Многие считают 3D-печать технологическим прорывом последних лет, однако ее история началась еще в 1980-х. Тогда американский ученый Чак Халл создал и презентовал устройство для стереолитографии — первый 3D-принтер. Правда, сами термины "3D-печать" и "3D-принтер" появились позднее. С того момента эти машины успели покорить различные сферы нашей жизни: они печатают дизайнерские украшения, объемные макеты памятников архитектуры, оружие, дома и даже самолеты, ведь перечень материалов, с которыми могут работать эти устройства, давно перевалил за сотню.
Украинцы идут в ногу со временем и активно осваивают технологию. "Сегодня" выяснила, как используют 3D-принтеры в нашей стране.
"За бугром": печатают вещи и жилье
Технологии 3D-печати позволяют в разы сократить время производства, поэтому внедрить их стараются в разных сферах. Например, в городе Гемерт (Голландия) на 3D-принтере впервые в мире напечатали 8-метровый пешеходный мост. Для его создания потребовалось 800 слоев спрессованного бетона. При этом инженеры говорят, что израсходовали намного меньше материала, чем потребовалось бы, строй они мост традиционными методами.
А вот в Китае уже "печатают" жилые дома. Несколько лет назад местная компания презентовала двухэтажный коттедж, основную роль в строительстве которого сыграл 3D-принтер. Дом строили по частям: сначала принтер печатал каждую комнату по отдельности, а после их с помощью крана собрали вместе. Представители фирмы заявляют, что могут собрать жилой дом площадью 500 "квадратов" всего за 15 дней.
Вступили в гонку технологий и всемирно известные бренды. Так, одна из фирм-лидеров по производству спортивной одежды представила модель кроссовок, платформу для которых из полиуретанового пластика напечатали на 3D-принтере. В начале года шузы поступили в продажу в США. За пару просят $300.
Тем временем изобретатели из Великобритании разработали 3D-принтер, который вяжет одежду. Хотя идея не нова (машины, которые можно запрограммировать на любой дизайн и тип вязки, уже используют на крупных производствах), их принтер по размеру намного меньше мануфактурных гигантов, поэтому такое оборудование можно установить
дома.
А зимой в космос запустили ракету-носитель Electron, отдельные детали для которой также сошли с принтера. Космический аппарат доставил на орбиту три спутника. К слову, два 3D-принтера работают даже на Международной космической станции, так что можем смело говорить: "3D-технологии покоряют космическое пространство".
"Напечатанный дом". Блоки делают отдельно и собирают на месте. Фото: vdmsti.ru
"Умный дом" покоряет США
Созданием жилых домов с помощью 3D-принтера могут похвастаться не только китайцы. Инженер из Киева Максим Гербут основал компанию, которая занимается производством "умных домов" на основе каркаса из стеклопластика, напечатанных на специальном 3D-принтере. Представители фирмы говорят, что могут возвести компактный домик за восемь часов. Кроме того, части сооружения не печатают по отдельности, а начиная от пола и до потолка, возводят "за один раз". Затем рабочие устанавливают окна и двери, подводят коммуникации, а также занимаются внутренней отделкой и расставляют мебель.
Разработчики говорят, что такой дом оборудован всем необходимым для автономного существования: солнечными батареями, резервуарами для воды, а также фильтрами для ее очистки, системой контроля микроклимата. Управлять настройками можно с помощью программы в смартфоне. К слову, дополнительный фундамент для установки не требуется, так что, по словам авторов проекта, жить в таком доме можно в любом месте независимо от климата и ландшафта. В продажу дома еще не поступили, но в 2017-м покупатели со всего мира оформили внушительное количество предзаказов. Только из США фирма получила 8000 заявок на покупку. Есть желающие и в странах ЕС, России, Канаде, Южной Корее, Казахстане и даже на Аляске.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
3D для жизни: разработка на дому
Используют умные печатные машины для своих нужд и обыватели. Так, 32-летний блогер Александр Святов, который до недавнего времени жил в Черноморске под Одессой, прославился на всю Украину тем, что самостоятельно напечатал для себя протез большого пальца правой руки. На разработку 3D-модели протеза Александр потратил примерно полгода.
"Удалось сделать так, чтобы протез не натирал, хорошо работал и более-менее надежно держался на культе (части конечности, которая осталась после ампутации. — Авт.)", — описал свою разработку блогер.
Все тонкости 3D-моделирования и печати он вместе с друзьями осваивал с нуля.
"С товарищем все сделали путем проб и ошибок, — рассказал "Сегодня" Александр. — Есть задумка бионический протез сделать, но там все довольно сложно".
К слову, 3D-модель своего протеза в разных размерах Александр опубликовал в открытом доступе во всемирной паутине.
"Печатать можно все что угодно, вопрос только в продвинутости принтера", — считает наш собеседник.
Александр Святов. Разработал протез для большого пальца. Фото: youtube.com
Фабрика 3d-печати: белоснежный цех и Америка
Первая в Украине фабрика 3D-печати, получившая название Kwambio, появилась на базе одесского стартапа. Именно там разработали уникальную технологию объемной керамической печати, которая заинтересовала зарубежных дизайнеров и всемирно известных производителей различной техники.
