Топ-10 лучших 3d принтеров: рейтинг 2020 года и важные критерии выбора устройства для дома и малого бизнеса

Принципы работы 3D-принтера

3D-принтер является станком с числовым программным управлением, который использует метод послойного создания детали. Для распечатывания объекта на 3D-принтере необходимо создать его виртуальную объёмную модель. Затем в печатное устройство вносится программа последовательного изготовления этого объекта. Согласно этой программе с помощью специального воска, пластика или металлической пудры выполняется пошаговое наложение тонких слоёв материала друг на друга. В результате из аппарата выходит трёхмерный физический объект.

В зависимости от конструкции 3D-принтера и применяемого материала существуют различные принципы создания физического трёхмерного тела. В малом бизнесе в основном применяются 3D-принтеры, работающие с пластиком. В таких аппаратах расплавленная пластическая масса «выдавливается» из печатающей головки в виде последовательных застывающих на приёмном столике слоёв. Регулировка подачи пластиковой массы осуществляется файлом, содержащим необходимую информацию о виртуальной модели. Этот файл в зависимости от типа 3D-принтера вводится непосредственно в печатающий аппарат или передаётся на него посредством подключённого ПК.

3D-печать выполняется методом пошагового наложения тончайших слоёв материала, в данном случае гипсовой массы

Создание объекта с помощью металлической пудры заключается в выполнении таких последовательных этапов:

1. Печатающая головка наносит на запрограммированные участки поверхности специальный клей.
2. На всю поверхность распыляется тончайшая металлическая пудра.
3. В местах нанесения клея этот металлический порошок становится твёрдым.
4. Лишняя пудра сдувается.

Затем процесс вновь и вновь повторяется. В результате получается довольно хрупкая деталь. Для большей прочности её засыпают специальной бронзовой пудрой и подвергают термообработке.

Использование строительного 3D-принтера S-6044 для собственного бизнеса

Для печати дома целиком требуются дорогостоящие широкоформатные 3D принтеры, для контроля над работой которых требуются специальные навыки. Модель S-6044 – отличная альтернатива, позволяющая создавать отдельные части конструкций объемом до 12 куб. м., например, декоративных элементов, которые сложно создать вручную.

Принтер S-6044 целесообразно использовать для производства декоративной уличной мебели. Например, себестоимость изготовления лавочек с уникальным архитектурным дизайном составит около 1,5 тыс. рублей, при этом их розничная стоимость превышает 5 тыс. рублей. Производительность S-6044 позволяет изготавливать около 15 единиц уличной мебели в сутки (в зависимости от сложности конфигурации):

Для начала бизнеса потребуется:

1. Покупка строительного 3D принтера. Стоимость модели S-6044 на данный момент составляет 960 тыс. рублей. Устройство может быть приобретено в лизинг.
2. Помещение для установки и эксплуатации 3D принтера с наличием водопровода.
3. Мешалка для приготовления строительной смеси.
4. Расходные материалы (цемент, песок, вода, специальные добавки).
5. Персонал (2 человека) для управления и обслуживания принтера.
6. Работники, имеющие опыт в сфере архитектурного дизайна, умеющие работать с программами для 3D моделирования.
7. Транспорт для доставки напечатанных элементов.

Критерии выбора 3д принтера для малого бизнеса

Существуют некоторые критерии, по которым выбирают принтеры:

1. Диаметр форсунки для печатания. Отвечает за разрешение печати.
2. Размеры самого изделия. Если небольшие по размеру способны сделать объекты, весящие несколько грамм, большие смогут делать изделия, весящие более 5 кг.
3. Наличие многоцветной печати. Она есть только в дорогих и больших по размеру конструкциях. Такие вряд ли понадобится для домашнего использования, и подойдут, если у вас бизнес, связанный с выпуском определенного товара.
4. Страна, где его делают. Один из самых важных параметров. Большинство принтеров делают в России, Китае, США и Европе. От страны-производителя зависят следующие критерии: стоимость, наличие запасных деталей и расходных материалов, техническая поддержка и сервисное обслуживание.
5. Точность печати. Чем выше толщина слоя, тем хуже точность. Слишком толстые слои (более 0,5 мм) сделают изделие некачественным.
6. Скорость. Некоторые модели способны создать модель за пару часов.

