Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

ГБОУ гимназия № 11

Проект по информатике

«Чудеса компьютерной техники – фантастика и реальность.

3-D технологии»

Подторжнова Карина

Миху Вадим

8 «А» класс

Руководитель Гайлит И.В., учитель информатики

Санкт-Петербург, 2018

Тема проекта: «Чудеса компьютерной техники – фантастика и реальность. 3 D технологии»

3D - это сокращение от слова «трехмерный». Объекты в реальном мире действительно имеют 3 измерения.

Развитие 3D-технологий длится всего лишь около 20 лет, однако они уже успели найти себе применение во множестве областей деятельности человека и продолжают активно развиваться. И можно только попытаться представить, какого уровня развития они достигнут и какие возможности дадут человечеству в обозримом будущем.

По оценке некоторых экспертов отрасли влияние 3D-печати на производство будет столь же значительным, как и промышленная революция.

Сегодня есть большое число применений для напечатанных 3D-моделей в самых разнообразных областях.

3D печать и 3D сканирование всё прочнее входит в нашу жизнь, превращаясь из узконаправленной и дорогой услуги в незаменимого помощника для профессионалов различных сфер деятельности.

Гипотеза: современные 3D принтеры, сканеры, ручки - одно из самых перспективных направлений технического прогресса 21 века.

Цель: Изучить разнообразие 3D устройств (принтеров, сканеров, ручек) и области их применения в различных сферах жизни человека

Задачи:

• Изучить направления  и области применения  3D устройств
• Изучить  перспективы развития  3D устройств
• Найти самые интересные проекты использования 3D технологий
• Определить  возможные проблемы их внедрения
• Проанализировать негативные последствия использования 3D технологий и способы их предотвращения

Методы  работы:

• поиск информации в различных источниках;
• анализ и систематизация полученной информации;
• обработка полученной информации

План работы:

• Поиск источников информации по теме проекта
• Сбор информации по теме проекта, его анализ и структурирование.
• Подбор графического оформления (фото, иллюстрации, схемы).
• Оформление результатов проекта в выбранной форме (презентация, бюллетень, буклет, Web-статья)
• Подготовка к защите проекта
• Защита результатов исследований. Подведение итогов реализации проекта.

Продукт проекта: презентация, реферат, информационный буклет

Содержание

Введение        4

История развития 3D печати        4

∙        Технология формирования объёмных моделей из послойного листового материала (LOM)        5

∙        Селективное лазерное спекание (SLS)        5

∙        Послойное уплотнение (SGC)        6

Наиболее типичные области применения 3D-принтеров        7

∙        3-D печать в медицине        7

∙        Архитектура и строительство        9

∙        Одежда, сшитая на принтере        10

∙        Производство обуви        10

∙        Геоинформационные системы.        11

∙        Промышленная продукция и машиностроение.        11

∙        Печать игрушек и сувениров        12

∙        Летающий 3D-принтер, который печатает гнезда и борется с радиацией        12

∙        Образование.        12

∙        Художественные и театральные области        13

∙        Полиграфия и смежные области        13

∙        Быстрое мелкосерийное производство.        13

∙        Кулинария и кондитерское производство        13

∙        Печать украшений на 3D-принтере        14

∙        3D-принтер как швейная машинка        14

∙        Оружие        14

Осторожно, идет 3D-печать!        15

Что такое 3D ручка?        15

Какие виды 3D ручек бывают?        15

Как работает 3d ручка?        16

3D ручка — лучший подарок для ребенка        16

Преимущества 3D ручки        16

3D-печать: а что дальше?        16

3D-печать, 3D-сканирование, 3D-копирование: ВСЕ В ОДНОМ        17

А знаете ли ВЫ… ?        17

Источники:        17

Введение

3D-принтер — это специальное устройство для вывода трёхмерных данных. В отличие от обычного принтера, который выводит двумерную информацию на лист бумаги, 3D-принтер позволяет выводить трехмерную информацию, т.е. создавать определенные физические объекты. В основе технологии 3D-печати лежит принцип послойного создания (выращивания) твердой модели.

Преимуществами подобных устройств перед обычными способами создания моделей являются высокая скорость, простота и низкая стоимость. Например, для того, чтобы создать модель вручную может понадобиться несколько недель или даже месяцев, в зависимости от сложности изделия. В результате значительно повышаются затраты на разработку, увеличиваются сроки выпуска готовой продукции. 3D-принтеры позволяют полностью избавиться от ручного труда и создать модель будущего изделия всего за несколько часов при этом исключая возможность ошибок, присущие «человеческому фактору».

