3Д печать

1. 3d принтеры и 3d печать

3D ПРИНТЕРЫ
И 3D ПЕЧАТЬ
Выполнил: Александров Алексей АА-46
Дисциплина: Компьютерная графика
Преподаватель: Веретельникова Е. Л.

2.

Что такое 3D
Определение: печать?
3D печать (аддитивное производство, Additive
Manufacturing) — это процесс создания физического
объекта на основе цифровой 3D-модели
путём послойного добавления материала.
Суть технологии:
•Исходная цифровая модель разделяется на тонкие
горизонтальные слои (толщина от 0,05 до 0,3 мм).
•Принтер воспроизводит каждый слой последовательно
снизу вверх.
•Материал подаётся только туда, где он нужен.
Отличие от субтрактивных методов:
•Субтрактивные методы (фрезеровка, точение,
сверление) удаляют лишний материал из заготовки →
до 70 % материала идёт в отходы.
•3D печать добавляет материал ровно по форме детали
→ отходы минимальны (<5–10 %).
Фрезеровочный станок
3D принтер

3.

История 3D печати.
(1980-е)
Первые эксперименты:
•1981 год, Япония — Хидэо Кодама описал
технологию послойной фотополимеризации,
но не успел запатентовать.
•1984 год, США — Чак Халл (Chuck Hull)
подал патент на стереолитографию (SLA).
•1986 год — Чак Халл получает патент и
основывает компанию 3D Systems.
•1987 год — выпущен первый коммерческий
3D принтер SLA-1.
Значение этапа:
Впервые в истории стало возможным
автоматически создавать трёхмерную деталь
по цифровой модели без специальной
оснастки.

4.

История 3D печати.
(1990-е)
Новые технологии:
•1989 год — Скотт Крамп (Scott Crump)
патентует FDM (моделирование методом
наплавления) и основывает
компанию Stratasys.
•1990-е годы — Карл Декард (Carl Deckard) и
Джо Бимэн (Joe Beaman)
разрабатывают SLS (лазерное спекание
порошка).
•Появляются первые коммерческие
принтеры (Stratasys, 3D Systems, EOS).
•Технологии остаются исключительно
промышленными и дорогими (сотни тысяч
долларов).
Термин «3D принтер»:
Введён в 1995 году в Массачусетском
технологическом институте (MIT).

5.

История 3D печати.
Истечение(2000-е)
патентов:
•2009 год — истёк ключевой патент Stratasys на технологию FDM.
•Патентное ограничение перестало сдерживать развитие дешёвых принтеров.
Проект RepRap (Replicating Rapid Prototyper):
•Запущен в 2005 году в Университете Бата (Англия) доктором Эдрианом Боуэром.
•Идея: создать самовоспроизводящийся 3D принтер с открытым исходным кодом.
•Первая версия RepRap «Darwin» (2008) могла напечатать более 50 % своих собственных
деталей.
Революция открытого исходного кода:
•После 2009 года появляются доступные
принтеры (MakerBot, Prusa, Ultimaker,
Creality).
•Цена падает с $20 000 до $200–500.
•Начинается эра десктопной 3D печати.

6.

По стандарту ASTM ISO 52900 выделяют 7 основных семейств:
№
Технология
Принцип
1
FDM
Экструзия расплавленной нити
2
SLA
Лазерное отверждение фотополимерной смолы
3
DLP
Отверждение смолы проектором (слой целиком)
4
SLS
Лазерное спекание порошка
5
PolyJet
Струйная печать фотополимерами
6
EBM
Электронно-лучевая плавка металлопорошка
7
Binder Jetting
(3DP)
Склеивание порошка жидким связующим
Некоторые технологии могут комбинироваться. В лекции далее подробно
разбираются FDM, SLA/DLP, SLS как наиболее распространённые.

7.

FDM (Fused Deposition Modeling) – принцип
Определение:
FDM — это технология, при которой расплавленная полимерная нить выдавливается через нагретое
сопло и послойно укладывается на платформу, где застывает.
Основные элементы:
•Пластиковая нить (филамент) — расходный материал диаметром 1,75 или 2,85 мм.
•Экструдер(падающие валики)— механизм, подающий нить в зону нагрева.
•Хотэнд (нагревательный блок) — разогревает пластик до температуры плавления (обычно 200–
260 °C для PLA, 240–280 °C для ABS).
•Сопло (обычно 0,2–1,0 мм) — формирует тонкую струю расплава.
Подвижные оси:
•Оси X, Y перемещают голову экструдера в
•горизонтальной плоскости.
•Ось Z поднимает или опускает
• платформу (реже — голову).
•Координация осуществляется по
• G-коду, сгенерированному слайсером.
Ключевая особенность:
Материал переходит из твёрдого
состояния в расплав и обратно без
химических изменений.

8.

FDM – материалы и
Материал
особенности Температура
Особенности
PLA
190–220 °C
Биоразлагаемый, простой в
печати, хрупкий
ABS
230–260 °C
Прочный, но требует подогрева
платформы
PETG
230–250 °C
Золотая середина: прочность +
гибкость
Нейлон
240–270 °C
Очень прочный, гигроскопичен
TPU
210–230 °C
Гибкий пластик
(резиноподобный)
Плюсы FDM:
Минусы FDM:
•Низкая стоимость оборудования (от $150).
•Видимая слоистость поверхности.
•Широкий выбор материалов.
•Невысокая детализация по сравнению с
•Относительная безопасность (при печати PLA).фотополимерами.
•Для сложных геометрий
требуются поддерживающие структуры.
•Некоторые материалы (ABS, нейлон) дают
неприятный запах.

9.

SLA / DLP – фотополимерная печать
SLA (стереолитография) и DLP (цифровая светодиодная проекция) — это технологии отверждения
жидкой фотополимерной смолы под действием света с образованием твёрдого объекта.
Принцип работы:
Параметр
SLA
DLP
•Ванна заполнена жидкой
Цифровой проектор
светочувствительной смолой.
Источник света
Лазер
(DLP)
•Платформа погружена в смолу на
толщину одного слоя.
Медленнее
Быстрее (целый
Скорость
(точечно)
слой)
•SLA: лазер засвечивает точки
последовательно (рисунок слоя).
Высокая (зависит от
Точность
Очень высокая
•DLP: проектор засвечивает целый слой за
пикселей)
раз (быстрее).
От малых до
Обычно малые и
•После засветки платформа поднимается,
Размеры
больших
средние
и процесс повторяется.
Отличие SLA от DLP:
Особенности:
•Гладкая поверхность, почти без
слоёв.
•После печати требуется промывка в
изопропиловом спирте и постотверждение в УФ-камере.
•Смола токсична (работать в
перчатках и с вытяжкой).

10.

SLS (Selective Laser
Определение:
SLSSintering)
— это технология послойного спекания порошкообразного полимера (обычно нейлона или
полиамида) с помощью высокоточного лазера.
Принцип работы:
1.Контейнер заполняется порошком.
2.Термопары нагревают порошок чуть ниже температуры плавления.
3.Лазер проходит по области слоя, спекая частицы между собой.
4.Платформа опускается на толщину одного слоя.
5.Новый слой порошка разравнивается валиком или лезвием.
6.Цикл повторяется.
Поддерживающие структуры не нужны — неспечённый порошок
сам служит поддержкой для нависающих элементов.
Детали из SLS:
•Прочные, упругие, устойчивые к химикатам и температуре.
•Не требуют постобработки для удаления поддержек.
Недостатки:
•Оборудование очень дорогое (от $50 000 до $500 000).
•Необходима специальная подготовка помещения (пыль,
вентиляция).
•После печати детали нужно охлаждать внутри принтера.
Где применяется:
Медицина (индивидуальные имплантаты), авиация
(кронштейны, воздуховоды), автомобилестроение

11.

