Творческое название: 3D-принтер и его использование в современной жизни.
Перед началом просмотра проекта ознакомьтесь с видеоматериалом.
https://www.powtoon.com/s/fG4CfN3VRdd/1/m
Цель исследования: Определить область применения 3D-принтеров в современной жизни.
Гипотеза исследования: 3D-принтер можно сделать символом четвертой индустриальной революции.
Презентация.
https://prezi.com/view/EyVPELzcPi8J3X56wuOM/
Задачи исследования:
1. Описать принцип технологии трехмерной печати и виды 3D-принтеров. их преимущества и недостатки.
2. Выяснить области применения трехмерной печати .
3. Выявить перспективы развития и дальнейшего распространения технологий трехмерной печати
Методы исследования:
- Анализ научной литературы о 3D-принтерах.
- Анализ видеоматериалов о 3D-принтерах.
- Опрос с целью выявления знаний студентов о 3D-принтерах.
Интересные факты:
1. На 3D принтере можно напечатать настоящий автомобиль. В фильме Skyfall про Джеймса Бонда некоторые сцены с погонями и авариями сняты с участием напечатанной на принтере машины Aston Martin DB5 в масштабе 1:3.
2. Звёзды кино щеголяют в нарядах, напечатанных на 3D принтере. Дизайнер Майкл Шмидт и архитектор Фрэнсис Битонти создали с помощью принтера самое настоящее платье для фотомодели Диты фон Тиз, в котором она щеголяла на мероприятии в нью-йоркском Ace Hotel.
3. Через несколько лет на 3D принтере можно будет распечатать человека целиком. На данный момент не проблема распечатать отдельные органы, кожу и кости. Успешное создание различных протезов, начиная от человеческого уха и заканчивая внутренними органами, позволяет надеяться, что первого распечатанного человека мы увидим своими глазами в этом веке.
4. На 3D принтере можно распечатывать не только пластиковые модели. В зависимости от исходного материала, изделия могут быть керамическими, деревянными, титановыми, резиновыми или золотыми – всё зависит от твоей фантазии и модели принтера.
Классификация 3D принтеров:
Среди большого разнообразия моделей, все 3D принтеры можно разделить условно на 2 категории:
- 3D принтер с технологией послойного наплавления (FDM)
- 3D принтер, использующий для создания моделей фотополимерные смолы (SLA)
FDM принтер доступен для широкого круга пользователей. Именно такие в большинстве продаются на китайских торговых площадках. Для печати моделей в FDM принтере в основном используется пластик двух видов: PLA и ABS, отличающиеся друг от друга химическим составом.
PLA пластик – биосовместимый и экологичный, отличный вариант для печати дома. ABS пластик – изготавливается из нефти, более стойкий к серьёзным нагрузкам, агрессивным средам, и в целом является материалом промышленного назначения.
FDM принтер отличается простотой настройки и использования. Достаточно 30-ти минут, чтобы запустить создание своей первой трёхмерной модели даже самому неподготовленному пользователю.
В течении нескольких часов принтер будет слой за слоем создавать требуемую фигуру, накладывая расплавленный пластик, будто пирог, на производственную платформу.
Остаётся лишь наблюдать за магией создания уникальной вещи, нетерпеливо посматривая на часы.
- 3D-принтер: сайт https://ru.wikipedia.org — 2018 [Электронный ресурс]. Дата обновления: 27.06.2018 — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/3D-принтер (дата обращения 13.06.2021).
- Краткая история 3D-принтеров: сайт plastic3d — 2014 [Электронный ресурс]. Дата обновления: 10.01.2018 — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/3D-принтер (дата обращения 13.06.2021).
- https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologii-3d-pechati-preimuschestva-i-nedostatki#:~:text=К%20ним%20относятся%20кулинарные%20принтеры%2C,размерности%203D-печати%3B%20необходимость%20в%20постобработке (дата обращения 13.06.2021)
- Как работает 3Б-принтер: принцип работы трехмерной печати [Электронный ресурс]. URL: http://www.techno-guide.ru/informatsionnye-tekhnologii/3d-tekhnologii/kak-rabotaet-3d-printer-printsip-raboty-trekhmernoj-pechati.html (дата обращения: 15.06.2021).
Результат опроса:
Знаете ли вы что вообще такое 3д принтер?
В опросе участвовали 20 человек.
Большинство опрошенных людей уже знают о существовании такого принтера.
3D—принтер — станок с числовым программным управлением, реализующий только аддитивные операции, то есть только добавляющий порции материала к заготовке. Обычно использует метод послойной печати детали.
