Суть работы любого 3D принтера заключается в создании трехмерного макета из огромного количества слоев материала: пластика, гипса, бумаги, сплава алюминия и меди. Существует два механизма работы 3D принтера:
Лазерная технология (печать). Посредством специальной программы компьютерная 3D модель разрезается на большое число слоев. Каждый слой переводится в набросок и пускается на печать. Происходит заливка фотополимера тонким слоем, фотополимер просвечивается ультрафиолетовым лучом и застывает. Затем накладывается следующий слой. В итоге получается готовая модель.
Сейчас вместо фотополимера используется порошок из пластика, который позволяет удешевить и ускорить 3D печать. В таком принтере сечение детали вырезается на порошке, который разогревают до температуры плавления. Порошок спекается, насыпается следующий слой и снова высекается деталь.
Струйная технология (печать). По принципу работы струйный 3D принтер идентичен обычному принтеру со струйной печатью. Но вместо краски на охлажденную основу выдавливается разогретый пластик. Существуют 3D принтеры с использованием полимерного порошка: на гипсовый или крахмальный порошок впрыскивается клей, и в итоге образуется слой. Преимущество заключается в том, что в клей можно добавить красящие вещества, что позволяет получить многоцветную модель.
В последнее время получили распространение 3D принтеры RepRap(Replicating Rapid-prototyper – реплицирующийся механизм для быстрого прототипирования). Можно сказать, что это – 3D принтер, способный сам себя скопировать, то есть самовоспроизводящаяся машина. Принцип действия принтера построен на технологии печати путем экструзии пластика. Во время печати из форсунок головки вместо краски появляется пластик (термо-, дюропластик), который наносится на слой основы и застывает. Далее процесс протекает, как в обычном 3D принтере: пластик наносится на каждый последующий слой до образования готовой модели. Таким образом, с помощью RepRap вы сможете не только изготавливать качественные пластиковые макеты и изделия, но и создать точно такую же машину.
3D печать способна на реализацию самых смелых задумок, начиная от небольших моделей деталей машин и заканчивая настоящими самолетами и искусственными органами. При этом с каждым днем она становится все более доступной.
Второй более подробный вариант.
1. В качестве строительного материала для создания или «выращивания» трехмерной модели используется композитный порошок, чем-то напоминающий гипс. Дозирующая камера наносит слоями порошок на дно специальной камеры.
2. Ось принтера распределяет порошок тонким слоем.
3. Печатающие головки выборочно наносят связующее вещество для укрепления. В качестве основного инструмента используется струйная печатная головка серийного производства от Hewlett Packard. Вместо чернил головка использует бесцветный клеевой состав в качестве связующего вещества. Клеевой состав изготовлен на водной основе, как и обычные чернила для термоструйной печати. Головка перемещается над слоем порошка и наносит на поверхность рисунок поперечного сечения будущей трехмерной модели. Процесс фактически идентичен обычной струйной печати, с тем отличием, что роль бумаги играет порошок, а вместо чернил используется клей.
4. После печати одного поперечного сечения дно камеры опускается на толщину слоя порошка для подготовки следующего слоя, после чего процесс повторяется: засыпается новый слой порошка, по которому клеем печатается рисунок следующего сечения модели.
5. Клей скрепляет частицы порошка, формируя в камере объемную фигуру, созданную из отпечатанных поперечных сечений исходной трехмерной модели. Когда последний слой-сечение отпечатан, принтер сначала нагревает камеру с порошком, чтобы высушить клей, затем незапечатанный клеем порошок откачивается обратно в емкость, из которой он подавался и вертикальная камера опорожняется. Результат печати в виде завершенной модели остается на дне камеры.
После завершения печати необходимо выполнить послепечатную обработку: удалить остатки незакрепленных частиц порошка струей воздуха, а из труднодоступных участков — кисточкой, затем пропитать поверхность закрепляющим составом для заполнения пор между частицами порошка и придания модели большой твердости (или других свойств в зависимости от назначения модели).
ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ:
· Высокая точность печати, как при стандартном литьевом формовании. Электронная система чётко контролирует ход печати. Печатная головка тщательно и точно распределяет связующее вещество и цвет в областях, заданных программным обеспечением Z-принтера.
· Недорогие порошкообразные материалы приводят к снижению себестоимости производства модели (от 0,1$ за 1 см3).
· Надежность, высокая скорость и большое разрешение для создания моделей с мелкими деталями, обусловленные хорошо отлаженной технологии термальной струйной печати.
· Во время печати модель со всех сторон окружена незапечатанным порошком, что позволяет создавать фигуры сложной формы, создание которых иным способом либо невозможно, либо требует установки специальных подпорок, удерживающих части модели на весу.
· Возможность одновременной печати нескольких деталей, расположив их в объеме камеры печати. Печатные головки могут перемещаться по всей поверхности слоя порошка, независимо от формы данной модели.
· При печати не выделяются токсичные вещества, что позволяет использовать такие устройства в обычном офисе, где нет систем дополнительной вентиляции. А автоматическая откачка излишков порошка из камеры для их повторного использования, делает процесс чистым и экономичным.
· Возможность цветной печати, основанная на технологии чернильной печати, позволяющая воспроизводить до 90% чернильного цветового спектра. Технология также позволяет печатать на моделях текст и изображения. В цветных принтерах в дополнение к клеевой головке используются дополнительно одна или несколько головок, красящие порошок в нужный цвет. Клей с цветным оттенком или цветные чернила с целью экономии наносятся только на небольшую площадь поперечного сечения, которая станет стенкой или внешней поверхностью будущей модели. Кроме того, прозрачный клей наносится на поперечное сечение экономно - для повышения прочности внешних стенок на них наносится более плотный слой клея, чем на внутреннюю часть, где можно сэкономить без ущерба для результата.
Вопрос №20 Можно ли дать точное определение понятия «алгоритм»? Екимов Е.\Павозкова У. (2 ответа)
1. Для того чтобы дать точное понятие алгоритма, необходимо определить, как задаются данные, с которыми будет работать исполнитель, и как задаются элементарные шаги, из которых состоит алгоритм. Уже было сказано, что в качестве данных будем рассматривать конструктивные объекты. Опыт использования математики показывает, что любой объект может быть описан некоторым набором фраз на некотором языке, иначе говоря, представлен (закодирован) цепочкой символов. Это достаточно общий подход. Если объект - число, то его можно записать в десятичной или двоичной форме, т.е. цепочкой символов алфавита {0,1}. Если объект - программа, то она является цепочкой символов в алфавите, содержащем буквы, цифры и специальные символы. Если объект - изображение, то он представляется массивом пикселей, а каждый пиксель - тремя числами (интенсивностями красного, зеленого и синего цветов), т.е. изображение также может быть закодировано строкой символов. Современные высококачественные системы цифровой записи звука показывают, что и этот объект может быть адекватно описан строкой символов. Хотя представление данных - самостоятельная проблема в компьютерных науках, а эффективное представление - это в значительной степени искусство программиста, тем не менее, можно утверждать, что существует универсальный способ представления данных - словами в некотором алфавите.
2. Алгоритм-это однозначное и летальное описание последовательности действий по преобразованию исходных данных в результат.
Свойства алгоритма:1)дискретность-последовательное выполнение простых или ранее определенных шагов. Преобразование исходных данных в результат осуществляется пошагово во времени.2) результативность-возможность получения результата после выполнения конечного числа операций.
-конечность
3)однозначность-получение одного и того же результата при многократном использовании алгоритма с одними и теми же исходными данными.
4)массовость-возможность использования алгоритма для решения сразу нескольких задач некоторого фиксированного класса.
1.словесно-формульный:при таком способе описания алгоритм записывается в виде текста с формулами по пунктам,определяющих последовательность действий.
2. Блок-схемный(структурный):блок-схемном способе описания алгоритм изображается геометрическими фигурами(блоками),связанными по направлению линиями со стрелками.