3D технологии становятся хорошими помощниками в различных областях. В архитектуре и дизайне 3D принтеры успешно применяются в основном для создания архитектурных макетов.
Макет с подсветкой
Архитектурные макеты можно условно разделить на несколько видов:
-
Градостроительный макет - это может быть макет микрорайона или целого города.
-
Ландшафтный макет - уменьшенная копия ландшафта, т.е местности.
-
Интерьерный макет - макет может изображать внутреннее устройство квартиры, дома или офиса.
Макеты могут использоваться для разнообразных целей:
-
Визуализация для покупателей или для согласования проекта с клиентом. Многим заказчикам гораздо сложнее воспринимать цифровой макет здания или интерьера. 3D печать позволяет быстро и недорого изготовить например, макет квартиры в миниатюре с макетом мебели. Клиент сам сможет наглядно увидеть разнообразные варианты интерьера и выбрать наиболее понравившийся ему.
-
Проверка композиции. На чертежах или 3D визуализации не всегда можно увидеть некоторые, на первый взгляд, незначительные детали которые могут испортить всю композицию.
-
Презентация проекта. Гораздо красочнее и эффектнее смотрится презентация с красивым макетом, например здания или целого микрорайона. Но изготовление архитектурного макета классическим способом - это долгий и кропотливый, часто ручной, труд. А если макетов нужно несколько? 3D принтер позволяет существенно ускорить и удешевить производство макета.
-
Изготовление макетов с нелинейной геометрией. Классическим методом изготавливать такие объекты было достаточно нетривиальной задачей. Появление 3D принтеров позволило упростить эту сложную задачу.
Стоимость макета зависит от нескольких факторов - это сложность изготовления и художественная ценность. Использование 3D принтера позволяет ускорить и существенно упростить производство сложных и простых макетов. Например изготовление макета современных зданий с нелинейной геометрией становится настоящей головной болью для макетчиков. 3D печать позволяет быстро и точно воспроизвести точную копию любого здания независимо от его геометрии.
Макет здания с нелинейной геометрией
FDM принтеры для архитектуры и дизайна
FDM - это технология послойного наплавления пластика для получения физической модели. В качестве расходного материала используется пластиковая нить - филамент.
FDM принтеры очень популярны благодаря своей большой рабочей области, скорости печати и недорогим расходным материалам.
Выбор модели принтера зависит от того что нужно будет изготавливать. Некоторые аппараты слабо предназначены для работы с некоторыми инженерными пластиками.
Плюсы и минусы
Плюсы
-
Большая область печати. Размер рабочей области начинается от 20х20 см и может достигать метра и даже больше.
Появились модели 3D принтеров с “бесконечной” областью печати по одной из осей. В таких принтерах вместо печатного стола используется конвейерная лента. Такие принтеры удобны для серийного производства.
-
Недорогие расходники. Стоимость килограмма качественной пластиковой нити начинается от 1500 рублей. Поскольку готовые изделия внутри могут быть полые или с небольшим процентом заполнения, одной катушки хватит не на одно изделие.
-
Быстрая скорость печати. По сравнению с другими технологиями FDM значительно выигрывает в скорости печати, особенно если от готового изделия не требуется высокой детализации.
-
Большой выбор принтеров. В продаже представлено огромное количество разнообразных моделей 3D принтеров. Благодаря такому богатомы выбору можно легко найти устройство для выполнения конкретной задачи.
Для изготовления простых макетов можно отдать предпочтение моделям с одним экструдером. Но если от 3D принтера требуется решение разнообразных задач, то стоит отдать предпочтение моделям с двумя экструдерами и закрытой камерой. Такие аппараты универсальны и могут печатать практически любыми материалами.
-
Большой выбор расходных материалов. Благодаря огромному выбору различных декоративных и инженерных материалов можно изготавливать необычные модели с различными цветами и текстурами.
