Производитель 3D-принтеров Stratasys представил новое семейство профессиональных устройств, которые позволяют быстро создавать прототипы в условиях офисов.

3D-принтеры, предназначенные для моделирования путем наплавления (fused deposition modeling, FDM), по своим размерам напоминают посудомоечную машину с поставленной на нее сушилкой и отличаются простотой использования, обеспечивая при этом быстрое и точное создание моделей.

В состав семейства F123 Series входят три устройства – F170, F270 и F370. Длина получаемых при их помощи прототипов составляет от 25 до 35 см.

В устройствах семейства Stratasys F123 Series можно использовать четыре полимерных филамента, представленных в 10 цветах и поддерживающих широкий спектр приложений для создания прототипов и инструментов. Новый режим Fast Draft Mode позволяет быстро и недорого сформировать концептуальный прототип на основе популярного филамента из полилактида (PLA).

Принтеры F123 Series могут использовать также сополимеры — акрилонитрил-стирол-акрилат (ASA), находящий широкое применение в автомобильной отрасли благодаря своей надежности в различных погодных условиях, и акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), хорошо подходящий для изготовления прочных и устойчивых к внешнему воздействию элементов.

«Конечно, приятно иметь столько возможностей в одной системе, которая находится прямо у нас на рабочем месте, – заметил Джесси Хане из Center for Advanced Design. – В прошлом мы пытались использовать недорогие 3D-принтеры, и, откровенно говоря, они не отличаются особой точностью. А вот модель Stratasys F370 четко выполнила все указания системы автоматизированного проектирования, выдав точный и высококачественный прототип. Для нас ключевое значение для успешной разработки высокопроизводительных продуктов имеет возможность оперативного предложения клиентам уже готовых физических образцов. Благодаря Stratasys F370 мы смогли заявить о выходе на очередной виток развития буквально за несколько часов. И это решение для быстрого создания прототипов уже вошло в практику работы нашей команды».

Семейство F123 использует проприетарное программное обеспечение Stratasys Insight, позволяющее использовать фактически любые файлы, подготовленные с помощью САПР.

Внешний вид моделей Stratasys F123 Series проектировался ведущей фирмой промышленного дизайна Designworks, входящей в состав BMW Group. Большинство операций выполняется с помощью сенсорного экрана. Поддерживается также дистанционное управление 3D-принтерами с любого компьютера, подключенного к сети рабочей группы, а процесс выполнения задания можно отслеживать с портативных устройств. Операции по установке и замене расходных материалов выполняются очень легко и быстро.

«При создании дизайна Stratasys F123 Series мы представляли себе роботов будущего, – сообщил креативный директор Designworks Андре де Сали. – В перспективе роботизированные инструменты смогут адаптироваться к предполагаемой среде использования, и мы совместно с командой Stratasys хотели придать устройствам семейства F123 Series внешний вид и эргономику, обеспечивающие наиболее эффективное взаимодействие с пользователями».

Компания Stratasys представила два промышленных 3D-принтера, позволяющих создавать объекты фактически любого размера с использованием легкого и прочного углеродного волокна.

Принтеры разрабатывались для удовлетворения потребностей аэрокосмической, автомобильной и других отраслей и обеспечивают создание завершенных компонентов с заданными механическими свойствами.

Коммерческие поставки новых принтеров пока не осуществляются, но Stratasys совместно с Ford Motor и Boeing разрабатывает для них новые приложения.

Две новые модели называются Infinite-Build 3D Demonstrator и Robotic Composite 3D Demonstrator.

Поскольку оба принтера используют «нарезной» или «червячный» экструдер, с их помощью можно выполнять печать композитными материалами (такими как углеродное волокно), которые не подвергаются такому сжатию и деформации, как термопластик. Обычные 3D-принтеры с послойным наплавлением (fused deposition modeling, FDM) осуществляют подачу полимерного филамента через пару роликов или шестерен и выпускают его слой за слоем через нагретый экструдер. Червячный экструдер выдувает филамент через головку, благодаря чему давление, которое необходимо для выброса композитного материала, усиливается.

Восьмиосный роботизированный принтер Robotic Composite 3D Demonstrator позволяет выполнять самые точные операции фактически под любым углом

Устройство Stratays Infinite-Build 3D Demonstrator использует для создания распечатанных объектов горизонтальную платформу вместо традиционной вертикальной. Перемещая платформу в горизонтальном направлении, машина отводит новые слои в сторону, благодаря чему область проектирования фактически ограничена лишь пространством, имеющимся в распоряжении производителя.

