3d печать

В этой статье я бы хотел рассказать о последних трендах на рынке 3D-оборудования, какие продукты стали более востребованными, а какие, наоборот, постепенно уходят со сцены.

2020 год стал для всех серьезным испытанием, но, как ни странно, пандемия, как лакмусовая бумажка, проявила самые важные достоинства 3D-печати. Когда нарушились цепочки поставок, эта технология пришла на помощь больницам, испытывающим трудности с масками, клапанами для аппаратов ИВЛ, назальными палочками для взятия ПЦР-тестов и многим другим. Оказалось, что всё это можно печатать в кротчайшие сроки на любых 3D-принтерах от самых простых домашних моделей до промышленных аппаратов. Это решение спасло жизни людей и привлекло огромное внимание к 3D-печати, как к технологии, которая может прийти на помощь в любом месте, в самой сложной ситуации.

Фотополимерная 3D-печать

С точки зрения инноваций, 2020 год стал прорывным для фотополимерной 3D-печати. Я бы сравнил это с 2013 годом, когда компания MakerBot выпустила на рынок первый доступный 3D-принтер для домашнего и офисного использования - MakerBot Replicator 2. В результате многолетних усилий сообщества энтузиастов на свет явились модели, доступные рядовому пользователю. До этого они стоили сотни тысяч долларов и были доступны крупным компаниям. Технологи 21 века бросили вызов инженерам старой школы, и это полностью изменило правила игры.

Сегодня примерно тоже самое можно сказать про фотополимерную 3D-печать по технологии LCD, т.е. создание моделей с помощью засветки смолы LED-лампой через LCD-матрицу. Эта технология не была новой, но она смогла выйти на совершенно новый уровень в связи с внедрением современных моно дисплеев с разрешением 4K. Это одновременно дало возможность увеличить скорость печати, улучшить качество и точность готовых изделий, увеличить максимальный размер изготовляемых моделей, а также снизить цены на принтеры в несколько раз, учитывая, что эти моно дисплеи имеют значительно больший срок службы. Это ли не мечта любого покупателя? Часто ли мы встречаемся с такими чудесами? Все уже привыкли, что каждый новый iPhone слегка лучше предыдущего, но при этом сильно дороже, а тут случилась прямо противоположная ситуация. Возможно, это обусловило взрывной спрос на подобное оборудование, ведь покупатели по всему миру стали в длинные виртуальные очереди в ожидании своих заказов, а социальные сети наполнились восторженными постами о новеньких игрушках (3D-принтерах).

Вторым важнейшим фактором роста рынка стало существенное снижение цен на фотополимерные смолы для 3D-печати и оборудование для постобработки моделей. Цена на смолы упала примерно в два раза за последние 1,5 года, и при этом сильно увеличилось их разнообразие, что, в свою очередь, расширило ассортимент конечных изделий и снизило их себестоимость. Снизилось время печати. На российском рынке литр фотополимера сейчас стоит в среднем 4500 рублей. Здесь стоит обратить внимание на то, что 3D-модели, напечатанные из смолы, также требуют постобработки (промывают в спирте или воде, засвечивают в специальной УФ-камере и т.п.). Высокая стоимость такого дополнительного оборудования также являлась сдерживающим фактором для спроса на принтеры, но в прошлом году появились бюджетные устройства по типу два в одном, которые решают и эту проблему. Цена подобных устройств сейчас не превышает 15000 рублей. Все это вместе дало огромный рост интереса к фотополимерной 3D-печати в разных областях, но прежде всего в стоматологии и производстве ювелирных изделий по индивидуальному заказу (на фото устройства два в одном).

Главной звездой рынка стала малоизвестная тайваньская компания Phrozen. Она первой выпустила модель с разрешением 4K Shuffle 4K, а также бюджетный вариант с моно дисплеем Sonic Mini, и, наконец, первый принтер с моно дисплеем 4K - Sonic 4K. Параллельным курсом с Phrozen двигалась китайская компания из Пекина UNIZ, которая хоть и представила свои разработки чуть раньше, но не смогла сделать свои принтеры достаточно простыми и дешевыми для массового покупателя.

Вдогонку за Phrozen кинулись другие китайские производители, такие как Anycubic, Elegoo, Creality, Wanhao, Flashforge, EPAX, Peopoly и некоторые другие, но пока их модельный ряд не может в полной мере конкурировать с Phrozen. И тем не менее, рынок пережил огромный рост, а результатом роста продаж оборудования закономерно стал рост использования этого оборудования в самых разных отраслях. Ну а собственно зачем вообще нужны такие 3D-принтеры?

