3D и 4D принтеры

Из чего состоит 3D-принтер

3D-принтер состоит из корпуса (1), закрепленных на нем направляющих (2), по которым перемещается печатающая головка (3) с помощью шаговых двигателей (4), рабочего стола (5), на котором выращивается изделие; и всё это управляется электроникой (6).

Чем печатает 3D-принтер

Расходные материалы (филаменты) для 3D-принтеров представляют из себя пластиковые нити, намотанные на катушки. Расходные материалы бывают различных типов и свойств. О всех типах материалов можно почитать в энциклопедии 3Dtoday.

Килограмм самого дешевого пластика можно купить за какие-то 500 руб., хотя более интересные варианты (например, имитаторы древесины или песчаника с наполнителями из настоящей древесины или камня) уже могут обойтись в несколько раз дороже.

Как работает 3D-принтер

Нить (филамент) (1) поступает в печатающую головку (Экструдер) (2), в которой разогревается до жидкого состояния и выдавливается через сопло экструдера. Шаговые двигатели с помощью зубчатых ремней приводят в движение Экструдер (2), который перемещается по направляющим (3) и наносит пластик на платформу (4) слой за слоем. Снизу в вверх. В итоге ваше изделие (5) растёт слой за слоем.

Слайсер формирует специальную программу для 3D-принтера. В этой программе принтеру рассказывается, как нужно печатать модель - куда двигаться экструдеру, с какой скоростью выдавливать пластик, какая толщина слоев будет у модели и др параметры. Вся программа для принтера сохраняется в файл под названием g-code. Дальше через флеш карту или USB провод программа загружается в 3D-принтер и запускается печать.

Пруток подается в печатающую головку, где плавится и выдавливается через тонкое сопло. Головка передвигается в двух плоскостях, вырисовывая нитью целый слой – один из срезов того самого «яблока». Закончив один слой, принтер приподнимает головку или опускает платформу, а затем начинает печатать новый слой поверх только что нанесенного. Так, слой за слоем, срез за срезом, выращивается копия оригинального предмета. 

4D - принтеры

Обычно под 4D подразумевают четырехмерное пространство, в котором существуют четырехмерные объекты — тессеракт, икоситетрахор (не имеет аналогов в трехмерном мире) и тому подобное. Несколько лет назад термин 4D стали использовать для обозначения особой технологии печати предметов, меняющих свои характеристики с течением времени. Таким образом, в 4D-печати «четвертым» называют не измерение, а параметр, с которым связано положение (возможно, что и функция) объекта.

Технологии 4D-принтера трудно назвать революционными по сравнению с обычной 3D-печатью — объект точно так же создаётся слой за слоем. Самое интересное происходит потом, когда готовый предмет начинает меняться. И здесь всё зависит от того, какой материал используется в принтере. Специальные материалы изменяются под воздействием воды, тепла, света, механического воздействия, а также могут быть запрограммированы на определенные действия.

Машины будущего

В прошлом году в BMW представили, как будут выглядеть автомобили будущего. В концепте не обошлось без использования 4D. По задумке инженеров, кузов автомобиля состоит из подвижных треугольных секций, распечатанных на 4D-принтере. Такие детали будут иметь интегрированную функциональность, которая сейчас достигается путем выпуска разных деталей и сборкой из них одного механизма.

Благодаря использованию специальных материалов, схожих по характеристикам с углеволокном, каждая секция с момента производства будет обладать запрограммированными функциями. Например, бjльшая часть покрытия станет обслуживать колесные ниши, созданные для лучшей аэродинамики. Во время поворота треугольные секции растягиваются, и шины не трутся об арки.