8_класс_Классификация_3D_принтеров_ноябрь_2024_для_учеников_1

1.

УРОК ТЕХНОЛОГИИ
8 КЛАСС
по теме
Классификация 3D-принтеров

2.

Принципиальные различия между моделями настолько
велики, что классифицировать 3D-принтеры можно как
минимум по трем признакам:
1. Исходное сырье
2. Технология печати
3. Область применения

3.

Классификация 3-D принтеров
От состава исходного сырья, которое используется
принтером для создания трехмерных предметов, зависит способ
печати и некоторые другие характеристики.
Порошковые устройства — работают с порошкообразным
сырьем, к примеру, с металлической пудрой. В процессе спекания
связующее вещество и порошок наносятся по очереди слоями.
Гипсовые — функционируют по такому же принципу, но могут
иметь дело только с порошками строительного типа — шпаклевкой,
гипсом, цементом и прочими. Такие принтеры часто используют
для изготовления интерьерной отделки и предметов декора.
Фотополимерные — создают изделия из жидкого
расплавленного
фотополимера,
который
застывает
под
воздействием ультрафиолета. Данные модели отличаются высокой
точностью
графики
и
позволяют
создавать
сложные
детализированные предметы.

4.

Классификация 3-D принтеров
Лазерные — многофункциональные устройства, которые
могут работать по принципу запекания, плавления или
ламинирования материалов. Для плавления и запекания
используется порошкообразное сырье, которое накладывается
слоями. Преимущество таких моделей — возможность
изготовления предметов из металлической пудры, которые ни в
чем не уступают обычным изделиям. При технологии
ламинирования материал накладывается слоями и склеивается, а
контуры предмета выжигаются в каждом слое при помощи
лазерного луча.
Сублимационные — переносят 3Д модели на объекты с
рельефной поверхностью посредством нагревания краски.
Последняя испаряется и оставляет необходимый контур.

5.

1. Исходное сырье
Для каждой технологии 3D-печати требуются свой материал, иначе принтер
просто не сможет работать корректно. В качестве сырья могут выступать
компоненты различной природы и консистенции:
порошок – это может быть измельченный в пудру металл (титан, сталь,
алюминий и т.д.), дерево, песок, пластик, керамика - все зависит от назначения
будущего изделия и типа работы принтера;
гипс – отдельная категория порошкового сырья, включающая в себя,
собственно, гипс, а также измельченный цемент, шпатлевку и прочие
материалы подобного типа. Предназначен только для оборудования,
работающего с добавлением связующего вещества к исходному сырью;
воск – используется преимущественно в ювелирном производстве;
пластиковая нить – один из самых популярных материалов для экструзионных
3D-принтеров;
фотополимерная смола – вязкая масса, затвердевающая под воздействием
ультрафиолетового излучения;
металлическая проволока – более дешевый заменитель порошковых металлов.
Может быть оловянная, никелевая, алюминиевая, титановая и т.д.;
фольга, бумага, полиэтиленовая пленка – для моделей оборудования,
работающих по методу склеивания сырья;
пищевые продукты – тесто, сырная, шоколадная или марципановая масса,
глазури и кремы.

6.

2. Технология печати
экструзия (FDM-технология) – через сопло термальной камеры на печатную
платформу послойно выдавливается расплавленная пластиковый, восковый или
пищевой исходный материал;
лазерное спекание (методы SLS и DMLS) – обычная или металлическая
порошковая масса расплавляется и спекается под действием лазерного луча;
стереолитография (SLA) – в основе метода также лежит лазерное излучение, но
сырьем для создания изделий служит фотополимерная смола;
ламинирование (LOM) – склеивание между собой большого количества слоев
материала, например, бумаги, с одновременным вырезанием контура объекта
на каждом слое;
электронно-лучевое плавление (EBF) – металлическая проволока (20 видов
металлов, в том числе никель, титан, вольфрам и т.д.) плавится под действием
электронного излучения;
струйное моделирование (PolyJet или MJM) – технология, сходная со
стереолитографией, но более универсальная – в качестве сырья используется
широкий спектр материалов: от жидкого фотополимерного пластика до воска;
струйная трехмерная печать (3DP) – слои порошкового материала склеиваются
между собой связующим веществом.

7.

3. Область применения
Еще в начале века оборудование для трехмерной печати было очень дорогой
экзотикой, доступной только крупным компаниям и исследовательским
лабораториям, а сейчас уже никого не удивишь 3D-принтером в домашней
мастерской.
домашние – низкопроизводительные простые и понятные в управлении аппараты,
которые можно собрать самостоятельно из комплекта деталей. Позволяют
создавать простейшие изделия, работают на основе пластиковой нити. Подходят для
энтузиастов, которым интересно разобраться с новой технологией и радовать
близких отпечатанными фигурками;
персональные – несмотря на схожесть с бытовыми принтерами, отличаются от них
более высокими рабочими характеристиками, в первую очередь, скоростью и
качеством печати. Могут использоваться как дома, так и в небольших мастерских
или офисах. Ориентированы на малый бизнес, рекламные агентства, студии
дизайна, инженерное прототипирование в небольших объемах;

8.

