3D-печать для «чайников»

О 3D-принтерах сегодня много пишут и еще больше говорят. Вроде и самолеты на них уже печатают, и органы для пересадки, и альтернативу домашнему ширпотребу из «Икеи». По прогнозам скоро эти устройства будут в хозяйстве у каждого цивилизованного человека. Но пока их стоимость – в районе 100 000 рублей, даже самые цивилизованные не знают, с какой стороны подступиться к модной теме. «ММ» решил ускорить наступление будущего и опытным путем создать пошаговую инструкцию по освоению 3D-печати.

Объект для эксперимента был выбран быстро, к нему склоняла «потребительская» тема этого номера, над которым вовсю шла работа. Чехол для Айфона – безделушка, милая сердцу любого поклонника технологий. Напечатанная на 3D-принтере становится вдвойне милей. Свой мы решили вручить издателю «ММ» Александру Новикову, чей день рождения надвигался весьма кстати.

Не подумайте, что в редакции у нас сплошные технари, запросто штампующие 3D-модели. Они создаются в специальных программах – 3D-редакторах. К ним относится популярный 3ds Max или бесплатные Blender и SketchUp. Если вы, как и мы, пока не освоили трехмерное моделирование, ваш путь лежит в каталоги моделей. Например:

http://www.thingiverse.com Иногда их продают, иногда позволяют скачать бесплатно. Тут уж поисковик вам в помощь. Мы таким образом нашли симпатичную модель чехла для iPhone 5 с подвижными шестеренками – вполне в духе журнала.

Скачав модель, вы станете обладателем набора файлов в формате .STL – по числу деталей, которые затем надо будет соединить между собой. (У нас их было 16 – две части самого чехла, плюс шестеренки и крепежные элементы.) Что делать с этим добром? Если предыдущий пункт – про вас, то ничего. Сохраняйте на флешку и отправляйтесь туда, где есть 3D-принтер и задумчивый человек за компьютером, общающийся с этой машиной на «ты». Мы отправились в центр Fab lab ТВН и заставили его руководителя Дмитрия Спивака потратить целый день, чтобы объяснить нам все «на двух пальцах».

Любой 3D-принтер создает объект послойно. Значит, и его модель должна быть разбита на слои. Эта процедура носит название «слайсинг» (англ. slicing – дословно: разрезание на ломтики) и проводится с помощью программного обеспечения самого принтера при предварительной обработке модели. Но перед этим в той же программе задается расположение отдельных деталей на рабочей площадке принтера: например, корпус нашего чехла улегся в гордом одиночестве, а вот из шестеренок и «гвоздиков» Дмитрий составил небольшой «натюрморт» – для ускорения процесса.

Важный момент! К каждой модели обычно прилагается инструкция по печати и сборке. Если вы печатаете много мелких деталей – сверьтесь с ней: возможно, одинаковые представлены одним файлом, и их нужно будет «клонировать» самостоятельно.

При подготовке модели к печати на струйных принтерах задаются несколько параметров. Например, толщина слоя (условный аналог разрешения), обычно в пределах 0,1–0,2 мм; заполнение – плотность слоев внутри объекта (от 30 до 100 %), чем выше этот показатель, тем тверже и прочнее будет предмет, но меньшая плотность означает гибкость и экономию расходных материалов.

Файл с обработанной моделью, в котором уже записаны слои и алгоритм передвижения печатающей головки, сохраняется на карту памяти формата SD, а она уже отправляется в слот принтера. Также устройство можно напрямую соединить с компьютером через USB.

Современные 3D-принтеры работают с пластмассой, целлюлозой, металлом, керамикой и многим другим. В нашем распоряжении оказались два аппарата, печатающих полимерами. Но и у них были различия. Шестеренки веселого оранжевого цвета создавались из АБС-пластика, его часто можно встретить в быту. А вот черный корпус печатался полилактидом (или ПЛА) – биоразлагаемым экологичным полимером, сырьем для которого служит кукуруза. В зависимости от материала у принтеров есть некоторые особенности: например, работающие с АБС требуют нагрева не только печатающей головки, но и рабочего стола – это увеличивает время подготовки к печати.

«Картриджи» для принтера выглядят как катушки с пластиковым шнуром, конец которого заправляется в экструдер (от лат. extrudo – выталкиваю): из него расплавленный полимер будет поступать в головку. Разогрев принтера до рабочих 230 °С длится несколько минут.

Остальное время (в нашем случае это были примерно 5 часов) можно загипнотизированно наблюдать, как аппарат слой за слоем рисует объект. Или уйти по своим делам.

Если ваш проект будет представлять собой монолит, то на этом вся история закончена: забирайте и пользуйтесь. А нам еще предстояла работа: детали чехла нужно было соединить между собой.

Для этого мы отшлифовали контактные поверхности двух основных частей с помощью мелкой «наждачки». Затем «посадили» их на суперклей.

Проверив, все ли шестеренки на месте и подходят ли «гвоздики» к отверстиям, соединили их.

А потом еще долго по очереди вертели зубчатые колесики, наслаждаясь ощущением того, что в редакции «ММ» будущее уже наступило!