Печатаем... жизнь

Каких-то несколько лет назад таинственные буквы 3D стремительно ворвались в нашу жизнь и, похоже, засели прочно. Трехмерные фильмы не сходят с экранов, 3D-моделирование знает каждый второй дизайнер, а чудо-принтеры показывают на выставках. Прямо на глазах у восхищенной публики они за 25 минут печатают что-то несложное. Например, кружку. Таким же образом можно сделать практически все, что угодно. Идея очевидна: задается программа, рассчитываются размеры, нажимается кнопка, и некий материал меняет свое агрегатное состояние (застывает), в результате чего формируется заданное изделие. Либо сразу целиком, либо по частям, которые потом нужно соединить.

РИСУНОК Виктора БОГОРАДА

Дом из тюбика

Конечно, не любой предмет можно напечатать за 25 минут. Скорость зависит от технологии, материала и сложности изделия. Чем больше размер или количество деталей, тем, соответственно, дольше принтер будет пыхтеть. Детали, кстати, могут быть любого цвета, выбранного вами. Точность изготовления невероятна – погрешность в десятые доли миллиметра чаще всего считается браком. Для конкретики стоит добавить, что из 1 кг пластика при правильном программировании можно напечатать около десятка комплектов небольших шахматных фигурок.

За час «из-под 3D-пера» выходит, например, довольно прочная расческа. Причем из-за гибкости пластика уход за волосами оказывается даже удобнее, чем обычно. Для печати настольной лампы понадобится около пяти часов. Корпус можно выбирать такой, какой хочется – каждый сам себе дизайнер. Сложность только в том, что если используется пластик, то мощную лампочку вставлять не стоит – расплавится.

А вот для посуды (примерное время работы два часа) обычная пластмасса не годится. Здесь применяется только органический экологически чистый полилактид. Его делают из биомассы (например, сахарного тростника или кукурузы). Но горячий суп в такой тарелке съесть не успеешь – она размякнет и протечет. Более серьезные принтеры используют АБС-пластик, который держит температуру 240 градусов. Изделие покрывают специальной пленкой, ведь без нее пластик опасен для жизни.

В начале прошлого года состоялся показ 3D-моды. То есть вся одежда (босоножки, платья, украшения) была сделана методом лазерного 3D-принтинга. А совсем недавно распечатали небольшой оркестр: две гитары, синтезатор, барабанную установку и саксофон. «Сначала была электрогитара. На нее ушло одиннадцать часов, – говорит автор проекта профессор Лундского университета в Швеции Олаф Дигель. – С бас-гитарой было сложнее, так как у нее особое крепление струн. Всего, пока осваивал технологию, я распечатал 55 гитар».

Статистика говорит, что к концу 2014 года насчитывалось около 2000 видов трехмерных принтеров, и их количество постоянно увеличивается. Разумеется, в печать кружек и прочей мелочи ученые игрались недолго. Поэтому сейчас в моде принтеры, штампующие... детали автомобилей, самолетов, ракетных двигателей и даже целые дома. Вот модель беспилотника Polecat сделана из полимерной и металлической крошки, которая формируется лазером слой за слоем (и этот метод дешевле, чем использование станков или человека).

А вот и Contour Crafting – огромный принтер размером с башенный кран и компьютерным управлением. За двадцать часов он может напечатать двухэтажный жилой дом площадью почти 1000 кв. метров. Происходит это следующим образом: рампа передвигается на рельсах, а установленный на ней экструдер (большая печатающая головка) постепенно выкладывает слои застывающего бетона разной толщины. Также при нажатии определенных кнопок эта бандура «нальет» оконные рамы, проложит электричество и водосточные трубы, отопление и газ. А под финал – черепицу на крышу. Разумеется, любой формы и цвета. Агрегат «строит» 90% дома. Людям останется лишь заняться интерьером (а для этого есть другой принтер, предназначенный для реализации ваших дизайнерских талантов). Создатели этой чудо-техники, ученые из университета Южной Калифорнии, обещают совсем скоро наладить серийное производство строительных принтеров.

А их китайские коллеги уже поставили на поток продажу домов, сделанных 3D-принтером. «Робот-строитель» шириной 10 метров и высотой 6,5 метра за сутки напечатал десять небольших коттеджей. В качестве материала была использована смесь строительного мусора и цемента (пропорции неизвестны), поэтому стоимость одного домика всего $4000. Зато эту «однушку» можно легко погрузить на трейлер и возить с собой.

