Наверняка многие из вас слышали о трёхмерной печати, и при этом большинство полагает, что это что-то из области высоких технологий, а потому очень сложное, дорогое и недоступное простым смертным. На самом деле всё гораздо проще, интереснее и доступнее. Каждый, кто пройдёт обучение на этом курсе, сможет собрать свой собственный бытовой 3D-принтер, открывая практически безграничные горизонты моделирования, прототипирования и создания эксклюзивных вещей. В курсе будет продемонстрирован весь технологический процесс печати трёхмерных объектов. Вы узнаете, что такое 3D-модели и как их создают в редакторах трёхмерной графики, наглядно увидите, какими способами формируют объёмные фигуры 3D-принтеры, узнаете, из каких функциональных элементов состоят 3D-принтеры, поймёте, как работает управляющая электроника. Будет показано устройство, а также способы сборки и настройки персонального 3D-принтера, печатающего ABS пластиком. Сертификат могут получить слушатели, набравшие больше 80% от максимально возможного количества баллов. При этом итоговый результат, представленный как 100 %, складывается из следующих составляющих: тесты к модулям 1, 2, 3, 4 и 7 дают 15 %, тесты к модулям 5 и 6 дают 20 %. Сертификат о прохождении данного курса дает дополнительные баллы при поступлении в магистратуру Национального исследовательского Томского государственного университета. Перечень магистерских программ находится по ссылке: https://pro-online.tsu.ru/edu/student/table.php
Видеолекция к теме 1.5.
Loading...
Из курса от партнера National Research Tomsk State University
3D-печать для всех и каждого
107 оценки
Из урока
Технологии трёхмерной печати
Начнём наш экскурс в мир 3D-печати с самого общего: технологий, методов и материалов, которые применяются в этой области на текущий момент.
Познакомьтесь с преподавателями
Николай Георгиевич Булахов (Nikolay G. Bulakhov)Старший преподаватель (Senior Lecturer)
Кафедра квантовой электроники и фотоники радиофизического факультета (Department of Quantum Electronics and Photonics, Faculty of Radiophysics)
[БЕЗ ЗВУКА]
[МУЗЫКА] Здравствуйте!
Итак, мы с вами уже поговорили о станках с числовым программным управлением,
коим по сути и является 3D принтер, который мы с вами будем собирать.
Также вы знаете, каким способом изготавливаются трёхмерные объекты,
из каких материалов и где они потом могут применяться.
Для полноты картины не хватает узнать,
какие именно объекты можно напечатать на 3D принтере,
и как можно эти объекты доработать, если непосредственная их печать невозможна.
Начнем с общих рекомендаций.
Если у вас есть одна конкретная модель, требующая распечатки,
не обязательно покупать или собирать собственный 3D принтер.
Есть много вариантов сервисов, в том числе онлайн, где от вас потребуется электронный
вариант объекта, который вы будете печатать, и своевременная оплата.
Взамен же вам пришлют готовый отпечатанный образец.
Таким образом,
вы сможете самостоятельно выбрать технологию, материал и стоимость печати.
Поэтому прежде всего сформулируйте требования к готовому объекту: должен
ли он быть гибким, прочным, прозрачным, долговечным, экологичным и так далее.
Учитывайте при этом и геометрию объекта.
В методе селективного спекания порошкового материала печатаемый объект всегда
находится в толще порошка.
Это делает возможным печать замысловатых форм с обилием нависающих деталей,
так как все части модели, которые в конечном варианте висят в воздухе,
в процессе печати будут удерживаться порошком под ним.
В то же время если в объекте присутствует полость,
вам необходимо предусмотреть отверстия для извлечения порошка,
чтобы он не остался замурованным внутри готового изделия.
Последнее справедливо и для стереолитографического метода,
если объект погружается в жидкость в процессе печати.
Метод послойного наплавления часто более дешев по сравнению с другими технологиями,
однако он плохо справляется с изготовлением нависающих частей объектов.
Если есть возможность, стоит перевернуть объект так, чтобы нависающие детали стали
просто вертикальными гранями, то есть положить арки на печатный стол.
Если такой возможности нет, следует доработать исходную модель,
снабдив нависающие части легко удаляемыми подпорками.