е
р
н
ы
й
с
п
е
к
а
н
и
е
(
D
M
L
S
/
S
L
M
)
MJF (Multi Jet Fusion) – технология HP
Определение:
Multi Jet Fusion (MJF) — это технология аддитивного производства, разработанная компанией HP,
при которой порошок полимера (нейлон) последовательно скрепляется с помощью струйных
головок, наносящих агенты, и последующего теплового воздействия.
Принцип работы:
1.На платформу наносится тонкий слой порошка нейлона.
2.Струйная головка (аналогичная струйному принтеру) проезжает над слоем и наносит:
1. Фьюзинг-агент (усилитель поглощения тепла) — там, где материал должен быть твёрдым;
2. Деталилинг-агент (тормозит спекание) — по краям детали для чёткости границ.
3.Затем проезжает источник тепла (ИК-лампа), который расплавляет только те зоны, которые
обработаны фьюзинг-агентом.
4.Платформа опускается, цикл повторяется.
Отличие от SLS:
•В SLS лазер рисует каждую точку
последовательно — медленно.
•В MJF засвечивается и скрепляется целый слой
за один проход — значительно быстрее.
Особенности:
•Очень высокое качество поверхности
(детали почти не имеют слоёв).
•Изотропные свойства (прочность одинакова по всем осям).
•Оборудование стоит от $100 000 и выше.

12.

Прямой металлический лазерный
спекание (DMLS / SLM)
Определение:
DMLS (Direct Metal Laser Sintering) и SLM (Selective Laser Melting) — это технологии лазерного спекания или
полного плавления металлического порошка для создания прочных металлических деталей.
Разница между DMLS и SLM:
•DMLS — спекание частиц порошка без полного расплавления (частицы слипаются на молекулярном уровне).
•SLM — полное расплавление порошка в однородный материал (прочность как у литого металла).
Используемые металлы:
•Титан (Ti6Al4V) — для медицинских имплантатов и аэрокосмической отрасли.
•Нержавеющая сталь (316L, 17-4 PH).
•Алюминиевые сплавы (AlSi10Mg).
•Инконель (никелевый суперсплав) — для турбин и
реактивных двигателей.
•Кобальт-хром — для стоматологии.
Требования:
•Печать происходит в камере с инертным газом
(аргон или азот) для предотвращения окисления.
•Необходима постобработка: термообработка для
снятия напряжений, механическая обработка
поверхностей.

13.

EBM (Electron Beam Melting)
Определение:
EBM — это технология плавления металлического порошка с помощью мощного электронного
луча в вакуумной камере.
Принцип работы:
•Электронная пушка генерирует пучок электронов.
•Магнитные линзы фокусируют и отклоняют луч.
•Электронный луч нагревает металлический порошок до полного расплавления.
•Процесс идёт в глубоком вакууме (необходим для движения электронов без столкновений с
молекулами воздуха).
Ключевое отличие от DMLS/SLM:
•Электронный луч имеет гораздо большую мощность (до 3–6 кВт) — можно плавить тугоплавкие
металлы.
•Скорость печати выше, чем у лазерных систем.
•Остаточные напряжения в деталях ниже
(луч предварительно подогревает весь слой).
Материалы:
•Титан (Ti6Al4V) — основной материал для EBM.
•Кобальт-хром.
•Медь, бериллиевая бронза.
Применение:
Медицинские имплантаты (тазобедренные суставы,
позвоночные протезы), аэрокосмические компоненты

14.

3D печать керамикой и
Определение:
3D печатьбетоном
керамикой — это процесс изготовления объектов из глины, оксида
алюминия, карбида кремния и других керамических материалов с
последующим обжигом.
3D печать бетоном — это строительная технология послойного нанесения
специальной цементной смеси (называемой «чернилами») для возведения
зданий и архитектурных форм.
Технологии керамической печати:
•LDM (Lithography-based Ceramic Manufacturing) — фотополимерная
смола с керамическим наполнителем, после печати смола выжигается, а
керамика спекается в печи.
•Роботизированная экструзия глины — глина выдавливается через сопло
(как FDM) и затем обжигается в печи.
Технологии бетонной печати:
•Экструзия строительной смеси через сопло роботизированной руки или
портальной системы.
•Смесь быстро застывает и не требует опалубки.
Преимущества:
•Свободные криволинейные формы, невозможные при классическом литье.
•Экономия материалов (бетона уходит ровно столько, сколько нужно).
•Скорость строительства: стены дома могут быть напечатаны за 24 часа.
Недостатки:
•Требуется армирование (обычно стальные стержни закладываются вручную
или роботом).
•Сложность контроля качества в полевых условиях.

15.

Биопечать (Bio-3D printing)
Определение:
Биопечать — это технология аддитивного производства, при которой в качестве материала
используются биочернила, содержащие живые клетки (стволовые, эндотелиальные, фибробласты)
для создания тканеинженерных конструкций.
Основные компоненты:
•Биочернила — гидрогель (коллаген, альгинат, желатин) + живые клетки.
•Биопринтер — устройство, наносящее биочернила слой за слоем с высоким разрешением (100–300
микрон).
•Инкубатор — среда с температурой 37°C, CO₂ и влажностью, где клетки размножаются и
формируют ткань.
Что уже напечатано (экспериментально):
•Искусственная кожа (для пересадки обожжённым
пациентам).
•Кровеносные сосуды (сложная структура с каналами).
•Участки печени, сердечной мышцы, хряща.
•Щитовидная железа (на мышах показала
функциональность).
Проблемы:
•Обеспечение питания клеток внутри толстых
конструкций (нет капиллярной сети).
•Долгосрочная выживаемость клеток.
•Юридические и этические ограничения

16.

Струйная 3D печать (Binder Jetting)
Определение:
Binder Jetting (струйное склеивание) — это технология, при которой струйная головка наносит жидкое
связующее на слой порошка, склеивая частицы в заданной области. После печати деталь может быть
пропитана металлом или клеем для упрочнения.
Принцип работы:
1.На платформу наносится тонкий слой порошка (гипс, песок, металл, керамика).
2.Струйная головка (как в бумажном принтере) проезжает над слоем и наносит капли связующего.
3.Платформа опускается, наносится следующий слой порошка.
4.По окончании печати деталь извлекается из незакреплённого порошка.
Особенности:
•Можно печатать цветные детали
(связующее содержит красители)
— например, полноцветные гипсовые
фигурки или архитектурные макеты.
•Высокая скорость печати.
•Не нужны поддержки (порошок сам их
создаёт).
Материалы:
•Гипс (цветная печать, хрупкие детали).
•Кварцевый песок (песчаные формы для
литья металла).
•Нержавеющая сталь (зелёные детали
затем спекаются в печи).
•Керамика.

17.

