Блог

Как изобретение 3D принтера изменило мир


"Сегодня проще сказать, что не используется в качестве печатающего материала и в каких областях не используют аддитивные технологии"

 


Менделееву, как известно, его периодическая система приснилась. И хотя достоверность этой истории многие ставят под сомнение, мне, как химику, приятно сознавать, что в моей дисциплине есть такой миф.


Чаку Халлу сейчас 75 лет, он тоже химик. И изобретение, которое принесло ему известность, внимание назойливых журналистов и, что уж греха таить, деньги, ему привиделось во сне. Нет, Халл не изобрел секрет вечной молодости, хотя его детище может совершить революцию в медицине. С его помощью уже печатают зубы, кости и даже целые органы. Речь идет о 3D-печати, вернее, об одной из ее разновидностей — стерео­литографии. Это когда луч лазера инициирует реакцию фотополимеризации, пластик затвердевает, и после энного количества шагов вы получаете готовый объект. Подобные реакции были известны давно, но чтобы совместить их с использованием печати… Правда, в 1983 году форма оставляла желать лучшего: первым объектом, вышедшим из аппарата Халла, стала миниатюрная и неказистая кружка, на ее печать ушло несколько месяцев, сейчас это считанные часы или даже минуты.



ChuckCharles-Hull.jpg


       

Создав свой первый принтер и основав компанию 3D Systems, оборот которой теперь измеряется сотнями миллионов долларов, Халл положил начало целой отрасли. И хотя трехмерная печать является для нее привычным названием, все большее распространение получает другой термин — «аддитивные технологии». На мой взгляд, это определение куда более емкое и лучше раскрывает суть феномена. Ведь революция, к которой приложил руку Халл, заключается в том, что в отличие от традиционных способов производства, когда из готового куска материала путем обработки получают готовое изделие, отсекая ненужное, при аддитивном подходе происходит обратное: продукт создается посредством постепенного добавления свежего материала. 


В большинстве случаев это и правда похоже на обычную печать, но далеко не всегда — многие промышленные принтеры, хотя и называются таковыми, внешне и по сути не всегда походят на «эпсоны» и «хьюлетты», что стоят в офисах.



"Печатают и торты, и целые дома, и даже модели сверхновых звезд, созданные в результате математического моделирования."



Сегодняшний объем мирового рынка таких изделий составляет более $3 млрд, наиболее оптимистичный прогноз на 2020 год — около $12 млрд. И хотя говорить о зрелости рынка еще рано, тот факт, что крупнейший производитель авиадвигателей Rolls-Royce уже печатает лопасти турбин, доверяя жизни людей новой технологии, говорит сам за себя. 

   

Вряд ли кому придет в голову, что гиганты берутся за трехмерную печать из простого любопытства или ради того, чтобы следовать модному тренду. Дело в конечном счете в деньгах. Если вам нужно создать прототип, показать его кому-то, обкатать на фокус-группе, сделать что-то, что по результатам испытаний, возможно, придется доработать, лучшего способа, чем напечатать модель на 3D-принтере, не найти. Времени и денег тратится в разы меньше. Причем как напрямую, так и косвенно: материальные затраты при традиционном подходе, выраженные в количестве отходов, в некоторых отраслях достигают колоссальных значений. В авиастроении, к примеру, есть даже такой показатель, как процент исходных материалов, находящий в итоге свое воплощение в самолете. 


К слову сказать, быстрота прототипирования, низкие накладные расходы, доступность разнообразных 3D-принтеров вкупе с уменьшением стоимости и расширением ассортимента микроэлектронной базы, а также возможностью собрать деньги через такие краудфандинговые платформы, как Kickstarter или IndiGoGo, привели к появлению сотен стартапов, создающих реальные вещи в разных отраслях. 


