3D-печать обещает третью промышленную революцию

Американский оружейник Коди Уилсон недавно продемонстрировал пистолет, основные элементы которого напечатаны на 3D-принтере. Пистолет назван «Освободитель» в честь однозарядного оружия, которым пользовались бойцы французского сопротивления в годы Второй мировой войны.

Только боек пистолета сделан из металла, все остальное - пластик. Из оружия произведено несколько пробных выстрелов. Американские политики всполошились и уже бьют тревогу, требуя запретить изготовление оружия на 3D-принтерах. Ведь Уилсон показал, что в принципе такие пистолеты сможет запросто штамповать любой желающий, достаточно купить «печатный» аппарат и компьютерную программу, которую он разработал.

Энтузиасты вообще пророчат 3D-печати фантастическое будущее: технология сулит переворот во многих отраслях экономики, приведет к третьей промышленной революции, глубоким изменениям всей жизни общества. Разве неудивительно, что любой человек сможет дома изготовить любую вещь по собственному вкусу?

Голландская королева Беатрикс держит корону, изготовленную с использованием 3D-принтера

В чем суть 3D-печати? Сегодня основной способ изготовления изделий - механическая обработка: все лишнее отрезается, выбивается, высверливается и т.д. В стружку уходит до 80-90 процентов материалов, расходуется большое количество энергии. Совсем иное дело - создание трехмерного изделия, когда с помощью «печатающей» головки, выполняя команды компьютерной программы, материал наращивается слой за слоем, пока конструкция не приобретет заданную форму. Это чем-то напоминает выдавливание геля из тюбика или крема с помощью шприца. Когда слой застывает, наносится следующий. Причем изделие получается сразу готовым, его не надо собирать, все детали находятся на своих местах. Материалом для такого принтера могут быть полимеры, металлические порошки, цемент, песок, стекло, керамика, резина, цветные металлы, композиты и т.д.

Достоинства новой технологии очевидны: безотходность, экономичность, быстрота, способность за часы делать самые сложные детали. Но это в будущем, когда технология усовершенствуется. Пока же она имеет ряд недостатков, в частности, у нее низкая производительность, с ее помощью не удается создать изделия со встроенными электронными схемами, так как применение высокой температуры для застывания слоев пережигает электронику.

Над этими проблемами сегодня бьются в ведущих лабораториях мира. И прогресс стремителен. С помощью 3D-печати уже изготавливаются уникальные ювелирные изделия, моделируется обувь, она нашла себе дело в архитектуре и строительстве, в автомобильной, аэрокосмической и медицинской промышленности. Например, знаменитые компании Boeing и General Electric уже начали применять 3D-печать на ряде своих производств. Особенно это касается деталей для беспилотных самолетов. А британские ученые уже испытали первый в мире беспилотник, напечатанный на принтере. Европейский аэрокосмический концерн EADS создал нейлоновый велосипед, на котором можно ездить.

Микроскопический гоночный автомобиль F-1, напечатанный на 3D-принтере

Но, пожалуй, наиболее массово этот метод применятся сегодня в стоматологии и ортопедии для создания имплантатов. Кстати, такие «протезы» уже стоят намного дешевле, изготовленных с помощью традиционных методов. Так, 83-летней жительнице Голландии имплантировали титановую челюсть, отпечатанную на принтере, а в Германии хирурги заменили 75 процентов черепа на пластиковый протез, сделанный на 3D-принтере.

Ученые Принстонского университета напечатали на 3D-принтере ухо из клеток теленка, полимерного геля и наночастиц серебра. Оно способно воспринимать радиоволны, находящиеся за пределами диапазона человеческого слуха. Ухо можно напрямую подключать к нейронам головного мозга. Но наука идет дальше. Уже создан 3D-биопринтер, который может из стволовых клеток печатать человеческие ткани, а в будущем ученые намерены таким способом выращивать целые органы.

3D-печать пришла и в мир моды. На Парижской Неделе моды в этом году главной сенсацией стали платья потрясающей сложности из нового экспериментального материала. Точность кружевной бесшовной структуры может обеспечить только 3D-печать.

Настоящей сенсацией стала первая в мире напечатанная на 3D-принтере скрипка. Она создана американцем Алексом Дэвисом. Конечно, это не Страдивари, но для самодельного музыкального инструмента вполне неплохо. А энтузиасты новой технологии с нетерпением ждут очередной сенсации, которая на этот раз должна произойти в строительстве. Уже к концу этого года ученые намерены в Голландии напечатать здание высотой около трех метров. Для этого создается огромный 3D принтер, напоминающий мостовой кран. Стены будут с помощью автомата возводиться из керамического материала послойно, причем сразу с учетом всех коммуникаций: электропроводки, вентиляции, канализации. Оценки показывают, что стоимость дома будет на 30-50 процентов ниже, чем при ручном варианте, а построен он в четыре раза быстрей.

Конечно, это прорыв. Значит, в недалеком будущем, чтобы построить дом, человеку не надо будет вызывать рабочих и строительную технику. Нужен всего лишь робот, который напечатает здание по программе, которую вы выбрали в Интернете. Более того, обставить дом можно мебелью, также вышедшей из 3D-принтера. Все это будет по плечу любому человеку.

Долгое время стоимость 3D-печати «кусалась», поэтому эта технология была доступна только «избранным». Но техника быстро совершенствуется и дешевеет. Уже появились аппараты для домашнего использования стоимостью 1300-1500 долларов. Так что появляется возможность попробовать реализовать свои самые разные фантазии. Увы, отечественных разработок в этой сфере пока нет, вся техника для 3D-печати завозится по импорту.

Вилфрид Ванкраен, исполнительный директор бельгийской компании Materialise - крупнейшей компании в области 3D-моделирования - позирует на софе, сделанной с помощью 3D-принтера

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab^® по материалам сайта Российская Газета.

Другие новости по этой теме на сайте FEA.ru:

03.08.2013 Революция в проектировании и производстве оптимальных элементов конструкций на основе объединения технологий производства добавлением слоев (Additive Layer Manufacturing, ALM) и HyperWorks Optistruct топологической оптимизации
19.07.2013 NASA и компания Aerojet Rocketdyne провели испытания инжектора жидкостного ракетного двигателя, изготовленного с применением 3D-печати
17.07.2013 В США разработан способ 3D-печати жидким металлом при комнатной температуре
07.07.2013 На VI Eвропейской конференции Altair, которую посетило 600 инженеров, менеджеров и экспертов из 26 стран, были обсуждены направления развития и совместного использования технологий топологической оптимизации и трехмерной печати
ной ударной вязкостью
16.05.2013 Инженеры научили робота-ящерицу ходить по песку. Представлено видео
15.05.2013 Pratt & Whitney готовится к летным испытаниям двигателей PW1100G
05.04.2013 Компания Pratt & Whitney Rocketdyne на основе интенсивных огневых тестов двигателя J-2X подтвердила применимость SLM-технологии селективной лазерной плавки (3-D лазерной печати) для выполнения деталей ракетных двигателей
03.04.2013 FabLab - 3D печать становится всё более популярной. Возможно, скоро мы будем печатать целые города
13.03.2013 Канадский изобретатель распечатал на 3D-принтере автомобиль, лобовое сопротивление которого почти в два раза меньше, чем у современных спорткаров