Для малого бизнеса подойдут практичные модели. Если выбрать устройство весом более 10 кг, работа будет устойчивой, а в корпусе не появятся колебания. Следует выбирать модели, способные печатать слои толщиной 0,1 мм. А благодаря разным материалам и большому количеству сопел, возможностей станет больше. В зависимости от эксплуатации можно остановиться на изделии, которое будет создавать идеально ровные или шероховатые поверхности. А еще такие устройства можно использовать не только для бизнеса, но и дома, для развлечения.

Рейтинг лучших 3D-принтеров

Самым известным в мире экспертом в области объёмной печати является зарубежный портал 3D Hubs, который регулярно составляет рейтинг лучших моделей печатающих периферийных устройств в различных номинациях. По версии этого интернет-ресурса, лучшими в текущем 2017 году были названы следующие модели 3D-принтеров:

Original Prusa i3 MK2 производства чешской компании Prusa Research. Этот принтер предназначен для любителей электроники, являющихся новичками в вопросах 3D-печати, которые смогут самостоятельно собрать его из комплектующих, поскольку он продаётся в разобранном виде. Устройство относится к экструзионным моделям типа FDM, и поддерживает работу с 15 видами пластика, включая ABS и PLA, Carbon и Nylon, HIPS и FilaFlex, Bamboofill, Laybrick и другие. Эта модель в работе может использовать одновременно до 4 различных материалов. Она имеет интегрированную ось Z и нагревательный стол с печатной поверхностью из пластика типа PEI. Принтер такой модели имеет достаточно большую область печати размерами 250 x 210 x 200 мм, минимальную толщину укладываемого слоя пластика 0,05 мм и скорость печатания 40 — 60 мм в секунду.

BCN3D Sigma R17 (Release 2017). Эта модель 3D-принтера, выпущенная компанией из Испании BCN3D Technologies, является продолжением популярной во всём мире линейки устройств для трёхмерной печати Sigma. В новой модели применён независимый двойной экструдер, позволяющий избежать деформаций при смене цвета изделий, а также одновременно выполнять печать двух идентичных макетов. В модернизированном устройстве применена новая система охлаждения и обновлена технология микрочипов, управляющих мощностью. Всё это позволило сделать работу принтера более бесшумной. Sigma R17 имеет высокую точность печати от 0,125 мм и область построения макета размерами 297 х 210 х 210 мм. В работе применяется пластиковая нить из следующих полимеров ABS, PLA, HIPS, PET и Exotics, которые экструдер выдавливает с минимальной толщиной слоя 0,05 мм.

Formlabs Form 2 — стереолитографический (SLA) 3D-принтер, выпускаемый американской компанией Formlabs, оснащённый мощным лазером, сенсорным дисплеем и Wi-Fi модулем. Устройство имеет область печати размером 145 x 145 x 175 мм и толщину слоя 0,025 — 0,1 мм. Этот принтер работает на жидких фотополимерах и допускает использование смол других производителей. Он оснащён платформой с подогревом и встроенной панелью управления.

PowerSpec 3D Pro. Данная модель производится в Китае и относится к ценовой категории бюджетных 3D-принтеров. Его отличительными чертами являются прочность, высокая скорость печати и наличие в конструкции двойного экструдера, что является редкостью для недорогих моделей. 3D Pro поддерживает работу с тремя видами пластиков (PLA, ABS и PVA) и имеет высокую точность печати. Толщина укладываемого слоя 0,1 — 0,3 мм.

OrdBot Hadron. Этот принтер выпускает компания ORD Solutions из Канады. Модель представляет собой механическую платформу для 3D-печати, изготовленную из алюминия. Она имеет высокую жёсткость, надёжность и скорость печати (400 мм/с). Принцип её работы построен на технологии FDM. Устройство поддерживает работу с двумя видами пластиков — ABS и PLA, и имеет область печати размером 190 х 190 х 150 мм. В конструкции этого принтера предусмотрена возможность подключения второго экструдера, сервопривода, жидкокристаллического экрана и другого оборудования, что сможет существенно модернизировать устройство уже после его покупки.

Технологии трёхмерной 3D печати ещё только начинают завоёвывать компьютерный рынок, и стоимость принтеров для воплощения цифровой модели в материальный объект пока довольно высокая. Но за этими технологиями будущее, и наверняка 3D-принтеры в скором времени появятся в каждом доме, превратившись в обыденное дополнение к компьютеру. Уже сегодня многие модели стали доступными для людей со средним уровнем достатка, и широко используются не только в малом бизнесе, но и в быту. Пользуясь изложенными рекомендациями можно легко подобрать подходящий принтер для домашнего пользования или небольшого собственного бизнеса.

