Матричные принтеры.

Эти печатающие устройства были распространены в 80-х, 90-х годах, сейчас используются мало.

В матричных принтерах данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке.

У матричных принтеров самая низкая стоимость оттиска, поэтому они до сих пор используются в организациях с кассовым обслуживанием (банки, железнодорожные кассы и пр.) Печатать они могут только текст и простейшую графику. Отличаются высоким уровнем шума при работе.

6.4. 3D принтеры

3D принтеры создают трехмерные физические объекты по имеющейся цифровой модели. Также их именуют фабберами, а процесс трехмерной печати — быстрым прототипированием.

Эта технология с каждым годом становится всё более популярной. 3D-принтеры используются в медицинском моделировании (протезирование, моделирование органов и пр.), обувной промышленности, литейном производстве, картографии, ландшафтном и архитектурном дизайне и многих других отраслях. Например, с помощью 3D-печати изготовили такие изделия, как беспилотный самолет и одноразовое огнестрельное оружие.

В машиностроении, автомобильной и авиационной промышленности, в ювелирном деле в деятельности художников-скульпторов работа без технологий быстрого прототипирования уже и не мыслится. К примеру, конструкторы компании Порше на прозрачной модели автомобиля отработали оптимальную схему тока масла в трансмиссии.

А в будущем 3D-печать может радикально изменить не только производство, но повседневную жизнь людей. Специалисты мечтают о Distance Manufacturing on Demand (DMD, " дистанционное производство по требованию"): составил 3D-модель, отправил по Интернету – получил готовый заказ по почте. Этакое производство на диване. Оно может начаться, когда 3D-печать подешевеет до приемлемого уровня.

В основе всех способов 3D-печати лежит принцип послойного создания твёрдого объекта. Используются разнообразные технологии и материалы, но все их можно свести к двум видам: лазерные и струйные. Основными параметрами 3D-печати являются:

· толщина слоя, принимает значения от 0, 02 до 1 миллиметра;

· скорость печати, от 3 до 35 миллиметров в час, то есть это небыстрый процесс.

Основным материалом для 3D-печати служат различные виды пластмасс. Но если какой-то метод позволяет работать с материалами более прочными и стойкими к различным воздействиям, то это большое преимущество. Имеет значение также предельный размер получаемых деталей.

Лазерные 3D принтеры.

Впервые 3D-печать была осуществлена американским инженером Халлом в 1984 году. Он разработал метод стереолитографии (SLA), суть которого состоит в отверждении жидкого фотополимера под действием луча ультрафиолетового лазера в соответствии с рисунком текущего слоя. Такие же полимеры используются при пломбировании зубов. Каждый слой виртуально «нарезают» из 3D-модели изделия. А реально после отверждения слоя стол с моделью опускают, наливают новую порцию жидкого полимера, требуемая часть которого облучается и тоже отверждается.

SLA-принтеры имеют самую высокую точность, толщина слоев достигают 0, 02 миллиметра. Получаются гладкие модели, с отличной проработкой мелких деталей. Можно печатать крупные изделия, размером до 75 см. Недостатки: медлительность (скорость роста образца – несколько миллиметров в час) и дороговизна. Принтеры продаются поштучно по цене в сотни тысяч долларов. Упрощенный вариант стереолитографии, SGS-принтеры имеют более низкую стоимость (около 50 тысяч евро) и более высокую скорость (до 20 мм/час). Но и толщина слоя у них меньше: до 0, 1 мм.

Используется также технология спекания (SLS): луч лазера плавит порошок, подогретый почти до плавления, формируя рисунок слоя. После застывания насыпается еще порция порошка и формируется очередной слой. Главное преимущество: можно использовать почти любой термопластичный материал: от полимеров до воска. Модели считаются самыми прочными, но имеют шероховатую поверхность. Толщина слоя 0, 1-0, 15 мм, скорость до 35 мм/час.

Спекание имеет еще одно преимущество: можно «печатать» металлические, стеклянные, керамические изделия. Для этого используется порошок из стальных, стеклянных, керамических частиц, покрытых полимером. После печати изделие помещают в печь, где пластик выгорает, а поры заполняют легкоплавким материалом (например, бронзой). Получаются прочные, термостойкие или химически стойкие изделия.

Струйные 3D принтеры.

Самый простой способ – технология FDM: выдавливание жидкого полимера на поверхность заготовки через тонкое отверстие. Часто применяют две выдавливающие головки, вторая располагается сбоку и формирует элементы поддержки, препятствующие деформации нависающих элементов. Изделия получаются гладкими и прочными, но точность невелика: от 1 до 0, 2 мм. Однако эти принтеры обладают невысокой стоимостью: от нескольких тысяч долларов, до десятков тысяч рублей. То есть, уже имеются принтеры, доступные по цене для домашнего использования.

Есть возможность получать многоцветные образцы (до семи цветов пластика), для этого нужно менять картриджи с цветными полимерными нитями по ходу работы. Смену картриджей можно даже автоматизировать в соответствии с раскраской изделия.

У многих принтеров жидкий полимер застывает не сам по себе, а под действием УФ лампы, как в лазерной литографии. Это позволяет повысить точность: до 0, 16 мм и скорость: до 20 мм/час.

Еще вариант, 3DP-печать: склеивание порошка (гипса, керамики, крахмала) с помощью полимера, выдавливаемого из печатающей головки. В этом методе достигается настоящая 3D-цветная печать по модели CMYK. Как в классическом струйном принтере, имеются 4 картриджа с полимерами голубого, пурпурного, желтого, черного цветов, которые смешиваются в любом соотношении. Правда, получаются не очень прочные изделия с зернистой поверхностью. Но их можно пропитать резиноподобным закрепляющим полимером. Скорость печати – до 30 мм/час.

6.5. Плоттеры

К плоттерам относят два вида устройств, имеющих совершенно разную техническую основу: растровые и векторные плоттеры.

Растровые плоттеры.

Это широкоформатные струйные принтеры, никаких принципиальных отличий от техники для меньших форматов нет. Для изделий наружного применения используются специальные свето- и водостойкие чернила, с гарантией неизменности изображения до 20 лет.

Большая часть широкоформатных печатных изделий выполняется не на бумаге, а на виниловой пленке или других полимерных материалах, обладающих высокой механической прочностью и стойкостью к атмосферным воздействиям. А бумажные носители, как правило, ламинируются.

Векторные плоттеры

Это графопостроители, устройства для вывода различных плакатов, чертежей и прочих изображений на бумагу, пленку, другие материалы, часто большого формата. У плоттера есть пишущий или инструментальный узел, способный произвольно перемещаться по длине и ширине листа, тогда как у принтера пишущий узел перемещается построчно.

Инструментальные узлы могут быть различных видов:

· перьевого типа, с использованием специальных фломастеров, маркеров;

· струйного типа, с пишущей головкой как у струйного принтера;

· в виде ножа, режущего полимерную пленку или самоклеющуюся бумагу – получаются буквы, наклейки и прочая рекламно-информационная продукция, а также при раскрое тканей;

· закрепление инструментов для фрезерования, гравировки и другой обработки материалов;

· крепление дозирующих устройств, тоже для создания рельефов.

Плоттеры могут быть планшетные и рулонные. Планшетные плоттеры имеют плоский рабочий стол, на котором материал закрепляется неподвижно или подается из рулона, кадр за кадром. В рулонных плоттерах инструмент перемещается только в поперечном направлении, в продольном направлении перемещаются пленка или другой материал. Рулонные плоттеры имеют более компактные размеры, но в них существуют ограничения на толщину материала и точность обработки.