Тема:

3D-принтеры и трёхмерная печать 2 месяца назад

3D-принтеры научили печатать разноцветные объекты

Примеры изделий, напечатанных авторами из разных материалов на обычном 3D-принтере.

Примеры изделий, напечатанных авторами из разных материалов на обычном 3D-принтере.
Фото Haruki Takahashi.

Слева: многоцветная нить, напечатанная из нескольких одноцветных. Справа: многоцветный объект, напечатанный из этой нити.

Слева: многоцветная нить, напечатанная из нескольких одноцветных. Справа: многоцветный объект, напечатанный из этой нити.
Фото Haruki Takahashi, Parinya Punpongsanon, Jeeeun Kim/UIST 2020.

Примеры изделий, напечатанных авторами из разных материалов на обычном 3D-принтере.
Слева: многоцветная нить, напечатанная из нескольких одноцветных. Справа: многоцветный объект, напечатанный из этой нити.

Новая технология значительно расширяет возможности дешёвых пользовательских 3D-принтеров. Теперь они могут создавать изделия из нескольких разных материалов. При этом никаких модификаций в устройство вносить не требуется. Рассказываем, как такое стало возможным.

Самый распространённый в мире метод 3D-печати – это FDM (fused deposition modelling). В качестве материала используется полимерная "нить". Принтер расплавляет её и из расплава слой за слоем формирует изделие из горячего пластика. Так можно получить предмет практически любой формы.

Пользовательские модели FDM-принтеров сравнительно дёшевы. Например, в России некоторые из них в розничной продаже стоят менее 20 тысяч рублей. Неудивительно, что многие энтузиасты по всему миру приобретают эту технику и воплощают в жизнь (точнее, в пластик) свои художественные или технические фантазии.

К слову, многие из них помогали и помогают медикам создавать детали для средств индивидуальной защиты, которых в дни пиковой нагрузки не хватает на всех, и тем самым спасают здоровье и жизнь многих врачей.

Но порой нужно напечатать объект, состоящий не из одного, а из нескольких материалов. Как это сделать? Есть множество способов, но ни одного дешёвого. Поэтому любители обычно следуют правилу "один предмет – один материал".

Теперь же инженеры из США и Японии обошли это ограничение очень остроумным способом.

Чтобы напечатать объект из нескольких материалов, решили они, нужно сначала напечатать нить из нескольких материалов. А эту нить можно "собрать" и на обычном 3D-принтере, если несколько раз сменить катушку.

Слева: многоцветная нить, напечатанная из нескольких одноцветных. Справа: многоцветный объект, напечатанный из этой нити.

Поясним это на примере. Допустим, пользователь хочет напечатать фигурку животного из пластика трёх цветов: красного, зелёного и синего. Он создаёт свой проект в специальной компьютерной программе (ноу-хау разработчиков). Компьютер рассчитывает, как должна выглядеть нить для печати такой скульптуры: какие участки нити должны быть какого цвета.

Чтобы изготовить такую нить, пользователь использует всё тот же принтер и три обычные одноцветные катушки: красную, зелёную и синюю.

Сначала принтер печатает все красные участки нити. Потом пользователь меняет катушку на зелёную, и система формирует все зелёные участки. Затем приходит черёд синих. Наконец, в финальном проходе устройство "склеивает" все составляющие между собой. Таким образом, вставляя поочерёдно все катушки (один раз для одного цвета), пользователь формирует разноцветную нить.

Поясним, что нить печатается в виде горизонтально лежащего спирального мотка, в котором каждый следующий виток немного шире предыдущего (как показано в левой части приведённой выше иллюстрации). Поэтому разные участки конечной нити не закрывают друг друга от головки 3D-принтера.

После того как нить готова, её можно вставить в тот же 3D-принтер и по стандартной процедуре изготовить нужное изделие. Его расцветка получится такой, как задумал пользователь.

В принципе, количество материалов ограничивается только количеством катушек, которое готов сменить пользователь. Сами разработчики, демонстрируя возможности своего детища, остановились на шести разных материалах.

Авторы отмечают, что их метод совместим с большинством моделей FDM-принтеров. Однако пока для его применения требуется тщательная калибровка устройства. Инженеры работают над тем, чтобы упростить эту процедуру. И тогда пользователи 3D-принтеров смогут передавать в своих произведениях всё многоцветие жизни.

Подробное описание новинки было представлено на 33-м симпозиуме Ассоциации вычислительной техники по программному обеспечению и технологиям пользовательского интерфейса (UIST 2020). Оно доступно в виде PDF-файла.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о "всеядном" 4D-принтере. Писали мы и о 3D-печати cложных стеклянных предметов.