secretmag.ru
Энциклопедия7 мин.

Что такое 3D-принтер и что на нём можно распечатать. Объясняем простыми словами

3D-принтер — устройство, которое может «напечатать» объёмные предметы из разных материалов. Проще говоря, 3D-принтер как будто «рисует» вещь по слоям, накладывая один слой материала на другой, пока не получится готовая объёмная модель.

Звучит как фантастика, но сегодня 3D-принтеры используют дома, в школах и даже на заводах. Представьте: вы придумали новый дизайн чашки, сделали его на компьютере — и ваш принтер распечатал эту чашку!

А что можно напечатать? Почти всё, что поместится в рабочую область принтера: игрушки, детали для ремонта, чехлы для телефонов, фигурки, украшения, посуду, даже макеты зданий или запчасти для техники.

На более продвинутых 3D-принтерах в больницах делают протезы, а на пищевых печатают даже еду.

Главное — у вас должна быть 3D-модель. Вы можете её сами нарисовать или скачать готовую в интернете. Дальше — дело за принтером: он с нуля «строит» вашу вещь из пластика, металла, смолы или другого материала.

Разбираемся в настоящей магии из технологий.

Как устроен 3D-принтер и как он работает

Работа 3D-принтера основана на аддитивных технологиях (постепенном добавлении материала), в отличие от традиционных методов вычитания (например, фрезеровки).

ЭлементОписание
Рама (корпус)Конструкция, на которой крепятся все остальные части.
Платформа (стол)Поверхность, на которую наносится материал и где формируется объект. Может быть подогреваемой для улучшения адгезии (сцепления).
Экструдер (печатающая головка)Основная рабочая часть, отвечающая за подачу и плавление печатного материала. Состоит из «холодной» и «горячей» частей.
Движущаяся система (оси X, Y и Z)Система, благодаря которой печатающая головка перемещается горизонтально и вертикально для точного нанесения материала.
Материал для печати (филамент)Пластиковая нить толщиной 1,75 или 2,85 мм, намотанная на катушку.
Система управления (плата, контроллер)Электроника, отвечающая за обработку управляющих команд, перемещение головки, нагрев сопла и стола.
Дисплей и управлениеЭкран, часто сенсорный, и/или кнопки для управления работой принтера и настройками.

Для печати объекта создаётся его трёхмерная цифровая модель (файл .stl или .obj), которую обрабатывает специальная программа — слайсер. Слайсер нарезает модель на отдельные тонкие слои и формирует для каждого «инструкцию» (g-код) для принтера.

Во время печати экструдер нагревает и выдавливает пластик тонкой нитью через сопло, слой за слоем выкладывая материал в соответствии с моделью. Каждый новый слой ложится на предыдущий, и так объект постепенно «вырастает».

Что можно напечатать на 3D-принтере

На 3D-принтере можно напечатать огромное количество разнообразных предметов — практически всё, что возможно смоделировать в 3D. Вот лишь некоторые примеры того, что можно создавать на таком устройстве:

Применение 3D-печатиОписание
Прототипы и детали для инженеров и дизайнеровБыстрое создание прототипов новых устройств, корпусов, запчастей или деталей для производственного оборудования, что помогает экономить время и деньги на разработке.
Бытовые предметы, аксессуары и сувенирыПечать брелоков, держателей для телефона, органайзеров для проводов, кухонных принадлежностей, ваз, шкатулок, чехлов для гаджетов, подставок, игр и игрушек, украшений, сувениров и многого другого.
Ремонт и замена сломанных вещейВоссоздание потерянных или сломанных деталей для бытовой техники, мебели, автомобилей и других предметов, например, крючка для одежды, ручки для чайника, защёлки или зубчатого колеса.
Моделирование и макетыПечать макетов зданий, элементов для диорам и ландшафтных моделей, миниатюр, аксессуаров для железных дорог или настольных игр.
Элементы для хоббиПечать мини-фигурок, декораций, деталей костюмов, корпусов для самодельной электроники.
Медицинские моделиСоздание протезов, хирургических моделей, анатомических образцов сердца, зубов, черепа, индивидуальных ортопедических стелек и даже отдельных имплантов.
Ювелирные изделия и искусствоСоздание уникальных украшений и декоративных объектов, которые сложно или невозможно изготовить традиционными способами.
Еда и продукты питанияПечать шоколадом, тестом или смесью для изготовления сладостей и даже некоторых блюд.

