Статьи: Эксклюзив

3D печать - сказка или реальность?

В сегодняшней нашей статье речь пойдет о новой, все шире распространяемой технологии - 3D печати, которая стала доступной с появлением 3D принтеров. 3D принтер может физически воспроизвести любую трехмерную модель, разработанную в 3D редакторе. Воспользовавшись данной технологией можно быстро воссоздать детали будущих конструкций, любой производственный макет продукции или архитектурный объект будущего здания, эксклюзивный сувенир и многое другое, что можно представлять как экспонат для выставок или как производственные макеты.
3D печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.
Применяются две принципиальные технологии:
Лазерная:
Лазерная печать — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом он затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик
Лазерное спекание — при этом лазер выжигает в порошке из легкосплавного пластика, слой за слоем, контур будущей детали. После этого лишний порошок стряхивается с готовой детали
Ламинирование — деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контур сечения будущей детали
Струйная:
Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта
Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета
Склеивание или спекание порошкообразного материала — то же самое что и лазерное спекание, только порошок склеивается клеящим веществом, поступающим из специальной струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя связующее вещество различных цветов.

Все это теория, но что же на практике? Насколько трехмерная печать доступна и какие требования предъявляются к трехмерной модели, чтобы ее можно было «напечатать», каковы сроки изготовления или же все-таки проще обратиться к старой школе и воспользоваться услугами макетных мастерских? В поисках ответов на эти и другие вопросы мы решили обратиться к одной из компаний Санкт-Петербурга, компании «Инвент», входящей в группу «IMG», предоставляющей услуги 3d-печати, с помощью специального оборудования, позволяющего изготавливать любые физические объекты на основе трехмерных моделей или CAD-чертежей.


RENDER.RU: Добрый день, Николай. Расскажите немного о себе и о компании «Инвент», которую Вы представляете?

Николай Захаров: Здравствуйте! Мне 25 лет, родился в Ленинграде, вырос в Санкт-Петербурге :) Общение с персональными компьютерами начал в 4 года на БК 0010-01. Примерно с 1998 года занимаюсь различными коммерческими IT-проектами. В 2005 году закончил ИНЖЭКОН по специальности «информационные системы в экономике и управлении», а три года спустя и аспирантуру по схожей тематике. В настоящее время являюсь техническим директором интернет-магазина «Plans.ru», а также руководителем компании «ИНВЕНТ».
Кстати именно в стенах ВУЗ'а и произошло знакомство с двумя будущими коллегами по ИНВЕНТ’у. В марте прошлого года мы решили посетить CeBIT – крупнейшую мировую выставку по информационным и телекоммуникационным технологиям, проходящую в Ганновере. Именно там, в одном из 30 павильонов, мы и увидели то, что с трудом укладывалось в сознании – 3D-принтер в работе :) Имея к тому времени некоторый опыт в архитектурной и машиностроительной деятельности, мы твердо решили изучить возможности этой техники.
Компания «ИНВЕНТ» располагает собственным оборудованием и предоставляет услуги трехмерной печати, быстрого прототипирования, архитектурного макетирования, штучного изготовления сувениров и 3d-моделирования.

 

RENDER.RU: С чем связано ваше решение заниматься услугами трехмерной печати?  Проводили ли Вы маркетинговое исследование спроса на данный вид услуг, прежде чем направленно заняться этим?

Николай Захаров: Первоначально появилась задумка использовать возможности 3d-принтера для архитектурного макетирования. Само решение об открытии такого бизнеса мучительно рождалось уже после возвращения на Родину. Были проанализированы технологии работы трехмерных принтеров, различных фрезеровальных станков, их возможности и ограничения, экономические и эксплуатационные составляющие. Параллельно проводился опрос посетителей сайта Plans.ru на предмет необходимости такой услуги, как 3д-печать. Взвесив все имеющиеся соображения и результаты, было принято положительное решение.

 

RENDER.RU: Как давно Ваша компания занимается этим и в каких отраслях данный вид услуг наиболее востребован?