История развития 3D печати

Первые применения технологии 3D-печати относятся к 1980-м годам. Тогда трехмерные принтеры были громоздкими и чрезвычайно дорогими, а область их применения – сильно ограниченной, да и самого термина – 3D-печать – еще не существовало.

Родоначальником современных установок по формированию 3D-объектов можно считать американца Чарльза Халла..

Патент на своё изобретение автор получил только в 1986 году, тогда же он основал компанию 3D System и приступил к разработке первого промышленного устройства для трёхмерной печати, которое было представлено общественности год спустя, в 1987 году. Так как термин «3D принтер» ещё не был введён в оборот, аппарат Чарльза Хала получил название «установка для стереолитографии». Стереолитография — технология послойного изготовления деталей из жидких фотополимеризующихся композиций. Устройство выращивало смоделированный на компьютере трёхмерный объект из жидкой фотополимеризующейся композиции, нанося её слой за слоем на подвижную платформу, погружаемую в ванну с ФПК. Толщина каждого слоя составляла примерно 0,1-0,2 мм.

Стереолитограф – именно так назывался прибор, запатентованный Чарльзом Халлом в 1986 году. Благодаря его появлению и были созданы первые 3D-принтеры.

Конечно, он был далек от того, чтобы называться 3D-принтером, но основные идеи послойного создания объемных фигур были заложены именно в нем.

Современная история 3D-принтеров началась в 1993 году, когда была создана компания Solidscape для производства струйных принтеров – предшественников 3D-принтеров.

Выражение «3D-печать» возникло в знаменитом Массачусетском технологическом институте лишь в 1995 году, когда двое студентов – Джим Бредт и Тим Андерсон модифицировали «плоский» струйный принтер так, чтобы он выводил изображения не на бумагу, а в специальную емкость и делал их объемными.

Чарльз Халл был не единственным изобретателем, который экспериментировал с технологий 3D печати. Наряду со стереолитографией развивались и другие технологии трёхмерной печати.

• Технология формирования объёмных моделей из послойного листового материала (LOM)

Данная технология появилась в 1985 году, за год до получения Чарльзом Халлом патента на стереолитографию. Её автором считается Михаило Фейген, который предложил послойно формировать объёмные модели из листового материала: плёнок, полиэстера, композитива, пластика, бумаги и т.д., скрепляя между собой слои при помощи разогретого валика.

Изготовление модели ручным способом потребовало бы нескольких дней или даже недель работы, а при помощи LOM-принтера такая модель может быть воссоздана за несколько часов. Модели, изготовленные по технологии М. Фейгена, получаются шероховатыми, удалить лишний материал с их поверхности сложно из-за риска расслоения.

• Селективное лазерное спекание (SLS)

В 1986 году Карл Декарт изобрёл метод селективного лазерного спекания. Суть метода заключается в послойном спекании порошкового материала лазерным лучом.

В рабочей камере порошок разогревается до температуры, граничащей с температурой плавления. После этого материал разравнивается и на его поверхности лазерный луч прорисовывает необходимый контур. Когда луч касается порошка, тот разогревается до температуры плавления и спекается. После этого в камеру насыпается новый слой порошка, и процесс спекания повторяется. Циклы добавления материала, его разравнивания и спекания повторяются по заранее заданной схеме до тех пор, пока на рабочем столе камеры не образуется готовая модель с шероховатой пористой структурой. Готовое изделие извлекается из принтера, а излишки порошка удаляются.

Устройство способно работать с порошковыми полимерами, литейным воском, нейлоном, керамикой, металлическими порошками, при этом при переходе с одного материала на другой камеру следует тщательно очистить от остатков прежнего материала. В одной камере можно выращивать сразу несколько моделей.

• Послойное уплотнение (SGC)

Технология послойного уплотнения была разработана израильской компанией Cubital в 1987 году. По своей сути она напоминает фотокопирование. На избирательно заряженной пластине, изготовленной из стекла, формируется шаблон основания модели. Этот шаблон помещается над тонким слоем фотополимера, равномерно распределённым по рабочей поверхности, после чего экспонируется ультрафиолетовым лучом. Слой фотополимера, соответствующий данному слою шаблона, становится твёрдым, жидкие остатки удаляются, а пустоты заполняются жидким воском, который быстро застывает. Описанная последовательность действий многократно повторяется до тех пор, пока не сформируется готовая модель. Работу машины можно приостановить для удаления дефектных слоёв, а позже возобновить её.

Аппарат, основанный на SGC технологии печати, использует дорогие, токсичные и достаточно редкие полимеры. Он работает достаточно шумно и требует постоянного контроля со стороны оператора. Ориентировочная стоимость трёхмерного принтера составляет 470 тыс. долларов США.