Возможности 3D-печати почти безграничны — они ограничены только фантазией, размерами самой печатающей области и материалами, которые поддерживает ваш принтер. Всё, что можно представить и смоделировать в цифровой форме, можно попытаться напечатать в реальности.

Виды 3D-принтеров

Есть разные виды 3D-принтеров, которые классифицируются по используемой технологии и типу материала.

Тип 3D-принтераОписание
FDM/FFF-принтеры (Fused Deposition Modeling/Fused Filament Fabrication)Самые распространённые 3D-принтеры для дома и небольших мастерских. Печатают, расплавляя пластиковую нить (филамент), послойно выкладывая материал, который застывает и образует объект. Используемые материалы: PLA, ABS, PETG, нейлон и другие термопласты.
SLA-принтеры (Stereolithography Apparatus)Применяют фотополимерную смолу, которую послойно затвердевают светом лазера или LED. Обеспечивают высокую точность, отличную детализацию и гладкую поверхность моделей. Используются в стоматологии, ювелирном деле, прототипировании.
DLP-принтеры (Digital Light Processing)Похожи на SLA, но вместо лазера используется проектор, который засвечивает сразу целый слой смолы. Это позволяет печатать быстрее. Отличаются высокой скоростью и качеством печати.
SLS-принтеры (Selective Laser Sintering)Работают с порошкообразными материалами (обычно — нейлон, металл, композиты), которые спекаются лазером по слоям. Позволяют создавать прочные и функциональные изделия без поддержек. Часто используются в промышленности.
SLM и DMLS (Selective Laser Melting и Direct Metal Laser Sintering)Используют металлический порошок, спекаемый лазером. Эти промышленные принтеры применяются для производства деталей из титана, алюминия, стали. Важны для аэрокосмической, медицинской и автомобильной индустрий.
PolyJet/MultiJet ModelingПечать каплями жидкого фотополимера, который сразу отверждается ультрафиолетом. Поддерживают печать множеством материалов и сложными цветовыми комбинациями. Особенно востребованы в прототипировании, медицине, дизайне.
Binder JettingВ этой технологии используется порошок (например, гипс, металл, песок) и жидкий связующий, который наносится слоями, формируя объект. Такая печать часто применяется для создания цветных прототипов или песчаных форм для литья.
Ламинированная объектная технология (LOM — Laminated Object Manufacturing)Послойное склеивание и вырезание листов бумаги, пластика или металла. Используется реже, в основном в промышленности.

Каждая технология 3D-печати имеет свои плюсы и минусы — FDM дешевле, проще в обслуживании, а SLA и DLP дают высокую точность. SLS и металлопечать больше подходят для промышленности и функциональных деталей.

Выбор вида 3D-принтера зависит от задачи, требуемого качества, материалов и бюджета.

Сколько стоят 3D-принтеры

Вот таблица с основными диапазонами цен на 3D-принтеры по видам технологий на 2025 год:

КатегорияТехнологияОриентировочная цена (руб.)Примеры моделей/брендов
Бытовые FDM/FFF-принтерыFDM/FFF15 000–60 000Creality Ender-3, Anycubic Kobra, Prusa Mini
FDM/FFF — средний классFDM/FFF60 000–200 000Prusa i3 MK4, BambuLab P1, Raise3D E2
FDM/FFF — профессиональные и для бизнесаFDM/FFF200 000–600 000 и вышеUltimaker S5, Raise3D Pro3, Prusa XL
Бюджетные фотополимерные принтерыSLA/DLP/LCD20 000–70 000Anycubic Photon, Elegoo Mars, Halot-One
Профессиональные фотополимерные принтерыSLA/DLP/LCD100 000–500 000Formlabs Form 3, Anycubic Photon M3 Max
Промышленные принтеры (SLS, SLM и др.)SLS, SLM и др.от 1 500 000 и вышеEOS, HP, 3D Systems, Stratasys
Продвинутые промышленные машиныSLS, SLM и др.5 000 000–30 000 000+EOS, HP, 3D Systems, Stratasys
Принтеры для печати металломSLM, Binder Jetting и др.7 000 000–100 000 000+EOS, Desktop Metal, SLM Solutions

Для любого уровня следует учитывать дополнительные расходы на расходные материалы, обслуживание и запасные части. Базовый «хороший» домашний принтер стоит 20–50 тыс. руб., продвинутый настольный — 70–200 тыс. руб., промышленного уровня — от полумиллиона и выше.