Николай Захаров: Подготовительный этап, связанный c ожиданием поставки оборудования и пуско-наладкой, занял несколько месяцев. Поэтому полноценно услуги трехмерной печати мы начали оказывать где-то с сентября 2008 года. Основное направление, на которое мы делаем упор – это архитектурные макеты. Скорость, простота создания и стоимость изделий позволяют конкурировать с традиционными макетными мастерскими. В настоящее время мы наблюдаем рост интереса к трехмерной печати со стороны промышленного дизайна и некоторое снижение по архитектуре, что можно связать с общим спадом в сфере недвижимости и строительства. Имеют место заказы по изготовлению прототипов упаковок, бутылок, корпусов различных приборов. Также не могут не радовать обращения из студенческой среды с необходимостью создания сложных архитектурных форм, салонов транспортных средств и самолетов, корпусов яхт – это доказывает, что услуга не только востребована, но и доступна для населения. Ведется работа по внедрению трехмерной печати в медицинских целях, а также имеется интерес со стороны литейщиков.

 

RENDER.RU: К услугам Вашей компании можно обратиться только с готовыми трехмерными моделями или CAD-чертежами, или же их изготовление тоже входит в список оказываемых услуг?

Николай Захаров: Идеальный случай, конечно, - это когда у заказчика уже есть готовая трехмерная модель. Но если ее нет, это не должно стать проблемой. Мы можем разработать 3d-модель по чертежам, эскизам или фотографиям.

 

RENDER.RU: Чем обоснован Ваш выбор в пользу той технологии 3d-печати, которая используется в Вашей компании?

Николай Захаров: Перед открытием этого бизнеса мы рассматривали разные варианты и технологии оборудования. Какие-то аппараты больше подходят для инженерных целей, какие-то для презентационных. Мы старались исходить из экономических аспектов и прогноза спроса. Немаловажным плюсом для нас является возможность цветной полноцветной печати.

 

RENDER.RU: Какое оборудование используется в Вашей компании?

Николай Захаров: В настоящее время мы используем ZPrinter 510 Spectrum американской компании ZCorporation. Это полноцветный аппарат с размером камеры построения 35x25x20 см. В планах по расширению значится и оборудование по альтернативной (не порошковой) технологии.

 

RENDER.RU: Позвольте взглянуть на производственный процесс, начиная с момента поступления заказа. Какие требования предъявляются к трехмерным моделям или CAD-чертежам, для начала 3d-печати?

Николай Захаров: Трехмерная модель, присылаемая нам для печати должна быть в формате VRML/STL/3DS/PLY/SFX (предпочтение отдается первым двум, экспорт в эти форматы сейчас есть практически из любого 3d-редактора). Также должны соблюдаться законы физики – стенки объектов должны иметь достаточную толщину, чтобы выдержать хотя бы собственный вес. На самом деле существуют определенные тонкости при подготовке моделей, которые мы специально описали и выложили в наш блог http://blog.invent3d.ru под названием «Инструкция по подготовке моделей к 3D-печати». Могу лишь отметить, что модели из инженерных программ твердотельного моделирования, таких как SolidWorks или ProEngineer получаются, как правило, без ошибок.

 

RENDER.RU: Итак, 3D - модель готова, что происходит дальше? Какие материалы используются для 3d-печати? Как отражается степень сложности 3D модели на процессе 3d-печати макета?

Николай Захаров: Файл с моделью открывается во внутреннем ПО принтера, еще раз проверяется на ошибки в геометрии и если всё OK – начинается процесс печати. ПО нарезает трехмерный объект на тонкие поперечные сечения – слои (толщиной 0.08мм). Рабочая камера опускается на толщину слоя. Принтер наносит слой порошка (композитный материал на основе гипса), а печатающая головка проклеивает и окрашивает необходимые участки. Принцип очень схож с работой обыкновенного струйного принтера, только вместо бумаги здесь тонкие слои порошка. Процесс повторяется до полного «выращивания» объекта. Затем камера поднимается, лишний порошок загружается назад в принтер, объект извлекается и очищается. После этого осуществляется финальная пропитка клеем и сушка объекта. При желании прототип можно подвергнуть дополнительной ручной обработке – ошкуриванию, грунтовке, окраске – материал это допускает.

 

RENDER.RU: Какая была самая интересная и сложная модель которую приходилось делать? В чем заключалась сложность?