Технологии 3D-печати в настоящее время развиваются очень стремительно, и появляются 3D-принтеры, которые уже вполне доступны по цене для использования в малом офисе и даже дома. К ним относятся 3D-принтеры, осуществляющие печать путем послойного наплавления полимера. Конечно, большие модели на таких устройствах получить будет сложно, но для разработки моделей сувенирной продукции или ювелирных изделий, а также для решения различных дизайнерских задач их можно успешно использовать.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта. Для изготовления предметов могут использоваться различные материалы, например, высокопрочные термостойкие пластмассы.

Теоретически с помощью 3D-принтера можно напечатать любой предмет, который есть в доме: от столовой ложки до напольного коврика со сложной фактурой.

3D-печать хороша для промышленности: с ее помощью можно «отливать» корпусные детали, которые сложно или долго получать другими способами, например, фрезерованием.

Кроме того, с помощью 3D-печати можно получить изделия, которые в принципе невозможно получить другим методом, например, отпечатать сферу, находящуюся внутри другой сферы. Никаких геометрических ограничений для 3D-печати не существует.

Наиболее типичные области применения 3D-принтеров

• 3-D печать в медицине

Сегодня уже не вызывает сомнения, что быстрое производство роботизированных протезов, очков, вспомогательных средств для людей с ограниченными физическими возможностями, не говоря уже про искусственные органы, — все это означает переворот в медицине и открытие новых подходов к лечению. 3D-печать широко применяется в медицине для создания макетов внутренних органов человека, протезов и имплантатов.

Использование 3D принтеров в медицине позволяет спасти человеческие жизни. Такие принтеры могут воссоздать точную копию человеческого скелета для отработки приёмов, гарантирующих проведение успешной операции.

Всё чаще 3D принтеры используют в протезировании и стоматологии, так как трёхмерная печать позволяет получить протезы и коронки значительно быстрее классической технологии производства.

В конце первого десятилетия XXI века группа учёных Института регенеративной медицины при Университете Уик Форест пришла к выводу, что человеческие ткани можно напечатать при помощи струйных принтеров, заправив их живыми клетками. С этого момента началась кропотливая работа над созданием биопринтера для выращивания человеческих органов. Такое устройство было продемонстрировано в сентябре 2011 года на конференции по новым технологиям и дизайну «TED-2011». Устройство функционирует так же, как и обычный струйный принтер, но вместо чернил оно использует стволовые клетки людей и животных.

3D принтер способен печатать кусочки ткани, кожи, позвоночные диски, коленные хрящи и полноценные органы. Перед началом печати орган больного сканируют с разных ракурсов и загружают полученную информацию в трёхмерный принтер, вместе с образцом ткани органа. За несколько часов работы устройство воссоздаёт точную копию органа, включая сосуды.

При помощи трёхмерной печати американские учёные вырастили человеческий мочевой пузырь и половые органы кроликов, которые после их вживления ампутированным кроликам позволили животным снова спариваться. Также учёные воссоздали сердце крысы, которое успешно работало после имплантации подопытному животному.

Этот уникальный аппарат может заживлять раны прямо на пациенте, а также устранять механические повреждения органов, полученные в результате огнестрельных и ножевых ранений, несчастных случаев и т.д. Для этого он сканирует рану (орган) и заполняет её соответствующим типом свежевыращенных тканей.

3D печать зарекомендовала себя в изготовлении механических протезов рук, выполняющих простые функции. Такая легкая бионическая рука была разработана и напечатана на 3D принтере командой из Университета Саарланд во главе с профессором Штефаном Зеелеке.

К сожалению, этот протез все еще находится в стадии прототипа, но команда очень воодушевлена своими результатами и представляет, что в скором будущем эти протезы, которые выглядят и функционируют как настоящая рука, станут реальностью.

С помощью 3D-печати можно изготовить и элементы протеза, необходимые для использования в ортопедии или стоматологии. Так, в начале 2012 года 83-летней женщине из Голландии вместо челюсти, разрушенной раком, имплантировали титановую челюсть, отпечатанную целиком на 3D-принтере.

Американская девочка Эмма Лавель из Филадельфии страдала врожденным артрогрипозом, из-за которого она совершенно не могла шевелить руками, ее плечевые суставы были повернуты внутрь, и она могла двигать лишь большим пальцем. Напечатанные на трехмерном принтере элементы внешнего скелета, которые Эмма назвала «мои волшебные руки», дали ей возможность играть, рисовать и обнимать родителей.

3D-принтеры были также использованы для создания платформы для наращивания костей при лечении пациентов больницы. Профессор Дитмар Хатмачер из Университета Квинсленд в Австралии использовал 3D-печать, чтобы помочь заживить отверстие в черепе девятилетней девочки.