«Это позволяет нам создавать гораздо более крупные изделия и облегчает сборку», – указала Эллен Ли, технический руководитель лаборатории Ford, занимающейся исследованиями в области аддитивного производства.

Трехмерная печать предоставляет Ford свободу, которую компания не может получить при использовании традиционных производственных методов, в частности, литья под давлением. При таком литье деталь автомобиля зачастую состоит из множества более мелких компонентов, которые приходится соединять друг с другом, что приводит к уменьшению прочности и увеличению веса.

«Увеличивая площадь печати, мы можем объединить несколько крупных изделий в одно», – пояснила Ли.

«Изготавливаемые нами компоненты измеряются уже в футах, а не в дюймах», – добавил президент Stratasys Americas Ричард Гаррити.

Важную роль в определении требований и спецификаций созданных прототипов сыграл гигант аэрококосмической отрасли Boeing.

В настоящее время в Boeing испытывают Infinite-Build 3D Demonstrator, изучая возможности производства облегченных изделий в малых объемах.

«Аддитивное производство открывает перед нами и нашими клиентами потрясающие возможности, и еще десять лет назад мы приняли стратегическое решение об усилении сотрудничества с компанией Stratasys в этом направлении, – указал президент Boeing Phantom Works Деррил Дэвис. – Мы постоянно ищем пути уменьшения стоимости и веса аэрокосмической техники, а также ускорения создания прототипов и тестирования новых инструментов и продуктов, чтобы быстрее сделать их доступными для клиентов».

«Меняя ориентацию 3D-принтера FDM, мы не только открываем возможность увеличения размеров изделий, но и обеспечиваем 10-кратное ускорение производства по сравнению с традиционной технологией FDM». – пояснил Гаррити.

Еще одна новая машина Stratasys, Robotic Composite 3D Demonstrator, использует экструдер, закрепленный на конце роботизированной руки, которая может менять свое положение по пяти осям. Устройство оснащено управляемой роботом платформой печати, которая перемещается по трем осям. Получаемый в результате восьмиосный роботизированный принтер позволяет выполнять самые точные операции фактически под любым углом, снижая тем самым потребность в поддерживающих материалах, использование которых существенно замедляет производство трехмерных компонентов.

Подобно настольному 3D-принтеру, новый Robotic Composite 3D Demonstrator использует модель FDM. Слои полимеров, из которых состоит объект, выбрасываются из нагретого экструдера. После завершения выполнения всех основных операций в работу включается вторая головка экструдера меньшего размера, с помощью которой создаются мелкие детали.

Главным преимуществом 3D-принтера Robotic является его способность печатать на уже наплавленных слоях, придавая тем самым изделию дополнительную прочность. Традиционные вертикальные 3D-принтеры FDM выстраивают объект с использованием процесса, который формирует ребра. А ребра эти легко ломаются. Многоосная печать позволяет перемещать композитные материалы вправо, влево, вверх, вниз и по диагонали, увеличивая тем самым прочность.

«Композитное производство сопряжено с весьма трудоемкими процедурами и геометрическими ограничениями, – поясняют в Stratasys. – Модель Robotic Composite 3D Demonstrator… помогает по-новому взглянуть на перспективы процесса изготовления облегченных компонентов и понять, каким образом можно ускорить производство компонентов из широкого спектра материалов».

Продажи первых 3D-принтеров HP начнутся в этом году, сообщила Кэти Лесжак, директор по технологиям компании, в ходе выступления на конференции Morgan Stanley Technology, Media and Telecom.

В HP впервые анонсировали 3D-принтеры в 2014 году, а теперь готовятся к масштабному запуску в продажу. В связи с выходом на новый рынок компания приглашает на работу экспертов по материалам, инженеров-машиностроителей, менеджеров и торговых агентов.

HP располагает богатым опытом выпуска печатного оборудования, а теперь осваивает рынок 3D-печати, который за свою более чем двадцатилетнюю историю страдал из-за технических сложностей и проблем, связанных с поддержкой оборудования. В HP хотят предложить бизнесу 3D-печать, которая будет более быстрой и дешевой.

«Потребительская 3D-печать нас не интересует, — подчеркнула Лесжак. — Мы будем заниматься коммерческой».

Какие преимущества 3D-принтер дает предприятию? По словам Лесжак, вместо того чтобы использовать несколько машин для изготовления какого-либо изделия, все его детали можно будет распечатать на одном и том же 3D-принтере.