Но дело не только в простоте и дешевизне. Возвращаясь к авиационным двигателям, сегодня это сложнейшие с инженерной точки зрения изделия, которые к тому же испытывают колоссальные и многократные нагрузки. Раньше процесс создания некоторых деталей приходилось разбивать на несколько этапов, так как традиционный способ производства просто не позволял создавать объекты такой сложной формы за один раз. Теперь же с использованием 3D-печати это стало возможным. 



Прогноз развития рынка аддитивных технологий



Prognoz.jpg



И, что немаловажно, создание таких изделий — прекрасная иллюстрация современного подхода к производству, когда большинство операций, начиная от создания чертежа и заканчивая функционированием изделия, управляется компьютером. Ведь до того, как начать печать, объект проектируется и обрабатывается на компьютере, переводится в специальный формат, понятный для принтера, и уже после этого отправляется, опять же в цифровом виде, на печать. Что интересно, один из первых файловых форматов для трехмерной печати был тоже придуман Чаком Халлом. Возможен и обратный, также связанный с компьютерной обработкой процесс: когда реальный объект оцифровывается при помощи 3D-сканера, переводится в формат чертежа и в неизменном или скорректированном виде воспроизводится на трехмерном принтере. С этим связано еще одно свойство аддитивных технологий: возможность быстрой подгонки готового изделия или создания нового с нуля в зависимости от конкретных потребностей клиента. Речь о том, что сегодня принято называть кастомизацией и персонализацией. Где это найдет, а часто уже и находит, применение — понятно. Та же печать внутренних органов или частей скелета без учета особенностей конкретного пациента невозможна.


Есть, конечно, у аддитивных технологий и свои недостатки. Основная критика фокусируется вокруг низкой скорости создания изделий и их качества. Дескать, обычное литье и ковка куда быстрее и надежнее. За 20 лет, однако, скорость 3D-печати увеличилась существенно. И, судя по всему, будет увеличиваться и дальше: производители все чаще используют несколько печатающих головок, что не только ускоряет процесс, но и позволяет использовать разные цвета и даже материалы за один проход. Недавно был представлен прототип принтера, позволяющий печатать сложные фигуры буквально за минуты. По словам создателей, дело в технологии «непрерывной печати»: фигурка, в отличие от послойного постепенного наращивания слой за слоем, буквально вырастает из раствора фотополимера. 



"С качеством тоже не все так плохо, как утверждают многие оппоненты."



Да, модели, получающиеся с использованием недорогих, предназначенных для домашнего использования принтеров, выходят шероховатыми, проработка деталей хромает, но, с одной стороны, разрешающая способность устройств растет, а с другой — далеко не всегда даже в промышленном производстве нужно субмикронное разрешение. Чаще востребовано другое — возможность быстро напечатать, протестировать и в случае необходимости изменить модель и напечатать заново. А с этим у аддитивных технологий все в порядке.


Чак Халл вспоминает, что, создавая первый принтер, думал, что путь от его громоздкого устройства до сегодняшних быстрых и куда более совершенных устройств займет значительно больше времени. Да и о таком широчайшем спектре применений аддитивных технологий он помыслить не мог. Вряд ли будет большим преувеличением предположить, что в течение десятилетия печать человеческих органов станет распространенной практикой, число материалов и способов печати сравняется с обычным производством. Сегодня основной материал для 3D-печати — различные полимеры. Металлические составы используются в значительно меньшей степени. В ближайшие годы ситуация изменится: прогресс в области получения микропорошков позволит не только с большой легкостью оперировать различными металлами, но и существенно расширить диапазон и характер используемых сплавов. И если сегодня в ходу одно- и двухсоставные композиции сплавов, то вскоре аддитивные технологии обогатятся более сложными металлическими составами, которые уже используются в традиционной металлургии. Следом подтянется и композитная керамика — один из самых быстроразвивающихся сегментов современного материаловедения. 



future of 3dprinting.png



Экспансия человечества в космос также даст сильный толчок для дальнейшего развития технологий. Ведь если доставка готовых изделий на орбиту будет по-прежнему оставаться дорогим удовольствием, куда проще и выгоднее производить все там и желательно из находящихся на астероидах, спутниках или планетах материалов.