Основные компоненты FDM-принтера
Определение:
Типичный десктопный FDM-принтер состоит из механической, электронной и термомеханической
подсистем, каждая из которых отвечает за свою функцию.
Компоненты (перечень):
Компонент
Функция
Рама
Обеспечивает жёсткость и точность
перемещений.
Направляющие (оси)
Линейные валы или профили для
перемещения по X, Y, Z.
Экструдер
Подаёт филамент в хотэнд.
Хотэнд (HotEnd)
Нагревает и плавит пластик.
Сопло (Nozzle)
Формирует тонкую струю расплава.
Платформа построения
Основание, на котором печатается
деталь.
Плата управления
Микроконтроллер (часто на базе
ATMega) с прошивкой Marlin.
Дисплей и SD-слот
Для автономной печати без
компьютера.
Источник питания
Обычно 12 В или 24 В, 150–350 Вт.

18.

Экструдер: Direct vs Bowden
Определение:
Экструдер — это узел, который проталкивает пластиковую нить в хотэнд. Существует две основные схемы
расположения экструдера относительно хотэнда: Direct (прямой) и Bowden.
Direct (прямой экструдер):
•Экструдер установлен непосредственно на хотэнде.
•Расстояние от подающих шестерён до сопла: 5–10 мм.
•Плюсы:
• Быстрая реакция на подачу/ретракцию (отлично для гибких пластиков TPU).
• Меньше проблем с застреванием филамента.
•Минусы:
• Движущаяся масса больше → возможны инерционные вибрации.
• Невозможно печатать очень быстро без ухудшения качества.
Bowden:
•Экструдер закреплён на раме, а нить подаётся через длинную тефлоновую трубку (Bowden tube) к хотэнду.
•Расстояние от подающих шестерён до сопла: 200–500 мм.
•Плюсы:
• Голова (хотэнд) легче → выше скорость печати, меньше вибраций.
•Минусы:
• Гибкие пластики (TPU) подаются плохо (нить изгибается внутри трубки).
• Задержка при ретракции (подтягивании нити).
Рекомендация:
•Direct — для гибких пластиков и точности при малых скоростях.
•Bowden — для жёстких пластиков и высокой скорости печати.

19.

Хотэнд и холодный конец
Определение:
Хотэнд (HotEnd) — это узел 3D принтера, в котором пластик
переходит из твёрдого состояния в расплав. Холодный конец
(Cold End / Heat Sink) — радиаторная часть, предотвращающая
перегрев выше по тракту.
Конструкция хотэнда (снизу вверх):
1.Сопло (Nozzle) — латунное (реже стальное), через которое
выходит расплав.
2.Нагревательный блок (Heater Block) — алюминиевый блок с
нагревательным резистором (20–40 Вт) и терморезистором
(датчик температуры).
3.Термобарьер (Heat Break) — тонкостенная трубка из
нержавеющей стали (низкая теплопроводность), соединяющая
горячий блок с радиатором.
4.Радиатор (Heat Sink) — алюминиевый радиатор с
вентилятором для отвода тепла от термобарьера.
5.Тефлоновая трубка (только в некоторых конструкциях) —
направляет нить.
Зачем нужен хотэнд-разрыв (heat break):
•Термобарьер создаёт резкий градиент температур: сверху 40–
50°C, снизу 200–260°C.
•Если холодный конец перегреется, пластик начнёт размягчаться
раньше времени → застревание («кликер»).

20.

Платформа построения и
Определение:
адгезия
Платформа построения (Build Plate) — это поверхность, на которую наносится первый слой
детали. От качества адгезии (сцепления) первого слоя зависит успех всей печати.
Типы поверхностей платформ:
Тип поверхности
Особенности
Лучше для
Стекло
Ровное, но плохая адгезия (нужен клей).
PLA, PETG
PEI (лист)
Отличная адгезия в нагретом состоянии,
холодный — деталь сама отходит.
PLA, ABS, PETG
BuildTak (полимерная плёнка)
Хорошая адгезия, изнашивается.
PLA, ABS
Магнитная накладка (текстурированная)
Удобная, гибкая — можно согнуть для
отделения детали.
PLA, PETG
Клей/лак для волос
Временное улучшение адгезии на стекле
или алюминии.
Все материалы
Подогрев платформы:
•Температура 40–60°C для PLA, 80–110°C для ABS.
•Зачем: уменьшает усадку первого слоя, предотвращает отслоение (особенно для ABS и нейлона).
Проблемы адгезии:
•Плохая — деталь отваливается во время печати.
•Слишком хорошая — деталь невозможно оторвать, можно повредить стекло.

21.

Датчики 3D принтера
Определение:
Датчики 3D принтера — это устройства, которые собирают информацию о положении узлов,
температуре, наличии материала и других параметрах для автоматической коррекции процесса
печати.
Основные типы датчиков:
Датчик
Назначение
Эндер-стоп (концевой выключатель)
Определяет достижение нулевого положения по осям X, Y, Z
(механический или оптопара).
Терморезистор (NTC 100k)
Измеряет температуру хотэнда и платформы. Точность
±1°C.
Датчик автоуровня (BLTouch, индуктивный, ёмкостной)
Измеряет неровности платформы и строит карту высот для
компенсации.
Датчик обрыва нити (филамент-сенсор)
Обнаруживает, закончился ли пластик, и ставит печать на
паузу.
Датчик нагара (runout sensor оптический)
Следит за чистотой сопла (редко, в дорогих принтерах).
Акселерометр (ADXL345)
Для виброкомпенсации при высокой скорости печати
(прошивка Klipper, Input Shaping).
Как работает автоуровень (BLTouch):
•Выдвигается металлический щуп, касается платформы в 9–25 точках.
•Контроллер запоминает отклонения и во время печати микрокорректирует высоту сопла.

22.

PLA – полилактид (основной материал для
Определение:
начинающих)
PLA (Polylactic Acid, полилактид) — это биоразлагаемый термопластик, производимый из
возобновляемого сырья (кукурузный крахмал, сахарный тростник). Самый популярный материал
для FDM-печати.
Свойства
и параметры печати:
Параметр
Значение / Характеристика
Температура сопла
190–220 °C (оптимум 200 °C)
Температура платформы
40–60 °C (можно без подогрева)
Прочность
Средняя, хрупкий (не выдерживает изгиб)
Термостойкость
Низкая (размягчается при 55–60 °C, деформируется в машине летом)
Усадка
Минимальная (<0,5 %)
Запах
Сладковатый (почти без запаха)
Биоразложение
Да (в промышленных компостерах за 6–12 месяцев)
Плюсы:
•Очень прост в печати, не требует
подогреваемой платформы.
•Не выделяет вредных веществ (можно печатать
в жилой комнате).
•Широкая цветовая гамма, есть матовые,
шёлковые, светящиеся варианты.
Минусы:
•Хрупкий, не подходит для функциональных
деталей под нагрузкой.
•Боится прямых солнечных лучей и нагрева.
•Со временем становится ломким (гидролиз).

23.

