3D-печать как инструмент в макетировании и моделизме

Моделизм это огромный пласт людей и направлений: начиная историческим моделированием миниатюр, заканчивая действующими радиоуправляемыми моделями техники. Моделизм это серьезный спорт, со своими правилами, соревнованиями и традициями.

Насколько же такая новая и не всем доступная (пока) технология 3d печати применима в рамках моделизма?

Моделизм делится на две большие группы: стендовый моделизм и постройка действующих моделей. В ходе подготовки данной статьи было опрошено множество людей, профессионально занимающихся моделизмом во всем его разнообразии. Самое удивительное, что мнения, касаемо 3d печати, резко разделились, поэтому давайте разбираться в этом вопросе более детально.

Архитектурные макеты

С появлением современных CAD систем и технологии 3d печати, архитекторы с удовольствием откинули в стороны ватманы и клей. Данная технология прижилась здесь идеально. Теперь нет необходимости корпеть над бумажными чертежами, а имея уже подготовленную трехмерную модель, отправить ее на печать не составляет никаких проблем.

“В университете уже давно все проектируют в AutoCad или подобных системах, а купив принтер, у меня освобождается огромное количество времени, которое я могу потратить на что угодно. Хотя иногда, заказчики макетов просят, чтобы он был сделан именно из бумаги, но такое бывает не часто, главное результат “ - рассказал нам один из студентов архитекторов.

По нашему опыту, используя 3D принтер можно добиться ускорения работ, например сразу распечатать целый сегмент здания со всеми подробностями, в том числе и сразу в цвете, используя принтеры, особенно порошковые можно печатать очень сложные формы - все что вы сможете смоделировать в компьютере.

С другой стороны если у вас простой макет который требует большого числа похожих элементов, несложной формы их можно поставить на FDM принтер и печатать в больших количествах ни на что не отвлекаясь.

Но в печати есть и недостатки, прежде всего качество поверхности, предметы из порошкового материала имеют шагрень, а цветопередача на принтерах печатающих цветом не очень высока, и пропечатать например небольшую надпись будет довольно сложно, хотя сейчас эта проблема решается появлением полноцветных 3D принтеров печатающих бумагой, где точность печати и цветопередачи достаточна высокая.

Изделия из FDM принтера отличаются слоистостью поверхности и им требуется постобработка, шлифовка и грунтовка.Так же многое упирается в точность печати, например при печати копии здания в масштабе, все его элементы сильно уменьшаются и не всегда их можно пропечатать, хотя тут могут помочь фотополимерные принтеры, но они отличаются дороговизной материала.

Преимущества: Скорость, дешевизна материала в некоторых технологиях.

Недостатки: Требование постобработки, недостаточная точность печати.

Какие макеты можно делать с помощью 3D-печати?

Исторические и игровые миниатюры

Создание миниатюр так же довольно востребовано в моделизме, например при создании макета какой-либо улицы или здания часто требуются фигурки людей или миниатюрные лавочки, это все можно быстро и точно пропечататаь на фотополимерном принтере. При наличии своего принтера это выходит дешевле чем заказывать уже готовые отливки.

Так же, 3D печать является замечательным выходом если вам нужна небольшая серия фигур на уникальный проект, нужны лишь цифровые модели нужных фигур и вы можете распечатать всю партию в течении дня, тогда как изготовление этих фигурок вырезая например их из воска и затем отливая займет значительно больше времени и затрат ресурсов.

Но нужно помнить что фотополимерные изделия после печати требуют постобработки, промывки и дополнительного отвержения, это все не сложно, но занимает время, к тому же большинство высокоточных материалов для 3D печати довольно хрупкие, в отличие от покупных миниатюр, которые чаще всего льются из более прочных пластиков.

Преимущества: Скорость, дешевизна, возможность изготовления уникального изделия.

Недостатки: Хрупкость изделия, требование постобработки, требование хорошей 3D модели

В данном виде моделизма основной упор делается на покраску и оформление моделей. Многие из них по праву можно назвать произведениями искусства. Казалось бы, все уже придумано до нас, миниатюры и фигурки уже много лет продаются разными фирмами, выбирай и раскрашивай. Увы для России мы сталкиваемся с одной серьезной проблемой, практически все высокодетализированные модели импортные (Германия и США), и в каталогах отсутствуют модели Российской техники и миниатюры русских солдат и т.д.

Стендовый моделизм военной техники

И здесь мы приходим к первому противоречию интересов. Дело в том, что понятие стендового моделизма подразумевает создание не действующих моделей, максимально приближенных (визуально) к оригиналу. И если создается модель старинного парусника, то применение пластика категорически неприемлемо профессионалами.

Чаще всего такие модели делаются полностью вручную, выверяя каждый шпангоут, подгоняя все детали друг к другу. По сути в этом и состоит вся суть данного хобби. Хотя в данном случае иногда используют фрезерные ЧПУ станки.

Но если отойти в сторону и взглянуть на создание моделей современной техники, то здесь уже допускается применять любые материалы, начиная с классических для моделизма материалов: фанера, пенопласт, листовой пластик (даже коробки от доширака идут в ход), стеклотекстолит и т.д.

В данном случае применение 3D принтеров является находкой. Главное подобрать подходящий принтер под нужный масштаб.

