Сейчас современные 3Д-принтеры могут печатать целые дома и сложные архитектурные композиции, и этот путь они прошли всего за 10 лет. Если раньше подобные принтеры были лишь экспериментальной технологией, которой могли пользоваться только в лабораториях и в инженерных проектах, то сегодня эти устройства могут позволить себе купить даже мелкие бизнесы и частные заказчики.
Раньше принтеры могли печатать только одним цветом, но уже сегодня доступны цветные 3Д-принтеры - настоящий скачок в технологиях. Чем они отличаются, как работают и какие материалы используют, мы расскажем вам в этой статье.
Обычная и цветная 3Д-печать. Различия технологий
Долгие годы 3Д-принтеры могли печатать изделия только одного цвета. Когда требовалось сделать объект цветным, приходилось красить его самостоятельно вручную, что значительно усложняло производство и делало его более затратным. Но времена изменились!
На примере обычного нецветного принтера FlashForge Adventurer 5M, весь процесс производства выглядел так:
-
Пользователь создает или скачивает готовую 3Д-модель изделия и загружает ее в программу принтера.
-
Программа принтера разбивает модель на слои, чтобы создать план печати.
-
Принтер приступает к работе, нанося пластик слой за слоем по полученному плану из программы.
-
Полученный готовый объект раскрашивается вручную при необходимости.
Да, конечно, применялись и другие методы, например, изготовление модульных деталей разных цветов отдельно и затем сборка их в единое изделие. Однако такая практика приводила к увеличению времени производства и снижению как качества, так и износостойкости готового продукта.
Еще один метод применялся во время непосредственно послойной печати, когда на определенном этапе печать останавливалась, а материал заменялся на другой нужного оттенка, что позволяло печатать в цвете. Но и это было крайне неудобно из-за необходимости постоянно контролировать процесс без возможности отвлечься на другие проекты.
Сегодня практически у всех известных производителей есть модели принтеров с возможностью многоцветной печати, к примеру Bambu Lab P2S Combo, Anycubic Kobra 4 Combo, QIDI Q2C Combo, Creality K2 Plus Combo, способных не только печатать готовый объект в нужном цвете, но и даже создавать переходы оттенков, что позволяет комбинировать цвета во время формирования модели внутри принтера.
Преимущества цветной 3Д-печати перед обычной
Цветные 3Д-принтеры могут ускорить контроль производства и сэкономить время на покраске. Вместо того чтобы печатать только одним материалом, цветные принтеры переключаются между несколькими филаментами (пластиковыми нитями) разных цветов. Таким образом, цвет не становится декоративным элементом, который наносится после печати, а является частью изделия.
Очевидными преимуществами цветной 3Д-печати являются:
-
Экономия времени на производстве – упрощается контроль процесса и окрашивание моделей после производства. Это позволяет сократить количество этапов создания изделия на несколько шагов.
-
Более подробная и реалистичная передача цвета и деталей. Цветная печать позволяет сразу создавать максимально детализированные изделия – это, в свою очередь,снижает риск брака, связанного с ручной покраской.
-
Создание более сложных объектов с мелкими деталями сразу в цвете, что будет проблематично сделать при обычной печати и последующей покраске. .
-
Меньше брака, так как в случае цветной печати материал смешивается с краской или уже имеет необходимый оттенок, тогда как покраска вручную лишь наносит цвет на поверхность, что может привести к постепенной деградации слоя.
Где применяется цветная 3Д-печать
Можно выделить несколько сфер, где цветная 3Д-печать стала лучшим вариантом по сравнению с обычной:
-
Строительство и архитектура. Архитекторы раньше всегда создавали макеты зданий вручную, чтобы показать визуально, как будет выглядеть завершенный проект после стройки. С цветной печатью сегодня нет необходимости самому создавать макет и раскрашивать его. Теперь достаточно смоделировать все в программе и напечатать готовый вариант уже в цвете и нужных пропорциях.
-
В медицине цветная печать 3Д-моделей органов отлично вписалась для обучения студентов, подготовки хирургов к операции, а также просто для проведения исследований и изучения анатомии. Точная передача цвета не менее важна, чем детализация финального продукта.
