Домой Hi-Tech

3D-принтеры – облик будущего

В XV веке печатный станок Иоганна Гутенберга открыл эру книгопечатания. 3D-принтеры формируют облик будущего у нас на глазах.

Компоненты ракетного двигателя, шоколадные фигурки, действующие пистолеты, пицца, дизайнерские солнцезащитные очки, автомобиль, искусственное ухо и, наконец, жилой дом – недели не проходит без сенсационных новостей о бурно развивающихся технологиях трехмерной печати.

Бионическое ухо, распечатанное учеными из Принстонского университета. В качестве «чернил» использовались силикон и клетки хрящевой ткани. Металлическая катушка принимает электрические импульсы и передает их слуховому нерву. Источник: Майкл Макалпин, Принстонский университет. Автор: Франк Войчеховски
Бионическое ухо, распечатанное учеными из Принстонского университета. В качестве «чернил» использовались силикон и клетки хрящевой ткани. Металлическая катушка принимает электрические импульсы и передает их слуховому нерву. Источник: Майкл Макалпин, Принстонский университет.
Автор: Франк Войчеховски

Не напоминает ли вам это репликатор из фильма «Звездный путь», синтезирующий все, что душе угодно? Похоже, мы приближаемся к созданию такого устройства: агентство NASA уже тестирует 3D-принтер на Международной космической станции, надеясь в будущем обеспечивать астронавтов едой, инструментами и запасными частями во время продолжительных полетов.

На Земле прогресс тоже не стоит на месте – крупные промышленные компании перекраивают стратегические планы развития с учетом новых технологий. Эксперты авиастроительного гиганта Airbus считают, что к 2050 году целые самолеты будут собираться из напечатанных на 3D-принтере деталей. General Electric уже применяет технологию трехмерной печати для производства наконечников топливных форсунок реактивных двигателей. И не только транснациональные корпорации осознали все преимущества такого подхода.

«Несомненно, у трехмерной печати большое будущее, – говорит Хедвиг Хайнцман, совладелец голландской строительной фирмы DUS, планирующей за три года построить из распечатанных компонентов жилой дом на берегу канала Баукслотер в Амстердаме. – Не за горами время, когда вы сможете выбрать в интернет-каталоге понравившийся макет дома, парой кликов мышки приспособить его под собственные нужды, доставить принтер на участок и распечатать дом своей мечты».

Работа 3D-принтера очень похожа на привычную всем печать на бумаге, но, конечно же, с некоторыми отличиями.

Вместо чернил слой за слоем наносятся пластик, парафин, дерево, цемент, золото, титан, углеродное волокно, шоколад и даже живые клетки. Одни субстанции в виде пасты, порошка или жидкости затвердевают сами, другие фиксируются нагревом или облучением. Послойная печать существует уже 30 лет, но бурно развиваться она стала только в последние годы. К сожалению, возможности дорогостоящих промышленных агрегатов и домашних устройств пока несопоставимы.

Еще недавно высокая стоимость оборудования препятствовала широкому внедрению технологии. Теперь достаточно идеи и небольшого стартового капитала: трехмерные чертежи легко создать при помощи специальных программ – останется лишь отправить заказ любой компании, занимающейся 3D-печатью.

Поскольку характеристики продукта можно менять «на лету», такой подход идеален для производства ограниченных серий и штучных экземпляров – вроде троекратно уменьшенной копии автомобиля Aston Martin DB5 1964 года, которую создатели блокбастера «007. Координаты: “Скайфолл”» напечатали, чтобы взорвать в кульминационный момент фильма.

При печати на 3D-принтере необходимое количество материала размещается точно по месту, что позволяет создавать сложные объекты, которые невозможно изготовить традиционными способами (например, литьем) или нужно собирать из нескольких компонентов, как уже упоминавшиеся наконечники форсунок. Эти форсунки ранее состояли из 20 и более деталей. К тому же удается минимизировать расход материала и вес получившейся детали без ущерба для прочности.

