У професійному середовищі все вже звикли до 3д-друку, але широкий загал в більшості просто не знають, що це таке. При цьому застосувань для бізнесу, який не належить до конструкторської або дизайнерському середовищі - маса - від архітектурних макетів до ексклюзивних сувенірів.
Перспективи начебто очевидні, але поки я думаю вам далеко не все зрозуміло. Що ж, не лякайтеся, технологія дійсно досить складна. Для початку давайте розберемося з тим, що таке ця сама горезвісна 3D-друк, і які її види існують на сьогоднішній день. А потім вже подивимося на сфери її застосування сьогодні і заглянемо в недалеке майбутнє.
На сьогоднішній день в 3D-друку панує дві принципово різних технології - це лазерна і струменевий друк. При цьому вони теж діляться на види. Так, лазерний друк поділяється на три види: власне, лазерний друк, лазерне спікання і ламінування. У всіх цих способах використовується своя технологія виробництва продукції. Так, у разі лазерного друку принтер використовує рідкий фотополімер, який засвічується спеціальної ультрафіолетовою лампою за допомогою фотошаблона. Потім все це перетворюється в твердий матеріал. Це, звичайно, спрощене опис технології, але докладний просто виходить за рамки формату даної статті.
Лазерне спікання проходить трохи інакше - лазер шар за шаром випалює контур майбутньої деталі на спеціальному порошку. Тобто виходить, що виробництво йде шар за шаром.
Нарешті, в разі ламінування процес виробництва складається з того, що готовий об'єкт створюється з великої кількості різношерстих шарів, що накладаються один на одного. Природно, все це відбувається не без допомоги лазера.
У струменевого друку присутній два основних способи друку - це застигання матеріалу при охолодженні і спікання порошкоподібного матеріалу. У першому випадку відбувається видавлювання термопластика по краплях на основу майбутнього продукту, а другий спосіб за своєю суттю дуже нагадує лазерне спікання. Єдина відмінність в тому, що в даному випадку порошок склеюється за допомогою спеціально призначеного для цієї операції клею.
Це основні способи 3D-друку на сьогодні. По кожному з них можна знайти безліч детальної інформації в мережі інтернеті. Так що якщо вас цікавить технічний процес, то рекомендую звернутися до глобальної павутини, а ми поговоримо про застосування технології.
На сьогоднішній день основним застосування 3D-принтерів є швидке прототипування. Вже давно встановлено, що при розробці якоїсь складної моделі її прототип дозволяє скоротити ймовірність появи помилок в кінцевому продукті. Багато великих компаній мають в своїх конструкторських підрозділах 3D-принтери для розробки швидких прототипів. Так, свого часу Porsche за допомогою прототипу вивчала роботу струму масла в трансмісії нової моделі автомобіля 911.
Переваг у швидкого прототипування безліч. В першу чергу це можливість зміни і доведення прототипів під час виготовлення. Все це призводить до того, що компанії мають можливість врахувати всі особливості товару ще під час розробки.
Крім того, сьогодні 3D-принтери затребувані при виробництві деталей для малосерійного виробництва, дрібних об'єктів для домашнього використання, сувенірів. Але все це дрібниця в порівнянні з безпілотним літаком Polecat від компанії Lockheed. Велика частина деталей даного літального апарату була виготовлена із застосуванням технології тривимірного друку.
Фантастика, яка стала реальністю
Втім, поки панікувати рано. Відтворити себе повністю RepRap може тільки в теорії. На практиці все мікросхеми повинні бути представлені людиною (так, виробляти мікросхеми та електроніку тривимірні принтери поки не вміють). Правда, професор Боуер вже заявив, що часи, коли його дітище зможе створювати собі подібних самостійно вже не за горами. Чомусь немає підстав сумніватися в словах Едріана Боуер.
Комерціалізація тривимірного друку
Однак, все про що ми зараз говорили ставитися швидше до прогресу і науці. Яким чином сучасний бізнес використовує тривимірні принтери? Мабуть, в цьому плані відразу ж пригадується компанія Philips, яка в минулому році відкрила дочірнє підприємство під назвою Shapeways. Власне, Shapeways буде займатися тривимірної печаткою, співпрацюючи ні з компаніями, яким потрібні якісь макети, а з простими людьми, охочими провести якийсь невеличкий сувенір.
Створити тривимірну модель ігрового персонажа з тієї ж World of Warcraft може будь-хто. Для цього не потрібно ніяких знань в галузі створення 3D-моделей. У мережі існують програми, які дозволяють вичленувати прямо з гри того чи іншого персонажа. Якщо ж у вас є знайомий дизайнер, то все буде ще цікавіше. Ви можете легко і просто надіслати в «Інвент» свою 3D-модель і вона буде роздрукована.
До деякого часу 3D-принтери були дуже дорогим задоволенням, яке міг дозволити собі тільки великий бізнес. Ціни на них починалися зі 100 тисяч доларів. Звичайно, і зараз такі просунуті моделі користуються попитом, але поступово з'являються і більш масові вироби. Зокрема, одним з таких тривимірних принтерів є модель Desktop Factory, яка коштує всього лише 5 тисяч доларів. Звичайно, у неї є цілий ряд обмежень. Так, вона може відтворювати моделі не більше 12,7 х 12,7 х 12,7 см. Але це все одно великий крок вперед. І заявка на те, що вже в найближчі 10 років в будинках простих людей стануть з'являтися особисті 3D-принтери.