-
Университеты и другие образовательные учреждения также взяли на вооружение цветные принтеры для создания визуальных материалов во время обучающего процесса. Исторические модели, химические элементы и структуры в большом размере, механические устройства и другие необходимые материалы стало проще напечатать по необходимым параметрам, чем искать нужного производителя и долго согласовывать необходимые детали.
-
По-настоящему цветную печать оценили коллекционеры и творческая индустрия. Если раньше производитель миниатюр и фигурок персонажей был вынужден создавать их вручную, то сегодня 3Д-печать в цвете не только позволяет автоматизировать весь процесс, так и еще ускорить его, убирая ручное раскрашивание. То же самое относится к сувенирной продукции и реквизиту для кино и театра.
-
Печать прототипов на производстве также имеет смысл делать в цвете, так как часто необходимо визуально перед массовым запуском производства продукции оценить цвет и форму прототипа. Это значительно сокращает расходы на разработку, когда можно быстро напечатать несколько корпусов изделия разных цветов и выбрать подходящий, а также подметить ошибки и недостатки, чтобы быстро исправить их. Таким образом, можно рационализировать закупку дорогостоящих пресс-форм.
- Ну и, конечно, реклама и маркетинг не могли обойтись без цветных 3Д-принтеров для демонстрации точных копий продуктов своих компаний. Намного быстрее напечатать рекламные модели, образцы продуктов и сувениры, чем заказывать их у стороннего производителя, где снова необходимо все согласовывать.
Пожалуй, это основные сферы, где 3Д-оборудование смогло улучшить производство и сильно повлиять на стратегию компаний.
Технологии цветной 3Д-печати и разница между ними
Теперь разберемся в том, какие технологии 3Д-печати в цвете существуют, как они работают и в чем разница между ними.
Каждая из представленных технологий имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим все по отдельности и приведем примеры цветных принтеров, которые их используют.
FDM-принтеры с автоматической сменой материалов (AMS)
FDM-принтеры работают с пластиковой нитью, которая разогревается до необходимых температур и используется для формирования слоев. Это самая доступная и дешевая технология на рынке. Простое обслуживание, недорогое оборудование и материалы подойдут для любого частного использования или небольшого бизнеса. Но есть и недостатки, например ограничение по цветам и заметные переходы между цветами во время печати. Тем не менее, отлично подходит для создания фигурок, сувениров, игрушек, образовательных моделей и декоративных моделей.
Модель с автоматической сменой материалов позволяет отойти от принтера и делать другие проекты во время изготовления изделия, так как принтер самостоятельно комбинирует нити из катушек нужного цвета.
Примеры FDM-принтеров:
Многоэкструдерная FDM-печать
Для инженерных задач, прототипов и функциональных деталей лучше всего подойдет FDM-принтер с несколькими экструдерами, например, Snapmaker U1, который имеет два независимых экструдера. Такой принтер позволяет быстро сменять материал не только по цвету, но и по типу, комбинируя различные пластики между собой. Конечно, такой принтер устроен намного сложнее, стоит дороже и требует более точной настройки. Подойдет скорее для тех, кто уже умеет хорошо пользоваться программой моделирования и понимает, как комбинировать материалы. Например, уникальная технология смены хотендеров у модели Bambu Lab H2C AMS Combo позволяет печатать несколькими материалами и цветами с минимальными отходами, без необходимости менять сопла вручную.
FDM c системой смешивания цветов
Есть также FDM-принтеры, которые смешивают несколько материалов вместе, комбинируя базовые цвета, чтобы получить новые цвета и оттенки. Затем смешанный материал подается на сопло и укладывается слоем. Такой принтер позволяет создавать плавные переходы цветов и множество оттенков при наличии ограниченного количества катушек материалов базового цвета. Подойдет для создания декоративных изделий и художественных моделей, но требует очень профессиональной точной настройки, так как добиться правильной цветопередачи при работе с ними сложнее. Примерами таких принтеров являются Mosaic Palette 3 Pro и Creality K3. Наибольший интерес представляет новинка от Creality, потому что в ней переключение между материалами будет занимать не более 15 секунд, а инновационная технология KliTek с массой датчиков дает возможность замерить офсеты сменных сопел и создать карту высот стола перед началом каждой печати.