В компаниях смогут сократить производственные затраты за счет изготовления изделий на собственных мощностях. А благодаря возможности распечатывать детали по мере необходимости не придется складировать избыточные запасы.

В НАСА 3D-принтеры используют в изготовлении ракетных двигателей, а коммерческие компании их применяют в производстве автозапчастей и медицинского оборудования.

Инженеры HP хотят предложить полноценный инструментарий для создания трехмерных объектов, которые можно будет проектировать на специальной компьютерной системе Sprout. Кроме того, в компании хотят обеспечить возможность распечатывать 3D-объекты из виртуальных миров.

Принтер трехмерных объектов HP будет основан на мультиструйной технологии, в которой традиционная система 3D-печати комбинируется с инновационными методами, что позволяет работать с материалами новых типов. В процессе распечатки объект формируется из материала послойно с помощью связующего вещества, которое поступает через сопло печатающей головки. Для отверждения объект нагревается, затем для отделки применяется другой материал. Этот процесс многократно повторяется.

Принтер HP сможет работать со специализированными красками и материалами. В нем будут задействованы методы точного производства, используемые при изготовлении интегральных схем, сообщают в компании.

Технологиями 3D-печати в HP занимается подразделение PageWide, выпускающее типографские печатные машины. В них для ускорения печати используются особые краски; теперь в PageWide займутся разработкой красок и материалов нового типа и для трехмерной печати.

Восторги по поводу 3D-печати достигли своего пика в 2014 году, а потом сошли на нет. Акции компаний вроде MakerBot, ориентирующихся на потребительский рынок, стали падать. Это явилось одной из причин, по которой в HP хотят сосредоточиться исключительно на коммерческих заказчиках, отметила Лесжак.

Компании — пионеры в области 3D-печати, в том числе Stratasys и 3D Systems, были основаны еще в конце 1980-х, но их бизнес начал развиваться лишь в 1990-х, когда технологии достигли зрелости. В 3D-принтерах HP используется технология Binder Jetting (впрыскивание связующего вещества), позволяющая распечатывать полноцветные объекты. Она была введена в коммерческое использование еще в 1990-х компанией Z Corp., которую впоследствии приобрела 3D Systems.

Компания Stratasys, выпускающая 3D-принтеры, объявила о расширении интеграции своих продуктов с графическим редактором Adobe Photoshop, что позволит создавать и распечатывать объекты с использованием более 1000 цветов.

Программное обеспечение Stratasys Creative Colors создано на базе технологии Adobe 3D Color Print Engine. Новое ПО включено в комплект поставки принтеров Objet 500 Connex3, а пользователи, у которых 3D-принтеры уже имеются, могут приобрести его отдельно.

Принтер Objet 500 Connex3 (он стоит около 250 тыс. долл.) позволяет одновременно выстраивать сразу несколько областей, используя термопластик различных цветов и текстур. «При работе в среде Photoshop мы оптимизируем наши материалы с учетом особенностей цветовой палитры Adobe, – пояснил президент подразделения Stratasys North America Джон Гулд. – Благодаря этому сегодня мы можем предложить уже не 46, а свыше 1000 различных цветов, а также переходы между ними. В приложении Photoshop появился параметр Connex3, и теперь вы можете передавать задание прямо на свой принтер».

Гулд анонсировал появление для принтера Connex3 двух новых цветов: насыщенного циана и «чистого» белого.

Помимо непосредственного вывода на принтер Connex3, пользователи Photoshop могут печатать объекты через сервис Stratasys Direct Manufacturing, который на следующий день высылает заказчику уже готовый распечатанный объект.

«Крупные производители спортивной обуви, кинокомпании и поставщики игрушек в восторге от новой технологии, – заявил Гулд. – Ведь теперь у них есть возможность воспроизвести все свои дизайнерские задумки, реализованные в Photoshop».

Помимо дополнительных цветовых возможностей, важным преимуществом коммерческого принтера Stratasys Connex3 является отлаженный технологический процесс.

«Наша цель заключается в том, чтобы упростить процесс трехмерной печати, – заявил Гулд. – Ради этого и устанавливались эксклюзивные партнерские отношения с Adobe. В приложении Adobe Photoshop присутствуют функции, позволяющие выбирать цвета и материалы для печати».