После того, как южноафриканский плотник Ричард Ван Аз потерял пальцы в результате несчастного случая, он решил создать недорогой протез руки для людей без пальцев. Названная Robohand, рука была разработана Ричардом совместно с конструктором, находящимся на другой стороне мира — в Сиэтле.

В это же время в Медицинском центре университета Утрехт была проведена другая уникальная операция: молодой девушке заменили практически весь череп пластиковой распечатанной копией. Это было крайне необходимо, поскольку толщина собственного черепа девушки из-за болезни постоянно увеличивалась, что создавало реальную угрозу жизни. На момент хирургического вмешательства у девушки была потеря зрения и наблюдались сильные головные боли. Операция длилась 23 часа, а результат превзошел все ожидания. Спустя всего несколько месяцев девушка уже пошла на работу и чувствует себя намного лучше, чем до операции. К ней вернулось зрение, и ничто не напоминает о том, что ее жизнь висела на волоске.

Но и это не так впечатляет, как прототипы бионических имплантатов, которые постоянно демонстрируют биологи. Например, доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии в Принстоне МакЭлпайн в прошлом году показал распечатанное искусственное ухо, которое позволяет слышать радиоволны.

В 2011 году учёные сумели воспроизвести живую человеческую почку. Для этого 3D принтеру потребовалось всего лишь 3 часа.

Медицинские трёхмерные модели могут быть изготовлены из целого ряда материалов, включая живые органические клетки. Выбор того или иного материала для медицинского прототипирования зависит от целей и задач, стоящих перед медиками, и проблем, связанных со здоровьем пациента.

Совсем недавно сила и мощь 3D печати была продемонстрирована на примере обыкновенного орла, который по вине браконьеров лишился клюва. 3D печать позволила изготовить точную копию орлиного клюва.  

• Архитектура и строительство

3D печать находит широкое применение в изготовлении архитектурных макетов зданий, сооружений, целых микрорайонов, коттеджных посёлков со всей инфраструктурой: дорогами, деревьями, уличным освещением.

При помощи 3D-принтера можно изготовить макет отдельного здания или различные его важные элементы, или сразу макет целого микрорайона или коттеджного поселка с дорогами и деревьями.

Для печати трёхмерных архитектурных макетов используют дешёвый гипсовый композит, который обеспечивает низкую себестоимость готовых моделей Одна из жарких тем обсуждения сейчас в мире 3D печати это возможность ее применения архитекторами и в строительной промышленности. С каждым днем все ближе реальность, когда здания будут создаваться благодаря аддитивным технологиям.

Малоизвестная китайская фирма Winsun New Materials из округа Сучжоу (провинция Цзянсу) разработала новый подход к возведению простых одноэтажных строений. С помощью огромного 3D-принтера китайские строители обещают неслыханную скорость возведения домов — до десяти построек за 24 часа! Чтобы спроектировать такой сверхполезный инструмент для строительства, китайские бизнесмены вложили 3,2 млн долларов. Сам же принтер для строительства домов разрабатывался инженерами целых 12 лет.

Не менее интересен и материал, который используется при строительстве новых домов. Компания Winsun New Materials использует невостребованный строительный мусор, благодаря чему дома выходят экологически чистые и невероятно дешевые — всего $ 4 800 за постройку. Китай подкупил всех дешевизной, доказав, что трехмерная печать в современном строительстве — это уже не дорогостоящее баловство и экзотика.

Единственная деталь, которую китайцы пока не научились печатать на принтере, — крыша. Строители объясняют, что на данном этапе воздвигнуть эту часть здания по техническим причинам невозможно.

Инженеры из университета Южной Калифорнии создали систему 3D печати для работы с крупногабаритными объектами. Система работает по принципу строительного крана, который возводит стены из слоёв бетона. Такой 3D принтер может возвести двухэтажный дом всего лишь за 20 часов. Рабочим останется только установить окна, двери и провести внутреннюю отделку помещения.

Голландские архитекторы предложили напечатать при помощи строительного 3D принтера уникальный дом в форме ленты Мёбиуса. «Печать» дома запланирована на 2014 год. Дом планируется напечатать из смеси песка и связующих материалов.

• Одежда, сшитая на принтере

Дизайнеры всех мастей, независимо от рода деятельности, проявляют повышенный интерес к новой технологии 3D-печати. Не являются исключением и те, кто занимается разработкой одежды. На показе мод самые известные модельеры не считают зазорным демонстрировать одежды, пошитые из нестандартных материалов. Часто на подиуме можно увидеть удивительные одеяния из дерева, металла, пластика — красивые и совершенно непрактичные одежды, которые носят скорее символический характер. Но если так подходить к вопросу создания платьев, брюк и рубашек, то почему бы не использовать и 3D-принтер? Тем более что трехмерная печать может то, о чем модельер может только мечтать, — практически мгновенно предоставить результат.