Минусы
-
“полосатая” поверхность модели. Готовую модель конечно можно после печати обработать, например вышкурить до идеальной гладкости, но на это требуется время.
-
Невозможно изготавливать очень мелкие модели. Несмотря на высокую точность печати, FDM технология плохо приспособлена для изготовления некоторых моделей. При печати очень маленьких изделий пластик может не успевать остывать и модель получится оплывшей.
-
Плохая детализация очень мелких элементов. Очень мелкие элементы могут быть “съедены” полосами на поверхности модели или дальнейшей постобработкой. Для таких моделей лучше использовать фотополимерные принтеры.
Применение и примеры печати
Макет города Астана. Изготовление заняло 1 месяц.
Сборный макет здания
Сборный макет дома
Макет Сан-Франциско
Мебель и элементы интерьера изготовлены на 3D принтере
Макет этажа здания для расстановки мебели
Рейтинг принтеров
CreatBot D600 Pro
CreatBot D600 Pro
Характеристики:
Технология печати: FDM/FFF
Размер рабочей области: 600х600х600
Количество экструдеров: 2
Макс. температура экструдера: 420 градусов
Закрытая камера: Да
Подогреваемый стол: Да
Тип пластика: ABS, ABS+, PLA, PLA+, PETG, Flex, Nylon (Нейлон), ASA, Carbon, PEEK, Декоративные пластики, другие
CreatBot D600 Pro - это профессиональный аппарат, в котором добавлено много опций которые будут полезны не только новичку, но и опытному пользователю. Два экструдера с высокой температурой нагрева и закрытая камера позволяют печатать всеми доступными видами пластиков. А автоматическая калибровка стола при помощи датчика BL-Touch избавит от необходимости выравнивать плоскость стола.
Raise3D E2
Raise3D E2
Характеристики:
Технология печати: FDM/FFF
Размер рабочей области: 330*240*240 мм – при печати 1-им экструдером
295х240х240 мм – при печати 2-мя экструдерами
Количество экструдеров: 2
Макс. температура экструдера: 300 градусов
Закрытая камера: Да
Подогреваемый стол: Да
Тип пластика: ABS, ABS+, PLA, PLA+, PETG, Flex, Nylon (Нейлон), ASA, Carbon, Декоративные пластики, другие
Raise3D E2 - это небольшой аппарат с необычной кинематикой. У Raise3D E2 два независимых экструдера которые позволяют принтеру работать в нескольких режимах:
-
Дублирование. Синхронное изготовление одинаковых деталей. Это помогает в два раза ускорить производство простых объектов.
-
Зеркальная печать. Принтер будет печатать одновременно две детали - исходную и ее зеркальное отражение.
-
Стандартный режим. Печать 1 или 2 экструдерами одной модели. Например двухцветной или один из экструдеров используется для печати растворимой поддержки.
Помимо этого Raise3D E2 оснащен удобным сенсорным дисплеем, автоматической калибровкой стола, помощником для калибровки высоты экструдеров относительно друг-друга и другими приятными функциями, которые не влияют на конечную печать, но делают работу с принтером проще и комфортнее.
Raise3D Pro2 и Pro2 Plus
Raise3D Pro2 слева и Pro2 Plus справа
Характеристики:
Технология печати: FDM/FFF
Размер рабочей области: Raise3D Pro2
305х305х300 мм – при печати 1-им экструдером;
280х305х300 мм – при печати 2-мя экструдерами
Raise3D Pro2 Plus 305х305х605 мм – при печати 1-им экструдером;
280х305х605 мм – при печати 2-мя экструдерами
Количество экструдеров: 2
Макс. температура экструдера: 300 градусов
Закрытая камера: Да
Подогреваемый стол: Да
Тип пластика: ABS, ABS+, PLA, PLA+, PETG, Flex, Nylon (Нейлон), ASA, Carbon, Декоративные пластики, другие
Как видно из характеристик единственное отличие между Raise3D Pro2 и Pro2 Plus это размер рабочей области по высоте. У Pro2 Plus он больше в два раза.
