3D принтеры изменят будущее, а трехмерная печать сделает производство безотходным - «Технологии»

3D-печать в XXI веке стала одним из самых главных достижений человечества в области развития технологий. Ученые освоили методы создания трехмерных моделей любых форм и содержания, прогресс коснулся даже пищевой промышленности и медицины – печатают еду, кости, кровеносные сосуды и т.д. На сегодня технология является не таким уж доступным удовольствием, тем не менее, вряд ли можно поспорить с тем, что овладев ею, люди шагнули далеко вперед в будущее. Фраза «роботы, создающие роботов» перестает восприниматься как что-то нереальное, ведь современный 3D-принтер вполне может справиться с задачей распечатки такого же 3D-принтера.

О 3D-принтерах сегодня наслышаны многие, но не всем известно, что новая технология «клонирования» предметов начала зарождаться еще в 1980-х годах. Идея печати трехмерных объектов (прототипирования) принадлежит американскому изобретателю Чаку Холлу. В 1984 г. компания Charles Hull разработала технологию трёхмерной печати — стереолитографию. Позднее работы в направлении 3D-печати вели компании 3D Systems и Scott Grump, которые соответственно разработали домашний 3D-принтер и моделирование плавлеными осаждениями. В 1993 году на рынок вышла фирма Solidscape, производящая струйные принтеры, которым под силу напечатать маленькие детали сложной формы.

Однако расцвет эпохи 3D-печати начался в XXI веке вместе с появлением в 2005 г. принтера, печатающего трехмерные цветные фигуры. А уже менее чем через 3 года был разработан аппарат, который смог воссоздать половину составляющих его деталей. Потенциал и возможности 3D-принтеров огромны, чаще всего их применяют в машиностроении, архитектуре, киноиндустрии и медицине. Интересно, что в США запрещено распространять информацию о возможностях 3D-печати оружия.

3D-принтер — устройство, использующее метод послойного нанесения расходных материалов на основе созданной компьютерной 3D-модели. Расходными материалами для их создания могут послужить различные фотополимеры, пластиковые нити, металлоглин (мелкие частицы металла смешанные с органическими связующими), керамический порошок и металлы. Основное преимущество 3D-печати в том, что это полностью роботизированный процесс: исключается необходимость в чертежах и расчетах для изготовления даже самого сложного объекта. С помощью программы можно посмотреть на прототип со всех ракурсов, увидеть реальные размеры, пропорции, а также еще на стадии моделирования исправить ошибки и усовершенствовать продукт.

Сам процесс «печати» и устройство 3D-принтера представляет собой следующее. Печатающая головка расположена в пределах координатной системы станка. Головка двигается по координатам Х и Y, выдавливая из сопла определенный материал. Во время нанесения второго слоя изменяется координата Z при помощи опускания платформы или поднятия головки. 3D-принтеры могут классифицироваться в зависимости от того, как двигается печатающая головка, как подается материал, осуществляется ли подогрев рабочей поверхности, а также есть ли возможность печатать одновременно материалами разной природы.

Виды 3D-принтеров по способу использования:

•  персональные 3D-принтеры (пользуются спросом у представителей малого бизнеса; с помощью этого устройства делают высокоточные изделия; стоимость колеблется в районе $7-40 тыс.),


•  принтеры потребительского класса (используются, в основном, дизайнерами и художниками; управление не требует особых умений; «печатает» пластиком PLA и ABS; цена порядка $500-3500),


•  профессиональный тип (громоздкой аппарат, являющийся универсальным 3D-принтером, способным удовлетворить многие запросы компаний и организаций; стоит от $30-750 тыс.),


•  производственный класс (используются компаниями, которые занимаются производством высокоточных деталей в большом объеме; есть возможность смены профиля производства; ценник может доходить до $0,3-1 млн.).