ABS и ASA – прочные инженерные пластики
Определение:
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene, акрилонитрилбутадиенстирол) — ударопрочный
термопластик, широко применяемый в промышленности (корпуса электроники, детали автомобилей).
ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate) — модификация ABS с повышенной устойчивостью к
ультрафиолету и атмосферным воздействиям.
Сравнение ABS и ASA:
Критические требования:
Параметр
ABS
ASA
•Обязателен закрытый корпус
Температура сопла
230–260 °C
240–260 °C
принтера (защита от сквозняков, стабильная
температура).
Температура
90–110 °C
90–110 °C
•Подогреваемая платформа до 100–110 °C.
платформы
•Хорошая вентиляция помещения (стирол —
Высокая,
Высокая, чуть
Прочность
токсичен).
ударопрочная
менее ударная
•Желательно печатать с рафтом (широкая
Низкая (выцветает,
Высокая (подходит
подложка) для борьбы с отслоением углов.
Устойчивость к УФ
желтеет)
для улицы)
Применение:
Резкий (стирол,
ABS — функциональные детали, шестерни,
Запах
Резкий (стирол)
вреден)
корпуса, детали для авто (можно
обрабатывать ацетоном для сглаживания
Высокая (~0,5–0,7
Средняя (~0,4–0,6
Усадка
слоёв).
%)
%)
ASA — наружные элементы (корпуса уличных
датчиков, антенн, таблички).

24.

PETG – золотая середина
Определение:
PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol, полиэтилентерефталат гликоль) — модифицированный
PET (из которого делают бутылки) с добавлением гликоля для снижения хрупкости и улучшения
адгезии.
Свойства
Параметр PETG:
Значение
Температура сопла
230–250 °C
Температура платформы
70–80 °C
Прочность
Высокая (чуть ниже ABS, но выше PLA)
Гибкость
Хорошая (не ломается, а гнётся)
Термостойкость
Средняя (~75–80 °C)
Усадка
Низкая (~0,3 %)
Запах
Практически отсутствует
Влагочувствительность
Средняя (перед печатью сушить)
Плюсы PETG:
•Сочетает простоту печати PLA и прочность ABS.
•Не требует закрытого корпуса.
•Хорошая адгезия слоёв.
•Химически стоек к маслам, спиртам, слабым кислотам.
Минусы PETG:
•Склонен к образованию нитей
(стрингинг) при перемещениях.
•Липкий — может повредить
стеклянную платформу (нужен
разделительный слой, например клей
или PEI).
•Более высокая температура печати,
чем у PLA (не все принтеры держат 250

25.

Нейлон и поликарбонат (PC)
– профессиональные
Нейлон
(Nylon, полиамид, PA) — очень прочный, износостойкий и гибкий термопластик, требующий
материалы
высокой температуры печати и защиты от влаги.
Поликарбонат (PC, Polycarbonate) — один из самых прочных FDM-материалов с высокой
термостойкостью и ударной вязкостью.
Нейлон (PA6, PA12)
Поликарбонат (PC)
Характеристики: Параметр
Температура сопла
250–280 °C
270–310 °C
Температура платформы
70–120 °C
110–130 °C
Температура камеры
40–60 °C (желательно)
80–120 °C (обязательна)
Прочность
Очень высокая, износостойкий
Экстремально высокая
Гибкость
Высокая (нейлон упругий)
Низкая (жёсткий, но не хрупкий)
Термостойкость
90–120 °C (в зависимости от
марки)
110–140 °C
Усадка
Высокая (1–1,5 %)
Очень высокая (1–2 %)
Ключевые проблемы:
•Влагочувствительность (нейлон и PC активно впитывают воду → пузыри и шипение при печати).
Хранить только в сушилке или вакуумных пакетах.
•Требуется закрытый корпус с поддержанием высокой температуры внутри (иначе расслоение).
•Абразивность (нейлон с углеволокном быстро изнашивает латунные сопла → нужно стальное или
рубиновое сопло).

26.

Композитные нити
Определение:
Композитные нити — это пластики (обычно PLA, PETG, нейлон), в которые добавлены наполнители
(волокна или порошки) для изменения механических, эстетических или функциональных свойств.
Основные типы композитных нитей:
Тип нити
Наполнитель
Свойства
Магнитная
Порошок железа (Fe)
Деталь притягивается
магнитом.
Проводящая
Сажа или графен
Сопротивление 10–100 Ом·см
(для слаботочных контактов).
Пробковая
Пробковая крошка
Лёгкая, эластичная,
теплоизоляция.
Древесина (WoodFill)
Углеволокно (CF)
Металлик (MetalFill)
Светящаяся (Glow)
Особенности печати
Запах дерева, можно
композитами:
шлифовать и тонировать.
•Часто требуют сопла из
Древесная мука (20–40%)
Печатать большим соплом
закалённой стали (0,6–1,0
(≥0,5 мм).
мм, чтобы избежать
Очень жёсткая, лёгкая, но
Короткое углеродное волокно
абразивная (требует стального засоров).
(5–15%)
сопла).
•Наполнители делают
Тяжёлая, после полировки —
пластик более хрупким.
Бронза, медь, сталь, латунь (до
металлический блеск. Можно
•Углеволокно повышает
80% по весу)
патинировать.
жёсткость, но снижает
Светится в темноте (после
Фосфор (алюминат стронция)
зарядки светом). Абразивная. прочность на удар.

27.

Поддерживающие материалы (HIPS,
Определение:
PVA)
)
Поддерживающие материалы (саппорты) — это временные структуры, которые печатаются для
поддержки нависающих участков модели (угол >45°). После печати они удаляются.
Растворимые поддержки изготавливаются из материалов, которые можно растворить без
повреждения основной детали.
Основные растворимые материалы:
Материал
Основной пластик
Растворитель
Особенности
PVA (поливиниловый
спирт)
PLA (лучше всего)
Вода (обычная, 20–40 °C)
Медленно растворяется (4–
12 часов). Гигроскопичен.
BVOH (бутиленвинилов
ый спирт)
PLA, PETG
Вода (холодная)
Растворяется быстрее PVA.
HIPS
ABS (идеальная пара)
Лимонен (D-Limonene,
цитрусовый растворитель)
Не растворяется в воде,
нужна химическая ванна.
Двухэкструдерные принтеры:
Для печати растворимыми поддержками нужен принтер с двумя независимыми экструдерами (или
одним, но с автоматической сменой материала). Один экструдер печатает основной пластик, второй
— поддержки.
Альтернатива — обычные поддержки:
В большинстве FDM-принтеров поддержки печатаются тем же пластиком и удаляются механически

28.

CAD для 3D печати – создание моделей
Определение:
CAD (Computer-Aided Design, система автоматизированного проектирования) — это программное
обеспечение для создания цифровых 3D-моделей, которые затем могут быть отправлены на 3D печать.
Основные CAD-программы для 3D печати:
Программа
Тип
Сложность
Особенности
Tinkercad
Параметрический (простейший)
Начальный
Бесплатный, в браузере, для
детей и новичков.
Fusion 360
Параметрический
Средняя
Бесплатен для любителей.
Мощный для инженеров.
SolidWorks
Параметрический
Высокая
Профессиональный, дорогой
(промышленный).
Blender
Полигональный (органические
формы)
Высокая
Бесплатный, идеален для
скульптинга (фигурки,
персонажи).
FreeCAD
Параметрический
Средняя
Бесплатный с открытым кодом.
Onshape
Параметрический
Средняя
В браузере, бесплатный для
открытых проектов.
Два подхода к моделированию:
1.Параметрическое (Fusion 360, SolidWorks) — модель строится через размеры, ограничения и
операции (выдавливание, вращение, оболочка). Идеально для инженерных деталей.
2.Полигональное (Blender) — работа с вершинами, рёбрами и гранями (меш). Идеально для
художественных моделей, скульптур.

29.