Процесс печати :
Один из вариантов, набирающих популярность, является использование дельтаобразной системы координат.
Подобные устройства в промышленности называют «дельта-роботами».
В дельта-принтерах печатная головка подвешивается на трех манипуляторах, каждый из которых передвигается по вертикальной направляющей.
Синхронное симметричное движение манипуляторов позволяет изменять высоту экструдера над платформой, а ассиметричное движение вызывает смещение головки в горизонтальной плоскости.
Вариантом такой системы является обратный дельтовидный дизайн, где экструдер крепится неподвижно к потолку рабочей камеры, а платформа передвигается на трех опорных манипуляторах.
Дельта-принтеры имеют цилиндрическую область построения, а их конструкция облегчает увеличение высоты рабочей зоны с минимальными изменениями дизайна за счет удлинения направляющих.
В итоге все зависит от решения конструкторов, но основополагающий принцип не меняется.
Преимущества: высокая точность исполнения прототипа; высокая скорость 3D-печати; возможность использования широкого спектра полимеров; низкая стоимость 3D-печати прототипа.
Недостатки: ограничения по допускам размерности 3D-печати; необходимость в постобработке.
Краткая история появления 3D-печати
3D печать появилась на свет 40 лет назад и открыла потрясающие возможности для создания различных моделей в прототипировании, стоматологии, мелкосерийном производстве, кастомизированных продуктов, миниатюр, скульптур, макетов и многого другого.
Итак, как все начиналось…
Этап 1: Рождение идеи
Доктор муниципального промышленного исследовательского института в Нагоя, Хидео Кодама, подал заявку на регистрацию патента на устройство, которое с помощью УФ-засветки послойно формировало жесткий объект из фотополимерной смолы.
По сути, он описал современный фотополимерный принтер, однако не смог в течение года, как того требовало патентное право, предоставить необходимые данные для регистрации патента и забросил идею. Тем не менее, во многих источниках именно его называют изобретателем технологии 3D-печати.
В 1983 году трое инженеров — Ален Ле Мехо, Оливье де Витт и Жан-Клод Андрэ из французского национального центра научных исследований, в попытке создать то, что они называли «фрактальным объектом», пришли к идее использования лазера и мономера, который под воздействием лазера превращался в полимер. Заявку на патент они подали за 3 недели до американца Чака Хала. Первым объектом, созданным на аппарате, стала винтовая лестница. Технологию инженеры назвали стереолитографией, а патент был одобрен только в 1986 году. Благодаря им самый известный формат файла для 3D-печати и называется STL . К сожалению, институт не разглядел перспектив в изобретении и его коммерциализации, и патент не был использован для создания конечного продукта.
Этап 2: 3D-печать становится доступной
Первые создаваемые 3D Systems и Stratasys агрегаты были громоздкими и дорогостоящими. Стоимость одного составляла сотни тысяч долларов, и использовать их могли только крупнейшие компании автомобильной и аэрокосмической отрасли. Принтеры имели массу ограничений и не могли широко применяться. Развитие технологии шло очень медленно. Спустя 20 лет, в 2005 году появился проект RepRap (Replicating Rapid Prototyper) — самовоспроизводящийся механизм для быстрого изготовления прототипов.
Еще одним важным способом применения новой технологи стало создание протезов, сначала обычных, а потом и бионических. В 2008 году первый напечатанный протез был успешно трансплантирован пациенту и позволил ему вернуться к нормальному образу жизни.
Этап 3: 3D печать сегодня
В последние годы 3D-печать стала доступна массовому потребителю: цены на принтеры значительно сократились, а их использование стало удобнее. Фотополимерные 3D-принтеры печатают детализированные модели с высокой точностью и разрешением. Количество пользователей растет в том числе за счет огромного сообщества энтузиастов, готовых прийти на помощь новичкам. Этому способствует и наличие готовых файлов для 3D-печати и доступность программного обеспечение для создания моделей.
3D-печать становится уже стандартным решением в таких отраслях как стоматология, ювелирное дело, ортопедия, в других отраслях внедрение идет полным ходом. Перспективы бесконечны — от строительства домов до нейрохирургии, от печати шоколадом до печати металлом
Вывод:
Специалисты уже сегодня с уверенностью говорят о перспективах объёмной печати. Применение 3D-печати находит себя в самых неожиданных сферах человеческой деятельности, что ещё раз подчёркивает значимость этой технологии. На сегодняшний день и оборудование, и материалы для 3D-печати имеют достаточно высокую стоимость, однако его серийное производство позволяет систематически снижать цены, делая доступным приобретение 3D-принтера бюджетными пользователями.
