Мысли о будущем, постоянные размышления о том, как сделать больше, порождают такое состояние ума, при котором ничто не кажется невозможным.

Генри Форд

Когда-то слово «печать» употреблялось для обозначения процесса создания изображения на бумаге, но стремительное развитие в последнее время трехмерных принтеров подтолкнуло человечество выйти за рамки привычного определения. Ведь теперь «напечатать» можно даже жилой дом, и не на бумаге, а на строительной площадке.

Сто лет назад великого изобретателя и промышленника Генри Форда случайность привела на скотобойню. Там он мог наблюдать работу конвейера, который значительно экономил время рабочих. Бизнесмен моментально подхватил идею  и использовал ее для сборки машин. Его ожидания оправдались: время сборки одного автомобиля существенно сократилось, а объемы производства значительно выросли.

Похоже, сегодня мы стоим на пороге новой революции в производстве. Только теперь роль «реформатора» отводится другой технологии — 3D-принтеру, который все настойчивее проникает в различные сферы деятельности: медицину, архитектуру, строительство, автопром, кулинарию, дизайн мебели, производство товаров обихода. И хоть технология 3D не нова, активно заговорили о ней лишь с недавних пор.

ХОРОШО ЗАБЫТОЕ СТАРОЕ

Первый принтер для объемной печати придумал американский инженер Чак Халл еще в 1983 г. Тогда его изобретение было полностью механическим, так как совершенных компьютеров еще не было. Отчасти по этой причине принтер в то время не получил широкого распространения. Вторым сдерживающим фактором оказалось наличие патента на него. С развитием компьютерных технологий и истечением срока патента «детище» Халла получило новое рождение. Более того, по мнению основателя цифрового форума «Нетопия» Пера Штрембака, грядет революция во всей производственной области — это привнесет изменения в концепцию многих производств, ведь прототипы ряда товаров смогут изготавливать сами потребители.

Некоторые эксперты обеспокоены тем, что 3D-принтер значительно усложнит проблему промышленного пиратства и контрафактной продукции. Тем не менее, очевидно, что распространение технологии уже не остановить.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Технология 3D-производства основана на послойном создании предметов. В частности, один из способов предполагает использование фотополимерных материалов, которые затвердевают при облучении ультрафиолетом. Это наиболее дорогостоящая технология, позволяющая штамповать миниатюрные предметы в медицине и ювелирной промышленности.

Еще один метод — лазерная печать посредством спекания гипсового или титанового порошка по заданному компьютерной программой контуру. С его помощью можно, например, создавать автомобильные детали и элементы одежды.

Струйная печать используется в дизайне. Для этого специальный порошок насыщается связующим веществом, а струйная головка принтера наносит тонкий слой клея. Из подобных слоев затем вырастает цельная фигура.

Еще одна технология — экструзионная — подразумевает выдавливание горячего наполнителя на платформу по заданной траектории. В качестве материала может быть использован разжиженный пластик или, например, шоколад. Такой метод является самым дешевым и может использоваться массовым потребителем в домашних условиях.

3D-принтеры примечательны своей способностью создавать предметы самого удивительного футуристического дизайна. Это разрушает границы привычного дизайнерского мышления и наталкивает на интересные результаты. Детали совсем не имеют швов и представляются потребителю в геометрически чистом отлитом виде. Заданная по компьютерной модели трехмерная печать полностью воссоздает абсолютно правильную геометрическую фигуру без швов и изломов. Предметы, отпечатанные на таких принтерах, порой кажутся нереальными, будто трехмерную модель с экрана компьютера невероятным образом переместили в настоящий мир — настолько гладкими и точными в исполнении они выглядят.

ИДЕЯ НАРАСХВАТ

В Амстердаме стартовала печать дома в натуральную величину. По прогнозам проектировщиков компании Dus Architects, работа займет около 3 лет. Для возведения здания используется промышленный принтер Karma Maker, печатающий стены, из которых затем соберут комнаты, а из них — сам дом.

В качестве строительного материала в принтере используется биопластик, разработанный компанией Henkel из смеси растительного масла и микрофибры. В будущем он позволит ненужные комнаты или даже целые жилые кварталы переплавлять и делать из них что-то новое. Если технология укоренится и докажет свою функциональность, то, вполне вероятно, строительную индустрию ждут глобальные перемены. Прежде всего снизятся количество и стоимость транспортировки строительного мусора. А в случае стихийных бедствий можно будет быстро обеспечить пострадавших «напечатанным» жильем. Последняя возможность привлекла внимание президента США Барака Обамы во время недавнего визита в Амстердам. Для Америки быстрое восстановление жилья, потерпевшего от торнадо, — весьма актуальная тема.

Кроме того, как полагают эксперты, 3D-технологии в строительстве при их массовом употреблении способны изменить ценовую конъюнктуру, снизив себестоимость квадратного метра жилья. Тем более, что спектр возможных для применения материалов не ограничивается биопластиком. Можно также применять мраморную пыль и другие стройматериалы.