Невероятная точность позволяет производить уникальные устройства. Ученые из Гарвардского университета распечатали живую ткань, пронизанную кровеносными сосудами, сделав важный шаг к главной цели биопечати – пересадке органов, изготовленных по образцу собственных клеток пациента.

Пока 3D-печать гораздо медленнее традиционного производства, но в ближайшем будущем все может измениться.

«Скорость и разрешение постоянно растут, расширяется набор доступных материалов. Появляются устройства, использующие сразу несколько картриджей с разными наполнителями, что позволяет конструировать работающие механизмы со встроенными электрическими цепями», – увлеченно рассказывает Ход Липсон, профессор Корнельского университета, занимающийся 3D-печатью.

Группа ученых под его руководством создала точную копию телеграфа Морзе и отправила с него то же сообщение, которое изобретатель послал в далеком 1844 году из Вашингтона в Балтимор: «Вот что творит Бог».

Впрочем, не все применения технологии однозначны. В мае 2013 года мировые СМИ облетела новость о том, что американский активист Коди Уилсон успешно испытал первый распечатанный на 3D-принтере пластиковый однозарядный пистолет. Он назвал его Liberator («Освободитель»).

Поначалу блюстители порядка не на шутку встревожились. Подумайте только: теперь любой желающий может обзавестись пистолетом, историю которого нельзя отследить. Однако распечатать надежное и одновременно дешевое оружие, к счастью, невозможно. Для выпуска партии из ста пистолетов М1911 калифорнийской компании Solid Concepts понадобилось оборудование стоимостью почти в миллион долларов.

«Преступнику гораздо проще купить или украсть оружие, чем корпеть пару дней над 3D-принтером, чтобы в итоге получить комок оплавленного пластика или, что еще хуже, пистолет, который взорвется у него в руках», – уверен Джонатан Раули, директор по новым разработкам лондонской компании Digits2Widgets, изготовившей модель пистолета Уилсона для лондонского Музея Виктории и Альберта.

Пока фантазеры грезят о собственном домашнем репликаторе, Раули мечтает о другом – о том, как трехмерная печать позволит в ближайшем будущем воплотить в жизнь множество творческих идей, которые иначе так и остались бы лишь идеями. Или в лучшем случае чертежами.

