Периферийные устройства

Лазерные 3D-моделирующие устройства

В процессе работы лазерного 3D-моделирующие устройства на рабочий стол послойно наносится жидкий фотополимер. После нанесения каждого слоя, в тех местах, где фотополимер должен отвердеть, поверхность фотополимера засвечивается лазерным лучем. Таким образом объект наращивается послойно. После завершения формирования последнего слоя достаточно извлечь затвердевший объект из жидкого фотополимера.

Кроме этого существуют лазерные 3D-моделирующие устройства, в которых вместо фотополимера используется металлический или полимерный порошок, который при формировании каждого нового слоя спекается лазером до твердого состояния. Технологии лазерного спекания могут отличаться типом и мощностью применяемого лазерного излучателя.

3D-моделирующие устройства, основанные на экструзии пластика

В таких устройствах, на будущее изделие, методом непрерывной экструзии, наносится расплав полимера в форме струи, диаметром от нескольких десятых миллиметра до нескольких миллиметров . Склеиваясь между собой, слои формируют будущее изделие. Управляет движением экструдера трехкоординатная кинематическая система, сходная с той, что применяется в пишущих или режущих плоттерах или гравировально-фрезерных станках. Известны так же специальные экструдерные насадки на обычный фрезерный станок с ЧПУ, преобразующие его в 3D-моделирующие устройство.

3D-принтеры для печати на объёмных объектах (на 3D-объектах)

В отличии от традиционных принтеров, тем или иным способом создающих изображение на плоских носителях - на бумаге, пленке или металлической фольге, 3D-принтеры могут наносить изображение на трехмерные (объемные) объекты, например на кружки, мобильные телефоны, сувениры, брелки,ручки и другие самые обычные изделия.

В отличии от тампонной печати, 3D-принтер не требует изготовления печатных форм, сведения красок и  может оперативно выполнять печать, в том числе и полноцветную, в сколь угодно малых тиражах.

Работа 3D-принтеров, как правило, основана на применении струйной печати, подобно струйным принтерам, только механизм протягивания бумаги заменен на устройство ориентирующее запечатываемый объект во время печати.

Известны так же 3D-принтеры, осуществляющие полноцветную печать на ногтях рук или ног, что с успехом применяется в таком виде маникюра, как нэйл-арт.

 

Рисунок 8. 3D принтер BJET500.

 

1.9 Другие принтеры

• Барабанные принтеры (англ. drum printer).

Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIVAC. Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр. Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Далее бумага сдвигалась на одну строку и машина печатала дальше. В СССР такие машины назывались алфавитно-цифровыми печатающими устройствами (АЦПУ). Их распечатки можно узнать по шрифту, похожему на шрифт пишущей машины и «прыгающим» по строке буквам. Скорость вывода барабанного принтера была и остаётся самой высокой среди всех известных печатающих устройств, но и она далеко не являлась пределом возможности данной технологии. Печать производилась на рулонной бумаге, из-за чего системщики называли результат распечатки «простынёй».

 

Рисунок 9. Барабанный принтер НР DESIGNIET 1055

 

• Принтеры типа «ромашка» (лепестковые принтеры)

По принципу действия были гибридом барабанных и печатной машинки. Имели один набор букв, располагающийся на гибких лепестках пластмассового диска. Диск вращался, и специальный электромагнит прижимал нужный лепесток к красящей ленте и бумаге. Так как набор символов был один, требовалось перемещение печатающей головки вдоль строки, и скорость печати была заметно ниже, чем у барабанных принтеров. Заменив диск с символами, можно было получить другой шрифт, а, вставив ленту не чёрного цвета — получить «цветной» отпечаток. Для этого в наборе команд принтера могла присутствовать команда «пауза».

Кроме ромашки, деталь с литерами могла иметь форму наперстка, (усеченного) шара или даже гусеничной цепи (chain printer).

Телетайпные принтеры состояли из электромеханической части, повторяющей электрическую печатную машинку, и модема. То есть, в один блок были объединены электрическая клавиатура, электромеханический рычаговый символьный принтер и устройство приёма и передачи информации по каналу связи. Дополнительно подключалось устройство записи и считывания перфоленты, обычно 5-рядной (5-битной).

 

Рисунок 10. Принтер типа «ромашка» Prestige Pica 10

 

• Экспериментальные разработки:

Японская компания PrePeat в рамках программы защиты окружающей среды выпустила принтер, не требующий для работы ни чернил, ни тонера, ни бумаги. Для печати вместо бумаги используется тонкий белый пластик. Один и тот же лист можно использовать много раз: перед повторной печатью он автоматически очищается в принтере.

 

Рисунок 11. Экспериментальный принтер Prepeat.

1.10 Сравнительная таблица.

Таблица преимуществ и недостатков технологий.

