Сомневаетесь, появится ли когда‑то реальный телепорт, такой как в фильмах – шагнуть сквозь рамку и мгновенно оказаться в другом уголке планеты? Скорее всего, вы считаете этот идею pure фантастикой. Однако несколько десятков лет назад те же скептики отвергали возможность создания трёхмерных предметов, а сегодня мы уже распечатываем не только фигурки супергероев, но и даже кости человека. Интересует? Расскажем всё последовательно.
Немного истории
Тогда процесс построения объектов с нуля назывался стереолитографией и отличался от современных методик. Применялась плавкая смола, которая после формирования фиксировалась ультрафиолетовым излучением. Печать длилась долго и не отличалась высокой точностью. Позднее этой идеей воспользовались amerykanskye ученые, запатентовали её и через несколько лет подняли технологию на новый уровень – начали использовать полимерный порошок и лазер для его плавления.
3D‑печать в медицине
Одним из самых актуальных направлений применения трёхмерной печати является здравоохранение. Здесь технология используется гораздо шире, чем просто изготовление искусственных суставов или имплантов. Например, в США недавно началось экспериментальное производство лекарства Spritam, снижающего частоту эпилептических приступов. Таблетки создаются на 3‑D‑принтерах: вместо трёхмерной модели на компьютере «набирается» фармакологический рецепт, а волокна пластика заменяются химически активными компонентами.
По мнению специалистов, такой подход может избавить от проблем с дефицитом редких или быстро теряющих свойства лекарств. Сейчас же 3‑D‑принтеры и биопринтеры активно применяются для создания реалистичных копий человеческого тела. Благодаря высококачественным прототипам врачи из США смогли успешно разделить сиамаских близнецов в возрасте 10 месяцев.
Печать в промышленности
Для каждой отрасли требуется отдельный тип принтера. Промышленные модели – массивные устройства, способные выводить металлические детали. Например, несколько лет назад в России представили демонстрационный двигатель ВК-1600В для вертолёта, где около 10 % компонентов было получено методом 3‑D‑печати.
В некоторых странах технология уже не находится в стадии тестирования, а сразу же используется в массовом производстве – в самолётах Airbus A350 более тысячи деталей печатаются на 3‑D‑принтерах. Кроме того, в космических миссиях, например на корабле Crew Dragon, резервные двигатели и камеры сгорания производятся тем же способом.
Недавно на МКС запустили «космический» принтер, позволяющий исследовать процесс печати в неполёговом условиях и изготавливать запасные части для мелкого ремонта станции или удобные инструменты. Это значительно упрощает работу, поскольку многие компоненты теперь можно производить на месте, без ожидания поставок с Земли.
Строительство домов на принтере
Очевидно, что 3‑D‑принтер можно адаптировать для строительства, заменив пластик на жидкий бетон. таком образом можно возводить целые дома. Первой компанией, реализовавшей такой проект, стала бельгийская фирма, которая в 2020 году «напечатала» крупный двухэтажный дом в Европе.
Сегодня печать жилых построек уже не выглядит фантастикой. Застройщики активно рекламируют такие объекты как экзотические решения. Даже в России первым «распечатанным» домом стал объект в Ставрополе. Этот способ возведения зданий имеет очевидные преимущества: минимум отходов, высокая скорость строительства и качество, сопоставимое с работе профессиональных каменщиков.
Пищевые изделия
Еще одно перспективное направление – использование 3‑D‑печати в пищевой отрасли. Идея применения съедобных гранул вместо пластика пришла почти сразу после создания первого печающего устройства, хотя полностью готового пищевого принтера加入市场 только в 2010 году под названием Cornucopia. Он способен по‑слойному формировать блюда, например, блинчики с различными вкусами.
Сейчас такие устройства не слишком популярны в малом бизнесе, но на крупных производствах они активно применяются для «штамповки» десертов, батончиков и даже пиццы. Последняя представляется простым продуктом, который можно «распечатать», подавив тесто, сыр и различные соусы через экструдер.
На деле мы уже давно сталкиваемся с пищевыми принтерами, просто не придаём этому внимания. Существуют автоматы, выдающие мороженое в рожок, и кулинарные шприцы, позволяющие кондитерским мастерам создавать изящные узоры из крема. Примеры гораздо больше.
Повседневные применения
Технологии 3‑D‑печати в космосе или строительстве пока что являются экзотикой, требующей дальнейшего исследования. Однако в повседневной жизни они уже находят широкое применение. На небольших моделях печатают чехлы для смартфонов, подставки для горячих блюд, фигурки, прототипы. Тоже популярны среди любителей ювелирных изделий: сначала создают прототип украшения из пластика, а затем переходят к изготовлению из драгоценных металлов. При этом некоторые мастера способны печатать сразу из золота или серебра.
Возможности домашнего 3‑D‑принтера зависят лишь от воображения пользователя. На них производят декоративные элементы, мебель, а также автомобильные запчасти – втулки, защелки, панели и другие пластиковые детали.
Будущее 3D‑принтеров
Считается, что в ближайшем будущем человечество будет стремиться к возможности печати почти любого объекта. В настоящее время эффективное использование 3‑D‑принтеров ограничено недостатком совершенных материалов и их обработки.
Как бы то ни было, любой современный принтер представляет собой автоматизированное сопло, которое формирует готовый объект из предварительно подготовленного сырья. Полноценно назвать технологию 3‑D‑печати «котлетой», которая бы готовилась на молекулярном уровне, можно будет лишь тогда, когда процесс сожмёт не заранее смешанный фарш, а соединение различных химических элементов. Но это уже тема для будущих исследований.