Одним первых, кто задался целью распечатать одежду на принтере, был дизайнер Michael Schmidt. Его первое творение — уникальное платье.

Для необычного платья использовался и необычный способ его разработки. Платье в буквальном смысле запрограммировали и рассчитали.

Распечатанный вариант одежды действительно смотрится неплохо. Он содержит более трех тысяч скрепленных подвижных элементов, которые придают платью некоторую эластичность.

Не так давно голландский модельер Айрис Ван Херпен представила коллекцию «Напряжение», все модели которой были созданы при помощи 3D печати. Коллекция была представлена на Неделе высокой моды в Париже.

Одежду, напечатанную 3D принтером, пока можно увидеть только на показах мод. Но не остаётся сомнений, что внедрение подобных изделий в массовое производство является лишь вопросом времени. Возможно, в ближайшем будущем мы сможем не выходя из дома напечатать себе новую рубашку, вечернее платье или даже шубу необходимого цвета и размера.

• Производство обуви

Среди экзотических вариантов использования 3D-печати следует отметить производство обуви.

Первая пара обуви, напечатанная на 3D принтере, появилась в 2011 году благодаря стараниям шведских студентов. Сегодня трёхмерная обувь, напечатанная на принтерах, красуется на ведущих подиумах всего мира. Существенным преимуществом такой обуви является точный учёт индивидуальных особенностей её владельца, включая размер и форму стопы.

Внешний вид 3D обуви существенно отличается от традиционной, поэтому она будет пользоваться спросом среди креативных молодых людей, которые хотят подчеркнуть свою индивидуальность.

3D принтеры научились печатать не только женскую, но и мужскую обувь. Студент Лондонского колледжа моды Росс Бербер в своей дебютной коллекции представил пять пар обуви, напечатанных на принтере.

Для изготовления 3D обуви используют полиуретан, резину и пластик. Стоимость такой обуви пока слишком высока, чтобы наладить её массовое производство.

Пока что данная услуга рассчитана на профессиональных спортсменов. Нога будущего владельца сканируется лазером для создания цифровой модели. На основании этой информации и "выращивается" обувь путём послойного лазерного спекания.

Известный производитель спортивной одежды и обуви компания Nike применила 3D-печать в промышленных масштабах. Этот бренд анонсировал новую технологию производства спортивных бутс, которая позволит компании отказаться от длительного процесса создания шаблонных пресс-форм.

Самое главное в спортивной обуви — максимальное сцепление с землей. Если рассматривать обувь как конструкцию, то основной деталью, ответственной за спортивные характеристики модели, является подошва. От формы шипов, их количества и варианта их расположения на обуви напрямую зависят результаты, демонстрируемые спортсменом. Компания Nike разработала новый принцип формирования рельефа подошвы, основанный на технологии выборочного лазерного спекания.

• Геоинформационные системы.

Используя 3D-принтеры, можно создавать цветные объемные карты, точно повторяющие ландшафт местности или оказывающие уровень залегания различных пород.

• Промышленная продукция и машиностроение.

В данной области 3D-принтер можно использовать для создания прототипов и концепт-моделей будущих потребительских изделий или их отдельных деталей. Такие модели можно использовать как в экспериментальных целях, например, для выяснения аэродинамических характеристик кузова автомобиля или фюзеляжа летательного аппарата, так и для презентаций внешнего вида нового товара на совещаниях или перед заказчиками.

• Печать игрушек и сувениров

Использование 3D принтеров для создания уникальных игрушек и сувениров уже ни у кого не вызывает удивления. Теперь легко получить готовый полноцветный прототип перед запуском изделия в массовое производство. Анализ прототипа позволяет изучить текстуру будущего изделия, его форму, размер и цвет. 

Чаще всего сувенирные изделия печатают из гипсовых материалов, дополнительно обработанных для увеличения прочности готового изделия. 3D принтеры печатают сувениры с различной цветностью, вплоть до полноцветной текстуры в 390000 оттенков.

• Летающий 3D-принтер, который печатает гнезда и борется с радиацией

Необычный проект продемонстрировала и Лаборатория воздушной робототехники в Имперском колледже Лондона. Усилиями инженеров был создан летающий 3D-принтер. Главной целью робототехников было создать устройство, которое может использоваться для очищения местности от радиоактивных обломков, например при аварии на атомной электростанции.