Печатать можно не только объекты высокой плотности, технология позволяет создавать «мягкие» модели. В 2014 г. на лондонской выставке, посвященной 3D-принтерам, дизайнеры представили лицевые протезы. Силиконовые носы, уши и кожа на первый взгляд ничем не отличались от «оригиналов». Процедура изготовления таких «запчастей» намного легче традиционного протезирования: пациента фотографируют, создают на компьютере модель необходимой части тела и распечатывают. Подобным образом медики уже научились «печатать» зубы и кости.

3D-печать проникла даже в мир высокой моды. Уже сейчас каждый желающий может купить индивидуальные кроссовки Nike, созданные с помощью 3D-принтера на основе сканирования ног будущего владельца. Астрономы NASA благодаря технологиям трехмерного моделирования разработали проект лунной базы. Для построения сооружения на Луне, астронафты будут «печатать» все конструкционные элементы прямо на месте из подручных материалов.

К одной из замечательных возможностей 3D-принтеров можно отнести их кулинарные. Так, первый кондитерский принтер был создан американским ученым из Массачусетского Университета. В пищевых принтерах картриджи заменены на тонеры с пищевыми ингредиентами. Человеку необходимо выбрать понравившийся рецепт, а затем нажать кнопку «Старт». После этого принтер начнет постепенное наложение слоев выбранной Вами еды. Так что 3D-принтер можно по праву назвать и «скатертью самобранкой» 21-го века.

Среди основных преимуществ 3D-печати можно выделить: безотходность производства, создание сложных внутренних структур объекта и возможность совмещать различные материалы. Пока эти устройства заняли нишу прототипирования. Но перспективы использования 3D-принтеров огромны и одновременно пугающие: что будет, если устройства смогут изготавливать абсолютно все, что нужно человеку, а также воспроизводить самих себя? Хорошо, что с помощью новых устройств можно печатать электромобили, протезы, детали самолетов, еду, посуду и расходные материалы. Плохо то, что контроль за 3D-печатью тяжело осуществлять. Стоит приобрести качественный принтер, и можно печатать дома все, что угодно, вплоть до огнестрельного оружия.

К сожалению, в Украине трехмерная печать только зарождается. На данном этапе 3D-принтеры пользуются популярностью в различных инженерных компаниях. Недорогие принтеры используются в среде украинских дизайнеров, «печатающих» сувенирную продукцию, украшения, архитектурные макеты, инженерные и технические модели. Самый дешевый любительский 3D-принтер начального уровня в Украине можно купить примерно за 10 000. гривен. Стоимость пластиковых нитей для заправки этого принтера составляет около 400 гривен за моток.

Читайте также: «Солнечный» электромобиль NV8 изготовлен на 3D принтере сингапурскими студентами

Украинский стартап Kwambio в апреле 2015 создал 3D-принтер UNIQUE One стоимостью $1000. Это устройство имеет закрытый корпус и 3D-интерфейс, что позволяет отслеживать процесс печати с помощью голограммы. Разработчики уверяют, что украинский UNIQUE One печатает со скоростью 300 мм в секунду. Пока данная украинская разработка не поступила в продажу. Серийное производство этих принтеров стартует осенью 2015 г.

Интерес к 3D-печати в Украине постоянно растет, подтверждением чему является и конференция «3D Рrint Сonference Kiev», запланированная на сентябрь 2015 г. Данное мероприятие будет включать в себя 3D-печать наибольшего герба за всю историю независимой Украины, который войдет в книгу рекордов страны. Размеры герба составят 120 см в высоту и 72 см в ширину.

Эксперты отмечают, что в будущем 3D-принтеры будут только дешеветь. Это сделает трехмерную печать более доступной для обычных пользователей из самых разнообразных уголков света. Эти устройства ожидает еще ряд усовершенствований, ведь пока они имеют больше признаков «hand-made» девайсов – их серийный выпуск еще не достаточно освоен. Несомненным остается то, что 3D-печать способна кардинально преобразить мир: и экономическую, и культурную, и даже политические отрасли и, конечно же, промышленность.

Источник eizvestia.com

Читайте также: Электромобили: меняем ДВС на электрическую тягу, стоит ли овчинка выделки?