чем 3д принтер полезен
Какая польза от 3D принтера?
Шумиха вокруг 3D принтеров и 3D печати не стихает, а только разрастается с каждым днем. И вроде сфер применения много, однако не все понимают пользу, которую несет лично для каждого эта технология. У «рядовых» граждан в голове сидят следующие вопросы: Для чего мне это нужно, какова ценность и польза? Зачем мне покупать 3d принтер, если я не являюсь ни дизайнером, ни инженером, ни архитектором, ни конструктором?
Чтобы оценить пользу данной технологии – просто оглядитесь вокруг и найдите все пластиковые предметы вокруг вас. Ну как? Их достаточно много, так ведь? Отныне все необходимые в быту предметы не придется покупать, достаточно просто распечатать это дома. Скачиваете необходимую модель из Интернета и распечатываете ее на вашем домашнем 3D принтере.
Не обязательно быть суровым IT-шником чтобы найти применение этой технологии. Все гораздо проще, чем кажется. Домохозяйки, автолюбители, садовники, рыбаки и охотники, домашние умельцы и их любознательные дети – каждому сможет помочь 3D печать.
Итак, вот список того, что для вас легко напечатает 3D принтер:
Для дома:
1. Пластиковая посуда и контейнеры для хранения пищи, разделочные доски, подставки, формочки
2. Домашняя утварь из пластика (крышки, дуршлаги, корзины, ведра, швабры, совки для мусора, цветочные горшки)
3. Аксессуары для волос (расчески, заколки, шпильки, зажимы, украшения для волос)
4. Абажуры
5. Коробки, банки, бидоны, канистры, бутылки, упаковки
6. Детские товары (игрушки, ракетки, обручи, кубики, модели, конструкторы и прочее)
7. Товары и наборы для школы (линейки, лекала, трафареты, пеналы, счетные палочки, геометрические и молекулярные модели, алфавитные буквы)
8. Статуэтки, сувениры, прочие декоративные товары для интерьера
9. Сменные корпуса, футляры и детали для мобильных устройств: телефонов, ПК, бытовых приборов
10. Фурнитура (дверные ручки, розетки, патроны для светильников, этажерки, крючки, вешалки, пуговицы, кнопки, замки)
11. Сборная, складная и садовая мебель (скамейки, стулья, подставки)
12. Сантехника, трубы, решетки, пробки, соединения
13. Дренажные трубы и очистные сооружения
14. Сланцы, мыльницы, щетки
15. Болты, шурупы, дюбеля, шпонки, прокладки, шайбы, катушки
16. Канцелярские принадлежности
17. Вентиляционные решетки и системы кондиционирования
18. Любые «авторские» детали дизайна интерьера и ландшафта
19. Садовый инвентарь
20 Товары и аксессуары для занятий спортом и активного отдыха
21. Товары для животных (кормушки, поилки, игрушки, приспособления)
22. Экологичная утилизация мусора (что особенно актуально в загородном доме)
23. Большие кубики типа «Лего»
Для автомобилистов:
1. Пластиковые запчасти и аксессуары для автомобилей, мотоциклов, велосипедов и т.д.
2. Подлокотники, дверцы, панели
3. Сложные полимерные детали, напр. лопастные насосы
4. Корпуса для электронных блоков
5. Безграничные возможности для тюнинга (например, уникальную фигурку на капот автомобиля)
6. Трубы, патроны, розетки, крышки, ручки, кнопки
7. Коробки, ящики, контейнеры, канистры, бутылки, упаковки
8. Переключатели, датчики, механические детали
9. Любой срочно необходимый пластиковый предмет
Для мастеров и изобретателей:
1. Колбы, коробки, банки, канистры, бутылочки, пакеты
2. Наглядные 3D модели и диаграммы (например, молекулы)
3. Переключатели, датчики, механические детали
4. Формы для гальванопластики
5. Корпуса для оборудования и ПК
6. Оборудование для биомедицинских исследований
7. Скоростное изготовления прототипов
8. Модели и оборудование для обучения
9. Канцелярские принадлежности
10. Формы для выплавки металлических изделий
11. Фурнитура (ручки, розетки, патроны, крючки, кнопки, замки)
12. Трубы, розетки, патроны, крышки, ручки, кнопки, абажуры
13. Детали, работающие при высокой влажности, в агрессивной среде
14. Стенды
15. Болты, шурупы, дюбеля, шпонки, прокладки, шайбы, катушки
16. Хозинвентарь (совки, швабры, корзины, ведра)
17. Любой срочно необходимый (особенно уникальный) пластиковый предмет
Теперь вы понимаете, какова ценность и польза этой технологии?
• Вы легко воссоздаете недостающую в хозяйстве вещь простым нажатием кнопки на 3D принтере. Никакой потери времени на утомительные поиски по магазинам, стояние в очередях и поездки туда-обратно.
• Быстрая замена или ремонт сломанных частей или предметов. Просто скачали и напечатали.
• Существенная экономия на благоустройстве дома. Предметы интерьера от дизайнеров стоят больших денег. Скачивайте их в интернете бесплатно, печатайте на 3D принтере и делайте ваш дом комфортным и стильным.
• Создание бизнеса — эксклюзивная или мелкосерийная 3D печать на заказ. Ваш домашний 3D принтер значительно быстрее окупится и затем станет приносить вам дополнительный доход. Себестоимость печати – около 3 руб. за грамм пластика. По сути, обладатели 3D принтеров – это владельцы собственной мини-фабрики.
