Решил я тут обновить своего старого пятого «медведя» на что-то более-менее современное и будто в дивный новый мир попал. Клипперы, автоуровни, активный подогрев, выползни, чернопопики, автосмена филамента… А напомните, как мы к этому всему пришли?

Я пытался найти на Хабре статью про то, как развивались принтеры от зари 3D-печати до наших дней, и с удивлением таковой не обнаружил. Штош, будем исправлять. Я Денис, тружусь на ниве кибербезопасности в Cloud.ru, а еще я энтузиаст сообщества 3D-печатников, и сегодня предлагаю вместе со мной нырнуть в кроличью нору экструдеров, слайсинга и прочих технических ухищрений домашней FDM-печати. Про фотополимерные решения расскажет как-нибудь потом кто-нибудь из шарящих коллег.

В эпоху динозавров

Сама технология FDM (Fused Deposition Modeling — послойное наплавление) была запатентована в 1988 году компанией Stratasys. Патентная защита более двадцати лет мешала распространению технологии среди широкого круга. Однако приближался 2009 год, срок истечения патента. И чем ближе была дата, тем охотнее подбирались к технологии прямые руки энтузиастов.

Так, первый самодельный 3D-принтер по проекту RepRap появился в 2006 году под названием Darwin, и восстали машины из пепла ядерного огня началась эра домашней 3D-печати.

RepRap, что расшифровывается как Self-Replicating Rapid Prototyping Machine, изначально был open source-проектом со свободно распространяемыми чертежами, поскольку идея была не в продаже устройств, а в саморепликации, то есть принтер должен печатать свои копии. В итоге начали энтузиасты, ну а уже потом подтянулись и коммерческие стартапы, такие как MakerBot, продававшие комплекты для сборки RepRap-подобных принтеров.

Рандомный факт: в итоге Stratasys в 2013 году купила MakerBot, проиллюстрировав присказку: «Не можешь победить — возглавь».

Подождите, но ведь важно не только на чём, но и чем печатать. Что там насчет пластиков? А у них тоже была своя эволюция. Но я вам про нее не расскажу.

Два пластика

Давайте договоримся: в этой статье я не буду рассуждать о разных пластиках, их характеристиках и возможностях — я в них не очень-то и разбираюсь, печатаю стандартными PLA, PETG и ABS, да и на профильных ресурсах статей написано предостаточно.

Итак. Принтеры научились печатать одним видом пластика. И в принципе уже здесь печатникам жилось неплохо. Одна беда: приходилось часами обкусывать и шлифовать места крепления поддержек.

Умельцы вспомнили, что разные типы пластиков очень плохо склеиваются друг с другом. «Ну и в чем проблема?» — спросили бы некоторые. Так наоборот: не проблема, а возможность.

Но чтобы ее использовать, нужно было научить принтер подавать два разных материала. Решение простое: поставить два мотора экструдера — и подавать пластики попеременно. Можно печатать основное тело из ABS, а поддержки — из PVA: бросил готовую модель в воду, подождал, и все лишнее растворилось без следа. Или, если хочется не утилитарного, а красивого — можно подавать два одинаковых пластика разных цветов, и на выходе модель с плавными цветовыми переходами.

Оставалось решить механический вопрос: как подать два прутка в одно сопло, не городя двух отдельных головок? Первым ответом стал хотэнд Cyclops, выпущенный компанией E3D в 2014 году для принтеров проекта RepRap: два канала подачи сходились в одном сопле, и печать двумя материалами стала реальностью.

Впрочем, печатать двумя пластиками через одно сопло – дело достаточно долгое и мудреное, особенно когда ты в 2013 году. Так что MakerBot выпускает первый принтер с двумя экструдерами на одной каретке, позиционируя его как раз как принтер для печати разными материалами одновременно. Но с такими плюсами приходят и минусы. Например, было очень непросто спозиционировать оба сопла по оси Z, поэтому ходили рекомендации положить мелкую наждачку на стол, опустить печатающую голову до упора, отключить моторы и, двигая каретку руками, выровнять сопла о наждачку. Дикие времена!

Две головы

Несмотря на то, что варианты принтеров с двумя каретками были еще в 2014 году, например ROBO 3D R1 или FlashForge Creator, по-настоящему яркими красками термин IDEX (Independent Dual Extruder) заиграл с выходом на рынок BCN3D Sigma в 2015. Все потому, что были сформулированы и продемонстрированы три четких режима работы, которые позже стали классикой для всех IDEX-систем:

1. Режим дубликата (Duplicate Mode): печать двух идентичных деталей одновременно.

2. Режим зеркала (Mirror Mode): печать симметричных (зеркальных) деталей.

3. Режим двух материалов (Dual Material Mode): печать одной детали двумя разными материалами или цветами.

Но IDEX и два экструдера — это конечно класс, но если хочется печатать больше, чем двумя цветами? Йозеф Прюша тоже задавался этим вопросом и в 2017 году выпустил PrusaMultiMaterialUpgrade (MMU) 1.0 как дополнение к Original Prusa i3 MK2. MMU 1.0 поддерживал печать четырьмя филаментами через один экструдер.

Ну а тут подтянулась и электроника: здравствуй, Klipper! Разработчик Кевин О'Коннор представил первую публичную версию своей прошивки. Основная идея прошивки с самого начала была радикальной: вынести весь сложный и требовательный к вычислительной мощности алгоритм планирования траекторий (траекторный планировщик) из микроконтроллера принтера на более мощный одноплатный компьютер, например Raspberry Pi. По новой философии слабый микроконтроллер, как в Arduino на RAMPS, оставался лишь исполнительным устройством, получающим от Raspberry Pi уже готовые, точные и быстрые команды. Это позволило достичь более высокой скорости и качества печати на старом железе, а также реализовать сложные функции, например Pressure Advance, без потери производительности.

