Как выбрать лучший 3D-принтер для малого бизнеса или домашнего пользования
Объёмная 3D печать материального объекта по его трёхмерной компьютерной модели — это уникальная технология современности, которую ожидают большие перспективы в будущем. Ещё недавно устройства, использующие её, казались фантастикой, а сегодня они превратились в реальность, и стали уже доступными даже для домашнего пользования. Хотя стоимость 3D-принтеров ещё высока, и превышает цену других, компьютерных девайсов, они находят всё большее практическое применение не только для прикладного творчества, но и для различных сфер бизнеса. Постоянное развитие и совершенствование этой технологии уже привело к созданию промышленных устройств. Какой из них выбрать?
Содержание
Что собой представляет 3D-принтер, его назначение
Периферийное компьютерное устройство, которое по цифровой объёмной модели создаёт материальный объект путём послойного нанесения быстро затвердевающего материала, называется 3D-принтером. Для работы такого устройства требуется компьютерная трёхмерная модель, выполненная в любом из 3D-редакторов либо полученная на 3D-сканере. Сегодня существует несколько разновидностей, в зависимости от используемой технологии:
- FDM и DIW 3D-принтеры, применяющие метод экструзии, основанный на продавливании расплавленного материала через тонкое отверстие в специальном устройстве, называемом экструдер (в принтерах первого типа на охлаждаемую поверхность платформы послойно наносится разогретый до предела плавления термопластик, а во втором — керамический шлам, который называют чернилами, в крупных архитектурных моделях может применяться густой керамический шлам);
Принтеры для 3D-печати, работающие по экструзионной технологии (FDM) изготавливают макет путём послойной укладки расплавленного пластика, выдавливаемого через экструдер. Печатающая головка движется по осям X и Y, а печатная платформа — вниз по оси Z
- принтеры типа SLA-DLP, использующие метод фотополимеризации, при котором применяется жидкий фотополимер, а затвердение каждого его слоя производится путём засвечивания ультрафиолетовым лазером;
В 3D-принтерах, построенных на технологии SLA, изделиеие формируется в ванночке, заполненной фотополимерной смолой. Под действие УФ излучения лазера, действующего на тонкий слой смолы, она затвердевает и основание опускается вниз на толщину следующего слоя
- принтеры, в которых для создания трёхмерного материального объекта используется выровненный слой порошка, скрепляющийся послойно различными методами, путём нанесения клея способом струйной печати (3DP-принтеры) или его плавления электронным лучом в вакууме (EBM), лазерным излучением (SLS или DMLS, в зависимости от типа порошка) и нагревательной головкой (SHS);
При использовании технологии SLS, тонкий слой порошка в нужном месте спекается лазером, и печатная платформа опускается на толщину слоя, а всё пространство стола засыпается новой порцией порошка
- EBF 3D-принтеры, в которых для получения материальной модели применяется проволока, расплавляющаяся под действием электронного излучения;
- принтеры, построенные на принципе ламинирования, или послойного нанесения плёнки, в каждом слое которой, вырезается контур детали специальным резаком или лазером;
3D-принтеры, основанные на технологии ламинирования используют укладку тонкой плёнки с последующим вырезанием слоя лазером
- принтеры с точечной подачей порошка, расплавляемого лазерным или электронным излучением;
- устройства, работающие с использованием метода многоструйного моделирования (MJM), когда способом струйной печати наносится быстро застывающий материал;
- биопринтеры — инновационные периферийные компьютерные устройства, которые только начинают внедряться, они используют клетки живого организма для формирования внутренних органов, и в будущем будут способны создавать полноценный материал для трансплантологии (уже имеются случаи успешного изготовления и пересадки челюсти для человека и щитовидной железы для лабораторной мыши).