Форматы файлов для 3D печати (STL, OBJ,
Определение:
3MF)
Файл для 3D печати — это цифровое описание геометрии модели, записанное в определённом
формате, который понимают слайсеры.
Основные форматы:
Формат
Структура
Плюсы
Минусы
STL
Треугольники (список граней)
Де-факто стандарт,
поддерживается всеми.
Нет цвета, текстуры, масштаба.
Есть «дырки» (не-манифольд).
OBJ
Вершины, грани + опционально
текстуры и цвет
Поддерживает цвет и UVкоординаты.
Тяжелее STL, не все слайсеры
корректно читают.
3MF
XML-контейнер (3D Manufacturing
Format)
Хранит цвет, материал,
ориентацию, масштаб. Меньше
ошибок, чем STL.
Новый формат (не все старые
слайсеры поддерживают).
AMF
XML (Additive Manufacturing
Format)
Поддерживает кривые
поверхности, цвет, составные
материалы.
Мало распространён.
Проблема не-манифольдной (дырявой) модели:
Не-манифольдная сетка — это модель, у которой нарушена геометрическая целостность
(разрывы, перекрывающиеся грани, рёбра без граней). Слайсер не может определить
внутренность и внешность.
Как проверить:
В слайсере (Cura, PrusaSlicer) или в программах типа MeshMixer, Netfabb. Команда «исправить
модель» (fix / repair).

30.

Слайсеры (slicers) – преобразование модели в
Определение:
G-код
Слайсер (slicer) — это программное обеспечение, которое преобразует 3D-модель (STL, 3MF)
в G-код — набор команд для 3D принтера, управляющих движением, температурой, подачей
материала.
Основные слайсеры:
Слайсер
Платформа
Особенности
Бесплатный (Ultimaker)
Самый популярный, множество
настроек, профили для сотен
принтеров.
PrusaSlicer
Бесплатный (Prusa Research)
Отличная автоматическая генерация
поддержек, функция «раскрасить
модель по частям».
Simplify3D
Платный ($150)
Профессиональный, отличный
контроль поддержек и контуров.
OrcaSlicer
Бесплатный
Форк Bambu Studio, много
современных фич (калибровка
давления, маркировка).
SuperSlicer
Бесплатный
Форк PrusaSlicer, максимальный
контроль для опытных пользователей.
Cura
Что делает слайсер (основные этапы):
4. Генерирует траекторию движения сопла (периметры
1.Загружает модель и ориентирует её на платформе.
2.Масштабирует и вращает при необходимости.заполнение, поддержки).
5. Рассчитывает температуру, скорость, обдув,
3.Нарезает модель на горизонтальные слои (slice).
ретракцию.

31.

Основные параметры слайсера (высота слоя,
толщина стенок, заполнение)
Определение:
Параметры слайсера — это настройки, которые определяют, как будет напечатана модель: её прочность,
внешний вид, скорость и расход материала.
Высота слоя (layer height) — толщина одного горизонтального среза модели. Чем меньше высота слоя,
тем глаже поверхность, но тем дольше печать.
•0,1–0,15 мм — высокое качество (мелкие детали, миниатюры).
•0,2 мм — стандарт (баланс качества и времени).
•0,28–0,32 мм — черновая печать (быстро, но видны слои).
Толщина стенок (wall thickness) — количество периметров (наружных контуров). Обычно задаётся
кратно ширине сопла.
•1 стенка (0,4 мм) — только для декоративных
моделей.
•2–3 стенки (0,8–1,2 мм) — стандарт для прочных
деталей.
•4+ стенок — для высоконагруженных деталей.
Заполнение (infill) — внутренняя структура модели.
Бывает разного типа: сетка, треугольники, соты,
гироид.
•0–10 % — декоративные модели (быстро, мало
пластика).
•15–25 % — стандартные детали.
•40–60 % — прочные функциональные детали.
•100 % — почти не используется (избыточный расход,

32.

Скорость печати и
Определение:
температура
Скорость печати и температура — два взаимосвязанных параметра. Высокая скорость требует более
высокой температуры, чтобы пластик успел расплавиться и хорошо прилипнуть к предыдущему
слою.
Скорость печати (print speed) — скорость движения сопла при нанесении материала. Измеряется в
мм/с.
•30–40 мм/с — медленно, высокое качество, мелкие детали.
•50–70 мм/с — стандартный диапазон для большинства FDM-принтеров.
•80–120 мм/с — быстро, возможны вибрации и дефекты.
•150+ мм/с — требуется жёсткая рама, лёгкая голова, часто с Klipper.
Скорости раздельно настраиваются для:
•наружных стенок (медленнее — для качества),
•внутренних стенок (средне),
•заполнения (быстро — оно не видно),
•поддержек (быстро).
Температура сопла (nozzle temperature):
•Зависит от материала (PLA: 190–220°C, ABS: 230–260°C, PETG: 230–250°C).
•Признак перегрева — подтёки, нити, оплавленные нависания.
•Признак недогрева — плохая адгезия слоёв, хрупкость детали, засор сопла.
Температура платформы (bed temperature):
•Улучшает адгезию первого слоя.
•Предотвращает отслоение углов (особенно у ABS и нейлона).

33.

Поддержки (supports) — когда и зачем
Определение:
нужны
Поддержки (supports) — это временные структуры, которые слайсер автоматически или вручную
добавляет в местах, где угол нависания превышает критический (обычно >45–50°). Без поддержек
расплавленный пластик провисает под собственным весом.
Правило нависания:
•Угол до 45° — печатается без поддержек (сопло перекрывает предыдущий слой более чем
наполовину).
•Угол 50–70° — сложно, но возможно при хорошем обдуве.
•Угол >70° — обязательны поддержки.
Типы поддержек в слайсерах:
•Линейные (line supports) — простые, быстро печатаются, хорошо удаляются.
•Треугольные (triangular) — более устойчивые.
•Древовидные (tree supports) — отходят от платформы, как ветки. Идеальны для сложных
геометрий, экономят материал.
•Только над платформой (supports from build plate only) — не ставят поддержки на саму модель.
•Везде (everywhere) — ставят и на модель, и от платформы.
Параметры поддержек:
•Плотность поддержек (support density) — обычно 10–20 %. Слишком плотные — трудно удалить.
•Расстояние от модели до поддержки (z-distance) — зазор в 1–2 слоя, чтобы поддержка не
прилипала намертво.

34.

Брим, рафт, юбка — подготовка первого
Определение:
слоя
Это три типа дополнительных структур, которые печатаются перед самой моделью для
улучшения адгезии первого слоя к платформе.
Юбка (skirt) — одна или несколько замкнутых линий вокруг модели, не касающиеся её.
•Назначение: проверить, правильно ли подаётся пластик и настроена ли высота сопла перед
началом печати.
•Не улучшает адгезию самой модели.
Брим (brim) — тонкий слой пластика, который прилегает к основанию модели и расширяет
площадь контакта с платформой.
•Назначение: борется с отслоением углов (warping), особенно у ABS и нейлона.
•Легко удаляется после печати (отрывается руками или обрезается).
•Толщина брима — 5–20 линий.
Рафт (raft) — многослойная решётчатая платформа, на которой печатается модель. Модель
полностью лежит на рафте, а не на платформе.
•Назначение: компенсирует неровную или плохо прилипающую платформу.
•Минусы: расходует много материала, оставляет шероховатую нижнюю поверхность, трудно
отделяется.
•Используется редко, в основном для очень сложных или очень маленьких моделей.
Рекомендация:
В 90 % случаев достаточно брима. Рафт — только если платформа сильно неровная или
модель имеет очень маленькую площадь основания.