Первоначально, примерно до 2018 года, Klipper оставался прошивкой для красноглазиков энтузиастов, которых хлебом не корми — дай в линуксе покопаться, но с появлением плат для принтеров на основе чипов STM32, которые как нельзя лучше сюда подходили, Klipper стал стандартом де-факто для тех, кто хочет выжать из своего принтера максимум.

Bambulab

Ну вот и дошли мы до «бамбука». В 2020 году выходцы из DJI основали компанию и задумали делать технику с упором на:

1. Дружелюбие к потребителю. Минимальное количество настроек для получения приемлемо-высокого качества.

2. Высокую производительность из коробки.

3. Современное железо и софт.

В 2022 году их Bambu Lab X1 на Kickstarter просто вылетел в стратосферу по собранным средствам.

А все потому, что они (помимо рекламы у блогеров, конечно) предлагали решение под ключ: нормально спроектированный и собранный принтер плюс переделанный PrusaSlicer с профилем принтера и профилями под филамент (в катушку встраивают RFID метку, по которой принтер определяет, что в него зарядили).

Тогда же был представлен модуль AMS (Automatic Material System), по сути тот же Prusa MMU, вмещающий в себя четыре катушки и позволяющий печатать четырьмя видами или цветами с автоматической сменой филамента. Только в отличие от предшественника AMS был выполнен в виде герметичной коробки, позволяющей с помощью влагопоглотителей типа силикагеля или бентонитовой глины поддерживать оптимальную влажность филамента.

Ну а дальше и все подтягиваются: Anycubic CFS (Color Filament System), Creality CFS (Creality Filament System), Qidi BOX…

Voron

Тут хочется ненадолго остановиться, отойти от коммерческих решений и взглянуть на родной open source.

Максим Золин (известен под псевдонимами russiancatfood или RCF), как и многие энтузиасты, был недоволен существующими решениями на рынке 3D-печати по причине того, что оно либо дорого, либо плохо. Ему нужен был принтер быстрый, тихий, надежный и способный работать 24/7.

Первым творением Золина стал Voron 1.0 с экструдером собственной конструкции Voron Geared Extruder, официально выпущенный в 2015 году. В итоге Максим решил не ударяться в коммерцию, а выложить все исходники и чертежи в открытый доступ.

Мне, как любителю всякого странного, очень понравилось решение с летающей кареткой aka flying gantry — стол стационарен, а печатающая голова вместе с кареткой осей Х и У на четырех ремнях перемещается вверх и вниз по оси Z.

По состоянию на 2025 год зарегистрировано более 15 000 успешно собранных и работающих принтеров разных ревизий с серийными номерами. Серийный номер получает тот, кто собрал принтер по всем правилам, аккуратно проложил провода и выложил видео процесса печати на Reddit). И да: системы мультиматериальной печати в open source тоже есть — начиная с минималистичного PicoMMU, заканчивая вполне себе энтерпрайзным BoxTurtle.  

Toolchanger

Но вернемся обратно на дорогу развития принтеров.

Классические мультиматериальные системы имеют несколько недостатков:

1. Время. На одну смену филамента уходит 30–60 секунд. Помножьте это на несколько смен на одном слое при многоцветной печати, и получится впечатляющая цифра.

2. Отходы. При смене необходимо очистить сопло от старого филамента. Тут появляются printer poops и черновая башня.

3. Контаминация. Несмотря на прочистку, в сопле неизбежно остаются примеси прошлого филамента, что при печати разными типами,может привести к деламинации.

И вот мы прибываем на пока конечную остановку нашей экскурсии: что происходит в индустрии сейчас?

Еще в 2018 печатники задались вопросом: зачем менять катушки, если можно поменять экструдеры? Первый механизм, в котором была реализована смена печатающих голов в сборе (экструдер+хотэнд) вышел под названием E3D ToolChanger. Он позволял помимо FDM-головы установить даже шпиндель для фрезеровки. Дальше была Prusa со своим XL, но это все было ощутимо дорого: Prusa XL на пять голов сейчас стоит 3 500 $.

19 августа 2025 года компания Snapmaker выкатила кампанию на Kickstarter, целью которой было запустить производство доступного (900 $) домашнего принтера с четырьмя головами. Чуть больше, чем через месяц кампания успешно завершилась, и глобальные поставки должны начаться в апреле 2026. На OZON уже предлагают за две недели привезти.

Причем в январе за одну штуку (видимо от обзоров) просили 120 000 ₽, а сейчас цена опустилась до 75–80 000 ₽.

В конце полагается делать какие-нибудь выводы, рассказывать о том, как хорошо космические корабли будут бороздить в недалеком будущем, но получается, что все технологии уже когда-либо были. И сейчас, в связи с удешевлением производств их достают с полки, аккуратно протирают от пыли, немного перерисовывают и отправляют в продажу. Зато нам из года в год становится проще создавать что-то красивое, удобное, практичное, а порою и то, чего вообще не было, фактически из ничего.

Спасибо, что проследили со мной эту небольшую историю большой технологии. Предлагаю в комментах пофантазировать, куда дальше заведет дорожка 3D-печати и чем производители будут впечатлять нас через пару лет?