Raise3D серии Pro2 отлично зарекомендовали себя в различных областях. Это надежные рабочие “лошадки” с набором всех необходимых опций для качественной печати, а наличие двух экструдеров позволяет изготавливать модели любой сложности.
PICASO 3D Designer XL Pro
PICASO 3D Designer XL Pro
Характеристики:
Технология печати: FDM/FFF
Размер рабочей области: 360 х 360 х 610 мм
Количество экструдеров: 2
Макс. температура экструдера: 410 градусов
Закрытая камера: Да
Подогреваемый стол: Да
Тип пластика: ABS, ABS+, PLA, PLA+, PETG, Flex, Nylon (Нейлон), ASA, Carbon, PEEK, PC, Декоративные пластики, другие
PICASO 3D Designer XL Pro - это профессиональный принтер Российского производства с увеличенной рабочей областью. Designer XL Pro оснащен автоматической калибровкой стола, датчиком контроля подачи пластика и другими приятными функциями.
Фотополимерная печать в архитектуре и дизайне
Принцип работы фотополимерного принтера основан на засвечивании специальной смолы при помощи направленного УФ излучения. Фотополимерные принтеры могут работать по одной из трех технологий:
-
SLA - отверждение смолы при помощи направленного лазерного луча.
-
DLP - в качестве УФ источника используется DLP проектор.
-
LCD - для засветки смолы используется УФ матрица и LCD экран.
Фотополимерные принтеры позволяют получить изделие с идеальной поверхностью. Не зря LCD, DLP и SLA аппараты активно используются в ювелирной и стоматологической отрасли, где важна точность и идеальная поверхность готовой модели.
В настоящее время особую популярность завоевала LCD технология, благодаря своей доступности и недорогим принтерам.
Плюсы и минусы
Плюсы
-
Гладкая поверхность готового изделия.
-
Можно изготавливать миниатюрные модели с потрясающей детализацией.
-
Разнообразный выбор материалов. Сейчас доступно много декоративных и инженерных смол с различными свойствами.
-
Большой выбор моделей принтеров. С появлением LCD технологии появилось много разнообразных моделей аппаратов под любую задачу.
Минусы
-
Маленький объем рабочей области. По сравнению с FDM рабочая область гораздо меньше. Хотя сейчас появились модели принтеров с большой областью печати.
-
Стоимость изготовления модели выше чем на FDM принтере. Фотополимерная смола хоть и становится с каждым годом все доступнее, но стоимость за килограмм остается дороже пластиковой нити - от 4000 рублей за качественный полимер.
-
После печати необходимо промыть и высушить изделие в УФ камере. После печати необходимо смыть с поверхности готовой отпечатки излишки полимера. Для этого обычно используют изопропиловый спирт, хотя сейчас появились смолы которые достаточно промыть обычной водой. Для того что бы фотополимер набрал заявленную прочность его необходимо дополнительно засветить под ультрафиолетовой лампой или в специальном боксе.
Применение и примеры печати
Миниатюрный макет здания
Макет собора Покрова Пресвятой Богородицы на Рву (Храм Василия Блаженного)
Макет города
Миниатюрные “статисты” для макета
Рейтинг принтеров
Prismlab RP400
Prismlab RP400
Характеристики:
Технология печати: DLP/LCD/SLA
Материал: Фотополимерные смолы
Размер области построения: 384х216х384 мм
Точность позиционирования по оси XY: 100/67/50 микрон
Точность позиционирования по оси Z: 100/50 микрон
Prismlab RP400 - это профессиональный фотополимерный аппарат с большой областью печати. Датчики влажности и температуры в рабочей камере, позволяют Prismlab корректировать параметры печати для достижения наилучшего качества печати, а открытое ПО позволяет использовать для работы фотополимерные смолы сторонних производителей.