Видео: как работает механизм
Возможности у такого уникального периферийного компьютерного устройства практически неограничены. Сегодня он уже применяется для следующих целей:
- быстрого создания точных макетов в архитектурном проектировании, конструировании различных механизмов и машин, а также в дизайне интерьеров и ландшафта с целью доработки проекта и презентации его заказчику;
Архитектурные макеты, созданные устройствами объёмной печати служат для презентаций проекта заказчику или для его доработки
- изготовления любых деталей сложной формы для единичного или мелкосерийного производства, а также запчастей для ремонта различных устройств;
Одним из направлений использования 3D-печати является изготовление запчастей для ремонта
- изготовления моделей и форм для литья, в том числе и при создании ювелирных изделий;
Из пластика способом 3D-печати создаётся форма, в которую отливается ювелирное украшение. Таким способом можно производить изделия самой сложной конфигурации
- строительства зданий и сооружений любой сложности, для чего используют специальные устройства, напоминающие башенный кран, вместо тросов у которого имеются магистрали для подачи жидкого бетона (такое устройство позволяет возводить 1 этаж за 10 часов, что значительно сокращает сроки строительства);
С помощью 3D-принтера сегодня уже строят дома, подавая вместо пластика бетон
- создания протезов и внутренних органов для трансплантации в медицине;
Трёхмерная печать используется для создания протезов, и проходят первые испытания по изготовлению внутренних органов из биочернил ДНК
- изготовления макетов сложных устройств для наглядных пособий учебных заведений;
Наглядное пособие по изучению конструкции ходовой части автомобиля, изготовленное средствами 3D печати
- создания геоинформационных систем, представляющих собой объёмную карту местности в цвете, с точным отображением рельефа;
Создание геоинформационных моделей местности — это одно из направлений применения 3D-принтеров
- производства предметов домашнего обихода, различных аксессуаров и предметов для украшения интерьера;
С помощью 3D-принтеров можно создавать предметы украшения интерьера
- разработки макетов упаковок и ёмкостей для маркетинговых целей;
Средствами объёмной печати можно создавать макеты упаковки товаров и различных ёмкостей
- изготовление корпусов экспериментальной техники — автомобилей, систем автоматизации и различных электронных устройств;
Устройствами для трёхмерной печати можно изготавливать корпуса различных бытовых и электронных приборов
- изготовления рекламной и сувенирной продукции;
С помощью объёмной печати создают сувениры и рекламную продукцию
- производства эксклюзивной одежды и обуви по фигуре и размерам конкретного клиента, полученным путём 3D сканирования.
В 3D-принтерах можно изготовить эксклюзивные модели обуви
Этот перечень наглядно демонстрирует перспективы применения 3D-принтеров и их востребованность в самых разных сферах человеческой деятельности.
Как выбрать: параметры, на которые нужно обращать внимание
Покупая любое сложное устройство, нужно чётко определить для себя цели, для которых вы собираетесь его использовать. От этого будет зависеть какие рабочие параметры его вам лучше подойдут. Учитывая, что такое периферийное устройство стоит недёшево, следует наиболее тщательно подбирать его, учитывая все рабочие параметры, чтобы потом не пожалеть о покупке.
Прежде всего, нужно определиться с типом принтера по применяемой технологии 3D печати. Самые популярные и доступные модели сегодня для домашнего пользования или занятий малым бизнесом — это:
- FDM принтеры, в качестве материала использующие полимерную нить из пластика различных видов, и имеющие довольно хорошее качество печати и наиболее низкую цену;
Устройство для объёмной печати с экструдером, работающее по технологии FDM
- SLA устройства на фотополимерах, имеющие более высокое качество печати и цену, идеально подходящие для производства ювелирных изделий;
Принтер, работающий на жидких фотополимерах по технологии SLA
- наиболее дорогие из периферийных устройств этой группы — приборы SLS типа, которые расплавляют порошок лазером, покупать их для дома нецелесообразно, и они могут подойти лишь для бизнеса, из-за высокой стоимости (до 30 тысяч долларов).
Среди основных критериев выбора можно отметить следующие:
- Тип применяемого для печати материала. Выбирая 3D-принтер, нужно учитывать, что расходный материал для устройств типа FMD будет стоить дешевле, чем для SLA-принтеров. Для тех, кто решил приобрести FDM-принтер, существует большой выбор пластиков разных расцветок и видов (PLA, ABS, HIPS, PVA и другие), но идеальным для новичков будет полимерная нить из PLA пластика, поскольку этот материал более лёгкий в пользовании, и изделия из него получаются идеально ровными и гладкими. Для выбравших же 3D-принтер SLA придётся приобретать более дорогой материал в виде фотополимерных смол. К непрофессиональным моделям принтеров лучше всего покупать фотополимер серий Vera, Somos или Tanga, отличающиеся прозрачностью, высокой прочностью, термостойкостью и стабильностью пластика.
Нить из ABS пластика для печати на 3D-принтере с технологией FDM
- Точность печати. Она более высокая у принтеров SLA. Точность же воспроизведения модели в устройствах экструзионного типа во многом зависит от толщины слоя, который укладывается принтером при печати. А значит, чем тоньше отверстие сопла экструдера, тем выше и чёткость воспроизведения цифровой модели в материальном объекте. Сегодня выпускаются модели принтеров с разным диаметром отверстия сопла от 0,1 до 0,4 мм. При этом нужно понимать, что чем меньше отверстие сопла экструдера, тем больше времени уйдёт на изготовление модели. Здесь каждый должен выбирать сам, что для него важнее — точность отображения 3D-модели или скорость печатания.