Источник: www.forbes.ru



Больше интересного

Серия настольных сувениров с держателями

Изготовление функциональных настольных сувениров с держателями бумаги

Далее
3D-cканирование коронки для экскаватора

Трехмерное сканирование сменной детали ковша экскаватора для добывающей промышленности

Далее
Подборка по 3D-печати №1

Примеры готовых изделий в области 3D-печати, материалы: ABS, PLA, PETG, RUBBER


Далее
Создание 3D-моделей на основе 3D-сканирования

Проведение работ по трехмерному сканированию и моделированию деталей турбодетандера

Далее
3D сканирование - краткий обзор технологий

Высокоточные измерения на службе человечества, или какие ваши задачи можно решить с помощью 3D-сканирования
Далее
3D печать еды: реальность и перспективы

Дайджест на тему использования 3D печати для приготовления еды, что происходит в мире.

Далее
Моделирование детали турбины

Создание твердотельной 3D-модели элемента турбины на основе 3D-сканирования


Далее
Модель производственного участка

Создание макета производственного участка на основе построенных 3D моделей в масштабе 1:100 

Далее
Прототип коммуникационного устройства

Изготовление рабочей модели перчатки в комплект оборудования виртуальной реальности

Далее
Ситалловое стекло - опыт на Picaso 3D Designer

Обзор использования, "хинты" и рекомендации по настройкам для Picaso 3D Designer


Далее
Макет автозаправочной станции КНП

Изготовление макета заправочной станции в масштабе 1:65 с моделями транспорта и людей

Далее
Подарочный макет АЗС c подсветкой

Подарки бывают разные: партнерам и руководителям можно подарить настольный мини-макет 

Далее
Цветное 3D-сканирование робота

3D-сканирование известного в узких кругах геймеров персонажа, представляющего линейку ROG от ASUS.

Далее
Набор фишек для настольной версии "Игры Престолов"

Печать большого набора из 207 фишек для настольной игры за большим столом на девять человек.

Далее
Производство чаши для добывающей компании

Изготовили четырехзаходную спералевидную чашу из ABS-пластика на основе 3D-модели

Далее
Изготовление деталей макета электродегидратора ЭГ-160

Большой макет для большого дипломного проекта на основе адаптации 3D-моделей клиента

Далее
Корпус сканера билетов

Проектирование и производство корпуса устройства для сканирования билетов с фирменной символикой


Далее
Экспресс-макет твердотопливного котла ZOTA

Произвели для будущего музея экспресс-макета твердотопливного котла ZOTA Magma 

Далее
3D-сканирование предметов искусства

Трехмерное сканирование декоративно-прикладных изделий для последующего производства

Далее
Модель промышленной установки

Сборка модели для наглядного представления изобретения промышленной установки из нефтегазовой отрасли.
Далее
Модель самолета Airbus A319

Детализированная модель самолета на основе разработки высокоточной 3D-модели в масштабе 1:72

 
Далее
Реплики реквизита "Звездных Войн" стали доступны фанатам

Студия Lucasfilms запускает линейку высокоточных реплик экипировки и оружия героев "Звездных Войн". 

Далее
Изготовление автомобильных деталей

3D-печать автомобильных деталей на основе 3D-сканирования пластиковых оригиналов 

Далее
Эксклюзивный сувенир

Изготовление эксклюзивного сувенира на основании 3D моделирования по фотографии с помощью фотополимерной печати. 

Далее
Новая версия 3D-печатного беспилотника от Airbus

Тринадцати футовый беспилотник, состоящий всего из 50 частей, представлен компанией Airbus.

Далее
Экспресс-макет промышленной установки

Изготовление экспресс-макета промышленного установки с помощью 3D-печати

Далее