Даже лучшие недорогие 3D-принтеры для дома могут создавать объекты размера не больше буханки хлеба, а устройства из самой низкой ценовой категории обладают ещё меньшей областью печати: обычно её габариты ограничиваются несколькими сантиметрами по каждой стороне.

Такие принтеры способны изготавливать детали, отличающиеся высокой прочностью, гладкой поверхностью и точной проработкой — что весьма ценно для домашних нужд. С их помощью можно легко напечатать оригинальные вешалки, солонки или уникальные детали и запчасти, которые сложно найти в магазинах.

В то же время принтеры, собранные из акриловых элементов (оргстекла), которые часто встречаются на Aliexpress, по сути, одноразовые, ненадёжные устройства. Их пластиковый корпус быстро изнашивается, вызывает появление люфтов и прочих проблем при печати.

Поэтому, если вы планируете серьёзно заниматься 3D-печатью или рассматриваете покупку принтера как приобретение инструмента для работы, разумнее выбирать более качественные и надёжные модели.

Плюсы и минусы 3D-принтеров

ПреимуществаНедостатки
Быстрое создание прототипов и уникальных изделий без сложной или дорогой оснастки, что снижает расходы и ускоряет разработку новых продуктов.Медленная скорость печати, особенно при создании крупных и сложных объектов — одна деталь может печататься много часов или даже сутки.
Гибкость производства — можно печатать объекты сложной формы, которые сложно получить другими методами.Высокая стоимость готовых изделий по сравнению с массовым производством, особенно при выпуске больших партий.
Практически нет отходов, материал расходуется экономно, так как детали строятся послойно и нет лишних обрезков.Ограниченный размер печати — большинство домашних принтеров не могут создавать детали больше 20–30 см по одному измерению.
Возможность персонализации — удобно создавать изделия, идеально подходящие конкретному человеку, например, медицинские имплантаты, протезы, обувь.Качество поверхности, прочность и точность часто уступают заводским изделиям — могут быть шероховатости, слоистость, возможен брак из-за настроек или дешёвого пластика.
Эффективное производство малых партий — не требует переналадки оборудования или изготовления специальных форм как при литье.Некоторые материалы требуют определённых условий хранения, до отверждения могут быть токсичными. Например, фотополимеры для SLA-печати.
Расширяется выбор материалов — современная печать доступна для металлов, композитов, гибких и даже пищевых или биоматериалов.Необходимость дополнительной обработки изделия — после печати часто нужно удалить поддержки, шлифовать, склеивать, красить.
Домашние 3D-принтеры стали проще в эксплуатации и стоят дешевле, чем раньше.Требуются знания и практика: нужно учиться 3D-моделированию, настройке и обслуживанию самого принтера.

История технологии

3D-печать — относительно современная, быстро развивающаяся технология. Её история началась в 1980-х годах, когда инженер из Японии Хидео Кодама придумал метод создания объектов слой за слоем с помощью фотополимерной смолы и ультрафиолета — именно этот принцип лёг в основу стереолитографии (SLA).

Однако патент на первую полноценную технологию 3D-печати получил в 1986 году американский инженер Чак Халл. Он же изобрёл термин «стереолитография» и основал компанию 3D Systems, которая вскоре выпустила первый коммерческий 3D-принтер.

В 1990-х годах появились и другие методы, например FDM (послойное наплавление пластика), созданный Скоттом Крампом — этот способ сейчас самый распространённый среди домашних 3D-принтеров.

В те годы печать оставалась дорогой и использовалась в основном для прототипирования в промышленности.

С начала 2000-х интерес к 3D-печати начал расти. В 2005 году стартовал проект RepRap — первый относительно доступный домашний 3D-принтер. Это сделало технологию массовой и популярной: люди теперь могли создавать буквально что угодно дома.

В последнее десятилетие 3D-печать совершила революцию в медицине — протезы, органные макеты, импланты, строительстве — дома, мосты, машиностроении и даже в искусстве. Появились принтеры для печати металлом, бетоном, едой и даже живыми клетками.

