Мы собрали ваши самые популярные вопросы о 3D-принтерах и ответили на них в одном материале. Как работает 3D-печать? Какие файлы для этого нужны? Сколько придется выложить за принтер? Об этих и прочих важных особенностях новых гаджетов, которые, кажется, скоро прочно войдут в нашу жизнь, читайте далее.

Объясните, наконец, что такое 3D-печать?

Трехмерная, объемная или 3D-печать — это метод послойного создания твердых монолитных объектов с помощью специального устройства — 3D‑принтера (фаббера). Представьте, что вы взяли толстенную стопку бумаги, проклеили между собой все листы и вырезали из этого бумажного кирпича какую-нибудь фигуру. У вас получилось нечто объемное, состоящее из тонких продольных слоев. Так вот, 3D‑принтер будет создавать такую фигуру, просто печатая ее снизу вверх слой за слоем, лист за листом.

Как это происходит в реальности? Если совсем упрощенно, то принтер представляет собой каркас с подвижной головкой (экструдером), которую можно программировать на высокоточные перемещения по координатам вперед-назад, влево-вправо и вверх-вниз. Принтер подключен к компьютеру или имеет собственные вычислительные мощности, откуда получает задание: «маршрутом» движения печатной головки является файл с 3D-моделью. Бывает и наоборот: головка всегда статична, а программа движения задается для рабочей платформы. В любом случае машина сначала в уме расслаивает модель на тончайшие продольные сечения, а потом начинает их поочередно выстраивать от низа до верхушки.

Материалом для создания объектов чаще всего выступает пластмасса (ABS и PLA), но это также может быть и металл, деревянные волокна, сахар и много чего еще. Технологий печати множество, но схема работы во всех случаях примерно одинаковая: расходный материал заряжается в головку, там под действием температуры (лазера или электронного луча) расплавляется и в таком виде микроскопическими дозами выдавливается на рабочую поверхность через сопло, после чего сразу же застывает, образуя «толщу» предмета. Расходник обычно выглядит как катушка с проволокой или картридж с порошком.

PLA-пластик в катушках

Если объект не имеет плоского основания или оно очень мало, то его печатают вместе со специальными поддерживающими рамками — рафтами. Если же у модели есть нависающие части, то под каждой из них сначала печатается поддерживающая конструкция. Все это потом удаляется вручную. Особо крупные детали печатаются по частям, а затем склеиваются. Для создания разноцветных объектов используются сложносочиненные принтеры с несколькими экструдерами, в каждый из которых заряжается материал различных цветов.

Что можно распечатать на 3D-принтере?

Сейчас уже практически все: от одежды, мебели и музыкальных инструментов до еды, оружия, автомобилей и домов. И даже та самая популярная рекурсия про 3D-принтер, который печатает 3D-принтеры — вовсе не шутка. Просто надо понимать две вещи: во-первых, принтер принтеру рознь, и встречаются как огромные промышленные модели, так и маломощные бытовые; а во-вторых, всякие сложносоставные объекты все равно создаются по отдельным деталям, и от банального процесса сборки 3D-печать не избавляет. Пока.

Вообще, последние пару лет эта технология настолько стремительно прогрессирует, что уследить за всеми ее достижениями становится все сложнее. Особенно полезна она оказалась в медицине: с ее помощью врачи научились создавать различные протезы и имплантаты, с максимальной точностью копирующие настоящие органы. Наиболее же часто 3D-печать используют для быстрого прототипирования — создания шаблона, образца, уменьшенной копии или пробной модели перед началом ее массового выпуска. Раньше для этого приходилось подключать промышленные мощности: вытачивать форму, плавить пластик, заливать его и ждать затвердевания. Теперь же достаточно зарядить в принтер катушку с материалом и запустить печать. Таким образом технология стала необычайно востребованной в архитектуре, дизайне, машиностроении и им подобных «конструкторских» отраслях.

И что, любой может напечатать себе пистолет?

Уже нет. Пару лет назад студент из Америки впервые напечатал и успешно протестировал пистолет с воодушевляющим названием «Освободитель», состоящий из 16 пластиковых частей. Если всего одну деталь (боёк взрывателя) заменить в нем на металлическую, то можно стрелять настоящими патронами. Какое-то время его чертежи можно было спокойно найти в интернете, чем воспользовались двое журналистов из британского издания The Mall.

Они напечатали пистолет, убедились в его работоспособности, затем разобрали его на три части и совершенно спокойно пронесли их на борт скоростного поезда «Лондон — Париж», система контроля в котором сравнима с мерами безопасности в международных аэропортах. После этого они за считанные минуты собрали оружие, но стрелять не стали, а вместо этого опубликовали статью в газете с подробным описанием эксперимента. В мире, конечно же, сразу поднялась неслабая шумиха, после чего свободную печать и распространение оружия с помощью 3D-принтеров запретили, а все подобные чертежи теперь выпилили из публичного доступа.

