Учебный проект по информатике и ИКТ на тему 3D-принтеры

Печатающие устройства – это устройства, при помощи которых можно получить «твёрдую» копию документа на бумаге, картоне, прозрачной плёнке или другом носителе информации. 3D-принтер — устройство, использующее метод послойного создания физического объекта, на основе виртуальной 3D-модели 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта. Как работает 3D принтер? Принцип работы 3D принтеров схож с работой обычного струйного принтера. Основное отличие заключается в том, что вместо нанесения чернил из печатающей головки на очередной лист бумаги в 3D принтере связующее вещество через печатающую головку наносится на очередной тонкий (около 0,1 мм) слой порошка, создавая одно сечение объекта. В тех местах, куда наносится связующее вещество, порошок твердеет. Следующее сечение "склеивается" с предыдущим и так далее, пока не будет сформировано полностью твердое тело.После окончания работы 3D принтера изделие извлекается из массы порошка. В тех местах, где не было нанесено связующее вещество, порошок остается рассыпчатым и может использоваться повторно.  В немецком Институте Хассо Платтнера представлен опытный образец прибора, способного телепортировать предметы на расстояние с помощью 3D-печати. Устройство назвали «Скотти» в честь оператора телепортационной системы из сериала «Звездный путь». Об изобретении сообщила Daily Mail.Принцип работы системы очень прост: первый 3D-принтер Makerbot Replicator оцифровывает объект с помощью фотокамеры, уничтожает его, посылает зашифрованную инструкцию второму принтеру, который распечатывает предмет в другом месте. Причем действует «Скотти» послойно: фрезерный станок внутри принтера срезает каждый слой предмета только после отправки фотографии на второй принтер.От пользователя требуется только поместить объект в систему, выбрать получателя и нажать кнопку «переместить». Инженеры подчеркивают, что цель их проекта — сохранение уникальности вещей. Уничтожение объектов, которыми друзья обмениваются между собою, увеличивает их эмоциональную ценность.Однако главной технологической задачей системы является борьба с пиратством. Развитие 3D-печати приводит к тому, что схемы изготовления объектов могут нелегально распространяться, а вещи — тиражироваться. Уничтожение оригинала гарантирует, что вещь продавца (клиента интернет-магазина eBay, например) исчезает одновременно с попаданием к покупателю.Возможности опытного образца пока ограничены. «Скотти» работает только с пластмассой, причем выкрашенной в черный цвет (для увеличения контрастности). Тем не менее прогресс в сфере 3D-печати должен расширить ассортимент предметов, пригодных для такого рода телепортации. 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.Технологии, применяемые для создания слоевЛазерная: Лазерная стереолитография — ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем. При этом жидкий полимер затвердевает и превращается в достаточно прочный пластик.Лазерное сплавление (англ. melting) — при этом лазер сплавляет порошок из металла или пластика, слой за слоем, в контур будущей детали.Ламинирование — деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контуре сечения будущей детали. Струйная: Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта.Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы — способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета.Склеивание или спекание порошкообразного материала — похоже на лазерное спекание, только порошковая основа (подчас на основе измельчённой бумаги или целлюлозы) склеивается жидким (иногда клеющим) веществом, поступающим из струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя вещества различных цветов. Существуют образцы 3D-принтеров, использующих головки струйных принтеров.Густые керамические смеси тоже применяются в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей.Биопринтеры — ранние экспериментальные установки, в которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится каплями, содержащими живые клетки]. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта. Также применяются различные технологии позиционирования печатающей головки:Декартова, когда в конструкции используются три взаимно-перпендикулярные направляющие, вдоль каждой из которых двигается либо печатающая головка, либо основание модели.При помощи трёх параллелограммов, когда три радиально-симметрично расположенных двигателя согласованно смещают основания трёх параллелограммов, прикреплённых к печатающей головкеАвтономная, когда печатающая головка размещена на собственном шасси, и эта конструкция передвигается целиком за счёт какого-либо движителя, приводящего шасси в движение.Ручная, когда печатающая головка выполнена в виде ручки/карандаша, и пользователь сам подносит её в то место пространства, куда считает нужным добавить выделяемый из наконечника быстро затвердевающий материал. Назван такой прибор «3D-ручка», и к 3D-принтерам может быть отнесён с известной натяжкой. Существуют варианты с использованием термополимера, застывающего при охлаждении, и с использованием фотополимера, отверждаемого ультрафиолетом. Некоторые недорогие 3D-принтеры могут распечатывать часть собственных деталей. Один из первых подобных проектов — RepRap (реализуется английскими конструкторами из университета Бата), который производит более половины собственных деталей. Проект представляет собой разработку с общедоступными наработками и вся информация о конструкции распространяется по условиям лицензии GNU General Public License. Ярким активистом движения 3D-печати и этого сообщества можно с полной уверенностью считать молодого изобретателя из Чехии, Джозефа Пруза, в честь которого была даже названа одна из самых известных моделей трёхмерного принтера — «Mendel Prusa». После создания 3D-модели используются САПР-системы, поддерживающие управление 3D-печатью. В большинстве случаев для печати используют формат файла STL. Практически все принтеры имеют свой собственный софт для управления печатью, причём часть — коммерческие, часть с открытым исходным кодом. Например, 3D-принтер Picaso Builder — программа Polygon, 3DTouch — Axon 2, MakerBot — MakerWare, Ultimaker — Cura. Спасибо за внимание.