03 марта 2015, 10:10 2814

Печать в третьем измерении

Печать в третьем измерении

Тот, кто все еще считает 3D-принтер игрушкой блеклых, замкнутых юношей, маркетинговым ходом выдающихся архитекторов или просто глупостью, очень удивится: будь то Гамбург, Берлин, Ганновер, Кельн, Дюссельдорф или Мюнхен – нет ни одного крупного города, который обходился бы без этих странных 3D-принтеров. Такие компании, как Youlittle, Dubl, iGo3D и Twinkind приглашают своих клиентов на 360-градусное сканирование тела. Используя полученные сведения, они создают с помощью 3D-принтера небольшие пластмассовые статуэтки – точные копии своих клиентов. Такая бизнес-модель приносит прибыль. За фигурки из пластика люди отдают, в зависимости от размера, от 100 до 1 000 евро.

Этот относительно новый способ самоувековечения (предпоследним писком моды были фотокристаллы и голограммы) отмечает появление новой технологии – объемной печати. Данное понятие означает, что при 3D-печати материал помещают на платформу. Не один слой, как при печати текста, а сотни, до тех пор, пока не получится трехмерный объект. 

То, что с помощью 3D-принтера, по меньшей мере, можно зарабатывать деньги, уже давно известно. Хороший пример тому такие интернет-платформы, как i.materialise из Бельгии, которые работают по принципу Amazon, отличаясь только тем, что вся их продукция сделана с помощью 3D-принтера. Дизайнеры, изобретатели, а также все, у кого есть идеи, могут открыть виртуальные магазины, в которых будут предлагаться разработанные ими и отпечатанные компанией i.materialise товары. Украшения для дома, обувь, аксессуары и корсеты – все это можно найти в виртуальных магазинах.


3D-принтеры и промышленность

Речь идет не только о маленьких симпатичных фигурках. Будь то медицина, пищевая или текстильная промышленность – везде сейчас обсуждается роль 3D-печати для той или иной отрасли. На многочисленных конференциях, посвященных этой теме, не остается ни одного свободного места. Наибольшая динамика, правда, наблюдается в сфере промышленного производства. Аналитики исследовательской и консалтинговой компании Gartner рассчитывают на ежегодное удвоение числа продаваемых по всему миру 3D-принтеров, предполагая, что в 2018 году их количество достигнет 2,3 млн.

На самом деле становится немного тревожно, насколько далеко уже продвинулась индустрия с использованием новых технологий: в самолетах установлены детали, отпечатанные на 3D-принтере. Производители автомобилей печатают инструменты для рабочих на конвейере. А если где-либо сломается какая-нибудь дорогостоящая деталь, дочернему предприятию уже не нужно будет неделями ждать, пока головная компания изготовит новую деталь, – ее можно будет просто распечатать.

В промышленности речь идет о сложных, дорогостоящих и важных для безопасности деталях. Фюзеляж и крыло нового Airbus A350 XWB изготовлены из углепластика с помощью 3D-принтера. Но на этом авиаконструкторы не остановились. Их новая идея – напечатанные кабины! Техники грезят о напечатанном «скелете» самолета, который будет обтянут прозрачным пластиком. На таком самолете можно будет лететь ночью и наслаждаться видом звездного неба. Романтика!

прозрачный самолет.jpg

Специализирующаяся на авиационной технике туринская компания Avio Aero, дочернее предприятие производителя двигателей General Electric (GE), уже разрабатывает авиационные двигатели, отпечатанные на 3D-принтере. Их преимущество состоит в снижении массы и количества отходов. Так как производство объектов из металлического порошка практически безотходно. Головной концерн GE объявил, что в ближайшие годы будет напечатано 100 000 топливных форсунок для Boeing 737.

Вообще, сейчас уже все печатают трехмерно. Bosch, например, печатает детали своих упаковочных установок, Opel – монтажные инструменты. BMW таким же образом получает захватные устройства для конвейерного производства. А компания Siemens в начале 2014 года пригласила мировую прессу в Берлин, чтобы презентовать крупнейшую в мире газовую турбину (440 тонн). Этим событием предприятие также хотело подчеркнуть значение технологии 3D-печати для концерна. Только в промышленности эти технологии называются аддитивным производством.

Техники грезят о напечатанном «скелете» самолета, который будет обтянут прозрачным пластиком. На таком самолете можно будет лететь ночью и наслаждаться видом звездного неба. Романтика!