Чтобы узнать, как работает инновационная фабрика, "Сегодня" отправилась "на разведку". Компания занимает пять небольших помещений в здании старого завода возле железнодорожного вокзала Южной Пальмиры. В этих стенах одесские умельцы занимаются не только трехмерной печатью, но и сборкой 3D-принтеров собственной конструкции для японских и американских производителей гаджетов. В компании признаются: к печати керамических изделий пришли уже после открытия фабрики и сейчас сосредоточились именно на этом процессе.
"Когда начали поступать заказы по керамике, мы увидели, что нет технологий и инструментов, чтобы их реализовать. Мы приобрели принтеры, которые печатали из гипса, поменяли механику, софт (программное обеспечение. — Авт.), головки (часть принтера, которая подает материал. — Авт.) и, главное, сделали свои материалы. Это дало нам возможность начать свое производство керамики", — рассказывает нам основатель компании Владимир Усов.
Производственный цех выглядит очень аккуратно. Здесь нет никаких пятен от краски, как, впрочем, и резких запахов. Слышно тихое "шипение" вытяжек и звуки работающих принтеров. Рабочие в чистых белых комбинезонах и халатах ходят между такими же белыми столами и оборудованием. Единственное серое пятно — новенький принтер Ceramo One в дальнем углу.
"Это новая модель. Здесь новые головки, более высокая скорость, и точность печати стала гораздо выше", — поясняет Усов, добавляя, что во всем мире работают около 20 специалистов по созданию 3D-принтеров, а свою новинку они разрабатывали всем коллективом фабрики.
Однако пока новинка стоит без дела и вся производственная магия происходит на предыдущих моделях. По нашим наблюдениям, технология немного напоминает обычную струйную печать.
"Здесь ездит головка, которая наносит на определенные точки по координатам 3D-модели специальную жидкость, которая склеивает порошок в нужных местах. Один слой заполнился, платформа немного опускается, и печатается следующий слой. И так, слой за слоем, печатается объект", — поясняют на фабрике.
Когда процесс окончен, из принтера достают куб из спрессованного, но рассыпчатого спецпорошка, внутри которого и находится изделие. Чтобы его "освободить", сотрудники с помощью кисточек стряхивают излишки материала. Это делает процесс более дешевым и экологичным, ведь остатки порошка можно повторно использовать для создания других объектов. Полученные изделия достаточно хрупкие, поэтому их сперва сушат в специальной камере, а затем еще раз очищают от лишних частиц. После этого фигурку окрашивают или "глазируют".
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
В минувшем году здесь напечатали около 10 тыс. предметов — в основном по заказу иностранных дизайнеров. На полках офиса хранятся и жирафы, похожие на подъемные краны, и замысловатая посуда.
"То, что присылают дизайнеры из Нью-Йорка, выглядит достаточно странно, — улыбается Владимир Усов. — Очень большой сейчас спрос на разные изделия для курения, например, трубки. Были у нас интересные головы-светильники: человеческая голова, вдвое больше настоящей, а в ней — светильник".
Компания полностью ориентирована на экспорт, для работы с заокеанскими клиентами даже открыли офис в Нью-Йорке, а вот отечественных партнеров пока нет.
"Мало кто понимает, насколько 3D-печать может быть полезна. К тому же чашка, напечатанная на 3D-принтере в единственном экземпляре, будет дороже обычной китайской. Американский клиент готов за это платить", — говорит Усов.
Совершенствуют на фабрике и материалы для печати.
"У нас есть новый материал, который называется стеклосфера — сплав стекла и керамики. Его можно не обжигать, он становится достаточно крепким после обработки специальной жидкостью, — уверяет Владимир, бросая на пол небольшую чашку, которая тут же отскакивает от бетона и укатывается куда-то под стол. — Любое стекло или керамика разбились бы сразу, а эту уже третий день бросаю, а она — целая".
3d в медицине: "зоопротезы" и напечатанные органы
Вслед за технологией керамической печати одесситы начали осваивать возможности 3D-принтера в медицинской сфере. Так, в 2017-м одесские инноваторы создали копию нижней челюсти человека: ее сделали из материалов, схожих по составу с костной тканью. Уже нашлись желающие протестировать новые возможности.
"Мы сейчас обсуждаем с ветеринарной клиникой печать костных имплантатов для животных. У нас будет два направления сотрудничества — печать демонстрационных костных имплантатов для врачей, чтобы они могли видеть структуру кости и повреждения до операции, и сами имплантаты", — рассказал нам директор компании Владимир Усов.
Чтобы материал протезов максимально соответствовал составу костной ткани, инноваторы пробуют печатать их из кальциевой соли и костной крошки. Правда, пока что речь идет о печати не полностью новой кости, а лишь небольшом имплантате, который избавит пациентов от необходимости ложиться под нож дважды — для установки и удаления металлических пластин, используемых сейчас.
"Протез пористый, и эти поры позволяют настоящей органической костной структуре прорастать в имплантат. Лишний кальций будет естественным путем выводиться из организма", — говорят разработчики.
Поскольку для каждого повреждения нужны свои уникальные имплантаты, разработчики успешно создают их 3D-модели по результатам компьютерной и магнитно-резонансной томографии (КТ и МРТ).
И хотя от вживления таких имплантатов в человеческий организм нас отделяют еще десятки исследований и тестов, разработчики уверены, что рано или поздно умные принтеры будут воссоздавать целые органы:
"Мы изучаем кости, другие компании развивают печать тканей, кожи, сосудов. Когда у всех нас будут результаты, мы сможем фактически восстанавливать органы".
Нижняя челюсть человека. Одесситы напечатали кость. Фото: dumskaya.net