35.

Типичные дефекты печати и их причины
Определение:
Дефекты 3D печати — это отклонения от желаемого качества модели, возникающие из-за
неправильных настроек, неисправностей оборудования или плохих материалов.
Перечень основных дефектов (текстом, без таблицы):
•Отсутствие адгезии первого слоя — модель отваливается от платформы.
Причины: платформа грязная, неправильно откалиброван зазор, низкая температура платформы.
•Отслоение углов (warping) — углы модели загибаются вверх.
Причины: усадка материала (особенно ABS), сквозняки, недостаточный подогрев платформы.
•Сдвиг слоёв (layer shift) — верхняя часть модели напечатана со смещением относительно нижней.
Причины: ослабленные ремни, перегрев драйверов шаговых двигателей, удар сопла о модель.
•Пропуски слоёв (under-extrusion) — в некоторых местах пластик не выдавливается.
Причины: засор сопла, зажевывание нити, недостаточная температура, износ подающей шестерни.
•Нитяные перемычки (stringing) — между отдельными частями модели протянуты тонкие
пластиковые нити.
Причины: недостаточная ретракция (подтягивание нити), слишком
высокая температура.
•Перегрев (overheating) — нависания оплывают, мелкие
детали превращаются в капли.
Причины: недостаточный обдув, слишком высокая температура,
печать слишком медленная.
•Вибрации (ringing / ghosting) — повторяющиеся «призрачные»
контуры на поверхности.
Причины: слишком высокая скорость, недостаточная жёсткость рамы.

36.

Области применения: прототипирование
Определение:
Прототипирование (rapid prototyping) — это создание уменьшенных или полноразмерных рабочих
моделей изделия для проверки формы, эргономики, сборки и функциональности до запуска в
серийное производство.
Почему 3D печать идеальна для прототипов:
•Скорость: прототип готов за несколько часов вместо недель на оснастку.
•Стоимость: один прототип не требует дорогих пресс-форм.
•Итеративность: можно напечатать 5–10 версий, быстро внося изменения в CAD.
Типы прототипов, печатаемых на 3D принтере:
•Визуальные (looks-like) — только внешний вид, цвет, фактура. Материал: PLA, гладкая
постобработка.
•Эргономические — проверка удобства хвата, веса, баланса. Материал: PLA, PETG.
•Функциональные (works-like) — несущие детали, шарниры, резьбовые соединения. Материал:
PETG, ABS, нейлон.
•Сборочные прототипы — проверка соосности отверстий, зазоров, посадок. Материал: любой.
Примеры из промышленности:
•Корпус нового смартфона (проверка расположения кнопок и камер).
•Шестерня для редуктора (испытание на стенде до изготовления металлической).
•Ручка инструмента (проверка удобства в руке у разных пользователей).

37.

Медицина и стоматология
3D печать в медицине позволяет создавать индивидуальные
имплантаты, хирургические инструменты, анатомические модели
и биосовместимые конструкции, подогнанные под конкретного
пациента.
Основные направления:
1. Хирургическое планирование.
На основе КТ или МРТ печатают точную 3D-модель кости или
органа пациента. Хирург репетирует операцию на модели, что
сокращает время в операционной.
2. Индивидуальные имплантаты.
•Титановые черепные пластины (DMLS, EBM).
•Заменители тазобедренного сустава с пористой структурой (кость
врастает внутрь).
•Индивидуальные протезы позвоночника.
3. Стоматология.
•Прозрачные элайнеры (выравниватели зубов) — массово
печатаются из медицинской смолы.
•Коронки и мосты (из керамики или металлокерамики).
•Хирургические навигационные шаблоны для установки зубных
имплантатов (точность до 0,1 мм).
4. Биопечать (экспериментально).
Печать живых тканей (кожа, хрящ, сосуды). Пока что в основном

38.

Авиация, космос и автомобилестроение
В авиакосмической отрасли 3D печать ценят за возможность
создавать детали со сложной внутренней геометрией (решётчатые
структуры), которые легче и прочнее литых при той же жёсткости.
Авиация и космос (примеры):
•GE Aviation — топливная форсунка для реактивного двигателя
LEAP. Ранее 20 деталей, литые и сваренные → теперь одна
напечатанная из кобальт-хрома. Легче на 25 %, прочнее в 5 раз.
•SpaceX — камеры сгорания двигателя SuperDraco напечатаны из
инконеля (никелевый сплав). Позволяет создавать сложные каналы
охлаждения.
•Boeing, Airbus — кронштейны, воздуховоды, перегородки из
напечатанного титана и нейлона (SLS, MJF).
Автомобилестроение:
•BMW, Mercedes — напечатанные индивидуальные детали
интерьера (вентиляционные решётки, рычаги) для серийных
автомобилей.
•Инструменты для конвейеров — на заводе Ford печатают
приспособления для сборки (кронштейны для шлангов, зажимы) из
PETG и нейлона.
•Детали классических авто — для которых уже нет оригинальных
запчастей, печатают на заказ (например, ручки дверей, крышки
зеркал).

39.

Архитектура и
В архитектуре 3D печать применяется для создания макетов зданий и даже для
строительство
печати настоящих домов из бетона.
Архитектурные макеты:
•Раньше макеты делали вручную из картона и пенопласта — неделями.
•Теперь печатают на Binder Jetting (гипс, цветной) или FDM (PLA). Макет готов за
несколько часов.
•Преимущество: можно напечатать сложный рельеф местности, криволинейные
фасады, детализированные окна.
Строительная 3D печать бетоном:
•Технология: экструзия специальной цементной смеси через сопло 20–50 мм.
•Принтеры бывают портальные (огромная рама) или роботизированные (рука на
гусеницах).
•Примеры напечатанных зданий:
• Дом в Сутягино (Россия) — один из первых.
• Проект COBOD — печать социального жилья в Африке (стены за 24 часа).
• Офис Dubai Future Foundation — полностью напечатанный.
Преимущества строительной печати:
•Отсутствие опалубки.
•Сложные криволинейные стены (архитектурная свобода).
•Скорость (дом площадью 100 м² за 2–3 дня).
•Меньше отходов бетона.
Недостатки:
•Армирование (стальные прутья) пока закладывают вручную.
•Требуется отделка поверхности.

40.

Образование, хобби и домашняя печать
Дешёвые десктопные 3D принтеры (от $150–200) сделали технологию доступной для школ, кружков и
домашнего использования.
В образовании:
•Школьники изучают 3D-моделирование (Tinkercad, Fusion 360) и печатают наглядные пособия
(скелеты, геометрические фигуры, детали механизмов).
•Студенты-инженеры печатают прототипы курсовых проектов.
•Медицинские вузы печатают анатомические модели.
В хобби и дома:
•Печать фигурок для настольных игр (D&D, Warhammer) — популярно в сообществах.
•Ремонт бытовой техники: напечатать сломанную ручку, крышку, шестерню вместо покупки новой
вещи.
•Органайзеры для инструментов, ящики, держатели для кабеля.
•Подарки: персонализированные статуэтки, рамки для фото, светильники.
•Косплей: напечатать шлем, меч, элементы костюма.
Что нужно для старта:
•FDM-принтер (Ender 3, Anycubic Kobra, Bambu Lab A1) — $200–600.
•Катушка PLA ($15–25).
•Бесплатные слайсер (Cura, PrusaSlicer).
•Бесплатные модели с Thingiverse, Printables, Thangs.