• Безграничный простор для творчества. Теперь все нереализованные ранее творческие идеи найдут свое достойное воплощение.
Зачем дома 3D-принтер: варианты использования, цена печати
Как это работает?
Начнем с краткого экскурса в технологию трёхмерной печати и возможности 3D-принтеров. Сейчас все модели на рынке можно условно поделить на две категории: это FDM- и SLA-устройства.
К первым относятся практически все распространенные принтеры — метод FDM (Fused deposition modeling) подразумевает выращивание объекта по слоям из пластиковой заготовки, которая имеет форму прутка. Технология быстро осваивается и развивается, на нее есть спрос. Рынок уже буквально заполонили самые разные FDM-принтеры на любой бюджет, в том числе «сделай-сам» модели, которые собираются пользователем вручную. В общем, 3D-принтеры уже более чем доступны для неспециалистов.
Не так давно стали появляться и SLA-принтеры, которые работают по технологии лазерного спекания, но пока они очень дорогие и на потребительском рынке не пользуются таким большим спросом, как FDM-устройства, поэтому речь дальше пойдет именно о последних.
В качестве заготовок FDM-принтеры используют нити, в основном, из пластика PLA и ABS. Первый более экологичен, второй — более устойчив к нагрузкам. Пластик подается через экструдер на рабочую платформу, там застывает, платформа опускается на высоту этого слоя — и это процесс повторяется снова и снова, пока объект не будет создан полностью.
Проще говоря, чтобы создавать какие-то предметы в домашних условиях, потребуется купить и настроить 3D-принтер, запастись заготовками, после чего найти или сконструировать трехмерную модель объекта, который планируете создать. Если хотите конструировать самостоятельно, многие производители комплектуют свои модели бесплатным ПО. Также существует масса программ для создания 3D-моделей. Если же у вас нет желания этим заниматься — в Сеть выкладывают множество готовых моделей.
Зачем нужен 3D-принтер?
Основное достоинство 3D-печати заключается в том, что благодаря ей практически любой человек может создать в домашних условиях нужную ему вещь. Но серьезный бизнес на основе штампования предметов на 3D-принтере построить сложно, потому что такая печать не заменит серийное производство, как минимум, из-за невысокой скорости изготовления модели. Так что 3D-принтер — это, в основном, инструмент для DIY-задач и поделок: с его появлением у вас дома появляется мастерская, где можно изготавливать самые разные предметы, от настенных крючков до светильников.
Рассмотрим сферы, где 3D-принтер может пригодиться.
Изготовление пластиковых деталей. Особенно актуально это для бытовой техники и детских игрушек — иногда ломаются всевозможные защелки, кнопки, шестерёнки, ручки и т.д., и не всегда эти детали можно легко заменить. На 3D-принтере можно без проблем напечатать такую же деталь или даже лучше. Причем «вырастить» реально и подвижные детали, и состоящие из нескольких частей.
Хобби. Энтузиасты печатают на 3D-принтере и приспособления для рыбалки, и детали для моделирования самолетов, машин, кораблей, и фигурки из мира анимэ и компьютерных игр. С распространением принтеров, способных создавать объекты в нескольких цветах, коллекционеры стали активнее осваивать 3D-печать.
Игрушки. Это непочатый край для тех, у кого есть дети. 3D-принтер выручит в любых ситуациях — сломалась любимая игрушка, нужна дополнительная посуда в детскую кухню, наборы для сюжетных игр, требуются новые аксессуары к детской железной дороге. А к Новому году, например, можно создавать вместе с детьми елочные игрушки и тематические украшения для дома.
Предметы быта. Это одна из самых популярных областей применения 3D-печати — пользователи изготавливают ручки, крепежи, полочки, крючки, приспособления для полива. Если зайти на любой ресурс, где люди делятся друг с другом моделями, можно почерпнуть очень много идей, которые раньше даже не приходили вам в голову. Например, умельцы изготавливают ручки для комодов с местом для подписей, где что лежит, держатели для телефона в душе и даже подставки для рожков с мороженым.
Запчасти для транспортных средств. Актуально для владельцев автомобилей, мотоциклов, велосипедов и другого транспорта. Часто для создания спроса производители выпускают уникальные запчасти для своей техники, которые поставляются под заказ. Ничего не мешает печатать на 3D-принтере вышедшие из строя шестеренки в механизмах автомобиля, например, в приводе стеклоподъемника, всевозможные кронштейны, колпачки для дисков, штуцеры, элементы салазок люка, узлы креплений дворников и т.д. Это позволит сэкономить не только бюджет, но и время.
В последнее время 3D-принтеры стали использовать для кастомайзинга автомобилей и мотокастомайзинга: люди печатают для них декоративные элементы, не несущие большую нагрузку.
Образование. Отечественные производители 3D-принтеров периодически организуют программы по внедрению этой технологии в школы и даже обучают учителей работе с трехмерной печатью. Вполне возможно, что через несколько лет в каждой школе уже будут классы с 3D-принтерами, на которых будут создаваться образовательные проекты, демо-материалы и модели чего угодно.
Пока же можно создавать дома модели вместе с ребёнком-школьником, заодно обучая его пространственному мышлению. И, конечно, с помощью трехмерного принтера печатать проекты, прототипы и наглядные модели могут сами преподаватели, а также студенты.