Профессиональные – крупногабаритное производительное оборудование с
большим количеством настроек, опций и высокой точностью печати. Работа за
3D-принтером такого класса требует знаний и соответствующей подготовки.
Предназначены для строительных, архитектурных компаний, среднего и
крупного бизнеса.
Производственные – автоматизированные печатные центры с максимально
возможными техническими характеристиками и большой рабочей площадью.
Могут работать в нескольких технологиях и с различными видами сырья.
Устанавливаются на крупных промышленных предприятиях по изготовлению
высокоточных изделий любых габаритов и назначения: от кровеносных
сосудов до полноразмерных автомобилей.

9.

Основные понятия
1. 3-D принтер - станок с числовым программным управлением,
реализующий только аддитивные операции, то есть добавляющий порции
материала к заготовке. Обычно использует метод послойного нанесения
материала, однако существуют и методы непрерывного
формирования детали в объёме жидкого фотополимера, при которых деталь
не делится на слои, а формируется целиком.
2. 3D-печать - аддитивное производство, это производственный процесс,
при котором 3D-принтер создает трехмерные объекты путем нанесения
материала слоями, в соответствии с цифровой 3D-моделью объекта.
3. Слайсер — это компьютерная программа, подготавливающая для 3Dпринтера цифровую модель объекта для печати. Технология создания
объемной фигуры подразумевает ее послойный набор. Приложение - слайсер
нарезает ее на слои заданной толщины, и печатающее устройство, считывая
закодированную информацию, создает нужный объект.

10.

Основные понятия
4. Оборудование - работа по обустройству, дополнению чего-либо в
среде обитания человека: вещей (напр. «оборудование кресла
подлокотниками», «автомобиля фарами»), жилищ (напр. «оборудование дома
ванной»), окружающей среды (напр. «оборудование прудов в парке») и так
далее; процесс дополнения их потребительских свойств; а также
предназначенное для этого.
5. Аппаратура - комплекс, совокупность аппаратов. Термин обычно (но
не всегда и не обязательно) применяется по отношению к набору аппаратов
(инструментов) для выполнения какой-либо одной функциональной задачи.
6. Аддитивные технологии — метод создания трехмерных объектов,
деталей или вещей путем послойного добавления материала: пластика,
металла, бетона и, возможно, в будущем — человеческой ткани. Такие
трехмерные или 3D-объекты создаются с помощью 3D-принтеров.

11.

Зачем нужен 3D-слайсер?
Для того, чтобы напечатать объект в 3D, нужно сначала создать математическое
описание объекта, а затем объяснить принтеру как его печатать. Чтобы 3Dпринтер распознал описание объекта, его нужно разложить на слои — перевести в
G-код. Как раз этим и занимаются 3D-слайсеры, они нарезают объект на слои, из
которых 3D-принтер создает физическую модель. Название программы пошло от
английского слова «to slice», "нарезать". Результат работы слайсера — G-код, в
котором отражены все параметры печати.
Качество слайсера влияет на результат работы зачастую даже больше, чем
качество 3D-принтера. Программ-слайсеров существует много, некоторые из них
бесплатные, некоторые переведены на русский язык.

12.

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 технологии формирования слоёв
Лазерный
Струйный

13.

ЛАЗЕРНАЯ 3D-ПЕЧАТИ.
Лазерная стереолитография — ультрафиолетовый лазер постепенно,
пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер
засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с
новым слоем. При этом жидкий полимер затвердевает и превращается в
достаточно прочный пластик.
Лазерное сплавление (англ. melting) — при этом
лазер сплавляет порошок из металла или
пластика, слой за слоем, в контур будущей
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

14.

СТРУЙНАЯ 3D-ПЕЧАТИ.
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 —
похоже на лазерное спекание, только порошковая основа
склеивается жидким (иногда клеющим) веществом,
поступающим из струйной головки. При этом можно
воспроизвести окраску детали, используя вещества
различных цветов.
Биопринтеры — ранние экспериментальные установки, в
которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для
пересадки) производится каплями, содержащими живые
клетки. Далее деление, рост и модификации клеток
обеспечивает окончательное формирование объекта.

15.

ВОЗМОЖНОСТИ, КОТОРЫЕ ОТКРЫВАЕТ
3D-ПРИНТЕР
Особенно актуальны они для научных институтов, ведь
теперь можно не только делать прототип
зданий(сооружений), а и прикасаться к нему в
проводимых исследованиях.
Ювелиры также оценили новинку - создавать
отливочные формы для самых замысловатых изделий.
А вот у археологов появилась возможность не просто
зарисовывать возможную проекцию найденного
элемента, а практически воссоздавать его точный вид.
Мечта ученых, которая вполне может стать былью создание "пищевых принтеров", которые из доступных
белков и углеводов смогут производить настоящие
продукты питания, и воссоздание человеческих
органов, что особенно актуально для людей, которые не
могут найти доноров. Причем уже сегодня
практикуется печать межпозвоночных дисков и
стволовых клеток.

16.

Использованные источники
1. https://daloto.ru/poleznye-materialy/kak-klassifitsiruiutsia-3d-printery
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/3D%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80
3. https://top3dshop.ru/blog/what-is-3d-printing.html
4. https://top3dshop.ru/blog/best-slicers-for-3d-printer-rus-eng.html

17.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:
1.
Ознакомиться с презентацией.
2.
Выписать в тетрадь основные понятия (слайды
2,3,9,10).
3.
Запомнить и уметь устно пояснить как
осуществляется 3-D печать разными способами и
с использованием различных материалов (слайды
12-14)