Критерии выбора 3D-принтера

При покупке трёхмерного принтера определитесь с предметами, которые вы будете печатать. Под них нужно подобрать соответствующие характеристики устройства и учесть некоторые особенности.

Толщина слоя

Чем меньше толщина, тем точнее результат, острее углы и ниже скорость печати. Например, на создание объекта высотой 40 мм и толщиной слоя 0,15 мм уйдёт 45 минут. А если увеличить толщину до 0,25 мм, то потратится уже 27 минут. Очень тонкие слои используются для мелких деталей.

Создание мелкого объекта 3D-принтером

Создание мелкого объекта тонким слоем

Расходные материалы

Разновидностей расходников много. Вот основные из них:

• ABS-пластик обладает высокой механической прочностью и жёсткостью, не поглощает влагу, легко выдерживает высокую температуру. Но он реагирует на ультрафиолетовые лучи и атмосферные осадки;

• PLA-пластик делают из отходов сахарной свёклы и силоса кукурузы. Поэтому он является экологически чистым. Материал постепенно разлагается и плавится от воды температурой 80 градусов. Его используют, когда нужна точная детализация;

• PVA-пластик быстро растворяется в воде. Его используют, как разделитель. Например, для создания гайки с болтом в сборе так, чтобы она крутилась, между ними делают шайбу из PVA-пластика. Кладут в воду, шайба растворяется, а гайка легко крутится;

• фотополимеры способны затвердевать от воздействия солнечных лучей;

• металлический порошок. Он может состоять из драгоценных и цветных металлов. Изделия прочнее пластиковых;

• нейлон. Похож на ABS, но более устойчив к высоким температурам и сильнее впитывает влагу;

• строительные порошки, например, гипс или цемент. Применяются в дизайне интерьера;

• шоколад. Используется в пищевой промышленности.

Конструктивные особенности 3D-принтеров

Неискушённый человек может не заметить важные моменты конструктивных различий 3D-принтеров:

• материал корпуса. Деревянным делают корпус вовсе не для того, чтобы снизить цену. Он поглощает вибрации во время работы, которые влияют на качество изделий. Наличие металлической рамы увеличивает ударопрочность и долговечность принтера;

• открытый или закрытый корпус. Открытая конструкция подходит при использовании Pla-пластика. Он долго застывает. Если не успеет схватиться, то будет растекаться. Или нижние слои деформируются от давления верхних. ABS-пластик и нейлон при остывании уменьшаются в объёме. Быстрое охлаждение приводит к возникновению трещин и скручиваний. Поэтому корпус принтера должен быть закрытым;

• вентиляция. В сопло подаётся нить, разогревается специальным элементом и выходит наружу в виде вязкой жидкости. Чтобы при переходе из твёрдого состояния в жидкое не было резкого перепада температур, должен быть установлен вентилятор. Если его нет, то сопло может забиться и принтер выйдет из строя;

• рабочая платформа и экструдер. В разных моделях может быть подвижен один из рабочих узлов: платформа или экструдер. Платформа перемещается только вверх и вниз, а экструдер — в трёх плоскостях.

Софт для печати

Программы, идущие в комплекте с 3D-принтерами, удовлетворяют не все потребности пользователей. Поэтому приобретают специальный софт для полноценной работы. Самые распространённые программы:

• Kisslicer. Для работы с несколькими соплами. Имеет множество настроек и инструментов;

• Cura. Это самая популярная программа. Кроме настроек имеет функцию для расчёта количества и стоимости расходников в зависимости от веса готового изделия;

• Slik3r. Поддерживает работу с одним и несколькими соплами, разными материалами. Содержит редактируемый программный код;

• CraftWare. Очень простая утилита, имеет режим для просмотра фаз печати;

• 123D Catch. Позволяет создавать объекты из снимков, а специальная версия делает из смартфона 3D-сканер;

• 3D Slash. Простая и многофункциональная программа;

• 3DTin. Эта утилита предназначена для онлайн-редактирования.

Область печати

Определитесь с размерами ваших будущих изделий и подберите соответствующий размер области печати. Это длина, ширина и высота.

Как выбрать и на что обратить внимание?