Струйная цветная 3Д-печать (MJP)
Струйная печать работает по тому же принципу, что и в обычном 2Д-принтере, но только в 3Д-пространстве. Принтер наносит полимерные капли и обрабатывает их УФ для затвердевания. Такой принтер позволяет использовать любые цвета, передавать оттенки с высоким качеством, а также сделать переход цветов максимально плавным.
Принтер стоит недешево, требует качественных материалов и профессионального обслуживания. Поэтому его чаще всего используют в медицинских учреждениях, лабораториях прототипирования и для создания высокоточных ювелирных дизайнерских изделий, коллекционных фигур и образцов для презентации продукта.
Наиболее ярким примером является FLASHFORGE CJ270. Технология набирает обороты и в ближайшие годы принтеры на ее основе станут заметно доступнее.
Порошковая цветная печать
Принтеры с порошковой печатью используются только в промышленности или исследовательских центрах, так как принтер сам по себе весьма дорогой и требует сложной технической поддержки. Однако из преимуществ можно выделить то, что подобная модель позволяет создавать высокодетализированные изделия сложных форм и цветов за счет нанесения цветного порошка, который затем связывается специальным составом с материалом.
Такие принтеры чаще всего делаются под заказ крупными производителями. Среди данных моделей стоит выделить: HP Multi Jet Fusion, Stratasys PolyJet и 3D Systems ProJet CJP.
Итог по выбору принтера
Для мелкого бизнеса и частного использования лучше всего подходят FDM-принтеры с разными технологиями под определенную задачу. Они стоят достаточно дешево, имеют большой выбор цветных материалов, легки в обслуживании и использовании.
Остальные виды цветных 3Д-принтеров используются в промышленности и профессиональном производстве, где точность имеет приоритетное значение.
Возможные инновации в сфере цветной 3Д-печати в ближайшее время
Давайте посмотрим, что конкретно может улучшиться в сфере 3Д-печати в будущем:
-
Пожалуй, самое важное тут – это снижение стоимости самого оборудования. С выходом на рынок и появлением новых решений, принтеры будут с каждым годом становиться доступнее. Стоит приглядеться к таким производителям, как Bambu Lab, которые созданы для массового потребителя.
-
Улучшение технического процесса производства цветных изделий, а именно – ускорение автоматической смены материалов, увеличение количества цветов, бесшовный переход между цветами и плавность процесса, снижение количества отходов производства. Цветные принтеры станут стандартом домашнего использования, тогда как обычные одноцветные модели уйдут в прошлое.
-
Развитие искусственного интеллекта во всех сферах жизни показывает нам, что и программное обеспечение цветных принтеров станет развиваться в том же направлении. Сейчас необходимо досконально понимать программы для подготовки 3Д-моделей к печати, но вскоре ИИ сможет все делать за вас. Вам же будет достаточно выучить основные промпты для взаимодействия с нейросетями.
-
Появление лучших материалов подстегнет развитие цветных принтеров. Различные новые виды пластиков, материалы с лучшей цветопередачей, светящиеся полимеры и композиты, материалы, имитирующие дерево, металл и камень – это то будущее, которое нас ожидает.
-
Еще одним ожидаемым шагом для цветной 3Д-печати в будущем может стать ее внедрение в новые сферы. Например, в медицинской нише подобные принтеры могут стать незаменимы при производстве имплантов и точных индивидуальных анатомических моделей. Также это затронет множество направлений, например, производство индивидуальной обуви, создание уникальной мебели или выпуск ограниченной серии продуктов узкой направленности.
-
Сейчас цветные 3Д-принтеры только внедряются в образовательных учреждениях, но скоро они станут настолько массовыми, что школьники смогут сами печатать различные изделия для своих образовательных нужд.
