Реферат на тему Индивидуальный школьный проект по теме: 3D принтер

Содержание:

Введение. 3

Глава 1. Обзор литературы.. 4

1.1. История 3D-принтера. 4

1.2. Принцип работы 3D
печати. 5

1.3. Области применения 3D-принтера. 7

Глава 2. Результаты исследования. 9

Заключение. 11

Список использованной литературы.. 12

Введение:

Актуальность проекта. С начала нового тысячелетия
понятие «3D» прочно вошло в нашу повседневную жизнь. В первую очередь, мы
связываем его с киноискусством, фотографией или мультипликацией. Но едва ли
сейчас найдётся человек, который хотя бы раз в жизни не слышал о такой новинке,
как 3D-печать.

До появления таких
вещей, как автоматизированное проектирование (САПР) и лазеры, модели и
прототипы кропотливо вырезались из дерева или склеивались из маленьких кусочков
картона или пластика. Их изготовление может занять дни или даже недели и обычно
стоит целое состояние. Внесение изменений было трудным и трудоемким, особенно
если использовалась сторонняя компания по созданию моделей, и это могло отбить
у дизайнеров охоту вносить улучшения или учитывать комментарии в последнюю
минуту: «Слишком поздно!».

С появлением более
совершенных технологий в 1980-х годах возникла идея быстрого прототипирования
как решения этой проблемы: это означает разработку моделей и прототипов с
помощью более автоматизированных методов, обычно в течение нескольких часов или
дней, а не недель, как при традиционном прототипировании.

3D-печать является
логическим продолжением этой идеи, в рамках которой дизайнеры продуктов создают
свои собственные быстрые прототипы за несколько часов, используя сложные
машины, подобные струйным принтерам.

Производители
3D-принтеров заявляют, что они в 10 раз быстрее, чем другие методы, и в 5 раз
дешевле, поэтому они предлагают большие преимущества для людей, которым нужны
быстрые прототипы в течение нескольких часов, а не дней. Хотя
высококачественные 3D-принтеры по-прежнему дороги (обычно около 25 000–50 000
долларов), они в разы дешевле более сложных машин RP (которые стоят от 100 000
до 500 000 долларов), а также доступны значительно более дешевые машины (вы
можете купите комплект 3D-принтера Tronxy примерно за 100–200 долларов). Они
также достаточно малы, безопасны, просты в использовании и надежны
(особенности, которые сделали их все более популярными в таких местах, как
школы дизайна/инженерии).

Создание
прототипов самолетов или космических ракет — пример гораздо более широкого
применения 3D-печати: визуализация того, как новые конструкции будут выглядеть
в трех измерениях.

Актуальность
работы заключается в том, что новые информационные технологии всегда очень
быстро развиваются и без них немыслимо современное общество, соответственно
актуальным является изучение технологий 3D-принтера.

Объект
исследования:
3D-принтер.

Предмет
исследования:
особенности технологии 3D-печати и технологии 3D-принтера.

Цель
проекта:
изучить особенности технологии и возможности 3D принтера, провести
сравнительный анализ.

Задачи:

1. Найти
информацию об истории создания 3D-принтера.

2. Изучить
принцип работы этого устройства.

3. Узнать,
что можно изготовить при помощи него.

4. Исследовать
предметы, напечатанные на 3D-принтере.

5. Обобщить
и проанализировать полученную информацию.

Методы
исследования: аналитический;
сбор информации из книг, журналов и интернета; краткий обзор изученной
литературы.

Назначение
проекта:
Практическая значимость данного исследования заключается в том, что оно может
быть полезно в качестве просветительского материала, а также для уроков
информатики.

Заключение:

Подводя
итоги, стоит отметить, что использование 3D принтеров позволяют полностью
исключить ручной труд и необходимость делать чертежи и расчёты на бумаге, и
устранить выявленные недостатки не в процессе создания, а непосредственно при
разработке. В создании моделей с помощью 3D принтера полностью отсутствует
ограничение на дизайн и сложность формы, что позволяет полностью задействовать
свою фантазию и сделать индивидуальное и оригинальное изделие. Изделия
получаются очень легкими, и при этом время их изготовления минимально.

Данная технология
только набирает обороты в своем развитии и распространении. Большинство заказов
относятся к группе личного интереса к новой технологии и не более. Но также
нельзя не заметить, что уже идет процесс использования технологии 3D печати в
крупных и полезных для общества проектах.

Технология 3D
печати еще не совсем идеальна. Есть несколько проблем, которые могут привести к
довольно неожиданным результатам. Например, принтер, печатая несколько деталей
одновременно, может напечатать их сцепленными между собой. Еще одной проблемой
является то, что из-за послойного построения детали, нижний слой может не
выдержать тяжести верхних слоев, и тогда происходит разрушение детали. Перед
печатью необходимо тщательно проработать компьютерную модель, чтобы результат
получился таким, каким его ожидают увидеть.

3D печать — это
технология будущего. С каждым днем данная технология печати находит себя в
новых областях. Интересной в области развлечений является такая услуга: любой
желающий может сделать скан своего тела и получить свою миниатюрную копию. В
области медицины постепенно входят в использование изготовление обуви, стелек,
наушников, идеально повторяющих форму некоторых частей тела или же детальных
частей для функционирования организма, например участок черепной коры человека.
Постепенно увеличивается размер деталей, а также расширяется выбор материалов
для печати.

