Технические науки

Седьмая печать: что может 3d-принтер?

Электронный трехмерный принтер во время работы

Электронный трехмерный принтер во время работы. Alex_Traksel / shutterstock.com 

Представьте себе такую ситуацию – вы находитесь на отдалённой полярной станции или вообще в космосе. Вы пьете кофе из своей любимой кружки и вдруг обжигаетесь и роняете кружку на пол, разбивая вдребезги. Она была не только любимой, но и последней, больше пить кофе у вас не из чего. Но вы, как представитель прогрессивного человечества, не расстраиваетесь, а просто подходите к своему 3d-принтеру, выбираете нужную программу и печатаете себе кружку в режиме реального времени.

Это не выдумка и не фантастика, а самое ближайшее будущее. О том, как оно будет претворяться в жизнь, – читайте в нашей статье.


 

Воспроизводство материальной культуры всегда было сложной задачей для общества. Инструменты, одежда, мебель, посуда – все это требовало и требует времени, материалов и умельцев-ремесленников. С ходом истории человечество не на шутку разогналось и уже производит сложные механизмы: машины, самолёты, космические корабли, компьютеры и роботов. Но вместе со сложностями появляются и решения, сокращающие возникшие трудности. И сегодня мы поговорим о главном тренде последних лет в сфере производства – о 3d-принтерах.

Принтер – друг человека

Все хоть раз читали страшные истории о деревнях, охваченных таинственными заболеваниями. Обычно их связывали с колдовством, аномалиями места или бактериями, превращающими всех жителей в зомби. Такие деревни есть и в реальной жизни. Но их истории гораздо более прозаичны.

Так, в небольшом селении в Нидерландах зафиксировано 13 случаев болезни Ван Бухема. Это заболевание не смертельно, но очень осложняет жизнь человеку, страдающему от него. У пациентов наблюдается аномальное утолщение черепа: почти в два-три раза. Мозг сдавливается, вызывая страшные боли, и даже самые простые виды активности становятся недоступны. Медикаментозно победить болезнь Ван Бухема нельзя. Тут нужны радикальные меры.

На решительный шаг пошли медики, к которым обратилась 22-летняя женщина из «заражённой деревни». Они пересадили ей череп. Практически целиком.

Конечно, череп – это не сердце и не печень, но странно было бы полагать, что его можно заменить на что угодно, лишь бы подходило по форме. Вопрос с заменой решили в духе времени – распечатали череп на 3d-принтере, построив модель с учетом всевозможных томографических данных… Но обо всем по порядку.

Копицентр будущего

Проекты 3d-принтеров появились ещё в 80-х годах прошлого века, тогда же и первые опытные образцы. Но волна интереса к новой технологии захлестнула мир только в XXI веке.

Трёхмерная печать относится к так называемым аддитивным технологиям. За этим термином скрывается простая расшифровка: аддитивный от английского addдобавлять. Все классические производственные цепочки строятся по следующему принципу. Мы берем ресурсы: дерево, золото, нефть, пшеницу, велюр – применяем к ним свои знания, отсекаем все лишнее, получаем товар и кучу опилок.  3d-принтер на такое не разменивается – он производит ровно то, что задано в его программе, не оставляя лишнего.

Теперь проведем небольшой эксперимент. Представьте: вы на море. На теплом море с пляжем. Там вы садитесь возле самой воды и набираете в ладони мокрого песка. Теперь начинайте водить ладонями по кругу, равномерно высыпая мокрый песок. В конце концов, у вас должно получиться нечто вроде круглой стенки. Готово, вы – 3d-принтер!

На самом деле, технология трёхмерной печати значительно сложнее, хоть и сходна по принципу. 3d-принтер постепенно, слой за слоем, выращивает объект, форма которого задана через компьютерную модель. И если первые принтеры были довольно примитивны, то современные аппараты могут создавать довольно сложные предметы, как, например, череп из нашей истории.