Это же справедливо и для стереолитографического метода печати,
так как, в любом случае,
затвердевшая часть объекта не сможет держаться на месте только с жидкостью.
При этом метод послойного наплавления позволяет легко управлять степенью
внутреннего заполнения объекта, то есть процентом внутренней пустоты,
без необходимости создания отверстий для удаления материала изнутри.
Для методов печати, где объект создаётся на весу, также следует особое внимание
уделить основанию: надёжное сцепление с поверхностью столика
3D принтера предотвратит отрыв объекта от основания в процессе печати.
Если такого основания нет, сделайте его сами.
В методе послойного наплавления стоит учитывать толщину сопла и точность
позиционирования экструдера.
Дело в том, что если, допустим, у вас толщина сопла экструдера 0,4 мм,
а точность позиционирования 0,1 мм,
вам не удастся сделать стенки объекта размером, скажем, 0,3 мм или 0,6.
В этом конкретном случае вам стоит остановиться на величинах 0,4 и 0,8 мм.
Однако стенку толщиной 1,4 мм напечатать вполне реально.
Для этого принтер может напечатать внешние границы объекта и заполнить внутреннее
пространство между ними зигзагообразными линиями.
Внешние стенки, которые повторяют форму сечения объекта,
называют периметрами, их может быть несколько слоёв.
А внутреннюю конструкцию называют заполнением.
Таким образом, в методе послойного наплавления толщина стенок должна быть
либо кратной диаметру сопла, либо больше, чем величина, равная произведению
диаметра сопла на количество периметров плюс один диаметр сопла.
Часто прочность модели будет разной в различных направлениях печати.
Напечатанную методом послойного наплавления модель очень трудно сломать
поперёк печатного слоя, однако разделить слои между собой относительно легко.
Соотносите эксплуатационные нагрузки с геометрией модели до начала процесса
печати, и вам не придётся переделывать модель после натурных испытаний.
Если принтер умеет печатать двумя и более материалами, то потребуется разделить
модель на отдельные части, печатаемые разными материалами.
Например, вместо подпорок можно использовать сплошное заполнение из
растворимого в воде PVA-пластика.
Когда вы делаете отверстия под крепёжные элементы или предусматриваете стыковку
модели, учитывайте точность печати выбранного принтера: делайте небольшой
запас на погрешность.
Также учитывайте максимальные габариты печатаемой модели для конкретного
принтера.
Часто можно разделить целый объект на отдельные составные части для дальнейшей
сборки.
Часто цена напечатанной модели определяется количеством
израсходованного на неё материала.
Вы сможете снизить затраты в разы, если будете делать модели не сплошными,
а с некоторым процентом заполнения.
Величину затрат материала можно оценить заранее с помощью специальных
программ для подготовки моделей к печати.
Если вы самостоятельно создаёте модель или берёте уже готовую, но которая ещё ни разу
не печаталась на 3D-принтере, то обязательно проверьте её на наличие
ошибок, таких как неправильная ориентация нормалей или пересечение объёмов.
Если вовремя не исправить ошибки такого рода, это может привести к артефактам и
неожиданным результатам при печати готовых моделей.
Итак, вы вооружены солидным багажом теоретических знаний,
но настало время развернуть наше преуспевание в практическое русло.
Следующий модуль будет посвящён проекту RepRap,
или самовоспроизводящемуся устройству для быстрого воспроизведения прототипов.
Наш принтер, который мы будем собирать,
также относится к этому семейству устройств.
В качестве самостоятельной работы найдите несколько онлайн-сервисов для 3D-печати
и внимательно изучите требования, которые там предъявляются к объектам.
Также найдите каталоги бесплатных объектов и скачайте оттуда парочку,
и попробуйте подготовить их для печати на этих онлайн-сервисах.
Ну, а я прощаюсь с вами до следующей лекции.
Ознакомьтесь с нашим каталогом
Присоединяйтесь бесплатно и получайте персонализированные рекомендации, обновления и предложения.
Coursera делает лучшее в мире образование доступным каждому, предлагая онлайн-курсы от ведущих университетов и организаций.
© Coursera Inc., 2019 Все права защищены.