Сколько времени уходит на печать?

Довольно много — процесс очень кропотливый, но развитие технологии также постепенно улучшает и показатель скорости. Так, например, на изготовление всех деталей для действующей модели автомобиля у энтузиастов из фирмы Local Motors ушло всего 45 часов. Простенький же бытовой 3D-принтер напечатает вам новую кружку примерно за 3-4 часа.

Какие файлы нужны для 3D-печати?

Самый распространенный формат — STL. Современные трехмерные редакторы вроде 3D-Max давно научились экспортировать файлы 3D-моделей в этот формат. Если же у вас есть готовая модель, но нет редактора, можно воспользоваться специальной программой-слайсером типа Kisslacer, Slic3r, Skineforge и других.

Обладать какими-то специфическими знаниями для работы с ними необязательно. К тому же сейчас в Сети появилось уже довольно много полезных тематических ресурсов: бесплатных каталогов готовых 3D-моделей (thingiverse.com, yobi3d.com, cubehero.com и другие), а также профессиональных сообществ и порталов (3dwiki.ru, itemprint.ru).

Насколько прочными получаются предметы?

Смотря из чего они делаются. Самый распространенный и доступный по цене материал для 3D-печати — это ABS-пластик. Он синтезирован на основе каучука, является ударопрочным и используется в автомобилестроении, например. Так что за надежность полученных из него деталей волноваться не придется.

А это не вредно?

Опять же, все зависит от материалов, с которыми работает аппарат. Если заглянуть в печатный цех, то ни одного человека без хотя бы примитивной защиты «очки + респиратор» вы там не обнаружите, и это должно на что-то намекать. Тот же ABS-пластик при нагреве издает неприятный запах и выделяет токсичные пары и наночастицы, которые могут осесть в легких и спровоцировать там развитие всяких неприятностей. Впадать в панику, конечно, не стоит: если речь не об огромных промышленных машинах, то вредный выброс не столь значителен, чтобы сразу нанести вам непоправимый вред. Тем не менее, 3D-принтер стоит устанавливать только в проветриваемых помещениях и в процессе работы не лениться надевать респиратор. А лучше вообще уйти в другую комнату, пока все не закончится — благо, никакого вмешательства по ходу дела не требуется. Также можно заменить ABS на более экологичный PLA-пластик: он сделан из натурального сырья, не воняет в процессе печати, но стоит немного дороже, более хрупок и служит не дольше двух лет из-за биоразлагаемости.

В глобальном же смысле, 3D-печать можно считать даже более чистой, чем обычное промышленное производство, так как на нее тратится меньше энергии и прочих ресурсов. А если бы многие повседневные предметы не нужно было выпускать массово на заводах, а каждый сам бы печатал их у себя дома по мере необходимости, то воздействие на окружающую среду снизилось бы очень значительно.

Сколько стоит принтер?

Бытовой 3D-принтер скромных размеров и таких же возможностей обойдется вам примерно в 500 долларов. Есть и более дешевые варианты: например, Micro 3D за $350 (23 000 рублей), который был запущен на платформе Kickstarter как «первый реально потребительский 3D-принтер». Но ничего серьезнее пластмассовой безделушки создать с их помощью у вас не получится. Профессиональные же модели с большой площадью рабочей платформы, высокой степенью детализации и возможностью использовать различные материалы переваливают по цене далеко за отметку в 100 000 рублей. И чем серьезнее задачи, чем дальше они переваливают.

Самыми популярными производителями в этой сфере считаются компании Makerbot и 3D Systems, хотя и разных других уже не счесть. Также широкое распространение сейчас получил проект RepRap — международная инициатива по созданию небольших и доступных разборных 3D-принтеров, детали от которых печатаются… правильно — на 3D-принтерах. К слову, есть в ассортименте отечественные разработки: аппараты Picaso 3D-Builder и 3D-Designer от одноименной компании из Зеленограда. Они неплохо котируются на рынке, но первый уже снят с производства, а цена на второй также начинается от 115 000 рублей.

А почем расходные материалы?

Катушка с пластиковой нитью ABS весом 1 кг будет стоить от 600 до 2000 рублей в зависимости от конкретного производителя. Аналогичный моток PLA-пластика будет стоить рублей на 500 дороже. Рассчитать, на сколько их хватит, довольно сложно: если прикидывать на вес, то из килограмма расходников выйдет примерно столько же напечатанных объектов, а сколько в штуках — зависит от их размеров и структуры — они могут быть как полыми, так и цельными, с использованием поддерживающих конструкций или без таковых.