Peopoly Phenom XXL
Peopoly Phenom XXL
Характеристики:
Технология печати: DLP/LCD/SLA
Разрешение LCD-дисплея: 3840х2160 (23,8", 16:9, UHD 4K)
Материал: Фотополимерные смолы
Размер области построения: 527х296х550 мм
Точность позиционирования по оси XY: 137 мкм
Peopoly Phenom XXL - это широкоформатный фотополимерный принтер с огромной областью печати. Улучшенная монохромная LCD матрица позволяет быстро и точно изготавливать большие модели или небольшие партии небольших изделий.
Phrozen Sonic MEGA 8K
Phrozen Sonic MEGA 8K
Характеристики:
Технология печати: DLP/LCD/SLA
Разрешение LCD-дисплея: 15" 8K Mono LCD
Материал: Фотополимерные смолы
Размер области построения: 330 x 185 x 400 мм
Точность позиционирования по оси XY: 43 мкм
Sonic Mega 8K это первый LCD принтер с разрешением матрицы 8k, а ведь от разрешения матрицы зависит точность печати. Sonic Mega 8K позволяет изготавливать большие модели с удивительной четкостью, без “замыливания” или сглаживания мелких элементов.
Строительные принтеры
Строительные принтеры только нащупывают свою нишу для применения, да и сама технология еще далека от идеала. Но уже реализованные проекты позволяют представить возможное будущее, где можно будет печатать целые дома.
Применение и примеры печати
Мост в Шанхае.
В Шанхае при помощи строительного 3D принтера был распечатан и установлен целый мост, над прудом в районе Баошань. Длина нового моста составляет 26,3 м, а ширина 3,6 м.
Мост в Шанхае
Перед изготовлением бетонной, полноразмерной модели, была напечатана уменьшенная копия моста 1:4 для проведения испытаний на прочность и безопасность конструкции. 3D печать заняла 450 часов. В готовый мост вмонтировали систему мониторинга нагрузки и деформации. Это позволяет в реальном времени исследовать свойства напечатанных бетонных элементов.
Вблизи видно бетонные слои, которые появились из-за особенностей печати
Мост в Амстердаме
В Амстердаме установили мост напечатанный из стали. Он соединяет набережные канала Аудезийдс Ахтербургвал. Длина готового моста 12,2 м, ширина 6,3 м, а вес составил 6000 кг.
Мост в Амстердаме
В мост установили датчики для отслеживания деформации конструкции и подсчета количества людей проходящих по нему. Для изготовления современной “переправы” 4 робота в течении 6 месяцев послойно изготавливали конструкцию из нержавеющей проволоки.
Процесс изготовления моста
Напечатанный дом в Германии
В Германии строители построили целый дом, при помощи строительного 3D принтера. Дом рассчитан на 5 семей, общая площадь составляет 380 кв.м.
Почти готовый дом
В модель дома изначально закладываются полости под все коммуникации, которые в дальнейшем установят строители. Таким образом пока принтер возводит стены, рабочие решают другие задачи.
Конструкция стен полая, после застывания заполняется специальным изоляционным материалом.
После всех работ квартиры в доме будут сдаваться, а одну, фирма изготовитель, планировать использовать в качестве экспозиции, для демонстрации возможностей строительной 3D печати.
Итоги
Архитектура и дизайн уже прочно обосновались в цифровом виде, позволив более наглядно демонстрировать модели будущих зданий и интерьера. Уже сложно встретить архитектора который вычерчивает свои шедевры только на бумаге.
Трехмерные технологии позволяют сделать процесс визуализации более простым и наглядным. Уже сегодня 3D технологии позволяют частично отказаться от кропотливого ручного труда при изготовлении макетов, а возможно в будущем, при помощи строительных 3D принтеров, появится возможность возводить красивые архитектурные сооружения гораздо быстрее и проще.