Профессиональное использование трехмерного принтера в домашних условиях — удел архитекторов, дизайнеров и представителей других креативных профессий. Архитекторы создают модели зданий и прочих объектов, художники — объекты инсталляций, модельеры — аксессуары и элементы одежды, фотографы — вспомогательные приспособления и редкие запчасти. Конечно, медицинские протезы или подобные сложные объекты на бытовом принтере «выращивать» никто не будет — здесь уже нужен высокоточный профессиональный агрегат.
Аксессуары для гаджетов. Это то, что чуть ли не первым делом печатает новоявленный владелец 3D-принтера — чехлы и подставки для смартфонов и планшетов, холдеры для пультов, кнопки, крепления и многое другое. Во-первых, это просто, во-вторых, полезно, ну а в-третьих, готовых проектов в Сети очень много.
Сувениры. Различную сувенирную и бизнес-продукцию выгодно печатать на 3D-принтере частным предпринимателям. Это фирменные эмблемы, брелоки, корпуса для флэшек и т.д. Кроме того, трехмерная печать позволяет с легкостью создавать несложную бижутерию и даже оправы для очков.
Это основные идеи домашнего использования 3D-принтера, которые уже обкатаны пользователями. Разберемся, что нужно учесть перед тем, как завести дома такого «питомца».
Сколько это стоит?
Разброс цен на сами принтеры очень велик — от 10 000 рублей до бесконечности. Сюда надо добавить цену расходников, поэтому перед покупкой принтера важно определиться с целями печати, нужен он вам просто для развлечения или же вы преследуете более серьезные задачи. Также советуем заранее обдумать объем загрузки девайса и функции, которые вам понадобятся (например, поддержка многоцветной печати сразу же делает принтер значительно дороже).
3D-принтер начального уровня Anet A8 поддерживает даже печать из дерева и нейлона, а стоит от 10 000 рублей
Помните, что Kit-наборы для самостоятельной сборки принтера могут грешить нестабильным качеством печати, а иногда к этому добавляется неустойчивая рама. Бывает целесообразно не заказывать принтер у китайских продавцов, а переплатить и поддержать отечественного производителя, который предоставляет адекватную техподдержку, постоянные обновления ПО и гарантийное обслуживание.
Отечественный 3D-принтер PrintBox3D 270 PRO с сервисным обслуживанием в РФ. Средняя цена — 155 000 рублей
Выбор, как уже было сказано, среди принтеров огромный, а средняя цена агрегата для домашнего использования — около 100-150 тыс. рублей. Часто производитель комплектует принтер стартовым набором с расходниками, что тоже немаловажно.
Что касается расходных материалов, то нити пластика ABS, PLA, HIPS, нейлоновая нить и т.д. стоят от 1 рубля за грамм — цена зависит от производителя. Например, фирменные катушки от Makerbot стоят примерно 6-7 рублей за грамм, и одна катушка такого PLA-пластика массой 900 г обойдется в 6700 рублей.
Грубо говоря, 10-граммовая ручка для комода обойдется вам минимум в 10 рублей, чехол для смартфона — в 15-20 рублей и т.д. Умельцы вообще обходятся без покупки картриджей и делают их сами из пластиковых отходов при помощи специального оборудования, но в него тоже надо вложиться. Многое зависит, опять же, от целей печати — если создаете что-то с повышенной прочностью, то лучше серьезно подойти к выбору материала и потратить на него чуть больше.
Также помните, что при FDM-печати понадобится постобработка деталей. Придется обзавестись, как минимум, растворителями и наждачной бумагой, а при высоких требованиях к внешнему виду конечной модели потребуется виброинструмент.
Как выбрать 3D-принтер
и зачем он нужен?
Содержание
Что это такое?
Форм-фактор
Технология печати
Используемые материалы
Область печати
Высота слоя
Скорость печати
Количество сопел
Комплектация
Способ загрузки модели
Дополнительные фишки
Какой 3D-принтер купить?
Что это такое?
3D-принтер создаёт предметы из разных видов пластмасс. В него загружают катушку толстой лески, которая служит источником сырья. Устройству задают программу — трёхмерную модель готового изделия. Оно нагревает пластик, подавая его через сопло — насадку с узким отверстием. Расплавленный материал укладывается слоями. После этого на платформе остаётся готовая деталь заданной формы. Новички выбирают 3D-принтеры для создания коллекционных моделей, фигурок к настольным играм и декора. Профессионалы изготавливают детали для бытовой техники, автомобилей и мебели — от ручки холодильника и декоративной накладки на тумбочку до приборной панели машины и бампера. А в крупных мастерских трёхмерные принтеры используются для серийного производства продукции. Они работают на заводах HP, выпускающих электронику, и в мастерских металлургической корпорации Norsk Titanium. А принтеры Prusa и RepRap вовсе занимаются саморепликацией — производят детали для своих «клонов», которые отгружаются потребителям.
Форм-фактор
Настольный 3D-принтер подойдёт для дома или обучения в школе. По размерам он не больше кухонной мини-печи или прикроватной тумбочки. В таком устройстве можно изготовить коллекционную фигурку высотой до 25–35 сантиметров или декоративную пластину размером до 30×30 см.
Для бизнеса лучше выбрать 3D-принтер для установки на пол. Он напоминает шкаф по габаритам и весит до 100–200 кг. Такая модель подойдёт для производства накладки для мебели размером до 1×1 м, статуэток высотой до 80–150 см и похожих деталей.