На верхнем фото — деталь, изготовленная на 3D-принтере с точностью 0,1 мм, а на нижнем — 0,025. При большей точности печати изделие получается более гладким, без видимых слоёв пластика
- Область печати, определяющая какого максимального размера объект можно распечатать данным принтером. Имеется, конечно, возможность изготавливать и объекты большего размера, но только по частям, склеивая их специальным клеем. Для этого с помощью программы 123D Make цифровая модель разбивается на отдельные части. Но, если вы не хотите заниматься склеиванием, то при выборе принтера сопоставляйте желаемые размеры изготавливаемых макетов с областью печати конкретной модели.
Максимальное пространство, которое может занять макет на 3D-принтере — это его область печати
- Особенности конструкции. Здесь имеет значение открытая она или закрытая, и из каких материалов изготовлен корпус и несущие элементы. Эти факторы больше всего влияют на жёсткость всей конструкции, от которой зависит скорость передвижения печатающей головки, а также способность несущих частей устройства гасить колебания и вибрацию от нескольких электродвигателей, отвечающих за перемещение головки принтера по всем трём осям (X, Y и Z) и его стола по оси Z. Изготовленный из дерева корпус хоть и покажется кому-то слишком бюджетным вариантом, но зато он отлично поглощает колебания. Изготовленные же из алюминия или стали несущие конструкции будут более прочными и долговечными. Принтеры типа SLA лучше покупать с хорошо проветриваемой рабочей камерой, что будет способствовать более быстрому отвердеванию фотополимера. А для устройств FDM типа, особенно при работе с ABS пластиком или нейлоном, имеющими высокую степень усадки при быстром остывании, лучше приобрести 3D-принтер с закрытым корпусом и облицовкой рабочей зоны.
Принтеры с закрытой конструкцией (фото справа) имеют большую жёсткость и могут развивать более высокую скорость печати
- Наличие вспомогательного софта. Принтеры для объёмной печати — это высокотехнологичные компьютерные устройства, для работы которых требуются специальные программы. Прежде всего, 3D-принтер должен распознавать и уметь читать все 3D-редакторы и различные форматы ввода данных. К последним относятся языки STL и X3D, а также стандарт VRML. Существует множество вспомогательных программ, позволяющих производить самые разнообразные действия по подготовке к печати и созданию материальной модели. Такими являются, например, программы слайсеры, позволяющие разрезать объект на части для вывода его на печать частями (Kissslicer или Cura) или программа 123D Catch, предназначенная для работы с облачным сервисом, и позволяющая получить трёхмерную цифровую модель объекта по его фотографиям, сделанным с разных ракурсов. Наличие вспомогательных программ, поставляемых изготовителем принтеров, значительно облегчает работу с такими технически сложными устройствами. И на этот факт тоже следует обращать внимание при их выборе.
Наиболее подходящие 3D-принтеры для малого бизнеса
Объёмная печать с использованием 3D-принтеров, является сегодня наиболее перспективным направлением для малого бизнеса. С помощью этих компьютерных устройств, не требующих слишком больших финансовых вложений, как для промышленных принтеров, можно наладить мелкосерийное производство различных товаров.
Из большого многообразия, представленных на рынке принтеров для этих целей больше всего, подойдут модели, удовлетворяющие следующим критериям:
- качество печати должно быть довольно высоким, чтобы создавать уникальные и реалистичные модели, интересные для продажи, что сразу исключает из выбора относительно дешёвые принтеры, стоимостью до 1000 долларов;
- желательно, чтобы принтер был приспособлен для цветной печати (принтеры FDM, DIW, 3DP или EBF), что позволит сэкономить время на раскрашивание товара при мелкосерийном производстве;
- устройство должно поддерживать работу хотя бы с двумя основными видами пластиков (ПЛА И АБС), что расширит возможности его использования, и позволит производить продукцию для детей (ПЛА пластик предназначен именно для детских товаров);
- цена расходных материалов, используемых 3D-принтером, должна обеспечивать приемлемую себестоимость готовых изделий, достаточную для нормального уровня рентабельности бизнеса;
- размер рабочей камеры должен соответствовать габаритам предусмотренных для производства моделей, при этом следует учитывать, что принтеры с большей областью печати и стоить будут дороже.