41.

Ювелирное дело и мода
3D печать произвела революцию в ювелирном деле,
особенно в технологии литья по выплавляемым моделям
(lost-wax casting). Традиционно мастер вырезал восковую
модель вручную — это занимало дни или недели. Сегодня
модель печатается на SLA или DLP принтере из
специального фотополимера, который после печати ведёт
себя как воск (выгорает без золы при нагреве).
Процесс выглядит так: дизайнер создаёт модель в CAD
(например, в Blender или Rhino с плагином Grasshopper),
печатает её на фотополимерном принтере, затем восковая
модель заливается ювелирным гипсом, воск выжигается в
печи, а в образовавшуюся полость заливается
расплавленное золото, серебро или платина. Это позволяет
создавать геометрически сложные украшения с полостями,
которые невозможно изготовить вручную — например,
кольца с решётчатой структурой или серьги с органическими
формами.
В моде 3D печать используют такие дизайнеры, как Iris van
Herpen, которая печатает целые платья, напоминающие
скелеты или крылья насекомых. Используются гибкие
фотополимеры, TPU, а также нейлон, напечатанный на SLS.
Обувные бренды (Adidas с подошвой Futurecraft 4D, New

42.

Классы 3D принтеров
3D принтеры можно разделить на три большие группы в
зависимости от цены, назначения и характеристик.
Хоббийные / десктопные начального уровня (до 500
долларов США). Это FDM-принтеры, часто поставляемые
в виде наборов для самостоятельной сборки (DIY).
Типичные представители: Creality Ender 3, Anycubic Kobra,
Kingroon KP3S. Качество печати хорошее, но требует
настройки и калибровки. Точность порядка 0,1–0,2 мм. Эти
принтеры предназначены для энтузиастов, образования и
домашнего использования.
Десктопные среднего и продвинутого уровня (500 –
3000 долларов). Сюда входят как улучшенные FDMпринтеры (Prusa MK4, Bambu Lab P1P, Creality K1), так и
дешёвые фотополимерные SLA/DLP принтеры (Anycubic
Photon, Elegoo Mars). Эти устройства часто имеют
автокалибровку, датчики обрыва нити, закрытый корпус и
могут печатать без постоянного контроля. Точность FDM
достигает 0,05–0,1 мм, фотополимерных — 0,02–0,05 мм.
Промышленные (от 5000 долларов до миллионов). Это
SLS (EOS, Farsoon), MJF (HP Jet Fusion), DMLS/SLM
(Trumpf, Concept Laser), EBM (Arcam). Они требуют
специального помещения, квалифицированного персонала

43.

Производители и бренды
Рынок 3D принтеров разделён на несколько крупных игроков, каждый из которых занимает свою
нишу.
В массовом (хоббийном) сегменте доминирует китайская компания Creality с моделью Ender 3 —
это самый продаваемый 3D принтер в истории (миллионы единиц). Другие крупные бренды: Anycubic
(фотополимерные принтеры и FDM), Bambu Lab (китайский стартап, который произвёл революцию в
скорости и удобстве, особенно модели X1 и A1), Prusa Research (чешская компания, делающая
надёжные, но дорогие для своего класса FDM-принтеры с открытым исходным кодом).
В промышленном сегменте лидерами являются: Stratasys (израильско-американская компания,
один из изобретателей FDM, делает дорогие промышленные FDM-принтеры), 3D Systems
(американская компания Чака Халла, изобретателя SLA, сейчас занимается всеми технологиями),
EOS (немецкая компания, лидер в SLS и DMLS), HP (американская, их технология MJF доминирует в
серийной печати нейлоном).
Российские производители: Imprint (печатают на заказ, а также производят принтеры), PICASO 3D
(российский бренд, OEM от китайских производителей), Rubicon (строительные 3D принтеры). Однако
доля российских брендов на мировом рынке незначительна.

44.

Экономика 3D печати — когда
3D
печать экономически эффективна далеко не всегда. Нужно чётко понимать, когда её
выгодно?
использование оправдано, а когда нет.
Когда 3D печать выгодна:
•Единичное производство или мелкие серии (1–100 штук). Изготовление литейной формы или
пресс-формы стоит тысячи долларов. При малом тираже эти затраты не окупаются. 3D печать не
требует оснастки, поэтому каждый экземпляр стоит одинаково недорого.
•Детали со сложной геометрией. Полости, решётки, органические формы, которые невозможно или
очень сложно изготовить на станке. 3D печать создаёт такие формы без дополнительных затрат.
•Прототипирование. Быстрая итерация — напечатал, проверил, исправил модель, напечатал снова
за несколько часов.
•Индивидуальные медицинские имплантаты. Каждый пациент уникален, и изготавливать прессформу под один имплантат бессмысленно.
•Запчасти для снятого с производства оборудования. Вместо того чтобы искать оригинальную
деталь, можно напечатать её по чертежу.
Когда 3D печать невыгодна:
•Массовое производство (тысячи и миллионы одинаковых деталей). Литьё под давлением или
штамповка дают деталь за копейки за секунды. 3D принтер печатает минуты или часы. Например,
напечатать 10 000 одинаковых пластиковых ложек экономически безумно.
•Требования к серийной сертификации. Авиационные и медицинские детали должны быть
произведены по строгому процессу. Внедрение нового процесса (3D печати) в сертифицированное
производство очень дорого и долго.

45.

Постобработка деталей
Редко когда деталь сразу после 3D печати готова к использованию. Обычно требуется постобработка
(finishing) — комплекс операций по улучшению внешнего вида, механических свойств или точности.
Основные методы постобработки для FDM-деталей:
•Удаление поддержек. Плоскогубцы, скальпель, иногда — растворение (для PVA/HIPS).
•Шлифовка. Наждачная бумага от 120 до 1000 грит. Сначала грубая, потом мелкая. Убирает
слоистость, но требует терпения. Можно использовать дремель.
•Грунтовка и покраска. После шлифовки наносится автомобильный грунт-наполнитель (заполняет
мелкие царапины), затем акриловая краска из баллончика.
•Химическое сглаживание (только для ABS). ABS растворяется в ацетоне. Если поместить деталь
в пары ацетона (в закрытом контейнере), слои сглаживаются, поверхность становится глянцевой.
Опасно для здоровья, требует вытяжки.
•Пароструйная обработка (для нейлона, поликарбоната). Используются другие растворители.
Для фотополимерных деталей (SLA/DLP):
•Промывка в изопропиловом спирте (IPA) для удаления незастывшей смолы.
•Пост-отверждение под УФ-лампой (10–30 минут) для полного отверждения.
•Шлифовка и покраска — аналогично FDM.
Для SLS-деталей:
•Удаление порошка (пескоструйная обработка или вручную щёткой).
•Пропитка цианакрилатным клеем (суперклеем) для упрочнения и сглаживания поверхности.

46.