Основные параметры выбора 3D принтера:

• технология печати — FDM для создания деталей из пластика и металлической нити, SLA для печати на жидком полимере, SLS для придания порошковому материалу нужной формы;
• область печати — от размера рабочего стола зависят габариты готового изделия, небольшие домашние принтеры комплектуются площадкой 13х13х13 см, а область печати на производственных принтерах достигает 50х50х50 см;
• скорость печати — устройства печатают со скоростью от 10 до 150 мм/с, скорость печати на домашних принтерах не превышает 20 мм/с;
• программное обеспечение — от качества ПО зависит удобства управления техникой;
• возможности — некоторые модели дополняются опцией изменения скорости печати, автоматическим отключением при длительном простое и регулятором температуры, позволяющим работать с разными материалами.

Принцип работы

Что можно напечатать?

Виды устройств по технологии печати

3D принтер для домашнего использования и бизнеса – в чем разница?

Комплектующие для 3D принтеров

Перспективы развития бизнеса по 3D-печати бетонных тонкостенных изделий

Базовые расчеты и сведения, полученные от предпринимателей, которые уже используют технологию в собственном бизнесе, позволяют оценить прибыльность использования строительного 3D принтера как бизнес идеи:

1. Стоимость большого 3D принтера для строительства жилых одноэтажных домов – начинается от 20 000$ (в зависимости от модели).
2. Скорость строительства с учетом отделки, прокладки инженерных сетей составляет 1- 3 месяца.
3. Себестоимость строительства дома площадью 100 кв. м. в среднем составляет 3 000 долларов. Себестоимость готового дома (внешняя и внутренняя отделка, инженерные сети, меблировка) – от 8 000$ до 10 000$.
4. Чистая прибыль за месяц – от 4 000$.
5. Срок окупаемости бизнеса – 12-18 месяцев.

Строительство с использованием 3D принтеров – сфера, находящаяся в начальной стадии развития. Сложно предсказать, насколько прибыльным может оказаться такой вид бизнеса. Успех во многом будет зависеть от дизайнерских способностей, величины населенного пункта, востребованности продукции в выбранной нише и т. д. Очевидно, что строительные 3D принтеры будут совершенствоваться и повсеместно внедряться, поскольку они позволяют автоматизировать и ускорить процесс строительства, а также значительно снизить себестоимость построек. Однако пока неизвестно, смогут ли когда-либо эти устройства полностью заменить ручной труд, но первый шаг тенденции уже пройден.

Техника на грани фантастики

Как следует уже из названия (англ. printer, от print — печать), всякий принтер представляет собой устройство для печати. И 3d принтер в этом смысле не исключение: он тоже печатает. Но в отличие от своих традиционных собратьев печатает он не изображение или текст, а объёмные трёхмерные предметы. Практически любые.

3d печать — технологический процесс, при котором объёмный предмет создаётся послойно на основе его математической (цифровой) модели. Фантастическое зрелище на самом деле.

Зачем нужны чудеса: преимущества 3d печати

Если внимательно посмотреть вокруг, станет понятно, что большинство окружающих нас предметов (или их составляющие части) либо отлиты из какого-нибудь материала, либо вырезаны (выточены) из монолита. Эти старые добрые технологии, привычные и хорошо известные, позволяют создавать практически всё, что нужно человеку. Так для чего же был разработан и постоянно совершенствуется альтернативный метод 3d печати объектов?

Дело в том, что этот новый способ создания привычных предметов обладает рядом серьёзных преимуществ:

• изготовление предметов осуществляется с высокой точностью до 0,03 мм;
• процесс протекает достаточно быстро, со скоростью до 25 см3 в час;
• существует возможность формирования прочной внутренней геометрической структуры предмета, заполненной воздухом, что позволяет минимизировать вес крупных объектов;
• выбор оптимальной внутренней структуры повышает гибкость и ударопрочность предмета;
• в ходе процесса не образуются непродуктивные отходы материала (обрезки, стружка и т. п.);
• технология полностью автономна и не зависит от каких-либо вспомогательных процессов;
• используемые материалы доступны и разнообразны;
• человеческий труд исключён из технологического процесса, что позволяет существенно снизить себестоимость производства.

Эти особенности, а также широкая сфера использования 3d печати делает создание соответствующего бизнеса вполне многообещающим.

Кому нужны чудеса: сферы применения 3d печати

Достаточно взглянуть по сторонам, чтобы понять: практически всё, что отлито либо вырезано/выточено из цельного куска какого-либо материала, может быть напечатано. Кроме разве что сложных механизмов в сборе и крупногабаритных предметов.