Ученые объединили печатающее устройство с квадрокоптером и разработали специальную программу, определяющую поведение этого квадрокоптера. С помощью сенсоров первый летающий квадрокоптер идентифицирует источник радиоактивного загрязнения, после чего подлетает и начинает печатать по поверхности предмета клейким веществом. Далее робот посылает сигнал своему напарнику, который подлетает и приземляется на липкое «гнездо». Через некоторое время субстанция застывает, и второй робот-носильщик улетает прочь, унося зараженный радиацией груз. Прототип способен поднять в воздух вес до двух с половиной килограмм, но английские специалисты в скором будущем намерены построить увеличенную копию этих роботов, которые смогут подхватывать грузы до сорока килограмм.

• Образование.

Использование технологии 3D печати в образовании позволяет получить наглядные пособия, которые отлично подходят для классных комнат любых образовательных учреждений, начиная от детских садов и заканчивая вузами, поскольку имеют повышенную надёжность, не выделяют во время печати вредных для здоровья продуктов, не предъявляют особых требований к утилизации, не содержат режущих и бритвенных материалов, не имеют лазеров, обладают повышенной надежностью благодаря улучшенной технологии.

Оснащение образовательных учреждений конструкторских или дизайнерских специальностей 3D принтерами поспособствует повышению эффективности образовательного процесса и быстрому усвоению знаний учащимися и студентами.

• Художественные и театральные области

Здесь возникает потребность в изготовлении точных копий различных предметов, например, в качестве декораций к фильмам или спектаклям, муляжей редких музейных экспонатов.

• Полиграфия и смежные области

Применительно к использованию в полиграфии и смежных областях трёхмерные принтеры позволяют изготавливать пробные макеты упаковки, флаконов и бутылок оригинальной формы. Прототипы могут быть цветными, с включением всех элементов дизайна, в т.ч. этикеток, штрих-кодов, фирменных знаков. Готовые модели упаковки могут быть продемонстрированы заказчику перед запуском в массовое производство. Преимущество 3D прототипов налицо: заказчик может подержать упаковку в руках, оценить её фактуру, текстуру, цветовое оформление и некоторые другие характеристики.

Благодаря ей можно повысить качество работы с клиентами, демонстрируя полноценные прототипы продукции. Используется данная технология и в трехмерной рекламе.

• Быстрое мелкосерийное производство.

Заслуживают упоминания также и возможность использования 3D-принтеров для производства уже не макетов и прототипов, а штучных товаров, например, предметов искусства, в коммерческих целях. Наиболее популярным и любопытным видом такого применения стало изготовление фигурок персонажей для участников ролевых интернет-игр.

Профессиональные 3D принтеры постепенно отвоёвывают свои позиции в сфере мелкосерийного производства. Чаще всего данную технологию печати используют для изготовления эксклюзивных изделий, например предметов искусства, фигурок персонажей для участников ролевых интернет-игр, прототипов и концептуальных моделей будущих потребительских товаров или их конструктивных деталей. Такие модели используются как в экспериментальных целях, так и для презентаций новых товаров.

• Кулинария и кондитерское производство

Одним из первых прототипов устройств для трехмерной печати можно считать... кондитерский шприц. Задолго до появления компьютерных технологий кондитеры ловко «печатали» вкусные узоры из крема и теста. Но тогда многое зависело от индивидуального мастерства и умения человека на кухне. А с появлением 3D-принтеров задача упростилась. Достаточно было вооружить принтер съедобным материалом, подкорректировать принцип печати, и получился инструмент для съедобных шедевров.

Современные 3D-принтеры умеют печатать разные вкусные вещи. Например, одна из кру пных корпораций по производству шоколада The Hershey Company использует трехмерную печать для производства кондитерских изделий. 

В США выпущен первый 3D-принтер, печатающий шоколадом. На выставке бытовой электроники CES 2015 в Лас-Вегасе был представлен 3D-принтер для изделий из шоколада. Устройство назвали CocoJet. 

Основным материалом для CocoJet является белый, молочный и черный шоколад. Принтер способен создавать очень сложные конструкции «к чаю». Например, при помощи 3D-сканера можно дать задание принтеру распечатать шоколадную копию своего собственного лица. Благодаря этому девайсу всегда можно полакомиться своей шоколадной собачкой или любимой машиной.

• Печать украшений на 3D-принтере

3Д принтер позволяет создавать яркие и оригинальные ювелирные украшения (бижутерию).