В промышленности используются трёхмерные принтеры, сравнимые по размерам с комнатой или квартирой-студией. Такие агрегаты устанавливаются в помещении до 5×5 метров. В них изготавливают бамперы для автомобилей, трубопроводы сложной формы и отделочные материалы для строительства.
Технология печати
Для дома выбирают 3D-принтеры с технологией послойного наплавления. Их обозначают аббревиатурами FDM, FFF и PJP — это разные названия одного и того же процесса. Они накладывают слои горячего пластика друг на друга. Такие модели дешевле — от 10–15 тысяч рублей. Они проще в обслуживании и менее требовательны к качеству материала. Но при печати сложных деталей могут быть отклонения в размерах на 1–2 мм и заусенцы. Конечно, их можно убрать ножом и напильником, но это потребует больше сил и времени.
В серийном производстве мелких предметов используют технологию стереолитографии (SLA). В таких устройствах нет нагревателей — в качестве сырья подойдут особые виды пластика, которые затвердевают на свету. Принтер выдавливает жидкий материал через узкое сопло, одновременно направляя на заготовку мощный лазер. Эти модели более точные — погрешность не превышает 0,05–0,1 мм. Они лучше справляются со сложными изгибами и не оставляют заусенцев. Но стоимость SLA-принтеров выше — от 30–40 тысяч рублей. Также они чувствительны к качеству сырья и требуют точной настройки.
Выбор не рекомендованного материала или неподходящих настроек — серьёзная ошибка. В лучшем случае вы испортите готовый продукт. Исправить его получится только механическим путём — обрезкой или полировкой. Приклеить ещё один кусок пластика в 3D-принтере не получится. В худшем случае можно сломать дорогостоящий агрегат.
Используемые материалы
Очень важно, чтобы производитель допускал работу с определённым видом материала. Если его нет в списке, лучше не рисковать — пластик с иными характеристиками может повредить сопло и другие чувствительные детали устройства. Перед покупкой внимательно ознакомьтесь с инструкцией и техническими характеристиками.
Для хобби
Самый популярный вид пластика для трёхмерной печати — ABS (АБС). В жидком состоянии оно частично испаряется. Поэтому и подходит только для взрослых, которые работают в респираторе и защитных очках в помещении с хорошей вентиляцией. Застывший ABS-пластик твёрдый и прочный, выдерживает большие физические нагрузки и перепады температуры. Но он становится хрупким на морозе и выцветает под прямыми лучами солнца.
Для дома лучше выбрать 3Д-принтер, работающий с полилактидом (PLA). Этот органический пластик производят из кукурузных стеблей, сахарного тростника и другого растительного сырья. Он не содержит вредных веществ и безопасен для детей. При работе с ним расстроит только резкий запах, но можно обойтись без респираторов и очков. PLA-пластик приятен на ощупь и хорошо переносит трение — отлично работает в подвижных соединениях вроде шарниров в руках и ногах кукол. Но он хрупкий и недолговечный — подходит скорее для декора и игрушек.
Для серийного производства
В мастерских используют другие виды пластика. Поликарбонат прочный и жёсткий, устойчивый к ультрафиолетовому излучению и сильным перепадам влажности. Полиуретан мягкий и приятный на ощупь, долго сохраняет презентабельный внешний вид. Нейлон безопасен для организма человека — из него изготавливают даже корсеты, бандажи и другие медицинские приспособления.
Акрил легко принимает сложные волнообразные формы — подходит для производства декора. Чтобы работать с этими полимерами, нужно тщательно подбирать температуру нагрева, поддерживать стабильную температуру и влажность в помещении, а также соблюдать технику безопасности.
Для крупных масштабов
Промышленные трёхмерные принтеры работают с привычными материалами — керамикой, металлами и древесной стружкой. Они производят мебель, сантехнику, автомобильные запчасти и строительные конструкции намного быстрее человека.
Область печати
При выборе трёхмерного принтера всегда уточняйте полезные (а не номинальные) размеры камеры: высоту, ширину и глубину. Фактически это и есть максимальные габариты изготавливаемой вами детали. У домашних принтеров полезные размеры камеры не превышают 50×35×35 см — в неё помещается большой электрочайник. У профессиональных моделей габариты достигают 150×75×75 см — можно создавать статуэтки ростом с человека. У промышленных агрегатов размеры камеры измеряются метрами — обычно масштабы детали ограничены только прочностью используемого материала.
Высота слоя
Чем меньше эта цифра, тем больше сходство готового изделия с моделью. При печати с высотой слоя 200 микрон деталь получается ребристой. На ней много заусенцев, которые приходится удалять напильником, ножом или наждачной бумагой. 100 микрон достаточно для деталей бытовой техники, детских игрушек и других предметов, где не важна точность. Поверхность шершавая на ощупь, но внешне дефекты почти не видны. Разрешение 50 микрон и менее нужно для подвижных соединений, сложного декора и глянцевых изделий. Материал получается гладким и требует лишь минимальной полировки.
Скорость печати
Количество полимерной нити, которую сопло может расплавить за секунду. В любой модели оно зависит от выбранного разрешения, используемого материала, характера детали и других параметров. Поэтому при выборе 3Д-принтера важно смотреть на максимальную скорость. Чтобы сделать сравнение наглядным, мы укажем время печати одной коллекционной фигурки высотой 15 см:
Количество сопел
Число сопел равно количеству одновременно используемых цветов одного материала. Загружать разные виды пластика нежелательно — нет гарантии, что они нормально склеятся друг с другом.