Так, сломанные детали турбин срезаются, и прямо на месте печатаются новые. Техника экономит человеческие силы, сокращает время работ и делает ремонт гораздо дешевле. В то же время разгружается склад дорогостоящих и громоздких запчастей. Если где-то в мире ломается турбина, сотрудник компании Siemens может отпечатать новую деталь прямо на месте.

Но было бы неправильно считать, что промышленность только сейчас встала на правильный путь. В действительности же 3D-принтер берет свое начало из промышленного производства. Первым, кто запатентовал технологию выборочного лазерного спекания, был Росс Хаусхолдер (1979 год). Но он не считается основателем 3D-печати, так как его изобретение не было нигде применено.

Лишь в 1984 году инженер из Колорадо нашел этой идее применение: с помощью компьютерного управления были наложены слои жидкого пластика, на которые был направлен лазер для затвердевания. Чак Халл был, собственно, экспертом в технологии затвердевания тонких слоев пластика. Как раз эта технология и используется в 3D-печати: последний слой должен затвердеть, прежде чем на него будет нанесен следующий слой. Иначе отпечатанное будет пачкаться. Халл изобрел первый 3D-принтер. Его компания 3-D Systems сегодня является мировым лидером.

Когда 3D-печать только появилась, Чак Халл и другие, в первую очередь, пытались быстро изготовить опытные образцы. Такие, на которые можно будет ориентироваться при серийном производстве. В 3D-печати это часто функционировало лучше, чем при вырезании, зачистке или обращении с картоном и клеем. По этой причине понятие быстрого прототипирования является давнишним и наиболее распространенным в 3D-печати сегодня.

Такое длительное внедрение аддитивного производства в промышленность можно объяснить общими требованиями к каждой новой промышленно пригодной технологии. Она должна быть очень точной и быстрой, сырье должно обладать определенными качествами, кроме того, технология должна подходить к производственному процессу. Эти требования до сих пор очень редко выполнялись. Хорошим примером является Бременская компания Bego. С 2001 года она печатает зубы.


Зубы из 3D-принтера

Bego использует 3D-печать для профессионального изготовления зубов, как в зуботехнической лаборатории, только автоматически. Небольшие объекты, такие как зубные протезы или коронки, печатаются для каждого индивидуально. В этом и состоит преимущество данной технологии. В больших камерах за ночь вырастает около 300 зубов. Каждый из 30 микрометров тонких слоев содержит одну щепотку кобальт-хромового порошка, который сваривается с помощью короткой лазерной вспышки. В Германии имеется около 70 подобных «зубных» принтеров. И ни один пациент не знает, что у него во рту – зуб, полностью изготовленный в зуботехнической лаборатории, или зуб, который был отпечатан на 3D-принтере по поручению лаборатории. Никаких видимых различий между ними не существует.

Напечатанные компанией Bego зубы, детали для турбин компании Siemens, а также детали самолетов Airbus и Boeing – все они уже существуют. Хотя многие популярные образцы использования 3D-печати существуют до сих пор только лишь как прототипы. Либо же в фантазиях их изобретателей. По крайней мере, можно предположить, что будущее поразит нас применением аддитивного производства, к которому пока еще никто не пришел. Будет ли вскоре на каждом письменном столе стоять 3D-принтер для печати моделей автомобилей или деталей сломавшегося фена? 3D-принтеры уже сильно подешевели: за 600 евро можно купить простую версию персонального 3D-принтера. Хорошие принтеры стоят менее 5000 евро. Hewlett Packard, прославившаяся лазерной печатью и из-за большой конкуренции сегодня начавшая слабеть, уже работает над «народным» 3D-принтером для всех. ПК со сканером уже можно купить. Их Multi Jet Fusion Drucker, сверхбыстрый 3D-принтер, должен в 2016 году появиться на рынке. Ходят слухи, что Apple и Microsoft тоже работают над 3D-принтерами. Графические редакторы специально адаптируются для этого: Adobe Photoshop уже поддерживает технологию 3D-печати.

NASA разработало 3D-принтер для печати пиццы

Бытует мнение, что, вероятно, скоро будет модной отпечатанная еда. Сразу вспоминается принтер для ягод малины, который в мае прошлого года был представлен британским предприятием Dovetailed в Кембридже. Из сопла принтера капают крошечные капельки красного цвета. Они ложатся друг на друга, склеиваются и вырастают в упорядоченную форму. В стаканчике с мороженым первая напечатанная ягода малины выглядит довольно правдоподобно.