В частности, с помощью 3d принтера возможно создавать:

• комплектующие и запасные части к машинам, механизмам, приборам и оборудованию;
• фурнитуру для мебели и ремонта помещений;
• предметы декора и искусства;
• игрушки и сувениры;
• модели и копии зданий и транспортных средств;
• наглядные учебные пособия;
• кухонную утварь;
• элементы одежды и обуви;
• спортивное снаряжение;
• оружие;
• медицинские протезы.

Как обустроить чудо: технологии, оборудование и материалы для 3d печати

Если перспективы создания бизнеса на основе использования 3d печати кажутся вам довольно привлекательными, значит, самое время заняться изучением матчасти.

Все 3d принтеры классифицируются по применяемой технологии печати. Вообще, существует множество технологий 3d печати. В принципе, любой процесс, при котором предмет создаётся слой за слоем, формально можно считать 3d печатью. Даже выполнение маникюра несколькими слоями разноцветного лака. Соответственно, материалы при этом тоже используются абсолютно разные: пластики, металлы, бумага, гипс, песок и даже шоколад. В общем, что только не используется. Но технологий, которые уже сейчас можно применить для построения бизнеса, гораздо меньше. Основных, например, всего три. Следовательно, классов «бизнесовых» принтеров тоже три: SLA, SLS и FDM принтеры.

Таблица: основные технологии 3d печати

Абсолютным лидером по соотношению цена-качество среди «домашних» принтеров сегодня являются FDM устройства.

FDM принтер — наиболее простое по конструкции и используемой технологии устройство для 3d печати, главными элементами которого являются платформа, экструдер и нить используемого пластика

Пластиков для 3d печати на FDM принтере в настоящее время существует внушительное количество. Они разнятся как по характеристикам и сферам применения, так и по требующимся от пользователя навыкам.

Таблица: наиболее популярные марки пластика для 3d печати

Наиболее распространёнными являются пластики марок ABS и PLA. Они выпускаются в неограниченном количестве цветов и в нескольких специальных вариантах: флуоресцентном, люминесцентном, токопроводящем, гибком и полупрозрачном. В общем, такой набор позволит воплотить любую причудливую идею и удовлетворит самый изысканный вкус.

Пластики для 3d печати отличаются широким разнообразием цветов и оттенков

Определившись с типом оборудования и материалами, можно перейти к расчёту экономической части.

Для каких целей нужен 3д принтер?

История создания 3D принтеров не столь долгая, но им нашлось применение уже во многих сферах жизни человека. Перед покупкой такого агрегата вначале нужно понять, для какой цели нужен трёхмерный принтер. Если просто для баловства, то можно обойтись самым недорогим вариантом. Если же он нужен для производства, напрямую использующего трёхмерную печать, то следует в первую очередь искать наиболее надёжный аппарат. Ведь если при исполнении заказа такое устройство внезапно сломается, то быстро его починить не получится. С такими проблемами чаще можно столкнуться, если выбрать китайский 3д принтер.

Какое устройство выбрать для дома

Лучше всего, если 3D-принтер для дома будет иметь простое и понятное управление, удобный интерфейс и идеальное соотношение цены и качества. Все востребованные сегодня для домашнего пользования принтеры можно разделить на следующие группы по ценовым категориям:

Среди наиболее популярных принтеров для 3D-печати, можно отметить следующие модели:

• Printrbot Simple, стоимостью 300$, который относится к принтерам экструзионным (FMD), и продаётся в разобранном виде — самостоятельная сборка устройства поможет лучше разобраться с его конструкцией и понять принцип работы этого оборудования;

• Kino XYZ printing da Vinci 1.0 — это новый принтер тайваньской компании XYZ printing, имеющий высокое разрешение печати сопоставимое с более дорогими устройствами — 0,1 мм, стоимость его около 500$ (в работе используется технология послойного наложения расплавленного пластика — FDM);

• Cubify CubeX, относящийся к среднему ценовому сегменту, со стоимостью 1300$, и отличающийся высоким качеством печатания и скоростью создания модели с большими её размерами, этот принтер выпускается в трёх вариантах конструкции — с 1, 2 и 3 экструдерами, что позволяет получать цветные макеты компьютерных моделей, может подключаться к компьютеру через USB соединение или Wi-Fi модуль.

• Afinia H-Series H479, имеющий высокую точность печати (0,15 — 0,4 мм), удобное программное обеспечение, который работает с недорогой нитью из ABS пластика приличного качества, стоит такое устройство 1,5 тысячи долларов.