Модели с одним соплом дешевле — от 10 000 рублей. Они используют только один вид пластика за раз и печатают одним цветом. Если вы хотите добавить красок в готовое изделие, придётся остановить печать и загрузить другой материал. Такие принтеры подходят для учёбы и хобби.
Как 3D-печать меняет мир
Новая эпоха технической революции
С каждым годом 3D-печать становится всё более массовой. По данным исследовательской группы CONTEXT, в 2015 году был отгружен 500-тысячный 3D-принтер, а к 2017 году продано около миллиона устройств. 3D-печать уже внедряется в качестве производственной технологии. Например, в 2016 году компания General Electric стала продавать авиационные двигатели с топливными форсунками, напечатанными на 3D-принтере. Ракеты Атлас-5 с деталями, напечатанными той же технологией, запустили в космос. Бренды Under Armour и New Balance пустили в продажу небольшие партии спортивной обуви, частично напечатанной на 3D-принтере, а компания Organovo запустила коммерческую биопечать тканей почек человека.
Пока что, это только фундамент. За всю историю человечества было множество технологических революций, каждая из которых проходила через три фазы. Первой идёт «концептуализация», когда формируются видения и идеи, которые определяют дальнейший путь. Затем «реализация», в течение которой кажущиеся ранее невозможными замыслы начинают частично реализовываться. И третья фаза — «массовая коммерциализация», когда предприятия осваивают производство и применение новой технологии.
И на какой же фазе находится 3D-печать? Применение 3D-принтера для превращения цифрового файла в физический объект уже получило широкое распространение. Например, в таких областях как инженерия, право, экономика, бизнес, география и искусство. Уже ведутся споры о последствиях обмена цифровыми объектами через интернет, чтобы тут же распечатать их на принтере (допустим огнестрельное оружие). Очевидно, что мы ещё далеки от того дня, когда персональные 3D-принтеры положат конец капитализму, передав производство в руки большинства. Тем не менее, не остаётся сомнений в том, что революция в области 3D-печати добралась до второй фазы — реализации.
К сему моменту изобретено достаточно методов изготовления твёрдых объектов путём печати их множеством тонких последовательных слоев. На самом деле, наиболее распространённые технологии 3D-печати существуют уже несколько десятилетий.
Хотя технология продолжает развиваться, предположу, что до последней революционной фазы — массовой коммерциализации — остаётся около десяти лет. Пионеры 3D-печати уже используют её для изготовления самых разных вещей. Тем не менее, этот рынок по-прежнему остаётся нишевым и ограничен в коммерческом применении. В частности, это компании где занимаются мелкосерийным, штучным производством или товаров, которые невозможно изготовить традиционными методами.
Несмотря на вышеупомянутое, мы должны помнить, что десять лет назад ни один промышленный сектор не сообщал о продаже продуктов, полностью или частично изготовленных с помощью 3D-принтера. Поэтому происходящее сейчас — впечатляет. По мере развития методов 3D-печати и появления новых, а также того, как старые процессы становятся быстрее и дешевле, стоит ожидать, что 3D-печать приблизиться к фазе массовой коммерциализации в конце 2020-х или начале 2030-х годов. Новаторы этой области планируют воспользоваться преимуществами технологии задолго до этого.
Технология 3D-печати
И как же устроена 3D-печать? В значительной степени, она является эволюцией 2D-печати, уже используемой повсеместно в офисах и домах.
Большинство из нас знакомы со струйными или лазерными принтерами, которые позволяют печатать документы или фотографии. Они создают их, управляя нанесением чернил или тонера на поверхность листа бумаги. Подобным образом и 3D-принтеры производят объекты, контролируя размещение и адгезию последовательных слоёв «строительного материала» в трёхмерном пространстве. По этой причине 3D-печать также известна, как «аддитивное производство слоёв» (ALM — Additive Layer Manufacturing) или «аддитивное производство» (АП или AM — Additive Manufacturing).
Чтобы напечатать объект на таком принтере, потребуется цифровая модель на компьютере. Её можно создать с помощью приложения для автоматизированного проектирования (САПР) или другого ПО под трёхмерное моделирование. Также, цифровая модель может быть захвачена путём сканирования реального объекта 3D-сканером и обработкой с помощью CAD или других программ.
Затем модель необходимо пропустить через ещё одну программу «для нарезки», которая разделит цифровой объект на множество слоёв поперечного сечения — обычно толщиной около 0,1 мм. Эти цифровые ленты отправляются на 3D-принтер, который изготавливает их одну поверх другой, пока не будет сформирован реальный предмет.
3D-модель в Cura — популярной программе для нарезки с открытым исходным кодом
Та же модель, которую печатает настольный 3D-принтер Ultimaker
Готовая игрушка
То, как 3D-принтер вырисовывает объект по одному слою за раз, зависит от технологии, на которой он построен. Существует множество методов 3D-печати и их можно разделить на 4 категории.
Рынок и применение
3D-печать используется для создания прототипов, изготовления пресс-форм, прямого цифрового и индивидуального производств. Поставщики оборудования, программного обеспечения и материалов для 3D-печати уже обслуживают потребности различных секторов рынка. И сейчас мы рассмотрим эти области применения, чтобы понять за счёт чего развивается технология трёхмерной печати.