На обед к принтеру

Естественно, 3D-принтинг, сравниваемый с настоящей революцией ХХI века, не мог не найти применение в кинопроизводстве. Принтер используют для печати различных декораций и бутафории для съемок. Специалисты отмечают, что традиционное производство во много раз дороже, сложнее и медлительнее 3D-печати. Вот, например, в недавней трилогии «Хоббит» подавляющую часть реквизита создали методом 3D-принтинга.

3D-принтер также использовался и при создании известного мультфильма «Паранорман» (2012). Лица его героев сделаны с помощью технологии сменной анимации. То есть для получения каждой новой эмоции «одевалась» новая форма губ.

Японцы между тем не отстают в оригинальном использовании трехмерного принтера. В большинстве городов страны уже установлены специальные 3D-фотобудки, печатающие уменьшенные копии людей. Разумеется, из пластмассы. Суть проста: вы заходите в привычную фотобудку, щелк-щелк – и вместо кривляний на бумажке получаете трехмерную статуэтку-фотографию с потрясающей детализацией. Перед нами синтез технологий 3D-сканера и 3D-принтера. А за дополнительные деньги можно воспользоваться услугами «объемного фотошопа» (прыщик замазать, стереть второй подбородок и пр.), «одеться» в любые заложенные программой костюмы, подставить рядом копию какой-нибудь знаменитости. Что только ни сделаешь, дабы потешить свое тщеславие...

А вот поверить в существование пищевого 3D-принтера, казалось бы, вообще невозможно. Но, оказывается, технологии дошли и до этого. Сегодня можно напечатать трехмерную еду. Как простую – например, пиццу или торт (в основе – обычные блины, которые автоматически наполняются различной начинкой в разных сочетаниях и пропорциях), так и более сложную. Здесь принтер фактически синтезирует нужные ингредиенты прямо «на лету» (упаковывая их в заданную вами форму). На печать классического гамбургера с кетчупом или горчицей у вас уйдет примерно полчаса.

Вы спросите: «Не вредно ли это?». Говорят, что нет – ведь такие принтеры используют съедобные (пищевые) чернила и определенный способ печати. Да и потом в этой искусственной еде вы сразу можете отрегулировать количество белков, жиров и углеводов, а при необходимости обогатить ее витаминами и микроэлементами.

Разумеется, плодами технического прогресса воспользовалась и медицина. Печатать протезы и имплантаты (фрагменты скелета, черепа, кости и хрящевые ткани) начали при первой возможности. «Моя рука была напечатана на 3D-принтере, – рассказывает французский инвалид Николя Юше. – Внутри нее есть рыболовный шнур, который позволяет двигать пальцами. Это очень легко – мышцы руки сжимаются, импульсы передаются в пальцы. Чертежи руки я нашел в Интернете, скачал и распечатал».

Выращивание полноценных органов с помощью 3D-принтинга было вопросом времени. Разработки велись в разных уголках планеты. Наш ученый Владимир Миронов построил три биопринтера (два в Бразилии и один в Канаде), на которых успешно выращивались органы животных. Метод напрямую связан со стволовыми клетками. Из них получается биоматериал, а он уже и служит основой для печати нового органа (сейчас крайне востребованы артерии).

Размножение почкованием

А что дальше?

Вопрос, может ли 3D-принтер напечатать еще один 3D-принтер, напрашивается сам собой. И эта мечта сегодня тоже воплощается в жизнь. Прототип такого чуда, названный Rep Rap, штампует большую часть собственных деталей. Но проект этот не коммерческий, а, скорее, научный. Несмотря на то что его схемы открыто опубликованы в Интернете. Как утверждают специалисты, полная репродукция – это дело времени. По сути, появление самовоспроизводящихся 3D-принтеров – уже целая индустриальная революция, которую по значимости можно сравнить с бумом цифровых технологий.

3D-принтеры как явление уже стали темой нескольких докторских диссертаций и книг. По мнению некоторых ученых, потребители воспринимают новый агрегат как забавный гаджет вроде приложения на айфоне и совершенно не понимают, зачем он нужен дома или в офисе. Большинство экспертов уверены, что «3D-печать не туманно-аморфное дело далекого завтра, а уже наше общее настоящее». 3D-принтинг может перевернуть мировую экономику за счет, так сказать, «одомашнивания» массового производства. У людей появятся «хозяйственная независимость» и «заводы в каждом доме». Также специалисты прогнозируют, что экономический эффект от широкого внедрения принтеров к 2025 году может достичь $550 млрд. В целом же технологию 3D-печати уже назвали «третьей индустриальной революцией, которая тихо и незаметно происходит прямо у нас за окном».

Эту и другие статьи вы можете обсудить и прокомментировать в нашей группе ВКонтакте

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 024 (5397) от 12.02.2015.