Напечатанные шоколадные пироги, печенья, торты всегда были классными розыгрышами на вечеринке. Но даже такая серьезная организация как NASA была замечена в печати еды. Американское космическое агентство разработало 3D-принтер для изготовления пиццы. Он должен внести разнообразие в питание астронавтов. Правда, прежде всего, речь идет о предстоящих космических миссиях. Они продлятся годы, а то и десятилетия. Чтобы за это время еда не испортилась, она должна быть в виде сухого порошка. Космонавтам, которые, возможно, в середине 30-х годов XXI века отправятся на Марс, уже не нужно будет два года подряд хлебать кашу. Они смогут уже пожевать пиццу.

К серийному производству своей продукции уже практически готова компания Biozoon из Бремерхафена, специализирующаяся на производстве питания для пожилых людей. Компания делает специальную еду для людей, у которых имеются проблемы с глотанием и пережевыванием пищи. Например, мясо курицы протирается до пюреобразного состояния и печатается в форме куриного бедра. Единственное отличие от настоящего – гелеобразная мягкая текстура. Такими же мягкими и легко проглатываемыми можно сделать и горох, морковь или цветную капусту. 

Barilla будет обеспечивать рестораны образцами из теста, а уже на месте могут быть напечатаны различные макароны. Они могут печататься по желанию клиентов, которые могут прийти с USB-флешкой, на которой будет находиться рисунок тех или иных макарон.

В середине прошлого года на Дне открытых дверей в Европарламенте производители представили разработанный при финансовой поддержке ЕС прототип 3D-принтера для еды. 

Итальянский производитель пасты Barilla также должен преуспеть в этом. Компания хочет печатать макароны. Идея состоит в следующем: Barilla будет обеспечивать рестораны образцами из теста, а уже на месте могут быть напечатаны различные макароны. Они могут печататься по желанию клиентов, которые могут прийти с USB-флешкой, на которой будет находиться рисунок тех или иных макарон. Также Barilla устроила конкурс среди дизайнеров. Они должны сделать эскизы новых макарон для печати.

О том, насколько в нашу жизнь уже проник новый метод производства, можно судить по некоторым актуальным сведениям. В Аризоне недавно был представлен первый автомобиль, у которого кузов и шасси были полностью отпечатаны на принтере. Онлайн-сообщество Local Motors напечатало прототип. Еще более крупный принтер (размером с контейнер корабля) возводит целый жилой дом в Амстердаме. Группа архитекторов печатает стены на стройке. Это место притягивает туристов. Президент США Барак Обама, который в 2013 году в своей речи назвал 3D-принтер «революционной техникой», уже побывал здесь. 

Довольно оригинальное предложение поступило из Нидерландов. Компания MiniYours предлагает беременным женщинам на основе данных УЗИ отпечатать копию их ребенка в натуральную величину. Все это удовольствие стоит 600 евро. А в Японии печатаются маленькие модельки в качестве брелоков на ключи.

узи

Однако неживыми предметами исследования не ограничиваются. От находчивых инженеров 3D-технологий не застраховано и наше собственное тело вместе с кожей и волосами. В сентябре 2014 года китайские врачи впервые имплантировали напечатанный позвонок. В будущем они хотят применять эту технику в пластической хирургии. Коленный протез из многослойного нейлона, который печатается исходя из данных компьютерной томографии, уже ни для кого не сюрприз. С прошлого года печатаются также и ткани печени. «Биопринтер» производит человеческие ткани из живых клеток. Когда-нибудь из них будут печататься целые органы.

Медицина является одной из важнейших областей применения 3D-печати. Поврежденные в авариях части черепа могут быть восстановлены с помощью принтера. Ученые Университетского колледжа Лондона перепечатывают из специального материала уши, которые были сильно деформированы или разрушены раком. Они имплантируют напечатанные изделия под кожу своих пациентов. Пластик впоследствии обволакивается кровеносными сосудами и кожей. Готовое ухо извлекается и пришивается.


Внеземные миры и 3D-принтеры

Скорее всего, возникнут совершенно новые внеземные миры, например, на Луне. Европейское космическое агентство хочет построить лунную базу. Она будет в основном состоять из местных горных пород и пыли. Базу сконструируют с помощью привезенных с собой мобильных 3D-принтеров. Также и в связи с будущими полетами на Марс все замыслы ученых основываются на принтере: исследователи Калифорнийского университета в Беркли не хотят тащить с собой за 200 млн км детали для базы на Марсе. Они предполагают напечатать их прямо на месте.

Буркхард Штрассман, Die Zeit

Перевод YA62.ru

Возврат к списку

Архив новостей