Я уже упомянул о применении их в стоматологии и создании ювелирных изделий по индивидуальному заказу, подробнее об этом можно прочитать в наших обзорах (ссылка на обзоры), но это узкоспециальное использование. Что же касается более массового сегмента, то свершившаяся революция больше всего пришлась на руку мейкерам, любителям моделизма, косплеерам, создателям миниатюр, любителям воссоздания сражений в миниатюре и т.п. увлечений.

Многие люди живут своими хобби, и для них возможность получить такой универсальный инструмент, как недорогой, но при этом очень функциональный 3D-принтер для воплощения в жизнь идей, стала настоящим подарком. Особенно во времена пандемии, когда надо было оставаться дома и чем-то себя занять. Два события сошлись в одной точке, и это привело к тому, что в сегменте настольных 3D-принтеров доля фотополимерных моделей составила порядка 30% против не более 10% годом ранее, и тенденция роста этого сегмента продолжается. Сейчас на рынке доступны модели принтеров по цене от 12900 рублей до 135000 рублей, и даже самый бюджетный из них легко справится с любыми задачами вроде печати фигурок из игр или художественных моделей.

Конвейерная 3D-печать

Первой по распространённости стала технология 3D-печати FDM/FFF. Она работает по принципу плавления пластиковой нити и послойному формированию 3D-модели и за последний год не претерпела никаких инноваций. Все ведущие мировые производители впали в своеобразную спячку и, в отсутствии выставок, конференций и других значимых событий, не предъявили рынку никаких значимых новинок. Пожалуй, единственным заметным событием стал анонс появления 3D-принтеров ленточного типа с условно бесконечным размером модели по оси Z. Первым такую модель показал мировой лидер в производстве настольных 3D-принтеров компания Creality, которая в содружестве с известным блогером Наоми Ву (Naomi Sexy Cyborg Wu) представила принтер 3DPrintMill CR-30. А в след за ними свою версию этого решения анонсировал молодой стартап из Германия iFactory3D. В этом году мы увидим битву между этими компаниями за лидерство в этом новом сегменте 3D-печати.

Хотя сама идея использования ленты не новая, она уже довольно давно была представлена принтерами американской компании BlackBelt 3D. До этого она не находила широкого распространения в силу высокой стоимости. Новые же игроки предлагают свои модели в ценовой категории до 100 тысяч рублей, и поэтому их привлекательность будет существенно выше для покупателей. Такое бюджетное решение позволит легко организовать мелкосерийное производство необходимых деталей практически без участия человека, необходимо будет только вовремя устанавливать новые катушки с нитью. Это важный шаг для начала использования 3D-принтеров не только как оборудования для прототипирования, но и как производственного оборудования, что открывает для 3D-печати огромные перспективы.

Ну а пока это только планы на будущее, основные усилия производителей 3D-принтеров направлены на фейс-лифтинг и рестайлинг своих моделей, когда обновленные модели дополняются цветным тачскрин дисплеем, Wi-Fi, веб-камерой и прочим функционалом, напрямую не влияющим на качество и скорость печати. Это в целом улучшает пользовательский опыт и упрощает возможность начала работы с принтером новых пользователей, особенно, из поколения, выросшего в эпоху гаджетов. Однако, это никак не решает основных проблем 3D-печати низкую скорость и недостаточно хорошее качество конечных изделий. Вывод из всего этого можно сделать следующий: возможно, будущее 3D-печати лежит в области новых материалов, и технология FDM/FFF уже достигла своего пика. У нее по-прежнему есть масса преимуществ: прежде всего, низкая стоимость сырья, универсальность (на одном принтере можно создавать абсолютно разные модели), легкость в постобработке, простота использования, что отлично подходит для школьников и студентов, для которых 3D-печать, наряду с 3D-моделированием открывает массу возможностей для будущей профессиональной реализации.

Лидеры рынка 2021

Если говорить об итогах года с коммерческой точки зрения, то, как и ранее, среди производителей в штуках лидирует китайская компания Creality со своим огромным модельным рядом из почти 40 моделей во главе с абсолютным бестселлером - принтером Ender-3. В денежном выражении лидером рынка также остается голландский производитель Ultimaker, принтеры которого считаются эталонными по качеству печати и простоте использования. В России последние годы лидером является компания Picaso 3D, которая в прошлом году начала поставки долгожданной новинки принтера Designer XL Pro. Этот принтер отличает большая область печати и наличие двух экструдеров. Модель сразу стала пользоваться повышенным спросом. Вторым игроком на рынке, как в мире, так и в России, стала в прошлом китайская, а ныне глобальная компания Raise3D, которая выпустила в продажу модель 3D-принтера с двумя независимыми экструдерами Raise3D E2. Система IDEX дает возможность пользователю, с одной стороны, увеличить производительность своего 3D-принтера в два раза за счет наличия двух независимых экструдеров, а, с другой стороны, воспользоваться вторым экструдером для печати растворимых поддержек при создании сложных моделей (подробнее об этой технологии можно почитать в нашем обзоре).