Технологическая задача	Аддитивная технология	Субтрактивная технология
Получение изделия Произвольной формы	Возможно, кроме этого возможно получить деталь во внутренней полости другой детали или сложную форму внутренней полости.	Возможно
Материал получаемого Изделия	Разнообразные полимеры, в том числе фото полимеры, гипс, материалы порошковой металлургии, металлы и др.	Практически любой материал, за исключением чрезмерно крошащихся (некоторые виды резины) или наматывающихся на фрезу(ткань)
Точность формы изделия, качество поверхностей.	Обычно невысокая, определяется совокупностью равномерности нанесения слоев материала и механическими деформациями материала в процессе работы, поверхности изделия могут имеют существенную шероховатость	Очень высокая. Возможно выведение поверхностей, с гранями, почти зеркальной чистоты, однако есть существенные трудности с прорезанием внутренних углов, минимальный радиус скругления которых ограничивается минимальным диаметром фрезы.
Возможность одновременного нанесения изображения на изделие, в процессе получения формы	Возможно, при совмещении техпроцесса с технологией струйной 3D-печати.	Невозможно.
Скорость получения изделия	Зависит от общего объема изделия и требований к качеству.	Зависит от объема срезаемого материала, от физических свойств материала заготовки, требований к качеству изделия, качества используемых фрез.
Возможность дальнейшей обработки получаемого изделия	Зависит от материала изделия. Если требуется качественная покраска, шероховатые поверхности следует доработать.	Зависит от материала изделия.
Требования к внешней среде, условия эксплуатации, влияние на среду эксплуатации.	Аналогичны требованиям к эксплуатации офисного или промышленного оборудования помещении. Некоторые материалы применяемые при аддитивной технологии не переносят высокую влажность окружающей среды (гипсовый порошок твердеет). Оптика лазерных устройств аддитивного производства не переносит работы в помещении с повышенной запыленностью.	Качество обработки слабо зависит от условий внешней среды (за исключением экстремально низких температур, при которых в подшипниках густеет смазка или экстремально высоких, при которых перегревается управляющая электроника). Фрезерная обработка создает повышенный уровень шума, повышает запыленность помещения, отличается значительным потреблением электроэнергии. Офисные помещения и небольшие мастерские малопригодны для установки фрезера.

 

2.Графопостроители

Графопостроитель, плоттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный, SCSI-интерфейс и Ethernet (в последнем случае подключение к конкретному компьютеру не требуется, плоттер имеет собственный IP-адрес и, будучи включенным, доступен всем машинам в локальной сети). Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (1 Мбайт и более).

Первые плоттеры (например Calcomp 565 из 1959) работали на принципе передвижения бумаги с помощью ролика, обеспечивая тем самым координату X, а Y обеспечивалась движением пера. Другой подход (воплощённый в Computervision’s Interact I, первая CAD система) представлял собой модернизированный пантограф, управляемый вычислительной машиной и имеющий шариковое перо в качестве рисующего элемента. Недостаток этого метода заключался в том, что требовалось пространство, соответствующее расчерчиваемой области. Но достоинством этого метода, вытекающим из его недостатка, является легко повышаемая точность позиционирования пера и соответственно точность самого рисунка, наносимого на бумагу. Позже это устройство было дополнено специальным кассетным держателем, который мог компоноваться перьями разной толщины и цвета.

Hewlett Packard и Tektronix в конце 1970-х представили планшетные плоттеры со стандартным размером с рабочий стол. В 1980-х была выпущена меньшая по размерам и более лёгкая модель HP 7470, использующая инновационную технологию «зернистого колеса» для перемещения бумаги. Эти небольшие плоттеры бытового назначения стали популярны в деловых приложениях. Но из-за их низкой производительности они были практически бесполезны для печати общего назначения. С широким распространением струйных и лазерных принтеров с высокой разрешающей способностью, удешевлением компьютерной памяти и скоростью обработки растровых цветных изображений, графопостроители с пером практически исчезли из обихода.

 

2.1 Планшетные графопостроители

В планшетных графопостроителях носитель неподвижно закреплён на плоском столе. Закрепление либо электростатическое, либо вакуумное, либо механическое за счёт притягивания прижимающих бумагу пластинок, к (электро)магнитам, вмонтированным в поверхность стола. Специальной бумаги не требуется. Головка перемещается по двум перпендикулярным направлениям. Размер носителя ограничен размером планшета.

В некоторых устройствах небольших размеров головка закреплена неподвижно, а перемещается стол с закреплённым на нём носителем, как это сделано во фрезерных станках с числовым программным управлением.

 

Рисунок 12. Планшетный плоттер.

 

2.2 Графопостроители с перемещающимся носителем

Имеются три разновидности графопостроителей с перемещающимся носителем:

• барабанные графопостроители, в которых носитель фиксированного размера укреплён на вращающемся барабане;

• фрикционные графопостроители, в которых носитель перемещается с помощью фрикционных роликов. Эти графопостроители (при равных размерах чертежа) много меньших габаритов, чем барабанные. Одна из новых разновидностей фрикционного графопостроителя, появившаяся благодаря технологическим достижениям в металлообработке — графопостроитель с т. н. абразивной головкой, в которых валики привода бумаги — стальные со специальной насечкой, не забивающейся волокнами бумаги;

• рулонные графопостроители, которые подобны фрикционным, но используют специальный носитель с краевой перфорацией.

