложными деталями, вам следует выбрать принтер MJM или FDM.
• Принтер SLA подходит для ювелиров и стоматологов.
• Для печати металлов (деталей, стержней, форм) подходит только принтер с технологией формовки на равномерном слое порошка.
• Если вы планируете печатать простые прототипы рабочих моделей с небольшим количеством насадок, вы можете сэкономить и купить 3D-принтер с одним экструдером и технологией FDM.
• Если вы планируете печатать разными цветами или формами с множеством насадок, не экономьте на модели с двумя экструдерами (или выберите модель XYZPrinting da Vinci Color).

Если после прочтения статьи вы все еще затрудняетесь выбрать нужную модель (или тип) принтера, перед покупкой свяжитесь с продавцом.