Как работают 3D-принтеры

Всё начинается не в мастерской, а в компьютере. Прежде чем что-то печатать, нужен цифровой «чертеж» будущего объекта — 3D-модель. Её создают дизайнеры в специальных программах (вроде Blender или Fusion 360) или сканируют реальный объект 3D-сканером.

Получается виртуальный макет, который принтер пока не понимает. Его нужно перевести на «язык железа».

Здесь на сцену выходит главный переводчик - программа-слайсер (от англ. slice - ломтик). Её работа гениальна и проста: она берёт вашу объемную 3D-модель и мысленно режет её на сотни или даже тысячи тончайших горизонтальных слоёв, как если бы вы нарезали батон колбасы.

Слайсер превращает целую модель в стопку двумерных слоев.

Но слайсер не просто режет. Он создаёт для принтера подробнейшую инструкцию — G-code. В этом файле прописано всё:

1. «Подъехать к точке X10, Y20»
2. «Разогреть сопло до 210°C»
3. «Включить мотор и выдавить 5 миллиметров пластика»
4. «Дуть вентилятором 100% мощности»

Это сценарий, которому принтер будет следовать неукоснительно.

А вот теперь начинается самое интересное — физическое воплощение. В зависимости от технологии, этот «танец» выглядит по-разному.

Способ 1: FDM/FFF — Пластиковая «зубная паста» (самый популярный для дома)

Это тот самый принтер, который вы, скорее всего, представляете: с катушками разноцветного пластика.

Принцип работы:

1. Пластиковая нить (филамент) с катушки подается в экструдер — это «пистолет» принтера.
2. Внутри него находится хотэнд — мини-печка, где пластик плавится до состояния густой пасты.
3. Расплавленный пластик выдавливается через тонкое сопло (как зубная паста через узкое отверстие) и попадает на платформу.
4. Сопло двигается, рисуя первый слой будущей детали. Пластик сразу же застывает.
5. Платформа опускается на микроскопическую долю миллиметра, и процесс повторяется для следующего слоя. Так, слой за слоем, снизу вверх, и рождается объект.

Аналогия: Представьте, что вы делаете глиняный горшок на гончарном круге, но не руками, а накладывая друг на друга бесконечное количество тончайших глиняных «вермишелин».


Способ 2: SLA/DLP — Световые скульптуры из смолы (для ювелирной точности)

Эти принтеры выглядят футуристично: у них есть прозрачная ванна с жидкой смолой, которая затвердевает под действием света.

Принцип работы:

1. Платформа опускается в ванну со смолой, останавливаясь в миллиметре от дна.
2. На дне ванны находится экран (как в вашем смартфоне), который светит ультрафиолетом. Но светит не везде, а только в тех местах, где должен быть контур первого слоя будущей модели.
3. Там, где светит UV-свет, смола моментально твердеет, как лёд.
4. Платформа чуть-чуть поднимается, отрывая от дна готовый слой. Жидкая смола заполняет освободившееся пространство, и процесс повторяется для следующего «слоя-слепка».

Аналогия: Это как медленно вытаскивать замороженную фигурку из лужицы, но замораживать её не холодом, а светом, слой за слоем.


Способ 3: SLS — Лазер и волшебный порошок (для прочности и сложных форм)

Это уже промышленная технология. Здесь вместо смолы или нити используется мелкий порошок (нейлон, металл).

Принцип работы:

1. Камера принтера заполнена тонким слоем порошка.
2. Мощный лазер пробегает по контуру слоя модели и спекает (сплавляет) частички порошка друг с другом.
3. Платформа опускается, наносится новый слой порошка, и лазер спекает следующий слой, который при этом приваривается к предыдущему.

В конце печати вы получаете деталь, погруженную в гору несвоего порошка, который служил естественной поддержкой для свисающих элементов. Его просто вытряхивают и используют снова.

Аналогия: Это как искать клад на пляже. Вы просеиваете песок (порошок), и там, где светит ваш «волшебный фонарик» (лазер), песчинки слипаются в сокровище.