Вне зависимости от способа перемещения носителя, система привода графопостроителей с произвольным сканированием использует либо шаговые двигатели, поворачивающиеся на фиксированный угол при подаче одного импульса, либо исполнительную систему с обратной связью, содержащую двигатели привода и датчики положения. Перемещения с шаговыми двигателями обычно выполняются на 1 шаг по одному из 8 направлений.

Поэтому требуется аппроксимация вычерчиваемой кривой штрихами основных направлений. Повышение точности аппроксимации достигается как уменьшением шага, так и путём увеличения числа направлений перемещения за счёт использования дополнительных пар моторов или за счёт изменения передаточного числа.

 

Рисунок 13. Плоттер с перемещающимся носителем.

 

2.3 Электростатические графопостроители

Электростатические графопостроители работают на безударном электрографическом растровом принципе. Специальная диэлектрическая бумага перемещается под электростатической головкой, содержащей иголки с плотностью 40-100 на 1 см. К иголкам прикладывается отрицательное напряжение в результате чего диэлектрическая бумага заряжается и на ней создаётся скрытое изображение. Затем бумага проходит через бокс, в котором над ней распыляется положительно заряженный тонер. Заряженные области притягивают частицы тонера. В цветных системах этот процесс повторяется для каждого из основных субтрактивных цветов — голубого, пурпурного и жёлтого, а также чёрного.

Электростатические графопостроители быстрее перьевых графопостроителей, но медленнее лазерных печатающих устройств. Их скорость составляет от 500 до 1000 линий, наносимых на бумагу в 1 мин. Они работают с разрешением 200—400 точек на дюйм. Электростатические графопостроители необходимы, если требуется высококачественный цветной вывод для CAD-системы. Такой графопостроитель в 10-20 раз быстрее перьевого. Среди лидеров на рынке этих устройств фирмы Versatec, Calcomp и Benson. Эти графопостроители весьма дороги, их цена составляет от 30 до 150 тысяч долларов.

Точность определяется минимально возможным значением приращения координаты. Обычные значения десятки микрометров. Разрешение определяется фактическими возможностями исполнительной системы и чертёжной головки. Для перьевых графопостроителей обычные значения — доли миллиметра. Для фотопостроителей — менее 10 микрометров.

Уникальные высокоточные графопостроители имеют зачастую и уникальные протоколы управления. Графопостроители широкого распространения, как правило, поддерживают протокол графопостроителей фирмы Хьюлетт-Паккард HPGL (Hewlett Packard Graphics Language). Он содержит небольшое количество графических функций, легко читается и интерпретируется. Некоторые графопостроители интерпретируют протокол REGIS, разработанный для терминалов VT 240 (и более мощных).

 

Рисунок 14. Электростатический плоттер.

 

3. Заключение

3.1 Важность Принтеров.

Практически все пользователи персональными компьютерами покупают принтеры для того, чтобы можно было легко, быстро и в любой момент распечатать нужную информацию. Скорей всего, что с принтером у Вас никаких проблем не возникнет, ведь сейчас практически весь товар очень высокого качества. Но чернила в картриджах время от времени нужно будет пополнять, от этого уже не уйти. Очень удобными и экономичными являются перезаправляемые многоразовые картриджи и система непрерывной подачи чернил.

Эти новшества решают множество проблем. В зависимости от количества печатаемой Вами продукции необходимо выбрать тот или иной вариант. Если Вы часто и много печатаете, то нужно выбрать принтер с СНПЧ, перезаправляемые картриджи hp купить лучше тем, у кого объем печати небольшой и непостоянный. Выпускаются самых компаний перезаправляемые картриджи и СНПЧ Canon mp, HP,  Epson, Brother. Заправляя многоразовые картриджи у Вас появляется возможность экономить от 80 до 90 % стоимости нового. Картридж рассчитан на 2000-2500 страниц, а ресурс фотобарабана примерно на 8000 страниц. Вы можете пять раз заправить картридж, а потом восстановить его или же купить новый. В том случае, если картридж правильно заправлен и чернила хорошего качества, на печатной продукции заправка картриджа отрицательно не повлияет. Говорят, что постоянная заправка картриджа наносит вред принтеру, но это не совсем правда. Вред может быть нанесен, но только в том случае, если заправка произведена неаккуратно, если же добросовестно подойти к вопросу пополнения ресурсов картриджа, то проблем с принтером не возникнет. Не рекомендуется при окончании тонера в картридже доставать его и трясти. Потому что при этом во внешнюю часть картриджа попадает порошок, а потом и в сам аппарат. Пи покупке принтера продавец-консультант обязан Вам объяснить правила пользования картриджом.