Николай Захаров: Даже не знаю =) Каждая модель имеет свои сложности. Где-то много тонких элементов, которые можно сдуть при очистке. Где-то наоборот, слишком тяжелые объекты на «непродуманных» посадочных местах. Пожалуй, наиболее сложным и интересным проектом был разборный макет старой японской подводной лодки, состоящий из 3 частей и подставки, имитирующей сухой док. Сложности заключались в большом количестве мелких элементов, таких как трубы, вентили, лестницы, лампы и т.д., да и ко всему прочему на корпусе лодки закреплен самолет…

 

RENDER.RU: Сколько человек (работников) принимают участие в каждом этапе процесса производства модели?  Что делает техника и когда вступает в производственный процесс человек?

Николай Захаров: Моделист, он же оператор 3d-принтера, осуществляет проверку модели и отправку в печать, которая может длиться от нескольких минут до 16 часов – все зависит от высоты модели. Затем он же аккуратно извлекает полученное изделие, т.к. знает все его тонкие и сложные места; очищает его сжатым воздухом, отправляет в сушку. После этого осуществляется пропитка специальным составом для проявления цвета и усиления прочности. Таким образом, на все процессы достаточно одного человека, хотя не скрою – иногда приходится и самим приходить и работать в «ночную смену», если требуется оперативность. Минимальное время получения готового прототипа может составлять всего час-полтора с момента получения модели.

 

RENDER.RU: Ввиду того, что 3D-принтеры являются новшеством для российского рынка (потребителя), соответственно специалистов по работе с ним в нашей стране, наверняка, не много. Как Вы решили данный вопрос?

Николай Захаров: Действительно, после приобретения оборудования мы столкнулись с тем, что многие тонкости работы нигде не описаны. Пришлось самостоятельно всё изучать, пробовать различные способы подготовки, извлечения и пропитки моделей. Первые месяца три мы работали, что называется «в корзину» - образовался неплохой музей поломок и развалин. Конечно, помогали, как могли, представители американской корпорации в России, но порой и их знаний не хватало для решения тех или иных финтов, выбрасываемых оборудованием. Имели место и отказы принтера, когда во время печати крупных и срочных заказов вылезала зловещая надпись «PRINT ERROR». Справиться с ними можно было только самостоятельно, разобрав принтер по частям и собрав заново, своеобразное How does that work? На настоящий момент у нас уже разработаны четкие правила и технологические карты, по которым идут все процессы. Они позволяют свести к минимуму процент брака и получать максимальное качество «отпечатанных» 3d-моделей.

 

RENDER.RU: Какими программами трехмерной графики должны владеть технологи и моделисты работающие с 3D-принтерами и на каком уровне?

Николай Захаров: На самом деле ничего сложного в этом нет. Для проверки моделей используется встроенное ПО принтера, которое позволяет открыть присланные файлы, посмотреть-повертеть модель, сделать различные срезы, раскрасить и нанести текстуры при необходимости. Если моделист хочет разрабатывать «правильные» модели для последующей трехмерной печати – советуем ему обратиться к нашей инструкции по подготовке моделей. Как показывает опыт – описанного материала достаточно для того, чтобы подготовить в 3d max модель, при проверке которой появится сообщение «Congratulations, the model is correct and can be saved and printed!».

 

RENDER.RU: Вы упомянули о своих планах по расширению, в которых предполагается задействовать оборудование по альтернативной (не порошковой) технологии. Расскажите об этом подробнее?

Николай Захаров: Как и любая компания, которая стремится к росту и развитию, мы рассматриваем различные варианты достижения успеха. Поэтому в планах значится пункт о предоставлении услуг быстрого прототипирования из различных материалов. Возможно, в будущем мы сможем предложить заказчикам реализовать их задумки не только на базе гипсового порошка, но и из разноцветного пластика, или, например, фотополимера.

 

RENDER.RU: Среди дальнейших планов по развитию 3D печати, думаете ли Вы расширить круг охватываемой аудитории, т.е. перейти не только к производству заказных моделей, но и «оригинальных сувениров» на продажу?

