3D принтер: возможности и перспективы 3D печати

Для людей, которые не видели самого процесса работы 3D принтера, сама возможность объёмной печати представляется чем-то фантастическим, наподобие телепортации.

На самом же деле эта технология носит скорее эволюционный характер. По сути отличий от работы обычного принтера не так уж и много.

Вместо тонера, который распыляется на бумагу, используются другие материалы, например быстроотвердевающие смолы, что позволяет создать практически любой объект.

Ограничений по форме и сложности объекта действительно не существует, это может быть детская игрушка, элементы для протеза руки, одежда, даже действующее огнестрельное оружие можно просто напечатать.

3D-принтеры: технологии будущего уже сегодня

Типы 3D принтеров

На данном этапе развития 3D печать только начинает использоваться повсеместно, хотя сам принцип работы был сформулирован ещё в 1986 году. С тех пор кардинально ничего не изменилось – в основу положен всё тот же принцип послойного создания модели. Единственное что изменялось это используемый материал и способ его твердения. В некоторых моделях принтеров использовались металлический порошок и пластиковая пудра, а для их отвердения применялся лазер.

Широкое применение эти материалы нашли при ремонте изношенных деталей, например лопастей турбин. Кроме этого существуют принтеры, которые используют светочувствительный материал (фотополимер). В некоторой степени они работают как обычные 2D принтеры – наносят на поверхность слой жидкого материала, затем он твердеет при облучении (обычно ультрафиолетом). Свою нишу нашли устройства, в которых за один проход печатающей головки наносится несколько разных материалов.

Но всё же самым распространённым типом остаются принтеры, работающие с термопластиком. Принцип работы напоминает обычный клеевый пистолет, управляемый компьютером. Его отверждение происходит при снижении температуры. Возможна работа с разноцветными термопластиками.

3D-принтеры. Мозговой штурм.

Сфера применения 3D принтеров

С массовым распространением 3D печати появилось множество, зачастую просто фантастических изделий. Среди самых невероятных вариантов использования этой технологии следует отметить следующие:

1. Исследователи университета Принстона смогли соединить живую и неживую материю при печати человеческого уха. Откровенно говоря, в результате эксперимента получился не полноценный орган, а скорее протез из биомассы, своего рода антенна для улавливания радиоволн. В материале в большом количестве содержатся стволовые клетки. В США также скоро начнутся клинические испытания по лечению межпозвонковых дисков с помощью напечатанных протезов. Появились первопроходцы и в протезировании конечностей, причем для достижения результата достаточно оказалось просто скачать готовые модели для 3D принтера, а затем собрать протез;
2. Возможность «печатать» еду. На данный момент успешно подобран состав и напечатаны хрящи и кости, теперь очередь за печатью мяса и других продуктов питания;
3. Огнестрельное оружие. Создан рабочий образец пистолета, он выдерживает не более одного выстрела. С использованием более прочного материала была напечатана винтовка, которая выдержала 15 выстрелов без разрушения, то есть характеристики такого оружия практически не уступают своим металлическим «собратьям»;
4. Печать зданий. На 2014 год запланирован эксперимент по использованию 3D принтера в строительстве коттеджа. Возможно, это совершит переворот в строительной отрасли. Но в строительной отрасли уже получены первые результаты. Брайан Петерс, основатель «Лаборатории дизайна» в Амстердаме сумел подобрать такой состав керамической смеси для принтера, при котором на изготовление одного кирпича уходит не более 20 минут. Сейчас он работает над изготовлением установки для полноценной печати жилого дома;
5. Астрономами НАСА разработан проект напечатанной лунной базы. Идея состоит в том, чтобы все элементы конструкции получить прямо на месте строительства из лунного грунта;
6. В машиностроении также взяли на вооружение перспективную технологию. Например, в авиастроении, при проектировании реактивных двигателей некоторые элементы могут быть напечатаны (по этой технологии уже изготавливаются инжекторы авиадвигателей);
7. В производстве электроники проектирование и объёмная печать элементов с оптимальной формой и характеристиками уже становится реальностью. Незаменимой 3D печать стала при производстве микросхем малого размера и сложной формы. В качестве эксперимента исследователи Гарварда и университета штата Иллинойс напечатали настолько малого размера, что их можно использовать для питания роботов размером не больше комара.

Перспективы 3D печати

Ряд преимуществ, в том числе и возможности создания объекта целиком, практически безотходному производству, возможности создания сложный внутренних структур определяет будущее этой технологии. Нет сомнений, что в ближайшие годы технология объёмной печати приобретёт широкое распространение.

3D печать уверенно развивается на глобальном уровне и предлагает возможности, с которыми традиционное производство конкурировать просто не в состоянии. На данном этапе развития основное направление использования 3D принтеров – быстрое и точное прототипирование. Единственным сдерживающим фактором является отсутствие составов, близких по свойствам металлу, цементобетону, ткани, но это лишь вопрос времени.

3D Мир, в котором нет незаменимых вещей?

Возможно, в ближайшем будущем это станет реальностью. Фундаментальным изменениям может подвергнуться и экономическая система. Ведь больше не будет нужды покупать готовые товары, достаточно заплатить за сырьё и файлы программного обеспечения, остальное сделает 3D принтер. К тому же при таком сценарии развития событий изделие получится уникальным, идеально подходящим владельцу.

Будущее покажет, что именно из перечисленного станет реальностью, но одно можно утверждать с уверенностью – 3D печать способна кардинально изменить мир.