К примеру для моделей масштаба 1:32 идеально бы подошел принтер Prism Pro или Hercules с областями печати.

А для маленьких и детализированных моделей масштаба 1:100 и крупнее (больше масштаб, меньше габарит) хорошо подходят фотополимерные принтеры, такие как: Formlabs

Но не стоит забывать об одном недостатке 3D печати, которой обладают практически все доступные принтеры – видимость слоев или другими словами полосатость модели, после печати приходится убирать эту фактуру, хотя на хороших принтерах достаточно одного слоя краски или грунта, чтобы полностью сгладить модель.

Действующие модели

Общаясь с людьми, увлеченными данным хобби мы с удивлением узнали, что 3D принтеры многими используется, но далеко не во всех моделях.

Действующие модели часто оснащаются мощными силовыми агрегатами, навороченной электроникой, говоря о скоростных моделях судов, практически всех моделях автомобилей (монстры, трагги, багги, траки, шорт-корсы, ралли, триалы, трофи), подводных лодках и авиамоделях (в том числе и на реактивной тяге) материалы, доступные для 3D печати не могут выдержать таких колоссальных нагрузок, либо не соответствуют требованиям по соотношению прочности к массе или герметичности.

Поэтому допускается лишь изготавливать декоративные элементы. Классические материалы, применяемые в данных моделях - стекловолокно, углепластик, эпоксидные и полиэфирные смолы, листовой ударопрочный полистирол, нержавеющие стали, титан и алюминий. В авиации особое место занимает углеволокно и авиационная фанера.

Но выход есть, и в случаях, когда невозможно применять материалы, доступные на 3д принтерах. Моделисты печатают матрицы, заливают в них силиконовые смолы (ссылка на смутон) и после отверждения получают масштабные копийные модели колес, необходимых для каждой модели. В трофи радио моделизме часто возникает потребность распечатать корпус автомобиля из ABS пластика в масштабе 1:10, чтобы впоследствии отформовать по нему кузовные элементы будущего автомобиля из жести, алюминия, лексана или карбона.

Но, как и везде есть свои исключения, например существует проблема точно изготовить корпус судна (не скоростная модель), ведь любая неточность приведет к сложности в управлении или полной неспособности судна ходить (плыть). Те, у кого есть доступ к ЧПУ фрезерным станкам, используют их в полной мере, но куда проще в данном случае использовать 3D принтер, ведь он может создать ту форму, которая не доступна для ЧПУ станка, а также в плюс принтера можно отнести возможность изготавливать детали в квартире или на балконе особо не мешая соседям и домочадцам. К тому же принтер автономен и требуется лишь запустить печать, а в это время заниматься своими делами.

Отдельно выделим применение 3D принтеров в авиации, а конкретно в создании квадрокоптеров. В этом случае все неоднозначно, с одной стороны, следует применять максимально легкие и прочные материалы, но вместе с тем возможен симбиоз сложных по форме печатных деталей с простыми, но прочными каркасными элементами. Например каркас квадрокоптера может состоять из углепластиковых трубок, но соединительные элементы изготовить на принтере. И здесь важно правильно рассчитать конструкцию, чтобы при аварии и падении ломались дешевые защитные элементы, а вся “начинка” оставалась целой.

Стоит упомянуть и о проекте OpenRC, где люди создают печатные радиоуправляемые модели, при этом заведомо знают пределы своих изделий. Этот проект может помочь без больших затрат познакомиться с миром радиоуправляемых моделей, освоить инженерное дело, научиться моделировать и в дальнейшем использовать опыт в жизни, либо при создании более серьезных соревновательных моделей.

Применяемое оборудование:

*На сегодняшний момент 3D принтер снят с производства. Другие модели производителя Picaso здесь.

Picaso 3D Designer PRO 250 - 299 000 рублей. Технология печати: FDM. Рабочая камера: 200x200x210 мм. Толщина слоя: 50 мкм

*На сегодняшний момент 3D принтер снят с производства. Другие модели с технологией FDM здесь.

Prism Pro. Технология печати: FDM. Рабочая камера: 400х400х850 мм. Толщина слоя: 50 мкм.

*На сегодняшний момент 3D принтер снят с производства. Другие модели проиводителя здесь.

Hercules Strong. Технология печати: FDM. Область построения: 300х290х370. Толщина слоя: 50 мкм.

*В настоящее время выпущена улучшенная версия принтера Formlabs Form 3.

Formlabs Form 2. Технология печати: SLA\DLP. Рабочая камера: 145x145x175 мм. Толщина слоя 25 мкм.

*На сегодняшний момент 3D принтер снят с производства. Другие модели здесь.

Mcor Arke. Технология печати SDL. Рабочая камера: 240х205х125 мм. Толщина слоя от: 100 мкм.

*На сегодняшний момент 3D принтер снят с производства. Другие модели здесь.

Projet 660. Технология печати: CJP. Рабочая камера: 254x381x203 мм. Толщина слоя от: 100 мкм.

*На сегодняшний момент 3D принтер снят с производства. Другие модели с технологией MJP здесь.

Projet MJP 2500. Технология печати: MJP. Рабочая камера: 295x211x142 мм.

Russian DLP. Технология: SLA; DLP. Рабочая камера: 124х70х180 мм. Толщина слоя от: 20 мкм.