Николай Захаров: Конечно, нам бы хотелось максимально увеличить спектр применения 3д-печати =) Но на охват всех возможных направлений пока просто не хватает времени. Мы всегда открыты к диалогу – и если, вдруг, кому-то из Ваших читателей станет интересно применить трехмерную печать в своей повседневной или профессиональной деятельности – мы с радостью поможем и поэкспериментируем =)

 

RENDER.RU: К услугам 3D печати обращаются в основном промышленные дизайнеры или частных заказов тоже достаточно много?

Николай Захаров: Если имеется ввиду принадлежность заказчика к корпоративному или частному сектору, то наверное, никого не обижу, если скажу что 50 на 50. Бывают как заказы от крупных компаний, которые начинают использовать 3д-печать в своих производственных процессах или как корпоративный сувенир, так и от частных лиц, кому нужен макет для защиты диплома или уменьшенная копия любимого памятника.

 

RENDER.RU: В связи с тем, что 3D печать явление новое и редкое на нашем рынке, возможно ли обратиться к Вам с заказом из других регионов России с последующей пересылкой заказанного макета? Часто ли к Вам обращаются из других городов?

Николай Захаров: Конечно можно! Я вообще придерживаюсь позиции, что в наше время расстояние между заказчиком и исполнителем не должно иметь первостепенного значения. У нас отлажена технология работы с регионами. Доставка осуществляется проверенной годами курьерской службой. Модели тщательно упаковываются, чтобы исключить возможность поломки или повреждения в процессе транспортировки. Процент региональных заказов пока не столь велик, как доля Москвы или Санкт-Петербурга, но, тем не менее, обращения есть. И по статистике – те, кто обратились раз, приходят снова и снова.

 

RENDER.RU: В заключении нашей беседы хотелось бы узнать, на Ваш взгляд 3D принтеры это перспективная альтернатива традиционных макетных мастерских? Могут ли они в будущем вытеснить привычный ручной труд мастеров по изготовлению подобных макетов?

Николай Захаров: Я смотрю на это так: сейчас 3д-печать можно охарактеризовать как прикладной элемент к традиционному макетному делу. С увеличением спроса и снижением стоимости расходных материалов можно прогнозировать обратную тенденцию – когда ручной труд станет лишь дополнением для автоматизированного производства. Не стоит забывать также, что 3д-печать – это не только макеты. Уже сейчас наши продукты используются в промышленном дизайне, прототипировании узлов и механизмов, при создании мастер-моделей, а также при изучении молекулярной информатики. И это далеко не весь список. Его может ограничить только широта фантазии, которой, я думаю, у Ваших читателей не занимать =)

 

RENDER.RU: Николай, благодарим Вас за уделенное нам время и интересную беседу, редакция RENDER.RU желает Вам и компании «Инвент» успехов, процветания и скорейшей реализации намеченных на будущее планов.

32475 Автор:
Актуальность: 599
Качество: 545
Суммарный балл: 1144
Выбор Публики
Голосов: 58 оценки

Отзывы посетителей:

аватар
 
SGray 1 0

Забавно по пришествию стольких лет читать, как изменилась индустрия. Конкуренция растет, цены опускаются. Ждем когда же появится доступный вариант для домашнего использования.

аватар
 
Qwa7 8 0
Да, то же интересно, сколько стоит?)
аватар
 
MIR[ok] 2 0
Я думаю заказов увас придостаточно и современем спрос будет только расти на такую услугу. Спасибо за реальную информацию, раньше только по рассказам слышал про такие вещи. Сам работал фирмах макетчиком труд могу сказать неимоверный, когда особенно крупный масштаб макета с высокой детализацией. Тогда бы нам ваши услуги очень бы пригодились, время с экономилиб, а как у вас насчет расценок?
аватар
 
kydlaev 1 0
Да, где была это технология когда я делал диплом.
А интересно сколько стоит этот принтер.
аватар
 
Герой 5 0
Интересны расценки подобной печати
аватар
 
CINN 2 0
ЧПУ- Числовое Программное Управление.
(Чип Программного Управления- это новое!)
аватар
 