Как известно, при изготовлении ювелирных изделий самой трудоёмкой процедурой является создание восковых прототипов, которое требует колоссальных затрат времени. С появлением 3D принтеров у ювелиров появилась возможность быстро выращивать восковые модели украшений, предварительно разработанные в специальной программе, с которыми в дальнейшем можно работать наглядно, улучшать их или создавать по их образу настоящие украшения из дорогих металлов.

• 3D-принтер как швейная машинка

3D-принтер, разработанный в Университете Карнеги—Меллона (Carnegie Mellon University) совместно с командой ученых Disney Research (Питтсбург) способен создавать трехмерные модели из... мягкой пряжи. Работа такого 3D-принтера чем-то напоминает швейную машинку. Вдоль основы перемещается совмещенная с печатной головкой игла, которая методом валяния формирует геометрию печатаемой модели. Первая мысль, которая приходит в голову при виде такого устройства, — с его помощью можно запросто делать мягкие детские игрушки. И в этом смысле то, что к созданию принтера приложили руку специалисты вездесущей компании Disney, кажется нам очень символичным.

• Оружие

3D-печать имеет много достоинств, однако, помимо благ, которые она обещает, данная технология может принести человечеству и вред. Все зависит от того, в каких целях человек ее будет использовать. Можно печатать корпуса для гаджетов, можно проектировать протезы или использовать 3D-печать для производства ювелирных украшений. А можно задаться целью создать оружие, направленное на уничтожение других людей. К сожалению, эта мысль быстро пришла человеку в голову. И как только 3D-принтеры стали доступны рядовому пользователю, нашлись энтузиасты, которые тут же предложили свои конструкции оружия из пластика.

Первой моделью пистолета, который можно было запросто распечатать на 3D-принтере, стал Liberator. Он был придуман студентом из Техаса по имени Коди Уилсон (Cody Wilson). Интересно, что на момент появления первого распечатанного пистолета Коди имел лицензию на разработку огнестрельного оружия.

Модель The Liberator была полностью сделана из стандартного расходного материала, за исключением одной небольшой детали — боёк пистолета все-таки должен был быть металлическим. Впрочем, это совершенно не проблема, так как эту часть пистолета элементарно можно сделать из обычного гвоздя.

Едва Коди продемонстрировал свою разработку, как она тут же подверглась шквалу критики со стороны чиновников. Не прошло и недели, как правительство США приняло закон, ограничивающий свободный доступ к чертежам подобных устройств.

Тем не менее контролировать 3D-печать оружия сегодня практически невозможно. Любой человек, в распоряжении которого имеется устройство для трехмерной печати, способен в домашних условиях создать огнестрельное оружие.

Осторожно, идет 3D-печать!

По мнению исследователей из Иллинойского технологического института, а также ученых Национального института прикладных наук в Лионе, 3D-принтеры могут представлять риск для здоровья при использовании в домашних условиях. В 2013 году команда ученых провела ряд исследований, и было выяснено, что, при нагревании пластика в процессе печати, за минуту в воздух эмитирует до 20-200 млрд сверхмалых частиц. Их попадание в легкие и кровь несет в себе угрозу для здоровья человека, особенно для тех, кто страдает астмой.

Также в процессе нагрева акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS-пластика) выделяются побочные вещества, являющиеся токсичными для млекопитающих. Конечно, степень негативного воздействия на здоровье во многом зависит от используемой технологии 3D-печати, конструкции устройства, наличия вытяжки и других факторов. Однако в любом случае лучше выполнять печать в хорошо проветриваемом помещении, а сама установка в идеале должна быть герметично изолирована от пользователя на время работы. На данный момент существует много кустарных конструкций принтеров, которые продаются по схеме «сделай сам». Нередко это китайские наборы для сборки, где совершенно не предусмотрены элементарные меры безопасности.

Что такое 3D ручка?

3D ручка – это инструмент, способный рисовать в воздухе. Волшебство, подумаете вы, но нет, всего лишь очередной технологический прорыв в области 3D моделирования. Гаджет, которому суждено навсегда изменить представление о том, что такое «рисование», ведь теперь вы сможете рисовать не на бумаге, а в пространстве!

Какие виды 3D ручек бывают?

На сегодняшний день различают два вида ручек: холодные и горячие.

Первые печатают быстрозатвердевающими смолами – фотополимерами. «Горячие» ручки используют различные полимерные сплавы в форме катушек с пластиковой нитью.

Как работает 3d ручка?

В отличие от обычных приспособлений для письма и рисования, вместо чернил в ручку заправляется пластиковая нить. В задней части корпуса предусмотрено специальное отверстие, в которое она вставляется. Встроенный механизм автоматически подводит чернило к соплу, где нить расплавляется и выдавливается в расплавленном виде наружу.