В любом случае выбор принтера будет зависеть от того, каким видом бизнеса вы предполагаете заниматься. Для производства мелких поделок подойдут устройства экструзионного типа, а для изготовления ювелирных изделий или зубных протезов — более дорогие принтеры на фотополимерах. Из наиболее подходящих для малого бизнеса можно назвать следующие модели:
- Flashforge Creator Dual, с объёмом рабочей камеры 5,2 литра и двумя экструдерами, принтер поддерживает работу с тремя видами пластиков — ABS, PLA, PVA и имеет точность печати 0,1 мм;
Идеальный вариант принтера для малого бизнеса Flashforge Creator DUAL с двумя экструдерами и поддержкой трёх видов пластика
- 3Dison pro AER от корейской компании Rokit, с объёмом рабочего пространства 15,3 литра способный работать с 50 материалами, имеющий высокую скорость печати (до 1000 мм/сек) и толщину слоя от 0,025 мм;
Модель принтера 3DISON AER рассчитана на работу с 50 видами материалов, имеет высокую скорость печати и точность от 0,025 мм
- стереолитографический 3D-принтер типа SLA модели
Модель принтера Asiga Pico 2 работает на жидких фотополимерах. Это идеальный выбор для ювелиров и стоматологов
Pico 2 от компании Asiga, идеальный выбор для тех, кто решил заняться ювелирным делом или оказанием стоматологической помощи, устройство работает от твердотельного LED источника ультрафиолетового излучения.
Какое устройство выбрать для дома
Учитывая пока ещё высокую стоимость периферийных компьютерных устройств для трёхмерной печати, вряд ли будет целесообразным покупать для домашнего пользования слишком дорогой и навороченный 3D-принтер стоимостью в 5 — 10 тыс. долларов и выше. Вполне достаточно будет устройства по цене от 500 долларов до 3 тысяч. Здесь всё зависит от требовательности покупателя к качеству печати и его финансовых возможностей.
Лучше всего, если 3D-принтер для дома будет иметь простое и понятное управление, удобный интерфейс и идеальное соотношение цены и качества. Все востребованные сегодня для домашнего пользования принтеры можно разделить на следующие группы по ценовым категориям:
- бюджетные модели, наиболее доступные из этого вида устройств по цене от 300 до 1 тысячи долларов;
- принтеры среднего класса (1–1,5 тыс. долларов);
- довольно высокого класса устройства по демократичной цене от 1,5 до 3 тысяч долларов.
Среди наиболее популярных принтеров для 3D-печати, можно отметить следующие модели:
- Printrbot Simple, стоимостью 300$, который относится к принтерам экструзионным (FMD), и продаётся в разобранном виде — самостоятельная сборка устройства поможет лучше разобраться с его конструкцией и понять принцип работы этого оборудования;
Printrbot Simple продаётся в разобранном виде и является самым доступным и востребованным для дома периферийным компьютерным устройством
- Kino XYZ printing da Vinci 1.0 — это новый принтер тайваньской компании XYZ printing, имеющий высокое разрешение печати сопоставимое с более дорогими устройствами — 0,1 мм, стоимость его около 500$ (в работе используется технология послойного наложения расплавленного пластика — FDM);
Модель принтера Kino XYZ printing da Vinci 1.0 имеет закрытую конструкцию и высокое разрешение печати до 0,1 мм
- Cubify CubeX, относящийся к среднему ценовому сегменту, со стоимостью 1300$, и отличающийся высоким качеством печатания и скоростью создания модели с большими её размерами, этот принтер выпускается в трёх вариантах конструкции — с 1, 2 и 3 экструдерами, что позволяет получать цветные макеты компьютерных моделей, может подключаться к компьютеру через USB соединение или Wi-Fi модуль.
Устройство для 3D-печати Cubify CubeX выпускается в трех вариациях с одним, двумя и тремя экструдерами, что позволяет получать цветные изделия
- Afinia H-Series H479, имеющий высокую точность печати (0,15 — 0,4 мм), удобное программное обеспечение, который работает с недорогой нитью из ABS пластика приличного качества, стоит такое устройство 1,5 тысячи долларов.