Быстрое прототипирование
Чаще всего 3D-принтеры применяются для быстрого прототипирования (RP — Rapid Prototyping). К этому относятся концепты и функциональные прототипы. Концепты представляют собой простые, нефункциональные «черновики» дизайна продукта (например, бутылка без съёмной крышки) и предназначены для того, чтобы художники могли воссоздать свои идеи в физическом формате. Функциональные прототипы напротив — более сложны и позволяют оценить форму, соответствие и функции каждой части продукта перед тем, как пустить его в производство.
Функциональные прототипы и концепты создавались ещё до появления 3D-принтеров с использованием трудоёмких методов и инструментов. Поэтому на их производство нередко уходят много дней, недель или даже месяцев, а стоимость составляет тысячи или десятки тысяч долларов. 3D-принтеры могут создавать концепты и функциональные прототипы за несколько дней или даже часов, и за небольшую часть от стоимости традиционными способами изготовления. К примерам из этой отрасли можно отнести концепты автомобилей для Формулы-1.
Помимо экономии времени и денег, печать прототипов позволяет выводить на рынок улучшенные продукты, поскольку дизайн обычно проходит через множество итераций. Например, производитель термосов Thermos использует 3D-принтеры компании Stratasys для изготовления прототипов за часы, а не дни, и за пятую часть стоимости производства от внешнего поставщика. Поскольку дизайнеры теперь могут «создавать столько прототипов, сколько потребуется», компания смогла доработать до совершенства такие характеристики продукта, как крепление крышки и удобство разливки.
Технология 3D-печати в цвете из различных материалов и металлов продолжает развиваться, поэтому ассортимент и качество продуктов, включая их компоненты, которые можно быстро прототипировать, продолжают увеличиваться. Так компания Nano Dimension продемонстрировала настольный 3D-принтер — DragonFly 2020, который может изготавливать функциональные прототипы печатных плат. Это оборудование использует струйную технологию для вывода высокопроводящих «наночернил» и может производить многослойные платы, включая все соединения между слоями. В то время, когда многие компании ждут дни или недели, чтобы получить прототип платы от внешнего поставщика, аппарат напечатает её за считанные часы.
Пресс-формы и другие инструменты производства
Помимо прототипов, 3D-принтеры используются для изготовления пресс-форм и других приспособлений для производственного оборудования. Пресс-форма нужна для того, чтобы отливать в ней металлы или пластмассы. Как и прототипы, пресс-формы традиционно изготавливались вручную. Поэтому применение 3D-принтеров поможет сэкономить время и деньги крупным производителям. Например, используя принтеры Fortus компании Stratasys, автомобильный гигант Volvo Trucks из Лиона во Франции сократил время, необходимое для изготовления некоторых комплектующих двигателей — с 36 дней до 2.
В августе 2016 года американская Oak Ridge National Laboratory напечатала на 3D-принтере инструмент для торцовки и сверления 5,34 x 1,34 x 0,46 м для компании Boeing. Он применяется при строительстве пассажирских самолётов, и был напечатан из армированного углеродным волокном пластика примерно за 30 часов. Раньше изготовление такой детали заняло бы три месяца. Как объяснил Лео Кристодулу из Boeing: «Инструменты аддитивного производства, такие как инструмент для триммирования крыла: сэкономят энергию, время, рабочую силу и производственные затраты. Также они являются частью нашей стратегии по применению технологии 3D-печати в производственных областях».
Ещё одно многообещающее применение — производство пресс-форм, используемых для литья металлов. 3D-принтеры способны изготавливать требуемые формы, а также любые дополнительные стержни, необходимые для размещения внутри них. Процесс осуществляется путём нанесения тонких слоёв формовочного песка, которые скрепляются связующим веществом. Полученные в результате 3D-распечатка формы отправляется в литейный цех, где в неё заливают расплавленный металл для получения готового изделия.
ExOne — одна из компаний, специализирующихся на производстве 3D-принтеров для аддитивного производства при помощи литейного песка. Как утверждает компания, с помощью 3D-печати форм и стержней из литейного песка производители могут не только сэкономить время и снизить затраты, но также повысить точность и отливать более сложные детали. Это связано с тем, что формам и стержням, напечатанным на 3D-принтере, не требуется постобработка, которая могла нанести им повреждения.
Сердечник, отлитый в форме, которая изготовлена на 3D-принтере ExOne
3D-принтеры также можно использовать для изготовления пресс-форм, которые нужны для литья пластмассовых деталей под давлением. Такие формы обычно стоят десятки тысяч долларов и традиционно изготавливаются из алюминия. Технически, 3D-принтер уже может изготавливать алюминиевые формы для литья под давлением с помощью металлического порошка. Но в настоящее время принтеры изготавливают такие формы из смолы при помощи фотополимеризации. Формы из пластмассы не такие износостойкие, как их алюминиевые аналоги. Но они дешевле, быстрее производятся и их можно использовать для изготовления до 200 пластиковых деталей, прежде чем потребуется замена.
Компания Bi-Link, базирующаяся в Блумингдейле штата Иллинойс, занимается 3D-печатью малотиражных пресс-форм для литья под давлением. Она изготавливает детали для производителей электроники и медицинского оборудования по всему миру. Принтер ProJet 3500 HD Max от 3D Systems создаёт форму за часы, вместо недель. Как отметил директор по исследованиям и разработкам Франк Зиберна: «Клиенты в восторге от этой услуги. Раньше приходилось ждать две-три недели, чтобы получить только инструменты, — не говоря уже о тестовых деталях. С помощью ProJet 3500 HD Max можно изготавливать для одного заказчика четыре различных конструкции в течение шести дней, отправив ему 10-12 деталей для каждой итерации за ночь».
