3D-печать и вы

Какое отношение имеет к вам 3D-печать?

Технология глазами гуманитария

Сегодня добралась до интереснейшей, хотя и несколько отвлеченной темы. Зато околопрофессиональной: именно о 3D-печати я люблю переводить больше всего.

Итак, какое отношение имеет к вам 3D-печать (или — в промышленных масштабах — аддитивное производство)? Самое прямое, как и все промышленные революции. После Давоса-2016 предложенная Германией концепция Industrie 4.0 перешла в ранг официальных терминов, и возможности 3D-печати в ней — одно из ключевых направлений.

Но оставим лирику и вернемся к бытовым вопросам физике. Представьте: вместо того чтобы искать по складам и сайтам запчасть для любимой старой кофемолки, а потом (если повезет найти) выкупать ее по несусветной цене и ждать доставки, вы просто сканируете сломанную, подправляете изъян и отправляете файл в печать — на свой настольный принтер. Утрирую? Разве что чуть-чуть. Еще не скоро? Как посмотреть.

Безусловно, пройдет немало времени, прежде чем 3D-принтеры освоит рядовой потребитель. Но отнюдь не так много, как может показаться на первый взгляд. В 1982 г. персональный компьютер стоил 2000 долларов, а цветные лазерные принтеры не так давно были сугубо профессиональной техникой (и то лишь по цене, а не по качеству печати).

До 2009 г. рынок 3D-принтеров контролировали две компании — 3D Systems и Stratasys. Сейчас, когда аннулирован ряд патентов, производителей стало более 300, что развитию отрасли только на пользу. Отличный материал по основам технологии есть на 3dhubs. Там же, кстати, можно найти компании, предлагающие услуги 3D-печати рядом с вами и не только.

Я же кратко остановлюсь на популярных темах, которые чаще всего обсуждают в связи с 3D-печатью. Все сказанное ниже не претендует на полноту и приведено крайне схематично, но общее представление, надеюсь, даст.

Не потребитель, а создатель

Мы привыкли покупать, выбирая из того, что есть. Навыки и инструменты для того, чтобы создавать самим, почти полностью утрачены. Но вот появился 3D-принтер, который доступнее станков и проще в эксплуатации. Впервые со времен второй промышленной революции средства производства оказались за пределами предприятий.

Если раньше изобретатель шел со своей идеей к компании, чтобы уговорить ее спроектировать и выпустить прототип, то сейчас он отправляется в Hackerspace или в одну из мастерских Maker Movement, где к его услугам оборудование для самых разных операций, от 3D-печати до лазерной высечки и литья. Освоить любую технику можно там же за считанные недели, а то и дни. Вот, например, один из таких проектов в Киеве.

Пока это только энтузиасты. Пока ПО для 3D-моделирования требует определенной технической подготовки. Но уже есть программы, с которыми работают даже 6-летние дети. А новый проект Google — Soli — обещает возможность создавать 3D-объекты простым движением руки.

Примерно пять лет назад в Мичиганском технологическом университете провели эксперимент. Скачали с сайта thingiverse.com двадцать моделей бытовых изделий и распечатали их на дешевом настольном 3D-принтере. Душевая насадка, подставка для мобильного телефона, держатель для полотенец и пр. Затраты на материалы и электричество составили 20 долларов, что оказалось в 15 раз меньше общей магазинной стоимости.

Добавим сюда возможность получить в точности то, чего хочется, «подогнав» конструкцию и дизайн под себя — по аналогии с микшированием музыки в цифровом формате. С дешевым китайским ширпотребом так не получится. И если в перспективе типовой потребитель хотя бы частично начнет превращаться в создателя, это серьезно повлияет на всю цепочку выпуска и распределения продукции.

3D-печать потребителю

cubify.com

Интеллектуальная собственность

Возможно, кто-то помнит, что происходило с музыкальной индустрией после того, как Sony предложила первый двухкассетный магнитофон — и в 1984 г. его признали законным… Копирование на пленку, потом в цифровые форматы, Napster и файлообменники, онлайн-продажи альбомов, а затем и отдельных композиций. За считанные годы от привычных моделей бизнеса на музыке не осталось почти ничего.

Тонкие вопросы взаимоотношений 3D-печати и интеллектуальной собственности заставляют немногочисленных специалистов в этой сфере разводить руками. Промышленность уже в предвкушении. Зачем покупать запчасти, если можно купить принтер и печатать, сколько и когда нужно?

Авторское право? На функциональные объекты не распространяется. Есть художественная ценность? Во многих странах копирование произведений искусства в личных целях нарушением авторского права не является. Изъять из продажи фигурку по мотивам популярного сериала можно, вот только популярности, как показывает практика, это отнюдь не на пользу.