В качестве расходников принтеру можно дать широкий спектр материалов. Основой для производства обычно служат полимерные смолы или пластик, но трёхмерному принтеру под силу и изделия из металла, ткани, пищевых продуктов и даже живых клеток.

Итак, что же может распечатать 3d-принтер?

Оружие

Древнекитайская мудрость гласит, что для существования народа нужны три вещи: оружие, еда и верность правителю. С печатью последнего у нас вряд ли что-то получится, с едой мы еще разберемся, а вот оружие – это интересно.

Первым огнестрельным оружием, распечатанным на 3d-принтере, считается пистолет Liberator, более похожий на устройство для подачи бензина в бак автомобиля. По своим свойствам Либератор годен разве что для суицида: его прочность позволяет сделать только один выстрел, а осечки случаются в половине случаев. Более поздние версии надежней, но до поставок в армии НАТО ещё очень далеко.

Идейным наследником Либератора стал полуавтоматический Shuty-MP1, изготовленный на 3d-принтере на 95%. Извне были добавлены только ствол, болты и пружины. Впрочем, и этот экземпляр далек от идеала: у Shuty-MP1 деформация наступает после 18-го выстрела.

Арсенал напечатанного оружия довольно широк: тут и гладкоствольные винтовки, и револьверы, и полуавтоматические пистолеты, вроде знаменитого «Uzi».

По мере совершенствования материалов, станет возможным изготавливать армейские образцы вооружения. А значит вам понадобится лишь металлический порошок, нужная программа и патроны. В связи с этим возникает вопрос: а как это контролировать? Свободолюбивые американцы, вооруженные второй поправкой (вторая поправка Конституции дарует каждому гражданину США право на ношение оружия), крайне вдохновлены идеей печати оружия, да и многие революционно настроенные граждане по всей Земле видят напечатанные стволы как средство борьбы с тиранией.

Главный аргумент против печати оружия – феноменальная доступность технологии при мизерной себестоимости.

Многое о политическом значении 3d-оружия говорит настрой человека, придумавшего Либератор. Коди Уилсон, 29-летний анархист и радикальный либертарианец из Техаса, зарегистрировал свою компанию «Defense Distributed», чтобы разработать и распространить чертежи «печатного огнестрела» по всему миру. И, конечно, вокруг этой истории сразу разгорелась дискуссия.

Главный аргумент против печати оружия – феноменальная доступность технологии при мизерной себестоимости. Так, первые образцы Либератора обошлись Уилсону в 25 долларов. Получается, технологии будут доступны любому маньяку, террористу и психопату, который накопит денег на 3d-принтер. Более того, если распечатать оружие, используя только пластик, его можно будет пронести через металлодетектор и не быть замеченным. Для Америки, в которой стрельба в школах и на улице стала настоящей эпидемией, вопрос о свободном распространении оружия стоит не просто остро, а невероятно остро. До чего Штаты дойдут в своих дискуссиях – увидим, а нам остается только ждать и печатать, печатать и ждать.

Средства передвижения

Все в той же Америке, в штате Аризона, группа энтузиастов организовала компанию Local Motors, которая специализируется на 3d-печати автомобилей. Первое творение получило название Strati-EV, и выглядит распечатанная машина не хуже обычных. Красота – это не последнее достоинство Strati-EV, она стоит около 80 тыс. долларов и изготавливается за 45 часов.

Джей Роджерс, сооснователь Local Motors, рассказал, что ему пришла идея сделать машину не из 25 тысяч запчастей, а всего из 50. Так он пришёл к мысли, что автомобиль можно распечатать на 3d-принтере. Только 5% деталей пришлось брать извне, а это значит, что такие автомобили – экологическое чудо. После того как один экземпляр пришел в негодность, его можно сдать на переработку и получить идентичную машину.