В 2014 году компания Stratasys представила первый в мире 3D-принтер Objet 500 Connex3, поддерживающий множество различных цветов и материалов. В том же году компания Adobe анонсировала облачное программное обеспечение Photoshop Creative Cloud, позволявшее напрямую выводить файлы на 3D-принтеры.

Трехмерный принтер Stratasys Connex3 использует технологию печати PolyJet, которая аналогична струйной печати, но вместо капель чернил, падающих на бумагу, здесь в строительную форму слой за слоем заливается жидкий полимер.

Stratasys уже прекратила выпуск принтеров Connex2 и Connex1 и продает только последнюю модель, Connex3.

«Мы сознательно приняли решение упростить свой портфель продуктов Connex», – пояснил Гулд.

Аневризмы — выпуклости на истончившихся стенках кровеносных сосудов — ежегодно становятся причиной почти 500 тыс. смертей.

Трудность лечения аневризм, особенно головного мозга, в том, что они прячутся в сложном лабиринте сосудов, разобраться в котором непросто даже при наличии самых современных технологий.

Инженеры-биомедики из Университета Буффало и исследовательских организаций в составе клиники Kaleida Health совместно со специалистами компании Stratasys, производителя 3D-принтеров, разработали систему, позволяющую всего за сутки распечатать сосудистую систему мозга пациента, чтобы на ней можно было попрактиковаться перед реальной операцией.

Тереза Флинт, 47-летняя мать троих детей, стала одним из первых пациентов, кому помогли с помощью распечатанной трехмерной модели сосудистой системы. У Флинт была потенциально фатальная аневризма — такие лечат путем установки зажима, который вводится посредством эндоскопической операции.

Распечатанная на 3D-принтере модель системы сосудов мозга пациента; черная линия — катетер, вводимый хирургом во время предоперационной тренировки

«По медицинским снимкам мы создали точную копию всей анатомии сосудов головного мозга, — рассказывает Аднан Сиддики, профессор нейрохирургии факультета биомедицины Университета Буффало. — 3D-модель, распечатанная на системе Stratasys, позволила нам выбрать оптимальный путь лечения».

Хирургия аневризмы — операция высокого риска, каждый случай имеет свои особенности и требует тщательного изучения анатомии сосудов конкретного пациента.

«Вначале мы хотели установить зажим, — продолжает врач. — Но, опробовав эту процедуру на 3D-копии, мы поняли, что эффекта она не даст. Благодаря модели мы смогли предугадать потенциальные осложнения и спланировать более действенный подход».

Создание модели сосудистой системы начинается с установки катетера в бедренную артерию пациента. Катетер продвигают до места ответвления нужного сосуда в мозгу и вводят контрастное вещество, оно «подсвечивает» сосуды. Затем делают снимки с помощью магнитно-резонансной или компьютерной томографии.

Эти снимки загружаются в САПР, в которой строится виртуальная модель сосудистой системы. После этого файл отправляется на 3D-принтер Stratasys, и воссоздается копия системы сосудов, где была найдена аневризма.

Раньше создание подобных моделей отнимало до десяти дней — использовался силикон, помещаемый в форму, которую изготавливали на основе рентгеновских снимков.

Копии системы сосудов в реальном масштабе распечатываются из гибкого фотополимерного материала на профессиональном 3D-принтере Stratasys Objet Eden260VS. Материал по физическим качествам напоминает ткани человеческого организма. Благодаря точному воспроизведению геометрии аневризмы врачи имеют возможность провести тесты и имитации, позволяющие оценить действенность разных вариантов лечения.

«Это очень точная копия сосудистой системы, — подчеркивает Сиддики. — Мы имитируем всю операцию, от начала до конца. Преимущество новых материалов в том, что сосуды получаются как настоящие».

По словам Сиддики, при 3D-печати воссоздается поверхностное натяжение различных участков кровеносных сосудов и учитывается их тип — например, в сердце они более прочные и менее гибкие, чем в головном мозге.

«Распечатка 3D-моделей, имитирующих физические свойства сосудов, дает уникальные возможности с точки зрения выбора метода лечения», — признает Майкл Спрингер, директор по операциям в Институте Джейкобса при Kaleida Health.

Помимо ускорения процесса, 3D-распечатка сокращает затраты с пары тысяч долларов до нескольких сотен, сообщил Сиддики.

Модели позволяют не только проводить предоперационную практику, но и учить врачей.

«Наши интерны и практикующие врачи могут учиться предотвращать инсульты, — добавил Сиддики. — На распечатываемых моделях можно проводить сколько угодно тренировочных операций».