Принтер Afinia H-Series H479 стоимостью 1,5 тыс. долларов с точностью печати 0,15 — 0,4 мм
Рейтинг лучших 3D-принтеров
Самым известным в мире экспертом в области объёмной печати является зарубежный портал 3D Hubs, который регулярно составляет рейтинг лучших моделей печатающих периферийных устройств в различных номинациях. По версии этого интернет-ресурса, лучшими в 2017 году были названы следующие модели 3D-принтеров:
- Original Prusa i3 MK2 производства чешской компании Prusa Research. Этот принтер предназначен для любителей электроники, являющихся новичками в вопросах 3D-печати, которые смогут самостоятельно собрать его из комплектующих, поскольку он продаётся в разобранном виде. Устройство относится к экструзионным моделям типа FDM, и поддерживает работу с 15 видами пластика, включая ABS и PLA, Carbon и Nylon, HIPS и FilaFlex, Bamboofill, Laybrick и другие. Эта модель в работе может использовать одновременно до 4 различных материалов. Она имеет интегрированную ось Z и нагревательный стол с печатной поверхностью из пластика типа PEI. Принтер такой модели имеет достаточно большую область печати размерами 250 x 210 x 200 мм, минимальную толщину укладываемого слоя пластика 0,05 мм и скорость печатания 40 — 60 мм в секунду.
Принтер модели Original Prusa i3 mk2 поддерживает 15 видов пластиков, и способен одновременно работать с 4 различными материалами
- BCN3D Sigma R17 (Release 2017). Эта модель 3D-принтера, выпущенная компанией из Испании BCN3D Technologies, является продолжением популярной во всём мире линейки устройств для трёхмерной печати Sigma. В новой модели применён независимый двойной экструдер, позволяющий избежать деформаций при смене цвета изделий, а также одновременно выполнять печать двух идентичных макетов. В модернизированном устройстве применена новая система охлаждения и обновлена технология микрочипов, управляющих мощностью. Всё это позволило сделать работу принтера более бесшумной. Sigma R17 имеет высокую точность печати от 0,125 мм и область построения макета размерами 297 х 210 х 210 мм. В работе применяется пластиковая нить из следующих полимеров ABS, PLA, HIPS, PET и Exotics, которые экструдер выдавливает с минимальной толщиной слоя 0,05 мм.
Устройство модели BCN3D Sigma R17 имеет сдвоенный независимый экструдер, позволяющий печатать одновременно два одинаковых изделия
- Formlabs Form 2 — стереолитографический (SLA) 3D-принтер, выпускаемый американской компанией Formlabs, оснащённый мощным лазером, сенсорным дисплеем и Wi-Fi модулем. Устройство имеет область печати размером 145 x 145 x 175 мм и толщину слоя 0,025 — 0,1 мм. Этот принтер работает на жидких фотополимерах и допускает использование смол других производителей. Он оснащён платформой с подогревом и встроенной панелью управления.
3D-принтер Formlabs Form 2 оснащён мощным лазером, сенсорным дисплеем и модулем Wi-Fi. В работе устройства используется технология SLA, с применением фотополимерных смол
- PowerSpec 3D Pro. Данная модель производится в Китае и относится к ценовой категории бюджетных 3D-принтеров. Его отличительными чертами являются прочность, высокая скорость печати и наличие в конструкции двойного экструдера, что является редкостью для недорогих моделей. 3D Pro поддерживает работу с тремя видами пластиков (PLA, ABS и PVA) и имеет высокую точность печати. Толщина укладываемого слоя 0,1 — 0,3 мм.
Модель принтера PowerSpec 3D Pro имеет высокую прочность и скорость печати. Она оснащена двойным экструдером, что достаточно необычно для бюджетного принтера
- OrdBot Hadron. Этот принтер выпускает компания ORD Solutions из Канады. Модель представляет собой механическую платформу для 3D-печати, изготовленную из алюминия. Она имеет высокую жёсткость, надёжность и скорость печати (400 мм/с). Принцип её работы построен на технологии FDM. Устройство поддерживает работу с двумя видами пластиков — ABS и PLA, и имеет область печати размером 190 х 190 х 150 мм. В конструкции этого принтера предусмотрена возможность подключения второго экструдера, сервопривода, жидкокристаллического экрана и другого оборудования, что сможет существенно модернизировать устройство уже после его покупки.
Модель устройства для трёхмерной печати ORD Bot Hadron изготавливается из алюминия, и благодаря высокой жёсткости конструкции, имеет хорошую скорость печатания — 400 мм/с
Технологии трёхмерной 3D печати ещё только начинают завоёвывать компьютерный рынок, и стоимость принтеров для воплощения цифровой модели в материальный объект пока довольно высокая. Но за этими технологиями будущее, и наверняка 3D-принтеры в скором времени появятся в каждом доме, превратившись в обыденное дополнение к компьютеру. Уже сегодня многие модели стали доступными для людей со средним уровнем достатка, и широко используются не только в малом бизнесе, но и в быту. Пользуясь изложенными рекомендациями можно легко подобрать подходящий принтер для домашнего пользования или небольшого собственного бизнеса.