Ещё одну оригинальную концепцию предложила компания Kor Motors. Их трёхколесный оранжевый Urbee 2 разгоняется до 112 км/ч и может протянуть на электротяге почти 65 километров. В будущем инженеры Kor Motors планируют создать автомобиль, который проедет от Нью-Йорка до Сан-Франциско всего на 38 литрах бензина.

Если предыдущие проекты – это реализованные амбиции энтузиастов из сферы местечкового машиностроения, то Audi Union C от знаменитого автогиганта – признак интереса к технологии со стороны большой индустрии. Правда, интерес пока всё-таки декоративный: на своём заводе Ауди воспроизвели уменьшенную копию гоночного автомобиля 30-х годов. Но с чего-то же надо начинать?

Конечно, принтеру подвластны не только автомобили. Он может распечатать и транспорт попроще: скейт, ролики, велосипед, рикшу или телегу. Но у трёхмерной печати колоссальный простор для роста вверх – если инженеры смогут усовершенствовать материалы, то скоро мы увидим самолёты, судна, а может, даже и космические корабли, сделанные на принтере.

Органы

Одна из вех в истории трёхмерной печати – это создание таких машин, которые могут печатать части для самих себя. Но это было только начало. Дальше принтеры научились создавать части для человека.

Главная проблема в воспроизведении органов с помощью 3d-технологий – какой биоматериал выбирать? Машина и оружие не могут быть отторгнуты, а вот искусственное сердце – вполне.

Медики и биоинженеры искали разные подходы к этому вопросу. На первых этапах биопечати печатались хрящи, кости и прочие менее сложные для воспроизведения части тела. Для этих нужд обычно используют специальный пластик, как в истории с голландской пациенткой.

Дальше – уже сложнее, и медикам понадобился новый ресурс.

Одна группа ученых из Wake Forest Institute for Regenerative Medicine распечатала семь мочевых пузырей, используя стволовые клетки. Донорскую ткань нанесли поверх макета мочевого пузыря, а дальше клетки уже достроили все сами.

Большого успеха на производстве органов добились американцы из Organovo, сумевшие распечатать на принтере печень. Наслаивая живые клетки друг на друга, ученые смогли создать орган, который действовал в течение 40 дней и даже реагировал на внешние факторы, как настоящий. Недолговечность этой печени пока не даёт нам права говорить о печати органов для трансплантации, но как только специалисты научатся воспроизводить капилляры, проблема будет решена.

Что ещё?

  1. Дома. Да, робот, оснащенный передвижной платформой, принтером и механической рукой, вполне может построить дом. Об этом в своем докладе рассказывал Эван Аккерман из американского института инженеров электротехники и электроники.
  2. Мост. Если робот строит дом, то почему бы ему не построить мост? Так, инженеры из Jоris Lааrmаn Lаb, Неijmаns и МХ3D планируют возвести мост в центре Амстердама с помощью аддитивных технологий.
  3. Тапкобургер. Все, как в знаменитом вирусном интернет-ролике: «У меня есть тапок, у меня есть бургер…Тапкобургер». Конечно, нельзя все воспринимать исключительно серьезно. Даже прорывные технологии. Вот группа заинтересованных лиц и решила распечатать булочку для гамбургера в виде тапка. Получилось забавно.

Этим список не ограничивается, как не ограничивается человеческая фантазия. Только представьте масштабы применения такой технологии. Да хотя бы в освоении других планет. Не нужно будет отправлять стройматериалы и технику, дорогостоящее оборудование и прочие затратные штуки. Просто грузим на борт корабля достаточно расходного материала, робота с 3d-принтером и ответственного инженера. И на условном Марсе можно будет не строить, а прямо-таки штамповать города, и все им сопутствующее.

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рассказать друзьям

0 Комментариев

Подписаться на рассылку

Комментарии

Войти с помощью 

Присоединяйтесь к нам в социальных сетях

В наших группах вы можете узнать много нового и интересного, а так же - принять участие в опросах и конкурсах

Присоединиться
Присоединиться