Проект «Будущее за углом»: объемные 3D-принтеры изменили повседневность
Тысячелетиями принцип изготовления массовых деталей был один и тот же. Например, человек брал подходящий камень и вытесывал из него каменный топор. Так же и до последнего времени. Выплавляется болванка и из нее на станках вытачивается деталь. Из деталей создаются разной степени сложности конструкции.
На наших глазах происходит революция. Меняется сам принцип изготовления детали. Деталь не вытачивается из болванки, а деталь как бы выращивается. Слой за слоем. Например, напыляется очень тонкий слой специального порошка и затем этот порошок спекается лазером. И так наращиваются, добавляются слои, один за другим. Отсюда термин «аддитивные технологии», «добавка».
Таким способом можно изготовить деталь любой сложности. Все-таки, как бы совершенны не были современные токарные станки, они не все могут сделать. А здесь перед инженерами открываются огромные новые возможности. Можно будет создавать конструкции надежнее, эффективнее, легче, гораздо дешевле в конце концов. Наступает новая эра в материальном производстве. Биологи и медики тоже пытаются использовать преимущества этого нового подхода — для создания протезов, для выращивания целых органов.
Только что под присмотром взрослых Вэс напечатал Максу новую механическую руку. Подобными видеороликами завален «Ютьюб» Люди сами печатают протезы, делятся трехмерными моделями. Они бесплатные. Для того чтобы существенно изменить жизнь ребенка-инвалида, нужен всего-то бытовой 3D-принтер ценой менее 20 тысяч рублей.
От вида глаз ребенка сердце радуется. Впрочем, и его сегодня можно напечатать на 3D-принтере. Начало революции в медицине — искусственное сердце бьется во славу науки. Пока в лаборатории. А вот так должно все происходить в больнице.
«Мы сканируем пациента, разрабатываем искусственное сердце, чтобы оно подошло конкретному пациенту и удовлетворяло его потребностям, а затем производим это сердце прямо на месте, в клинике», — рассказывает сотрудник лаборатории функциональных материалов Высшей технической школы Цюриха Николас Корс.
Что же это за чудо такое — 3D-печать, что ее изобретение по значимости для человечества уже сравнивают с изобретением колеса?
Объяснить принцип работы 3D-принтера очень просто. Представьте, что вы декорируете торт с помощью кондитерского мешка, накладываете один слой крема за другим. А что, если бы вашей рукой управлял компьютер и она могла бы двигаться точно по очень сложной траектории. Тогда из горе-кондитера получится чудо-кондитер. В Великобритании напечатанные сладости подают в ресторанах.
В Китае вовсю печатают блинчики. В планшет загружается программа, в которой уже предлагается более 500 дизайнов блина. С помощью этой программы через вайфай вы можете управлять принтером.
Забава? Конечно. Но исследования показывают: так можно приучить ребенка, например, есть больше овощей, печатая ему крокодильчиков из брокколи или морковных кроликов. Аллергикам индивидуально напечатать безопасную еду, а спортсменам — идеально сбалансированную по питательным элементам.
К слову, некоторые атлеты уже сегодня бегают в напечатанной на 3D-принтере обуви. В Германии печать кроссовок и вовсе уже массовое фабричное производство.
Что же может стать чернилами для 3D-печати? Сахарный сироп, шоколад и пластик? Все?
Первый в мире велосипедный мост, который напечатан на 3D-принтере. Находится это чудо света в голландском городке Геммерт и выглядит, честно говоря, вполне обычно. Но если присмотреться, видишь, как работал принтер: бетон расположен слоями. Тот же принцип шоколадного крема. Скажете, кому это нужно, если проще взять фабричные блоки?
«Вы можете очень быстро сделать мост прямо на месте, распечатать его с меньшими затратами материалов. И это может быть вариантом для зон стихийных бедствий, землетрясений», — говорит разработчик компании BAM Infra (Нидерланды) Йохан Больхус.
И не только. Любые формы, любые параметры прочности. При этом не нужно даже опалубки. Экономия бетона до 60 процентов (внутри могут быть пустоты). В недалеком будущем аренда строительного 3D-принтера для печати чего-нибудь на садовом участке станет нормой. В Ярославле уже сегодня напечатали целый дом.
«Никаких требований к материалу нет, обычный бетон М300 или товарный бетон. Если, опять же, печать идет при минусовой температуре, то добавляется противозамерзающие добавки», — говорит главный инженер компании «Спецавиа» Сергей Винничук.
Через 20 лет трехмерная печать, по разным подсчетам, уничтожит до 40 процентов мировой торговли. Это не миллиарды — триллионы долларов. Не нужны ни перевозки, ни складирование. Вы сами можете напечатать почти все дома. Или в мастерской, например, распечатать автозапчасти. Да, печать металлом тоже возможна. Более того, наша страна может стать одним из лидеров.
«Это сектор рабочего колеса насоса, который был напечатан с помощью нашего оборудования», — рассказывает заместитель директора Института технологии поверхности и наноматериалов ЦНИИТМАШ Евгений Третьяков.
Насоса для атомной электростанции. Напечатан он на полностью российском принтере. Звучит многообещающе. Впрочем, говорить, как при появлении телевидения, «в будущем будет сплошная 3D-печать», не стоит.
«Стандартные колеса, зубчатые передачи мы никогда не заменим, будет слишком дорого. Но автомобилестроение, авиация, медицина», — сказал генеральный директор НПО ЦНИИТМАШ Виктор Орлов.
И в медицине все не ограничится созданием искусственных сердец. На ваших глазах печатают не мармелад — щитовидную железу мыши. Точнее конструкт железы из живых клеток, заготовку, она еще должна дозреть в специальном инкубаторе. Во всем мире сейчас ведутся разработки. Результаты ошеломляют.
«Наша лаборатория напечатала конструкт щитовидной железы, которая восстановил функцию на уровне организма. Это была одна из первых работ. А вторая работа — наши коллеги из Чикаго, которые напечатали конструкт яичника, пересадили животному, у которого яичник был удален, и у этих мышей появились мышата, появилось потомство», — рассказал исполнительный директор лаборатории биотехнологических исследований (Фонд «Сколково») Юсеф Хесуани.
Так что 3D-печать — это целый космос изобретений, который изменит нашу жизнь так, как мы сегодня и представить себе не можем. Вполне возможно, бытовой 3D-принтер в домах и квартирах станет настолько же привычным, как и микроволновая печь или тостер.