Некоторые компании занимаются созданием машин, способных печатать объекты из воска (или его заменителей), чтобы создавать формы для литья по выплавляемым моделям. Восковой объект печатают на 3D-принтере, затем вокруг него формируют форму из такого материала, как гипс. После форма нагревается, в результате чего воск «выгорает» и стекает. Затем в форму заливают расплавленный металл или другой жидкий материал для создания готового изделия. Применение 3D-принтеров для создания восковых моделей довольно распространено в производстве ювелирных изделий и других отраслях, специализирующихся на сложных и дорогостоящих предметах. Как и пресс-формы для литья под давлением, восковые образцы являются расходным материалом, поскольку процесс создания готового изделия приводит к их разрушению.
Прямое цифровое производство
На нескольких нишевых рынках, 3D-принтеры уже используются для производства готовых промышленных компонентов и даже потребительских товаров. Такая разработка именуется как «прямое цифровое производство» (DDM — Direct Digital Manufacturing) и приобретает всё большую популярность, например, в авиации. Airbus и Boeing устанавливают десятки тысяч компонентов своих самолётов, напечатанных на 3D-принтере.
К другим отраслям DDM относятся автомобилестроение, медицина, производство ювелирных изделий и обуви. Одним из ведущих пионеров считается Nike. По словам главного операционного директора Эрика Спранка, компания «сделала ряд открытий в области дизайна и производства с помощью 3D-печати, которые позволят создавать совершенно новую индивидуальную систему амортизации обуви». С этой целью Nike строит «Центр Создания Передовых Продуктов» (Advanced Product Creation Center) площадью около 11-ти тысяч квадратных метров для размещения 3D-печати и других технологий проектирования и производства.
Вполне возможно, что в будущем с помощью 3D-принтера будет изготавливаться всё что угодно, включая даже человеческие органы. Наиболее заметно это в стоматологии: восковые модели, ортодонтические аппликации, примерки, хирургические шаблоны и модели виниров теперь печатаются на 3D-принтере.
Помимо создания неорганических протезов, существуют «биопринтеры», которые наращивают человеческую ткань, накладывая слой за слоем живые клетки. Такая технология может совершить революцию в области медицины, к примеру, убрав очереди в доноростве органов. Компания Organovo — пионер биопечати — уже продаёт распечатанные ткани печени и почек для использования при тестировании на наркотики.
В дополнение к биопечати тканей вне тела, биопечать на нём или внутри раны уже находится в стадии разработки. Она включает в себя печать слоёв культивированных клеток непосредственно на рану или даже внутри с использованием методов хирургии «замочной скважины». Когда такая технология станет достаточно продвинутой, пациенту просто потребуется ввести инструмент в рану, который удалит повреждённые клетки и заменит их новыми. Эти инструменты смогут даже залечить рану, образовавшуюся при их введении.
Индивидуальное производство
Параллельно с ростом промышленной 3D-печати наблюдается рост индивидуального производства. Это все ситуации, когда предприниматель печатает на 3D-принтере собственные вещи, минуя запуск производства на удалённой фабрике. На рынке уже есть несколько сотен профессиональных 3D-принтеров по цене от 230 долларов.
В дополнение к растущему количеству персональных машин, растёт количество бесплатных и платных трёхмерных моделей, которые можно загрузить для распечатки. На ресурсе Thingiverse размещено более миллиона бесплатных моделей – некоторые из них можно адаптировать под требования пользователя. Вполне возможно, что предоставление такого контента станет фундаментом для массового персонального производства, поскольку устранит необходимость в творческих и инженерных навыках.
В настоящее время персональные и профессиональные 3D-принтеры ограничены в возможностях применением термопластика или композитов, а также фотополимерных смол. Поэтому ассортимент и качество изделий, которые можно изготовить на таком оборудовании, остаются низкими. При этом, всё большее количество облачных сервисов 3D-печати, таких как Shapeways и i.materialise, позволяют любому загружать 3D-объект, который будет распечатан на промышленном оборудовании. Скорее всего, именно доступ к такой услуге – а не продажа персональных 3D-принтеров – станет движущей силой для революции индивидуального производства в течение следующих пяти-десяти лет.
Если большинство людей начнёт изготавливать требуемые им продукты самостоятельно – это окажет серьёзное влияние на многие отрасли. Компании, торгующие запчастями, уже опасаются угрозы массового изготовления личных вещей. Того же боятся представители транспортного секторов и логистики, потому что это изменит спрос на их услуги.
В 2014 году IBM Institute for Business Value опубликовал отчёт, в котором выделены четыре варианта будущего для индивидуального производства. И сейчас мы кратко с ним ознакомимся.
Я же предполагаю, что вовлечение потребителей в 3D-печать будет расти вместе с совершенствованием технологии, но медленными темпами. Это означает, что в течение следующих нескольких десятилетий мы постепенно перейдём от «тихой революции» к «производственной революции», а затем и к «переосмыслению потребления».
Развитие индустрии 3D-печати
Существуют различные сегменты рынка 3D-печати, и находятся они на разных стадиях развития. Самые первые 3D-принтеры стали изготавливать прототипы в конце 1980-х годов, а использование печати для создания пресс-форм началось только через несколько лет после этого. Задолго до начала 2000-х появились первые готовые продукты и произведения искусства, распечатанные с помощью этой технологии. Наконец, изготовление на заказ стало возможным только в 2007 году с появлением первых 3D-принтеров с «открытым исходным кодом», которые частные лица могли себе позволить.
