Plastics_9_2_2016

w w w . p l a s t i c s . r u 26 СПЕЦТЕМА/ 3D-ПЕЧАТЬ И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ П Л А С Т И К С № 9 / I I ( 1 6 0 ) 2 0 1 6 По габаритам 3D-принтеры также раз- нообразны и включают в себя практически весь возможный ассортиментный ряд — от массивных устройств размером со шкаф до портативных и даже до так называемой 3D-ручки — в этом случае печатающая го- ловка выполнена действительно в виде кан- целярской авторучки, которуюоператор (или пользователь) сам подносит к нужной точке и выдавливает из ручки некоторое количество материала. В классификации позициониро- вания печатающей головки этот вариант на- зывают мануальным позиционированием, но по сути это действительно просто ручка. Отдельное место среди 3D-принтеров занимают так называемые биопринтеры, поскольку прототипирование органов чело- веческого организма, необходимых для пере- садки, становится все более востребованным. Пока биопринтеры скорее эксперименталь- ные устройства. Их основное отличие за- ключается в том, что в состав композиции, из которой в дальнейшем выращивается трехмерный объект, вводятся живые клетки. Эти клетки за счет своего деления сами на- ращивают объем и массу объекта. Имеются сообщения, что еще три года назад китайские ученые начали практиковать выращивание с помощьюбиопринтера Regenovo ушей и даже печени и почек. Параллельно с китайскими учеными примерно в тот же период большого успеха достигли бельгийские ученые, которые аналогичнымобразом вырастили челюсть для пересадки престарелой женщине. Имеются сообщения, что и наши, отечественные уче- ные продвинулись в биопрототипировании достаточно далеко. Материал для 3D-печати должен быть са- моотверждаемым. Это означает, что после выдавливания его на подложку он должен быстро —желательно за несколько секунд — переходить из вязко-текучего состояния в твердое, причем не так уж важно, по какому механизму: расплав термопластичного по- лимера должен затвердеть вследствие по- нижения температуры окружающего возду- ха, смесь компонентов термореактопласта быстро вступить в реакцию и затвердеть, фотополимеризующаяся смесь затвердеть под воздействием УФ-луча, анаэробная ком- позиция превратиться в пространственно- сшитый полимер вследствие мгновенно протекающей реакции в присутствии акти- ваторов, инициаторов, соускорителей. Богатство подходов Специалисты выделяют несколько основных типов технологических решений, реализуемых в процессе 3D-принтинга: — экструзия (но не такая, какую мы при- выкли видеть при создании погонажных из- делий); — фотополимеризация; — порошковые технологии: формирова- ние слоя на выровненном слое порошка или точечная подача порошка; — ламинирование; — струйная печать. Каждая из вышеупомянутых технологий на практике может быть реализована разны- ми способами. Рассмотрим несколько под- робнее основные технологические решения 3D-принтинга. Применение так называемой экструзион- ной технологии подразумевает, как правило, выбор из двух вариантов: моделирование ме- тодом наплавления (FDM—FusedDeposition Modeling) и методом непосредственного на- несения чернил (DIW — Direct Ink Writing). Названия обоих методов в русской интерпре- тации звучат несколько коряво, поскольку являются калькой английского словосочета- ния, и это будет более понятно из нижеследу- ющего описания. Второй из упомянутых ме- тодов экструзионной технологии 3D-печати называют также «робокастинг» (robocasting). Методика моделирования путем наплав- ления была одной из первых технологий 3D-принтинга и была изобретена С. Скот- том Крампом довольно давно — четверть века назад, но еще примерно 10 лет потребо- валось, чтобы технология вышла на рынок. В процессе создания 3D-объекта методом на- плавления раздаточная головка 3D-принтера двигается взад-вперед и дозированно выдав- ливает на подложку разогретый (расплавлен- ный) термопласт, который быстро застывает, а подаваемые порции термопласта формиру- ют слои выращиваемого объекта. Аббревиатура FDM и расшифровы- вающий ее термин принадлежат компании Stratasys в качестве торговой марки. Инте- ресно, что именно на эту аббревиатуру была предпринята интеллектуальная атака со сто- роны участников проекта RepRap (Replicating Rapid Prototyper), о котором будет сказано ниже. Активисты RepRap решили обойти юридические преграды в применении техно- логии и придумали другой термин, который, по сути, является синонимическим описа- нием одного и того же процесса. Появился термин «производство способомнаплавления нитей», а в английской версии Fused Filament Fabrication (FFF). Для специалистов очевид- но, что аббревиатурыFDMи FFF равнознач- ны и по смыслу, и назначению. Робокастинг как вариант экструзионного метода выращивания 3D-объектов получил