Я думаю, что
все-таки будущее гораздо ближе, чем мы думаем. Возможности 3D-принтера очень
велики на данный момент. Объемная печать скоро плотно войдет в нашу жизнь, а
значит у этой технологии большое будущее. Сейчас иметь у себя дома 3D — принтер
из-за цены считается дорогим удовольствием. Но не так давно и обычные
печатающие принтеры имели гигантские размеры и стоили целое состояние. А сейчас
трудно представить нашу жизнь без офисной техники.

То же самое ждёт и
объёмные 3D- принтеры. Придёт время, и эти принтеры станут дешевле и
совершеннее, скорость печати многократно возрастет.

Я думаю, что,
когда будет возможным печать на 3D — принтере, человечество, возможно,
полностью решит проблему утилизации бытовых отходов и улучшит экологию. Уже
сейчас принтеры для строительства домов в Китае используют в качестве расходных
материалов строительные отходы.

Возможности
применения трехмерной печати помогут в строительстве и медицине. Станет
возможной печать любого человеческого органа. А значит, это спасет миллионы
человеческих жизней.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Обзор литературы

1.1. История 3D-принтера Первые
задокументированные элементы 3D-печати можно проследить до начала 1980-х годов
в Японии. В 1981 году Хидео Кодама пытался найти способ разработать систему
быстрого прототипирования. Он придумал послойный подход к производству с
использованием светочувствительной смолы, полимеризуемой под действием
УФ-излучения.

Хотя Кодама не
смог подать заявку на получение патента на эту технологию, его чаще всего
считают первым изобретателем этой производственной системы, которая является
ранней версией современной машины SLA [4].

Несколько лет
спустя по всему миру трое французских исследователей также стремились создать
машину для быстрого прототипирования. Вместо смолы они стремились создать
систему, которая превращала бы жидкие мономеры в твердые тела с помощью лазера.

Как и Kodama, они
не смогли подать заявку на патент на эту технологию, но им по-прежнему
приписывают разработку системы.

В том же году
Чарльз Халл подал первый патент на стереолитографию (SLA). Американский
производитель мебели, который был разочарован тем, что не может легко создавать
небольшие нестандартные детали, Халл разработал систему для создания 3D-моделей
путем отверждения светочувствительной смолы слой за слоем.

В 1986 году он
подал заявку на патент на технологию, а в 1988 году основал корпорацию 3D
Systems. Первый коммерческий 3D-принтер SLA, SLA-1, был выпущен его компанией в
1988 году.

Но SLA был не
единственным процессом аддитивного производства, который изучался в то время [3].

В 1988 году Карл
Декард из Техасского университета подал заявку на патент на технологию
селективного лазерного спекания (SLS). Эта система плавила порошки вместо
жидкости с помощью лазера.

Примерно в то же
время Скотт Крамп запатентовал моделирование методом наплавления (FDM). FDM,
также называемый «изготовление плавленых нитей», отличается от SLS и SLA тем,
что вместо использования света нить выдавливается непосредственно из нагретого
сопла. Технология FFF стала самой распространенной формой 3D-печати, которую мы
видим сегодня.

Эти три технологии
не единственные существующие типы методов 3D-печати. Но именно они служат
строительными блоками, которые заложат основу для развития технологии и
разрушения отрасли.

В 90-х годах
появилось много компаний и стартапов, которые экспериментировали с различными
технологиями аддитивного производства. В 2006 году был выпущен первый
коммерчески доступный SLS-принтер , который изменил правила игры с точки зрения
создания производства промышленных деталей по требованию.

Инструменты CAD
также стали более доступными в это время, позволяя людям разрабатывать
3D-модели на своих компьютерах. Это один из самых важных инструментов на ранних
этапах создания 3D-печати [1].

За это время
машины сильно отличались от тех, что мы используем сейчас. Их было сложно
использовать, они были дорогими, а многие окончательные отпечатки требовали
значительной постобработки. Но инновации происходили каждый день, а открытия,
методы и практики совершенствовались и изобретались.

Затем, в 2005
году, Open Source изменил игру для 3D-печати, предоставив людям более широкий
доступ к этой технологии. Доктор Адриан Бойер создал проект RepRap , инициативу
с открытым исходным кодом по созданию 3D-принтера, который мог бы создавать еще
один 3D-принтер вместе с другими 3D-печатными объектами.

RepRapBCN посреди
склада Fundacio CIM демонстрирует машины RepRap посетителям.

В 2008 году был
напечатан первый протез ноги , что привлекло внимание к 3D-печати и представило
этот термин миллионам людей по всему миру.

Затем, в 2009
году, патенты FDM, поданные в 80-х годах, стали достоянием общественности ,
изменив историю 3D-печати и открыв дверь для инноваций. Поскольку технология
теперь стала более доступной для новых компаний и конкурентов, цены на
3D-принтеры начали снижаться, а 3D-печать становилась все более доступной.

В 2010 -х годах
цены на 3D-принтеры начали снижаться, что сделало их доступными для широкой
публики. Вместе со снижением цен повысилось качество и удобство печати [3].

Материалы, которые
используют принтеры, также претерпели изменения. Теперь есть множество
пластиков и нитей, которые широко доступны. Такие материалы, как углеродное
волокно и стекловолокно, также могут быть напечатаны в 3D.

В 2019 году было
завершено строительство крупнейшего в мире функционального 3D-печатного здания.
3D-печать в настоящее время постоянно используется при разработке слуховых
аппаратов и других приложений для здравоохранения, и многие отрасли и сектора
внедрили эту технологию в свой повседневный рабочий процесс.