Патент на функциональный объект? Не распространяется на отдельные его части, в том числе заменяемые в целях ремонта. Патент на дизайн? Чтобы слегка изменить дизайн для 3D-печати, достаточно считанных секунд.

В любом случае, для начала нарушение нужно зафиксировать. И если речь не идет о промышленных партиях продукции, усилия по выявлению всех подобных случаев просто не стоят потенциальной компенсации. Производственным компаниям уже сейчас советуют озаботиться статьями будущих прибылей. Например, освоить продажу готовых цифровых моделей.

Производство и логистика

Превращение физических объектов в файлы для загрузки открывает массу возможностей. Заказывать доставку детали для джипа из Европы в Африку или отпечатать ее прямо на месте? На космической станции уже отпечатали первый гаечный ключ.

Доставлять товары из Азии с дешевой рабочей силой или объединять автоматизированные предприятия с исследовательскими центрами, не тратясь на высококвалифицированный труд и при этом оперативно внедряя передовые разработки? Компании США и Европы рассчитывают вернуть часть производств на свою территорию.

Сложность конструкции не влияет на себестоимость изделия. Исчезает экономия масштаба, ведь 3D-принтеру все равно, что печатать: 50 разных объектов сложной формы или 50 одинаково примитивных. Появляется экономия совмещения: у небольших компаний и индивидуальных предпринимателей и издержки небольшие, а выпускать продукцию они могут на равных с фабриками.

Впрочем, наивно было бы ожидать, что 3D-печать полностью вытеснит традиционные методы обработки и производства. В ближайшее время ее основной потенциал там, где привычные подходы не работают или малоэффективны.

Не случайно аддитивное производство пока внедряют преимущественно высокотехнологичные отрасли — авиастроение и космонавтика. Здесь на счету каждый грамм детали, а возможность отпечатать любую конструкцию целиком — без последующей сборки — экономит серьезные средства.

3D-печать. Complexity is free

americanstandard-us.com

Медицина и биопечать

Активно осваивает 3D-печать и медицина. В США по этой технологии уже получают значительную часть зубных имплантатов и слуховых аппаратов. Там же в 2016 г. одобрили первый «печатный» лекарственный препарат, а также ряд отпечатанных по 3D-технологии устройств для оказания экстренной помощи.

Кроме того, 3D-печать повсеместно применяют для изготовления недорогих протезов; по результатам МРТ получают модели органов для планирования хирургических операций. Заменяют пострадавшие кости черепа прочным и легким пластиком.

Что еще учатся печатать, но пока без широкого внедрения? Ткани с кровеносными сосудами. Барабанные перепонки и сердечные клапаны. Синтетическую кожу, причем рассчитывая печатать ее прямо на пациентах, например, с большой площадью ожогов.

Органы. Здесь все еще интереснее, но лишь в отдаленной перспективе. Пока дальше остальных ушла Organovo — отпечатанные ей образцы печени функционировали в течение 40 дней. В прошлом году на конференции 3D Print в Киеве выпускающая биопринтеры компания Envision называла такие сроки: полнофункциональная печень — 15 лет, сердце — 25 лет.

У 3D-печати в медицине есть и менее захватывающие, зато гораздо более актуальные направления. Например, выпуск отлично работающих стетоскопов для развивающихся стран себестоимостью всего в 30 центов. Или замена традиционного гипса и пластика легкими, почти воздушными конструкциями.

3D-печать в медицине

Достижения и перспективы

Само собой, это далеко не все.

Есть еще высокая мода и индивидуальная обувь, 3D-печать блюд в ресторанах и ювелирные украшения — собственного дизайна и под заказ, «вечные» графеновые аккумуляторы, принтеры и роботы, воспроизводящие сами себя.

Чего только стоят рассуждения о «настоящих цифровых» 3D-принтерах вместо нынешних «аналоговых». Представьте себе устройство, собирающее объект из трехмерных пикселей — вокселей. Теоретически, вокселю можно придать важные и нужные свойства: сделать его твердым, мягким, добавить проводимость или возможность передачи сигналов. На таком принтере можно было бы отпечатать готовый телефон или ноутбук. А что еще важнее — при необходимости разобрать его обратно на компоненты-воксели.

Пока у 3D-печати много ограничений. Стандартные настольные принтеры, например, работают только с разными типами пластиков. Чтобы напечатать изделие из металла или керамики, придется размещать заказ через онлайн-сервис. Например, Shapeways — такой себе Amazon в мире 3D-печати. С Украиной они работают.

И все же, судя по прорыву за последние пять лет, в самое ближайшее время нас ждет еще много интересного. И это прекрасно!

Нет комментариев

Есть мысли или вопросы? Поделитесь!