Присматриваются к 3D-принтерам автомобилестроительные компании. В рамках экспериментов с помощью трехмерной печати создан ряд деталей для авто. А компания Kor Ecologic и вовсе представила первый автомобиль Urbee, полностью отпечатанный на 3D-принтере. Авторы задумали его как «самую зеленую машину в мире». Этот 500-килограммовый гибрид с 23 л. с. экономичен в плане потребления топлива. В 2015 г. создатели планируют проехать на нем от Нью-Йорка до Сан-Франциско (4 700 км) за 2 дня, затратив при этом всего 38 л биотоплива, что станет мировым рекордом.

Известный французский дизайнер интерьеров и потребительских товаров Филипп Старк намерен этим летом открыть в Сан-Паулу магазин, в котором можно будет на свой вкус и цвет заказать предметы интерьера, исполненные на 3D-принтере. Таким образом, по задумке автора, люди смогут проектировать обстановку помещений без привязки к ассортиментному предложению магазинов. В частности, в настоящие произведения искусства можно будет превратить мебель.

А вот отпечатанная на принтере одежда пока не поступает в розничную продажу — хотя уже существует. Дело в том, что создается она индивидуально, по фигуре определенного человека. Например, американская модель Дита фон Тиз продемонстрировала публике отпечатанное на 3D-принтере вечернее платье, которое полностью повторило линии ее тела.

Технология NASA по созданию на 3D-принтере полужидкой пищи для астронавтов оказалась востребованной и среди простых граждан. Так, немецкая компания Biozoon Food Innovations разработала специальное сопло, которое печатает еду для больных дисфагией. Людям, страдающим этим заболеванием, тяжело глотать пищу и потому им приходится довольствоваться только жидкими продуктами. Предложенное сопло, используя желатин, придает форму и упругость жидкой пище, которая потом снова тает во рту.

3D-печать проникает в сложные области медицины, в частности, стоматологию и хирургию. В лабораториях США успешно печатают такие части тела человека, как уши, почки, кровеносные сосуды, кожа, кости. Для этого ученые заправляют биопринтеры гелеобразной субстанцией, изготовленной из стволовых клеток определенного органа. Кости медики печатают из керамической пудры. Уже возможно воссоздать фрагмент поврежденных хрящевых тканей, скелета, черепа. В стоматологии трехмерные репликаторы используются для получения имплантов.

Ведутся эксперименты по печати более сложных структур тканей. В США в Университете Луисвилля пытаются на 3D-принтере создать человеческое сердце. Ранее там успешно «распечатали» сердечный клапан, поэтому создание полноценного органа видится вполне реальным. При успешном эксперименте протестировать искусственное сердце можно будет уже в ближайшее десятилетие.

Примечательной особенностью принтеров для объемной печати является то, что они умеют самовосстанавливаться, т.е. печатать самих себя. За это отвечает специальная встроенная программа, воссоздающая детали устройства.

На рынке уже появились принтеры, позволяющие дистанционно отследить процесс печати с помощью специального мобильного приложения. Есть устройства, работающие на собственном программном обеспечении Linux, Windows и Macintosh.

ПОЧЕМ ПРОГРЕСС

Экструзионный принтер, использующий разогретую пластмассовую нить, сейчас является самым популярным и сравнительно дешевым — его цена около 2-4 тыс. долл. Дороже стоят те, которые поддерживают постоянную температуру в зоне моделирования. Стоимость, как правило, напрямую зависит от скорости печати. Устройства, работающие на фотоэлементе, обойдутся где-то в 10 тыс. долл.

По информации СМИ, 3D-принтерами обзавелись некоторые белорусские предприятия и организации. Среди них «Атлант» «Пеленг», МТЗ, Минский городской технопарк, «Белтекс Оптик», «Аэромаш», БНТУ, БГУ и др. В целом в стране работает где-то 30 трехмерных принтеров ценового сегмента от 10 до 500 тыс. долл. При этом 1 см³ пластика, пригодного для 3-D печати, в Беларуси стоит около 2,5 долл., гипсового порошка — 1,5.

ОБРАТНАЯ СТОРОНА МЕДАЛИ

Польский мыслитель Станислав Ежи Лец как-то сказал, что, «возможно, скоро техника дойдет до такого совершенства, что человек сможет обойтись без себя». В целом в мире востребованность трехмерной печати растет. С каждым годом обновляется линейка 3D-репликаторов, а расширение их функциональности упрощает процесс моделирования. Многим инженерным и дизайнерским компаниям больше не надо прибегать к услугам большого количества специалистов. Ведь вооружившись новой технологией, один человек может выполнять работу целого коллектива.

Идеи применения трехмерной печати удивительно разнообразны. Они могут послужить человечеству как в улучшении здоровья, жилищного вопроса, персонального гардероба и формировании собственного меню, так и в быстром обеспечении предметами домашней утвари и окружающей обстановки. На подобной установке уже можно напечатать пиццу.

Открылся новый потенциал в производственном процессе: в инженерии узрели возможность быстрого создания моделей для презентаций и черновых образцов для дальнейшей доработки, что снизит затраты на испытание новой продукции. В литейном и строительном деле ускоряется процесс изготовления деталей, заметно улучшаются их дизайн и форма. В мелкосерийном производстве можно привлекать больше индивидуальных заказов. В пищевой промышленности форма продуктов питания теперь выходит за рамки инвентарных контейнеров и может изготавливаться по любому образу, прописанному компьютерной программой.

Того и глядишь человек «напечатает» что-то или кого-то по образу и подобию своему…

©