Тренды и будущее 3D печати
Технология не стоит на месте. Вот несколько ключевых трендов, определяющих развитие 3D печати
на ближайшие 5–10 лет.
1. Скоростная печать. Появление принтеров Bambu Lab (печать 300–500 мм/с) и прошивки Klipper с
виброкомпенсацией (Input Shaping) показывает, что десктопные принтеры могут работать в 5–10 раз
быстрее традиционных. В промышленности появляются системы с десятками тысяч лазеров
(например, SLM Solutions с 12 лазерами).
2. Автоматизация ферм. Крупные сервисы 3D печати (например, Shapeways, Xometry) используют
автоматические системы извлечения деталей, удаления порошка, промывки и пост-отверждения.
Цель — производство 24/7 без человека.
3. 4D печать. Это печать объектов из материалов, которые со временем или под воздействием
внешних факторов (температура, вода, свет) меняют свою форму. Например, плоская пластиковая
решётка, опущенная в воду, самособирается в куб. Используется в аэрокосмической отрасли
(антенны, которые разворачиваются в космосе) и медицине (стенты, которые расширяются внутри
сосуда).
4. Печать электроники и графена. Разрабатываются принтеры, которые одновременно печатают
пластиковый корпус и токопроводящие дорожки (из графеновых или серебряных чернил). Позволяет
создавать полностью напечатанные датчики, антенны, батарейки.
5. Биопечать человеческих органов. Хотя это ещё далеко до клинического применения, в
лабораториях уже напечатаны миниатюрные версии печени, почек и сердца, которые используются
для тестирования лекарств вместо животных.

47.

Безопасность при 3D печати
Несмотря на кажущуюся безобидность, 3D печать требует соблюдения мер безопасности. Риски зависят от
технологии и материалов.
Для FDM-печати:
•Термическая опасность. Хотэнд нагревается до 250–300°C, платформа — до 110°C. Ожог при касании.
Нужно избегать прикосновений во время печати.
•Пожарная опасность. Дешёвые принтеры (особенно старых моделей) могут загореться из-за перегрева
платы или разъёма. Рекомендуется не оставлять их без присмотра на длительное время и использовать
металлический корпус или пожаробезопасную подставку.
•Выделение микрочастиц (UFPs) и летучих органических соединений. ABS и нейлон выделяют стирол
и другие вещества, которые могут быть вредны при длительном вдыхании. PLA и PETG считаются
относительно безопасными, но тоже выделяют ультрамелкие частицы. Рекомендуется печатать в
проветриваемом помещении или использовать принтер с HEPA-фильтром и угольным фильтром.
Для фотополимерной печати (SLA/DLP):
•Токсичность смолы. Жидкая фотополимерная смола вызывает раздражение кожи и слизистых, а также
аллергию. Обязательно работать в нитриловых перчатках, защитных очках, а лучше — в респираторе при
шлифовке.
•УФ-излучение. УФ-лампы для пост-отверждения могут повредить зрение. Не смотреть прямо на
работающую УФ-лампу.
•Утилизация. Жидкую смолу нельзя выливать в раковину (токсична для водных организмов). Нужно
отвердить её на солнце или под УФ-лампой и затем выбросить как твёрдые бытовые отходы.
Для порошковых технологий (SLS, MJF):
•Вдыхание порошка. Нейлоновый порошок опасен для лёгких при вдыхании. Принтеры должны быть
герметичны и работать с вытяжкой.

48.

Перспективы 3D печати в
Мировой
рынок аддитивных технологий растёт на 20–25 % в год. По прогнозам, к 2030 году он
мире
достигнет 80–100 млрд долларов.
Основные мировые тренды:
•Переход от прототипирования к серийному производству.
Крупные компании (HP, GE Additive) используют 3D печать для выпуска тысяч конечных изделий —
стоматологические элайнеры, авиационные кронштейны, медицинские имплантаты.
•Скоростная печать и автоматизация.
Появились принтеры, работающие на скорости 300–500 мм/с (Bambu Lab, Prusa с Klipper). В
промышленности — системы с десятками лазеров и автоматической сменой платформ.
•Мультиматериальная и мультицветная печать.
Одновременная печать жёсткими и гибкими пластиками, проводящими и изолирующими материалами.
HP MJF уже позволяет наносить красители в процессе.
•4D печать.
Объекты из «умных» материалов меняют форму со временем (под воздействием температуры, воды,
света). Применение: самораскладывающиеся космические антенны, медицинские стенты.
•Биопечать.
Уже напечатаны искусственная кожа, сосуды, хрящи. Ведутся клинические испытания. Первыми
коммерческими продуктами станут модели органов для тестирования лекарств.
География лидерства:
•США — крупнейший рынок, лидер в металлах и биопечати.
•Европа (Германия, Чехия) — сильны в SLS (EOS) и десктопных FDM (Prusa).
•Китай — быстро догоняет за счёт массового производства (Creality, Bambu Lab).

49.

Перспективы 3D печати в
Российский
рынок значительно меньше мирового — около 5–7 млрд рублей. Основной драйвер —
России
государственные корпорации и оборонка.
Государственная поддержка и импортозамещение:
После ухода западных вендоров (Stratasys, EOS, HP) государство через Росатом и Минпромторг
финансирует создание отечественных промышленных принтеров.
Ключевые российские производители:
•РусАТ (Росатом) — металлические принтеры для титана, стали, инконеля.
•«Лазерные системы» (СПб) — DMLS-принтеры.
•Imprint, PICASO 3D — FDM-принтеры для образования и промышленности.
•Rubicon, СПбГАСУ — строительные принтеры для бетона.
Основные проблемы:
•Зависимость от импортных компонентов (лазеры, оптика, платы управления).
•Дефицит квалифицированных кадров (инженеров-технологов).
•Слабое внедрение в гражданской промышленности (заводы предпочитают литьё и фрезеровку).
Перспективные направления для России:
•Авиация и космос (ОАК, Роскосмос) — печать титановых деталей взамен импортных.
•Медицина — индивидуальные имплантаты (череп, позвоночник, суставы).
•Строительство — печать домов в труднодоступных районах и на Крайнем Севере.
•Образование — оснащение вузов отечественными принтерами.
Прогноз:
К 2030 году Россия может занять 3–5 % мирового рынка, сосредоточившись в нишах оборонной,
аэрокосмической и медицинской печати. В десктопном сегменте конкурировать с Китаем

50.

Заключение и выводы
3D печать за 40 лет прошла путь от лабораторной экзотики до доступного инструмента для
миллионов людей и стратегической технологии для промышленности. Она не заменит полностью
традиционные методы массового производства — литьё, штамповку, фрезеровку. Но она заняла
свою нишу: единичные и мелкосерийные детали, сложные геометрии, индивидуальная настройка
под пациента, быстрое прототипирование.
Основные выводы:
1.Технологии разнообразны. Нет единого «лучшего» 3D принтера. FDM — для дешевизны и
простоты, фотополимеры — для точности и гладкости, SLS и MJF — для прочных функциональных
деталей, DMLS/EBM — для металлов.
2.Материалы расширяют возможности. От биоразлагаемого PLA до титана и живых клеток.
Композитные нити (углеволокно, древесина, металлические порошки) позволяют имитировать
свойства других материалов.
3.Экономика решает. 3D печать выгодна для штучного производства, невыгодна для массового. Это
не замена, а дополнение к традиционным методам.
4.Применение везде. От игрушек и фигурок до имплантатов и ракетных двигателей. 3D печать
меняет логистику запчастей (печать на месте вместо складирования) и дизайн (сложные внутренние
структуры).
5.Будущее — за скоростью, автоматизацией и новыми материалами. 4D печать, биопечать,
печать электроники — это не фантастика, а ближайшие 10–15 лет.