Прототипирование. Что это и для чего это нужно?

3D печать (макетирование и прототипирование) является определенного рода ноу-хау и далеко не всем понятно «как это работает и зачем это нужно».

Для того чтобы более подробно рассказать об этом занимательном процессе мы решили сделать ряд полезных и надеемся интересных публикаций на эту тему.
Трехмерное моделирование давно стало неотъемлемой частью создания сложных архитектурных и технологических объектов. После разработки 3D модели в электронном виде следует обязательное ее воплощение в твердой копии, что ранее требовало длительного времени и труда нескольких специалистов. На сегодняшний день появилась практическая возможность ускорить этот процесс - с помощью технологий быстрого прототипирования (Rapid Prototyping).
Вместо более точного термина Rapid Prototyping (RP) зачастую предпочитают употреблять понятие «трехмерная печать» (3D-printing, 3DP). Что же такое 3D ПРИНТЕР. Традиционно словом "принтер" мы называем устройство, выводящее на бумагу некоторую информацию. Бумага - это всегда плоскость (если ее не сгибать или сворачивать) и информация, отображаемая на ней, - двумерная. Поэтому традиционные принтеры можно называть "2D принтерами".
Трехмерный или 3D принтер - это устройство вывода трехмерных данных (как правило, объемной геометрии). То есть результатом его работы является некоторый физический объект.
Существует несколько технологий объемной (трехмерной, 3D) печати, но в основе любой из них лежит принцип послойного создания (многие любят слово - выращивания) твердой геометрии.
Основным преимуществом трехмерной печати перед традиционными способами создания макетов является скорость. Для сравнения: изготовление модели вручную или с применением станков может занять несколько недель или даже месяцев, что приводит к повышению затрат на разработку изделия и существенному увеличению сроков выпуска новой продукции.
Этих недостатков практически лишены системы быстрого прототипирования, поскольку с их помощью готовую модель можно получить за несколько дней, часов или минут - в зависимости от ее сложности.
Для чего же нужна технология прототипирования и какие сферы ее применения. Первое, и самое основное, в промышленности - в основном для быстрого изготовления прототипов - чтобы посмотреть, как модель будет выглядеть в материале.
Кроме того, на готовой модели можно проводить различные тесты еще до того, как будет готов окончательный вариант изделия. Более того, прототипы позволяют проводить некоторые виды тестов, которые на готовой модели проводить не рекомендуется. Например, Porsche использовала прозрачную пластиковую модель трансмиссии 911 GTI для изучения тока масла в процессе ее разработки. Однако главное, такую модель можно сделать очень быстро - а в наше время высоких скоростей это очень важно.
Однако, прототипы - это еще не все. Следующая ступень - быстрое производство. Уже сейчас некоторые технологии прототипирования позволяют изготовлять готовые предметы из различных материалов. Это идеальное решение для малосерийного производства, поскольку стандартный технический процесс дает возможность сделать что угодно (в разумных пределах, конечно) за относительно небольшое время. Так же, некоторые из технологий трехмерной печати позволяют быстро изготовлять формы для литья. Правда, цены и доступность (равно, как и выбор материалов) пока оставляют желать лучшего.
Перспективы развития 3D печати.
Эта технология уже позволяет экономить массу времени и сил дизайнерам и инженерам. Возможно, в скором времени прототипирование станет доступно на бытовом уровне, или в виде недорогой услуги, которой может воспользоваться каждый. Будет достаточно нарисовать модель, определить материал и отправить заказ по интернету. Это называется "дистанционное производство по требованию" (Distance Manufacturing on Demand). В перспективе такая технология станет массовой - и тогда у каждого на столе будет свой персональный механический заводик, заменяющий в мелочах обычное производство. Точно так же, как принтеры заменили типографии и машинописные бюро.
Разработки в области прототипирования производятся постоянно, поэтому периодически можно ожидать чего-нибудь нового и неожиданного. К примеру, группа ученых из Калифорнийского университета в Беркли разрабатывает технологию трехмерной печати, которая позволила бы одновременно создавать и форму, и содержание. Под содержанием здесь подразумевается - электронная начинка. Например, принтер печатает корпус мобильного телефона из пластика и одновременно печатает внутри всю электронику. В принципе, уже существуют способы печати пластиковых полупроводниковых устройств и соединяющих их проводов. Осталось только скомбинировать их с существующими технологиями 3D-принтеров и это будет революционным прорывом в современном производстве.
Еще один пример, разработки Университета Миссури, позволяющие при помощи струйного принтера выводить на печать своеобразные заготовки биологических органов. В качестве чернил при этом используются сгустки клеток заданного типа. Вместо "бумаги" выступает специальный био-гель, который фиксирует положение клеточных сгустков в пространстве. Печать производится в несколько слоев, в результате получается объемная конструкция из клеток, которая, в принципе, может имитировать любой орган (после вырастания клеток гель растворяется, так что возможно получение полых структур). Конечно, печать полноценного органа для пересадки пока представляется слишком сложной задачей, но работа идет.

Что же сейчас представляет 3D печать и какие виды и технологии сейчас используются для создания прототипов?

Автор: Девятникова Ольга, Салон Печати "ПАРАГРАФ"