Сделай сам!
3D-печати прочат большое будущее. С ее помощью уже можно самому создать автомобиль или построить дом.
На смену крупносерийному конвейеру, благодаря которому мы живем в мире глобальной экономики, снова приходит индивидуальное производство товаров, почти как в эпоху Возрождения. Только роль цеховых мастеров выполняют не люди, а специализированные устройства — 3D-принтеры.
Сама идея трехмерной печати развивается уже почти десять лет. До недавнего времени дело редко заходило дальше "распечатки в объеме" дизайнерских прототипов будущих изделий (очень полезная процедура, но к производству собственно товара она не имеет отношения) или небольших безделушек (бижутерия, скульптуры, небольшие пластиковые предметы — от чашек и абажуров до оправ для очков). Но последние решения в этой области существенно расширяют сферу применения технологии.
От чашки до автомобиля
Развитие технологий 3D-печати теперь позволяет индивидуально изготавливать те товары, в производстве которых, казалось бы, немыслимо обойтись без конвейера. Одно дело — напечатать дизайнерский объект (о чем "ВД" упоминала в статье "Креатив как панацея", №51-52, 2009 г.), и совсем другое — автомобили. Так, 28 сентября в Виннипеге (Канада) на конференции TEDх, посвященной производству и дизайну, был представлен концептуальный гибридомобиль Urbee — трехколесная городская машинка, отличающаяся минимальным потреблением топлива. Принципиальным ее отличием от других подобных концептов является то, что кузов Urbee, состоящий из пластиковых панелей, прикрепленных к металлической пространственной раме, был не отштампован, как это обычно делается, а напечатан на 3D-принтере.
Переход от металла к легким полимерным кузовным материалам — очень перспективный тренд в современном автомобилестроении, разработки в этой отрасли ведут и такие гранды, как BMW, и новички вроде российского "Ё-авто". А использование 3D-печати в сочетании с новыми материалами открывает потрясающие перспективы в создании "кузова по индпошиву". Сам кузов, выполненный в виде пространственного каркаса, является стандартным — а вот обшивка из композитных панелей к нему печатается индивидуально, по пожеланиям клиента. Причем это не обязательно должна быть примитивная "пластмасска": 3D-печать позволяет изготавливать материалы со сложнейшей внутренней структурой (строение в виде "сот", армирование, сочетание разных материалов и т. д.). К тому же ремонт и тюнинг автомобиля упростится до предела: замену пострадавшему в ДТП бамперу или крылу можно будет "за три копейки" распечатать на 3D-принтере, причем сразу в нужном цвете.
В отрасли "гаджетостроения" перспективы не меньшие. Уже сейчас на 3D-принтере создают прототипы будущих смартфонов или планшетных компьютеров. Но можно ведь печатать и сам корпус телефона. Диапазон решений широк: от чисто утилитарных (потерлась задняя крышка — скачал из интернета ее образ, напечатал и заменил), и до максимальной индивидуализации. Зашел потенциальный покупатель на сайт производителя телефонов, с помощью мышки смоделировал свой "персональный" корпус (в тех пределах, которые позволяет экран и электронная "начинка"), и через неделю получил гаджет, которого наверняка не будет больше ни у кого.
Напечатайте мне дом...
Самая практичная и захватывающая на данный момент сфера применения 3D-принтеров — строительство. С помощью 3D-принтера, у которого вместо "чернил" цементный раствор, можно послойно печатать либо отдельные бетонные элементы конструкций, либо весь дом целиком. В результате без труда получаются объекты, которые при традиционной технологии (заливка бетона в опалубку) выполнить либо крайне сложно, либо вообще невозможно. Например, элементы со сложными изгибами — дуги, петли, "косички" и т. д. Вместо унылого бетонного "кубика" — дизайнерский шедевр. Более того, объемная печать позволяет изготавливать практичные бетонные стены, по внутренней структуре напоминающие человеческую кость: снаружи твердая оболочка, внутри легкая пористая ткань. Стена с внешней частью из монолитного, а внутренней — из вспененного бетона сочетает высокую прочность и отличные тепло- и звукоизоляционные свойства.