Gheljenor 12 0
3 года работаю с этой технологией. Когда я первый раз с ней познакомился это было что-то фантастическое, невероятное и казалось почти космической технологией. Даже не было понятно, что удивляло больше - технологии послойного "выращивания" или технология фрезерования моделей из воска на станках с ЧПУ (Чип Программного Управления). Как оказалось ни то ни другое на самом деле не является чем-то сверхестественным. А со станком с ЧПУ мне и вовсе самому пришлось поработать почти полгода в качестве программиста и оператора.
Технология 3д печати на данный момент очень распространена. В Москве прототипирующих производств как собак нерезаных. У каждого вида станков свои сферы применения. Есть станки с помощью которых можно создавать прототипы деталей автомобиля, а есть такие на которых можно "вырастить" колечко со сложнейшим орнаментом. В принципе всё зависит только от ваших потребностей. Сфер применения прототипов две: презентационные модели и технологические модели.
Первое что приходит в голову это использовать прототипы как раз в презентационных целях. Технология печати цветными пластиками описана в данной статье, но это ещё не все возможности. Сейчас моя фирма (мы занимаемся ювелиркой) занимается исследованием технологии галванопластики прототипов для создания презентационных моделей. Делается компьютерная модель изделия, потом она выращивается на одном из прототайперов и покрывается металом (цинк или медь в зависимости от нужного цвета). В результате мы имеем дешёвый, наглядный прототип ювелирного изделия который можно показать заказчику. Так же я слышал что существуют полимеры которые прозрачны как стекло если их отполировать - с помощью такой технологии делают презентационные модели бутылок. Вероятно существуют и другие идеи, но я их не знаю.
Но использовать такую мощную технологию только в презентационных целях - это забивание гвоздей микроскопом... причём электронным. Ценнее всего технологические модели. Это прототипы которые в дальнейшем идут в производство. Способов использования технологических моделей масса - литьё по выжигаемым моделям (годится для очень малого количества полимеров - далеко не все они выгорают), снятие резиновых или латексных форм и последующее тиражирование, а так же некоторые прототайперы сами умеют "печатать" резиновые или гипсовые формы для последующего тиражирования. Существует так же технология печати, которая основана на спекании металлического порошка - на выходе получается вообще готовая деталь. Правда данная технология используется чаще для экспериментальных образцов потому что качество получаемого метала гораздо ниже требуемого. К технологиям прототипирования так же часто относят использование фрезеровально-гравировальных станков с ЧПУ. На использовании таких машин основана большая часть технических производств.
На деле некоторые используют прототипы ещё и как конечные изделия. Но чаще всего это некомерческие модели для украшения собственного дома или рабочего места.
аватар
 
Dynamiks 22 0
Это меня сподвигло на то, чтобы завтра пойти в центр 3D печати у нас в Торонто и самим все поглазеть, еси пустят)) отличная статья!
аватар
 
Moonbluelight 79 0
Модератор форума
Хорошая статья, познавательная 5/5
Еще, классно технология подходит для рекламной продукции - на выставки.
аватар
 
WhiteDigit 2 0
Да я бы сказал, что это это для многих сфер просто находка. К примеру - мебельная. Вместо классической визуализации приносишь заказчику коробку, открываешь и говоришь: "Вот ваш интерьер.." Он запросто окажется по крайней мере в лёгком шоке:) Главное, что бы это стало доступно.
аватар
 
skywalker-85 21 0
Я когда-то в Киеве работал на фирму которая занималась 3д печатью. В общем очень интересно было подержать в руках реальную вещь которую ты сделал на компьютере. Жалко фирма развалилась из-за кризиса.
аватар
 
Man5ON 2632 0
Куратор комьюнити
Очень интересная статья)) Узнал много нового. Успехов вам в развитии))
аватар
 
Илья Алешков 2 0
http://www.invent3d.ru/prices
точно нужно будет печатнуть что-нибудь ))
аватар
 
Alexey Ost 6 0
а тарифы у вас есть?)
аватар
 
да здоровски... может студии рендер ру начать за деньги печатать модельки? я бы с удовольствием какойнибудь шарик распечатал)
аватар
 
Astrofom 40 0
Прикольно! Хотелось бы конечно увидеть свои модельки "вживую" . Может когда-нибудь...
Зарегистрируйтесь, чтобы добавить комментарий.
Эту страницу просмотрели: 956 уникальных посетителей