Среди производителей фотополимерных 3D-принтеров в штуках лидирует Phrozen, а вплотную к нему идут Elegoo и Anycubic. Такая ситуация характерна и для России, хотя место не очень известной у нас марки Elegoo занимает исторически популярный брэнд Wanhao. По финансовым показателям лидером остается американская компания FormLabs, принтеры которой работают по технологии SLA (используя лазер для засветки материала), но ее закрытая экосистема с очень дорогими материалами вызывает все больше вопросов у пользователей, тем более что, с точки зрения качества печати, конкуренты из бюджетного сегмента уже нечем не уступают ее моделям. Подробнее о разнице в технологиях можно почитать в нашем обзоре.

3D-печать на Марсе

Ну и наконец пару слов о полетах на Марс. В 2018 году NASA провел конкурс на тему того, как наиболее эффективно можно будет создавать жилые модели для первой человеческой колонии на Марсе. Победителем стала команда из Арканзаса, которая предложила печатать дома на строительном 3D-принтере из имеющихся на планете материалов - смеси из базальтового волокна, добываемого из марсианских пород, и полимолочной кислоты, полученной из растений, выращенных на Марсе.

Красивая история, но вроде бы очень далекая от реальности. В прошлом году на мировой рынок вышел стартап с российскими корнями Mighty Buildings, который уже в этом году начинает производство и поставку домов покупателям в Калифорнии, созданных на строительном 3D-принтере. Получается, что Марсианские хроники обрастают необходимым опытом. Буквально на днях стало известно, что компания закрыла еще один раунд по привлечению инвестиций в размере 40 млн. долларов и планирует расширять производственную базу и увеличивать ассортимент предлагаемых построек.

Итог

Подводя итог, можно сказать, 3D-печать активно развивается в разных направлениях и весь потенциал этой технологии пока не раскрыт. Мы видим, что ее применение развивается в различных отраслях, это и медицина (стоматология, ортопедия, протезирование, трансплантология), и пищевая 3D-печать (шоколад, тесто, желе), строительство (дома, мосты), печать кроссовок, скульптур, лодок, частей двигателей, беспилотников и многого другого. Наверное, потребуются еще сотни патентов, миллиарды долларов инвестиций, появление новых материалов и оборудования для того, чтобы 3D-печать заняла свою нишу в производстве различных товаров, сооружений и устройств, но уже сейчас идет активное внедрение этой технологии в нашу жизнь. Мы уже сейчас летаем на самолетах, в которых есть 3D-печатные детали, ездим на машинах с 3D-печатными компонентами, едим в ресторане напечатанный на 3D-принтере десерт, бегаем в кроссовках с 3D-печатными стельками, играем на 3D-печатной гитаре, созданной специально для вас в единственном экземпляре с учетом всех ваших анатомических и музыкальных особенностей и это все уже сегодня! А что будет завтра, даже сложно предположить. Возможностей безграничный океан Первое, что выдает подсознание, - терминатор. И придет он не из будущего, а из 3D-принтера. Звучит это пока амбициозно и фантастично, но, кажется, ждать осталось недолго.

Александр Корнвейц

Основатель и генеральный директор компании Цветной мир

Тайваньская компания Phrozen была основана в 2016 году энтузиастами 3D-печати и до недавних пор была неизвестна широкому кругу покупателей, пока в 2019 году не провела очень успешную краудфандинговую кампанию по сбору средств на выпуск новой модели принтера -Phrozen Transform. В ходе этой кампании было собрано более полумиллиона долларов от 139 мейкеров по всему миру и, несмотря на некоторые задержки, уже в марте 2020 года все покупатели получили долгожданные принтеры.

По цене меньше 2000$ пользователи получили настольный принтер с огромной областью построения. Это стало прорывом в бизнесе Phrozen. Параллельно компания Phrozen первой представила на рынок принтер с LCD дисплеем с разрешением 4K, что также стало трендом в фотополимерной 3D-печати.

Сегодня Phrozen лидирует на рынке бюджетных фотополимерных 3D-принтеров прежде всего за счет более высокого уровня R&D и активного внедрения инновации. И уже очевидно, что из-за нехватки производственных мощностей она не в состоянии обеспечить ажиотажный спрос на свою продукцию. Тем не менее, даже несмотря на многочисленные задержки и высокую стоимость доставки с Тайваня, покупатели по всему миру готовы ждать именно оборудование Phrozen. Ведь покупая именно его, они могут получить уникальный продукт, не представленный в линейке других производителей. Здесь, как в рекламном штампе: При всем богатстве выбора другой альтернативы нет.

