Сегодня трудно представить человека без современной техники, применяемой во всех сферах жизни нашего общества. Постоянно возникают различные новейшие технологии, которые в кратчайшие сроки приобретают колоссальное значение. Ярким примером тому являются трехмерные технологии, часто именуемые «3D-технологиями» (от английского 3D — three-dimensional, т.е. «трехмерный»). Одним из вариантов их применения является трехмерная печать (3D-печать), представляющая собой современный перспективный способ создания объемных предметов. Устройства же, используемые для осуществления такого рода печати, именуются 3D-принтерами, или фабберами.
Развитие указанных технологий было продиктовано стремлением к удешевлению и упрощению производства. Мелкосерийное производство требовало больших затрат на создание внешнего вида и основных компонентов каждого товара. Значительными были расходы на эскизы, чертежи, лекала, прототипы, макеты и др. В связи с этим стали появляться машинные аппараты, которые в короткие сроки и с большой точностью создавали необходимые модели. Основным конструктором этих машин было интегрируемое программное управление. С тем же успехом они и сейчас используются на многих предприятиях. 3D-принтер является прямым наследником таких агрегатов. В качестве отправной точки современного этапа развития объемной печати можно рассматривать 1995 г., когда компания Solidscape реализовала специальный многофункциональный струйный принтер для создания трехмерного изображения. С этим событием, собственно говоря, и связано появление таких понятий, как «3D-печать» и «3D-принтер».
Существует большое количество технологий 3D-печати, базовыми из которых являются методы стереолитографии и послойного наплавления.
Рассмотрим историю возникновения и сущность обоих этих методов. Появление стереолитографии связано с именем Чарльза Халла, в 1986 г. запатентовавшего ее в качестве метода и устройства для создания твердых физических объектов (в частности, 3D-прототипов). Стереолитография (stereolithography, сокращенно SLA или SL) представляет собой технологию аддитивного (суммарного) производства моделей, прототипов и готовых изделий из жидких фотополимерных смол, доводимых до состояния отвердения посредством облучения ультрафиолетовым лазером или другими схожими источниками энергии. Основным преимуществом стереолитографии по сравнению с другими технологиями является большая точность печатаемых объектов. Существующая технология дает возможность нанесения слоев толщиной около 15 мкм, что в разы тоньше человеческого волоса. Такая точность представляется вполне удовлетворительной при изготовлении прототипов стоматологических протезов и даже ювелирных изделий. С учетом высокого разрешения подобных объектов, скорость печати может быть сочтена относительно высокой: построение одной модели может занять лишь несколько часов, хотя в конечном итоге зависит от размера модели и количества одновременно используемых устройством лазерных головок. Имеющие относительно малый размер настольные устройства могут обеспечить область построения от 50 до 150 мм в одном измерении. Существуют также и промышленные установки, предоставляющие возможность печати объектов больших размеров, измеряющихся уже в метрах. Готовые изделия демонстрируют различные механические свойства, определяемые заложенными характеристиками фотополимера. Уже сейчас существует достаточное количество имитаторов твердых термопластиков, резины и ряда других материалов. Стереолитография дает возможность создания деталей высокой сложности, что, несомненно, является достоинством метода. Недостатком же этой технологии на данный момент является ее высокая стоимость, обусловленная достаточно высокой ценой расходных материалов. Например, стоимость одного литра фотополимерной смолы может варьироваться от 80 до 120 долл. США, а цена самих устройств может составлять от 10 тыс. до 500 тыс. долл. [1]. Очевидно, что такие затраты являются неподъемными для большей части предприятий — в частности, в нашей стране.