Металлический наконечник печатной головки нагревается до температуры 240°С, поэтому при работе с устройством следует придерживаться базовых правил безопасности.

Несмотря на то, что ручки оборудованы встроенным вентилятором для ускорения процесса застывания пластика, небрежное отношение к прибору напрямую связано с риском получить ожег.

3D ручка — лучший подарок для ребенка

Еще недавно дети рисовали ручками, карандашами и фломастерами. Сегодня для этого есть 3D ручка, благодаря которой можно создавать объемные фигуры в режиме реального времени просто в воздухе!

Если детальнее изучить преимущества данного гаджета, становится понятно, что он куда полезнее, нежели игровая консоль.

Регулярно используя ручку для 3D печати ваше чадо заметно улучшить моторику пальчиков. В его руках окажется мощный инструмент, развивающий фантазию и абстрактное мышление. 

Преимущества 3D ручки

Конечно, 3D принтер способен создавать сложные фигуры, в точности повторяя элементы запрограммированной модели. Но ручка для трехмерной печати имеет ряд своих, эксклюзивных преимуществ.

 Прежде всего, это вес. Современные гаджеты весят от 40 граммов. Их легко удержит в руке даже ребенок.

Небольшие габариты позволяют брать прибор в командировки или на отдых. Некоторые аппараты оснащены перезаряжающимися батареями, что дает возможность использовать их вдали от точек доступа к электросети. Кроме того, маленькие размеры ручки позволяют рисовать ею даже в труднодоступных местах.

Сегодня можно смело заявить, что 3D ручки – это не сезонный гаджет. Многофункциональность, удобные габариты и доступная цена делает их не просто дополнением к настольному 3D принтеру, а его альтернативой. Имея такой прибор под рукой, вы сможете реализовать многие свои идеи, а также решить большинство бытовых проблем за считанные минуты.

3D-печать: а что дальше?

Недалекое будущее предугадать несложно. Устройства для трехмерной печати будут осваивать все новые и новые типы материалов. На развитие техники может сильно повлиять какое-нибудь новое открытие, которое мы просто не в состоянии предугадать. Единственное, что можно сказать с уверенностью, — область применения трехмерной графики будет становиться шире.

Недалек тот день, когда обладатель 3D-принтера в домашних условиях сможет печатать не только пластиковые детали, но и сложные электронные устройства. Одна из наиболее востребованных функций — поддержка печати несколькими материалами одновременно. В перспективе возможность комбинирования разных материалов открывает просто фантастические возможности для производства объектов самого разного назначения.

3D-печать, 3D-сканирование, 3D-копирование: ВСЕ В ОДНОМ

Вероятно, процесс будет становиться более совершенным, а функциональные возможности 3D-принтеров будут расширяться. Уже сейчас мы видим первый намек на эволюцию данных устройств. Точно так же, как обычные принтеры превратились в МФУ с возможностью сканирования и копирования, 3D-принтеры тоже научатся оцифровывать на лету геометрию объектов. Эту идею уже начали воплощать в жизнь инженеры американской фирмы AIO Robotics.

Эксперты пророчат трёхмерным принтерам звёздное будущее. Грядут времена, когда каждый человек сможет, не выходя из дома, напечатать себе новую пару обуви, кофейный сервиз, игрушки для ребёнка, изысканное блюдо или залечить рану. И такие времена уже не за горами.

А знаете ли ВЫ… ?

• Мечта любого дизайнера – 3d монитор. Это специальные дорогие мониторы, которые позволяют видеть 3D картинку.
• Ученые университета Южной Калифорнии разработали систему Contour Crafting, способную за 20 часов напечатать двухэтажный жилой дом!
• Помните присказку: "Что нам стоит дом построить: нарисуем – будем жить?" Сегодня она уже является реальностью.
• В картине Питера Джексона "Хоббит: Нежданное путешествие" львиная доля реквизита создана методом 3D-печати.
• Среди предметов, появившихся на свет таким образом – накладки, придающие объем, рукам, ногам и ушам актеров, эльфийские мечи, шлемы и топоры.
• В 2000 году 3D сканер Minolta VI-700 использовался для восстановления знаменитой доисторической пещеры в Испании - Алтамира.

Источники:

https://3dnews.ru/820667/page-2.html -  Самые интересные проекты 3D-печати

http://www.orgprint.com/wiki/3d-pechat/ -Все о 3D-печати

http://www.ituniverce.com/articles/nauka/3d-pechat-istoriya-vozniknoveniya/ - 3D-печать: история возникновения

http://www.invalirus.ru/3501-perevorot-v-medicine-3d-printery-dlya-organov.html - 3D-ПРИНТЕРЫ ДЛЯ ОРГАНОВ