Мир из 3D-принтера…

Воссозданная в мельчайших деталях полноразмерная копия мумии Тутанхамона на основе томограммы останков фараона была распечатана из прозрачного полимера. Затем ее обработали и покрасили, чтобы сымитировать вид иссохшейся плоти. Автор: Роберт Кларк
Воссозданная в мельчайших деталях полноразмерная копия мумии Тутанхамона на основе томограммы останков фараона была распечатана из прозрачного полимера. Затем ее обработали и покрасили, чтобы сымитировать вид иссохшейся плоти.
NASA тестирует систему жизнеобеспечения астронавтов при помощи имитации скафандра, частично распечатанной на 3D-принтере. Источник: Premier Exhibitions
NASA тестирует систему жизнеобеспечения астронавтов при помощи имитации скафандра, частично распечатанной на 3D-принтере. Источник: Premier Exhibitions
15 часов ушло на печать из полимеров копии черепа Homo habilis (Человека умелого), возраст которого, по подсчетам ученых, 1,9 миллиона лет. Государственная корпорация «Национальные музеи Кении», Институт по изучению бассейна озера Рудольф и компания Autodesk создали интернет-ресурс africanfossils.org для демонстрации знаменитых окаменелостей, обнаруженных в Восточной Африке. C сайта можно скачать файлы, необходимые для печати трехмерных копий находок.Череп оцифрован и распечатан компанией Autodesk.
15 часов ушло на печать из полимеров копии черепа Homo habilis (Человека умелого), возраст которого, по подсчетам ученых, 1,9 миллиона лет. Государственная корпорация «Национальные музеи Кении», Институт по изучению бассейна озера Рудольф и компания Autodesk создали интернет-ресурс africanfossils.org для демонстрации знаменитых окаменелостей, обнаруженных в Восточной Африке. C сайта можно скачать файлы, необходимые для печати трехмерных копий находок.Череп оцифрован и распечатан компанией Autodesk.
Архитектор Ганс Вермулен позирует на распечатанном 3D-принтером угловом камне здания на берегу амстердамского канала.
Архитектор Ганс Вермулен позирует на распечатанном 3D-принтером угловом камне здания на берегу амстердамского канала.
Единственный выстрел политического активиста Коди Уилсона в 2013 году разнесся на весь мир: он успешно испытал свой однозарядный пистолет Liberator калибра .38, распечатанный на 3D-принтере. Однако пользоваться «Освободителем» опасно: он может разорваться в руках стрелка (на фото). С тех пор разработки пластикового оружия не прекращались, а компания Solid Concepts даже распечатала действующую металлическую модель самозарядного пистолета М1911.
Единственный выстрел политического активиста Коди Уилсона в 2013 году разнесся на весь мир: он успешно испытал свой однозарядный пистолет Liberator калибра .38, распечатанный на 3D-принтере. Однако пользоваться «Освободителем» опасно: он может разорваться в руках стрелка (на фото). С тех пор разработки пластикового оружия не прекращались, а компания Solid Concepts даже распечатала действующую металлическую модель самозарядного пистолета М1911.
Цельный стул, по структуре напоминающий пористую человеческую кость, распечатан из эпоксидной смолы. Источники: Mathias Bengtsson Studio (дизайн стула); Materialise (печать стула).
Цельный стул, по структуре напоминающий пористую человеческую кость, распечатан из эпоксидной смолы. Источники: Mathias Bengtsson Studio (дизайн стула); Materialise (печать стула).
Модель, демонстрирующая титановую пластину в голове пациента, которому вместе с опухолью пришлось удалить скулу, верхнюю челюсть и правый глаз. Инженеры создали имплантат по образцу отсканированной здоровой части лица. Источник: Жан де Кюбер.
Модель, демонстрирующая титановую пластину в голове пациента, которому вместе с опухолью пришлось удалить скулу, верхнюю челюсть и правый глаз. Инженеры создали имплантат по образцу отсканированной здоровой части лица. Источник: Жан де Кюбер.
Модель Девон Виндзор готовится к выходу на модном показе Ready to Wear в Париже. Ее платье – плод сотрудничества кутюрье и архитектора, распечатанный на 3D-принтере. Ирис ван Херпен (дизайнер); Джулия Корнер (архитектор). Произведено при участии компании Materialise.
Модель Девон Виндзор готовится к выходу на модном показе Ready to Wear в Париже. Ее платье – плод сотрудничества кутюрье и архитектора, распечатанный на 3D-принтере. Ирис ван Херпен (дизайнер); Джулия Корнер (архитектор). Произведено при участии компании Materialise.
Эту светящуюся в ультрафиолете трехмерную «подложку» создали ученые из Гарвардского университета, применив биологические «чернила» для печати ткани, пронизанной кровеносными сосудами. Это открывает новые горизонты для тестирования лекарств, а со временем и трансплантации человеческих органов. Группа Льюиса, Гарвардский Университет.
Эту светящуюся в ультрафиолете трехмерную «подложку» создали ученые из Гарвардского университета, применив биологические «чернила» для печати ткани, пронизанной кровеносными сосудами. Это открывает новые горизонты для тестирования лекарств, а со временем и трансплантации человеческих органов. Группа Льюиса, Гарвардский Университет.
Та же группа ученых изготовила самый маленький литий-ионный аккумулятор в мире – шириной всего в один миллиметр! Устройство пригодно для медицинских имплантатов. Группа Льюиса, Гарвардский Университет.
Та же группа ученых изготовила самый маленький литий-ионный аккумулятор в мире – шириной всего в один миллиметр! Устройство пригодно для медицинских имплантатов. Группа Льюиса, Гарвардский Университет.

Sposobu pechati 3d
Источник: National Geographic Россия

Текст: Рофф Смит, фотографии: Роберт Кларк