Згадаймо, що і комп'ютери колись були недосягаямимі за ціною для звичайного користувача, а зараз їх мають навіть діти.
Перспективи тривимірного друку
Приклади можливостей на сьогоднішній день
Компанія DUS Architects збирається використовувати 3D-принтер KamerMaker, щоб надрукувати будинок до кінця цього року. Сенс затії полягає в тому, що принтер буде друкувати компоненти житла прямо на будівництві. Він може друкувати структури з поліпропілену габаритами до 2,2х2,2х3,5 м. В майбутньому він зможе використовувати в якості вихідного матеріалу перероблений пластик.
Необхідні компоненти вже були віддруковані в масштабі 1:20 і перевірені. Навіщо вони це роблять? Перш за все, щоб показати, що вдома можна будувати, використовуючи менше ресурсів, отримуючи менше відходів і без необхідності транспортування блоків на будівництво.
Factory on the road - a Prius, two designers and four 3D printers
Цілий місяць Alex Hornstein і Bilal Ghalib колесили по Америці з чотирма 3d принтерами в багажнику. Вони стартанули проект Pocket Factory (кишенькова фабрика) з метою розробки та продажу товарів зроблених на дешевих 3d принтерах.
Уявіть собі, ці два хлопця могли роздрукувати ваш iphone на одному з принтерів в багажнику їхнього автомобіля прямо перед вами, і ви можете просто вибрати дизайн і колір або з вашими ініціалами в корпусі. Хіба це не захоплююче?
П'ятнадцятирічна Лаура зіграла на скрипці, роздрукованої на 3d принтері в ефірі CNN. Ця одна з трьох скрипок подібного зразка, але тільки ця повністю оснащена струнами. Лаура - студентка South West Music School зробила прем'єрне подання на новинному каналі CNN. Це дивовижне уявлення чудово ілюструє потенціал 3d друку, за допомогою якої можна відтворити практично будь-яку річ.
- Бельгійські і німецькі вчені успішно імплантували нижню щелепу, надруковану на 3d принтері.
- Вчені створили робота динозавра використовуючи 3d принтер.
- 3d принтер надрукував людські тканини для тестування ліків.
- General Electric Co запустила проект GE Garages, виробничі ремісничі центри оснащені лазерними різаками, 3d принтерами, формами для лиття. Відвідувачі зможуть навчитися основам створінням прототипів і виробничого процесу.
- Уряд США запустило 60-мільйонну освітньо-дослідницьку програму - новий інститут 3d друку.
- The Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) заявила про інвестиції 3.5 мільйонів доларів в TechShop, як частина проекту DARPA's new Adaptive Vehicle Make з метою «створити фабрику для швидкого дизайну і реконфигурирования виробничих можливостей для підтримки випуску широкого спектра військової техніки».
- З'явилася персональна медицина використовує 3d молекулярний принтер.
- Lee Cronin, професор хімії в University of Glasgow використовував 3d принтер для створення реагентів безпосередньо в 3d реакційної матриці для ініціації хімічних реакцій.
- Дослідники з KTH Microsystem Technology продемонстрували нову технологію 3d друку крем'яних мікро- та наноструктур.
- Дослідники з Penn створили судинну мережу в живих тканинах за допомогою 3d принтера RepRap і цукру. Тим самим була вирішена задача створення 3d структури кровоносних судин.
- Дослідники з University of Exeter в Великобританії розробили процес заснований на вибірковому лазерному плавленні (Selective Laser Melting) для виробництва 3d алюмінієвих композитних деталей з недорогого металевого порошку.
- Airbus працюють над концептом літака побудованого за допомогою гігантського 3д принтера. Літак планується побудувати до 2050 року.
- Перший надрукований на 3d принтері зброя AR-15 успішно пройшло тестову стрілянину. Творець і випробувач, користувач з псевдонімом «HaveBlue» виклав деталь у відкритий доступ на Thingiverse. Цим не на жарт стривожилися уряди багатьох країн.
- Thiel Foundation анонсує грант на технологію 3d друку м'яса. Спільно з Breakout Labs вони планують застосувати останні напрацювання в області створення тканин для їстівного прототипу м'яса, який може стати гуманним і стійким джерелом тваринних білків для споживачів усього світу.
- Гігантський лазерний 3d принтер видозмінив місцеве виробництво. Цей принтер здатний створювати складні форми з титану, нікелю, сталі, хрому і тд. Розміром принтер з невеликою вагон.
- Винахідник Kai Parthy розробив волокно для RepRap, за допомогою якого можна друкувати "деревину" (точніше - вироби з деревини). Волокно LAYWOO-D3 - це композит з деревини та полімеру, що містить перероблене дерево і нешкідливий пластик.
- За прогнозом біопрінтінговой компанії Modern Meadow в найближчі п'ять років шкіряні вироби: сумки, ремені, черевики і тд. створені в лабораторіях, будуть продаватися в супермаркетах. Ринок оцінюється в 2.5 трильйона доларів.