Модельный ряд

Ну а теперь давайте подробно рассмотрим продуктовый портфель Phrozen, который условно можно разделить на 3 линейки. В первую мы включили принтеры Sonic Mini 4K и Sonic Mighty 4K. Кому подойдут эти модели? В первую очередь, для создателей миниатюр, аниматоров, моделистов, косплееров и прочих увлеченных своими хобби людей. Конструктивно эти аппараты отличаются только размером рабочей камеры, в Mini используется дисплей 6, а в Mighty 9,3. Но при этом у модели Mini 4K разрешение по XY 35 микрон, а у Mighty 4K 52 микрон, и качество печати детализированных элементов соответственно на Mini 4K лучше. А вот максимальный размер модели или максимальное количество одновременно печатающихся моделей существенно больше в Mighty 4K. Тем не менее, оба принтера отлично справляются с разнообразными задачами.

Вторую линейку можно назвать профессиональной. Здесь представлены модели Sonic 4K и Sonic XL 4K. Эти принтеры, прежде всего, нашли свое применение в стоматологии и создании ювелирных изделий. Чем же они отличаются от начальной линейки принтеров Phrozen? В этих моделях все направлено на увеличение надежности, а, соответственно, и производительности. Металлический корпус с крышкой на петлях, улучшенные направляющие по оси Z с более плавным подъемом платформы, алюминиевые ванночки для печати и другие отличия позволяют пользователям использовать эти принтеры в режиме нон-стоп. Отличаются модели также только размером. Sonic 4K использует матрицу 6.1, а его старший брат - 8,9. Это значит, что разрешение в Sonic 4K ниже 35 микрон, и качество детализированных моделей выше. Зато Sonic XL 4K берет своими размерами, которые пригодятся для печати больших моделей или их большого количества.

Ну и последняя линейка состоит из одной модели Phrozen Transform, которая поставляется в двух вариантах Standard и Fast. Внешне они ничем не отличаются. В версии Standard установлен LCD дисплей 4K, а в версии Fast - LCD дисплей Mono 4K, который позволяет существенно ускорить процесс печати, что особенно важно для моделей большого размера, например, архитектурных. Печать может занимать дни, и возможность ускорить получение результата высоко ценится многими клиентами. Также эти принтеры используются для массовой печати небольших изделий, но надо учитывать, что с учетом большого размера матрицы, разрешение по XY в них составит 76 микрон. Этого может не хватить для обработки мелких детализированных моделей (вероятны проявления эффекта замыливания мелких элементов).

Применение

Теперь рассмотрим самые популярные задачи для фотополимерных 3D-принтеров Phrozen.

• Создание миниатюр по собственным оригинальным рисункам для продажи фанатам игр, сериалов, комиксов, фильмов и аниме

• Создание эксклюзивных моделей кораблей, самолетов, поездов и автомобилей

• Создание исторических миниатюр по оригинальным рисункам или с помощью сканирования существующих образцов

• Создание оружия, аксессуаров и масок для косплееров

• Создание архитектурных макетов

• Создание выставочных макетов

• Прототипирование в различных областях

• Стоматология в разных ее аспектах

• Ювелирное дело

Для получения максимально качественного результата фотополимерной 3D-печати необходимо обратить особое внимание на постобработки моделей и использование качественных фотополимерных смол. Напечатанные модели необходимо промывать в спирте или в воде (в зависимости от типа смолы) и потом дозасвечивать в ультрафиолетовой камере. Для этих целей компания Phrozen выпускает УФ-камеры 3 видов, которые отличаются размером. Выбирать камеру следует исходя из размера вашего 3D-принтера. На сегодняшний день доступно 3 модели: Cure V2, Luna и XL.

Cмолы Phrozen подходят для большинства фотополимерных 3D- принтеров, печатающих на волне 405 нм. В линейке представлены стандартные смолы, гибкие, усиленные, 4Kи многие другиеинтересные по своим характеристикам и назначению. Подробнее о фотополимерах Phrozen можнопрочитать тут.

Выводы

Подводя итоги, отметим, что экосистема Phrozen, состоящая из принтеров, материалов, оборудования для постобработки и программного обеспечения, позволяет пользователям эффективно использовать 3D-печать. Линейка Phrozen полностью закрывает существующий спрос на фотополимерные 3D-принтеры и предлагает модели под разные задачи в приемлемых ценовых категориях.

Сравнительная таблица характеристик3D-принтеров Phrozen

Александр Корнвейц

Основатель и генеральный директор компании Цветной мир