В декабре 2019 года в Китае напечатали гигантскую «великую стену», а отец и сын в Америке воссоздали культовый автомобиль Lamborghini с помощью самодельного 3D-принтера — и смогли обменять его на настоящий спорткар.

Россия активно осваивает 3D-печать и ищет ей прикладные применения. Уже с 2019 года разрабатываются технологии производства авиационных деталей на принтерах: например, детали для российских вертолётов теперь создаются методом аддитивных технологий.

Появились первые дома, напечатанные на огромных строительных принтерах: так, весной 2021 года мы писали, что в США впервые строится целый жилой район из 3D-печати, а в России летом того же года заявили о строительстве коттеджей по цене до миллиона рублей за дом. Трёхмерная печать позволила снизить стоимость, сделать стройку быстрой и экологичной.

Со временем 3D-печать пришла и в другие сферы. Например, в августе 2021 года учёные напечатали на 3D-принтере самую дорогую говядину — это эксперимент в области пищевой промышленности, позволяющий создавать еду из клеточных культур.

В условиях санкций и ограничений, российский бизнес использует трёхмерную печать для восполнения нехватки иностранных запчастей. В Москве помимо промышленного применения 3D-печать появилась даже в ритуальных услугах: в мае 2022 года на кладбище впервые был установлен напечатанный памятник.

Будущее 3D-принтеров

Сегодня 3D-печать — это уже не экзотика, а инструмент для инженеров, архитекторов, медиков, дизайнеров и энтузиастов по всему миру. Будущее 3D-принтеров обещает быть захватывающим и многогранным: эта технология уже меняет, а в ближайшие десятилетия, похоже, радикально трансформирует самые разные сферы нашей жизни.

Ожидается значительный рост точности, скорости и доступности 3D-печати. Уже сейчас развивается технология многоцветной и многокомпонентной печати, позволяющая создавать не только прототипы, но и сложные изделия сразу из разных материалов: пластика, металлов, керамики, полимеров, углеволокна и даже биологических тканей.

На смену дорогим промышленных установкам приходят компактные, относительно недорогие умные устройства для дома и офиса.

В биомедицине будущее 3D-печати связано с органическим регенеративным производством. Учёные уже научились печатать протезы и импланты по индивидуальным параметрам, а в ближайшие годы ожидаются прорывы в области создания тканей, сосудов и даже органов для трансплантации. Если эта мечта сбудется, очереди на пересадку могут уйти в прошлое.

Архитектура и строительство также станут свидетелями масштабных изменений: 3D-принтеры уже строят дома, мосты и целые поселения из бетона и переработанных материалов. В будущем несколько печатных роботов смогут возвести здание из местного сырья за несколько дней без значительных отходов продукции.

В промышленности уже испытываются системы, позволяющие печатать детали и узлы прямо там, где они понадобились. Это сулит логистическую революцию — не надо держать бесконечные склады запчастей, их можно напечатать по необходимости.

В долгосрочной перспективе развитие искусственного интеллекта и материаловедения, скорее всего, сделают 3D-принтеры по-настоящему универсальными фабриками на каждом столе: придумываешь или находишь вещь — и она тут же появляется у тебя.

Конечно, остаются важные вызовы — вопросы экологии, авторского права, стандартизации и безопасности. Но в целом будущее 3D-печати видится как более независимое, эффективное, устойчивое и творчески свободное общество, в котором производство вещей будет максимально приближено к их потребителям.

FAQ

Принцип работы 3D-принтера?

3D-принтер послойно наносит и сплавляет материал (чаще пластик), создавая из цифровой модели реальный объект.

Сколько стоит 3D-принтер для дома?

Домашний 3D-принтер стоит от 15 000 до 50 000 рублей в зависимости от характеристик и бренда.

Что можно напечатать на 3D-принтере?

Игрушки, детали, посуду, чехлы для телефонов, украшения, элементы декора, ремонтные запчасти и многое другое.

Как выбрать 3D-принтер новичку?

Ориентируйтесь на принтеры с простым управлением, достойной поддержкой, надёжной механикой и популярными марками. Часто выбирают принтеры типа FDM/FFF.


Эта статья — одна из тысяч в «Энциклопедии "Секрета фирмы"». В этом проекте мы простыми словами рассказываем о сложных терминах и явлениях. Посмотрите другие статьи «Энциклопедии», чтобы лучше понимать мир, в котором мы живём.