"Бетонными принтерами" сейчас активно занимаются в Массачусетском технологическом институте, вузе, где в свое время создали технологию трехмерной печати. Очень перспективные разработки ведутся в Европе: стоит упомянуть устройство под названием D-shape, которое печатает дома и скульптуры из искусственного песчаника — материала, внешне похожего на мрамор и превосходящего по прочности бетон. Так что следует ожидать, что в ближайшие несколько лет оборудование для строительной 3D-печати появится на рынке.
По персональному заказу
Мы привыкли к тому, что принтер печатает лишь на бумаге — материале непрочном и легко уничтожаемом, поэтому сложно представить себе, что такие крупные конструкции, как кузов автомобиля или целый дом, выходят из все того же принтера. Тем не менее, 3D-принтер способен в перспективе производить практически любое изделие по индивидуальному заказу. Да, до описанного братьями Стругацкими синтезатора, изготавливающего золотые монеты из опилок, дело еще не дошло. Но зато уже сейчас возможно получить практически точную пластмассовую или металлическую копию подобной монеты, предварительно создав ее трехмерный "образ" и распечатав его на 3D-принтере.
Трехмерный агрегат работает по тому же общему принципу, что и распространенные струйные принтеры. Только вместо микроскопических капель чернил, формирующих изображение на листе бумаги, 3D-принтер слой за слоем печатает объемные предметы. Точность изготовления — до десятых долей миллиметра, размер предмета — от нескольких сантиметров до метра и больше. Материалы могут быть самыми разнообразными: от различных видов пластиков до порошковых металлов или даже биологических клеточных субстанций, из которых в перспективе можно будет изготавливать полноценные органы для трансплантации.
Устройство принтеров тоже имеет отличия — печатающая головка бывает подвижной или стационарной (во втором случае перемещается платформа с будущим изделием), вместо печати отвердевающими чернилами принтер может послойно "вырезать" предмет из заготовки и т. д. Но их объединяет общая идея: с помощью такого принтера можно, имея цифровой "образ" нужного предмета, быстро, эффективно и дешево изготавливать его материальное воплощение. При этом нет необходимости в массовом производстве — можно печатать хоть единичные предметы. Сам принтер тоже необязательно покупать: уже существуют компании, выполняющие 3D-печать по заказу на основе предоставленной цифровой модели.
Концепция индивидуального производства уже сейчас из экзотического увлечения превращается в полноценную отрасль. В планах инженеров на ближайшие годы — развитие трехмерной печати объектов малых и средних размеров (мебель, предметы быта, украшения), а также технологии строительства. Не обязательно, чтобы индивидуальное производство выполнялось "на дому": гораздо эффективнее с этой задачей справятся малые компании, работающие по небольшим заказам. И тут все будет зависеть от того, обеспечат ли они такое же или лучшее качество продукции при меньшей цене. Тот невероятный прогресс, который наблюдается в этой отрасли буквально ежедневно, позволяет делать весьма оптимистичные прогнозы на будущее.
Тем временем наиболее инновационные учебные заведения разрабатывают самые невероятные идеи в области 3D-печати. Так, исследовательская команда Cornell Creative Machines Lab из американского университета медицины и инженерии "Корнелл" работает над созданием 3D-принтера, который "печатает" ни что иное, как еду. Ученым в голову пришла гениальная идея, что принтер можно заправлять не только пластиками или бетоном, но и съедобными чернилами. Из них, конечно не приготовишь обед уровня мишленовского ресторана, но обычные блюда — такие, как например, лапшу или кексы — вполне можно "распечатать" на завтрак. Если этот концепт дойдет до серии, то он станет настоящей революцией в жизни обитателей мегаполисов, которым даже на микроволновку не хватает времени.