Я считаю, что половина всех прототипов станет изготавливаться на 3D-принтере уже к 2025 году. Однако, трёхмерная печать — не единственная технология быстрого прототипирования. Есть случаи, когда традиционные методы лучше подходят для производства прототипов. Невозможно представить, чтобы изобретатели перестали лепить вещи из глины, дерева, бумаги, металла, и всего остального, что есть в доступе на их кухнях, студиях, лабораториях, мастерских и сараях.
Что касается 3D-печати пресс-форм и инструментов производства — этот рынок в настоящее время отстаёт от быстрого прототипирования, но очень скоро станет основой аддитивного производства. Предполагаю, что для его насыщения потребуется минимум десятилетие. Поговорив с производителями промышленных 3D-принтеров — я в этом убедился. В большинстве отраслей, 3D-печать пресс-форм и других инструментов — представляет крупнейшую рыночную возможность.
В прямом цифровом производстве — такое только начинает происходить, хотя в настоящее время, это очень нишевый вид деятельности. Однако, в ближайшие десять лет или около того многие отрасли, в первую очередь авиакосмическая промышленность, автомобильный сектор, здравоохранение, мода, обувь и дизайнерские товары, будут использовать 3D-печать в качестве одной из своих основных производственных технологий. Это позволит создавать совершенно новые виды продукции и привлечёт внимание СМИ. И даже в этом случае, через 10 или 20 лет подавляющее большинство объектов в нашей жизни по-прежнему будет производиться традиционными методами.
Точно так же, в течение многих десятилетий изготовление личных вещей будет составлять нишевый сегмент рынка как в индустрии 3D-печати, так и в общемировом производстве. В настоящее время, не более 10% доходов индустрии 3D-печати формируется за счёт продажи персональных принтеров. Многие такие машины продаются компаниям, а не частным лицам. Но это не означает, что продажа персонального оборудования для домашнего использования не представляет рыночных возможностей.
Можно утверждать, что домашнее производство не станет движущей силой революции 3D-печати — и многие участники отрасли, с этим согласны. Тем не менее, буду ждать с нетерпением 3D-принтеров за 99 долларов, которые смогут изготавливать небольшие пластиковые предметы на основе модели, отправленной с планшета или смартфона.
Изготовление новых продуктов новыми способами
Как и предшествовавшая интернет-революция, 3D-печать позволяет компаниям и частным лицам достигать ранее невозможного. И причина не только в создании прототипов и старых вещей новыми способами. Она делает это в соответствии с новыми бизнес-моделями. Давайте обозначим эти ключевые преимущества.
Разовое и мелкосерийное производство
При использовании традиционных методов, разовое и мелкосерийное производство стоит дорого, а зачастую и непомерно. Когда вещи печатаются на принтере, практически нет разницы в стоимости на единицу — то есть не важно требуются 1, 100 или 1000 копий, поскольку нет затрат на инструменты и рабочих. Поэтому во многих ситуациях, когда требуется несколько сотен или меньше компонентов, 3D-печать станет наиболее экономичным способом. Именно по этой причине, 3D-печать так широко применяется в быстром прототипировании и находит всё большее применения при производстве пресс-форм и других инструментов.
Джей Лено, который увлекается коллекционированием автомобилей, уже пользуется 3D-печатью для разового производства. В качестве примера: когда на редком концептуальном автомобиле EcoJet потребовалось заменить некоторые сломанные вентиляционные отверстия, он обратился в 3D Systems. Компания отсканировала сломанные детали, отремонтировала их в цифровом виде с помощью программы CAD и отправила полученные данные поставщику услуг Quickparts. Там новые вентиляционные отверстия напечатали на 3D-принтере из лёгкого нейлонового материала с наполнителем из волокон под названием DuraForm HST. В результате были получены надёжные запасные части, у которых соотношение прочности и веса стало лучше, чем у оригинала.
3D-печать используют при изготовлении реквизита для телешоу, кино и театральных постановок. С помощью этой технологии SpaceX печатает камеры двигателя космического корабля Crew Dragon, а NASA напечатала около 70 деталей для марсохода.
Кастомизация и персонализация
Помимо упрощения мелкосерийного производства идентичных вещей, трёхмерная печать позволяет настраивать продукцию в соответствии со вкусами покупателя и его физическими потребностями. Например, компания Robot Bike Co. использует технологию, чтобы изготавливать раму горного велосипеда R160 под заказ. Она создаётся из углеродного волокна, проходящего между титановыми выступами, которые печатаются на 3D-принтерах Renishaw. На сайте Robotbike.co покупатель вводит свой рост, размер ног и размах рук, что позволяет получить раму индивидуально под себя.
Велосипед R160 — отличный пример реального продукта, который сочетает в себе детали, напечатанные на 3D-принтере, с другими стандартными компонентами. Это позволяет предложить продукт в соответствии с индивидуальными запросами экономичным способом. Я уверен, что со временем многие компании осознают потенциал «изделий на заказ» путём 3D-печати определённых деталей.
Оптимизация дизайна и сборки
Ещё одно ключевое преимущество 3D-печати состоит в том, что она снимает ограничения традиционных методов производства. Хотя дизайнер может придумать любой дизайн продукта, но если его компоненты нельзя отлить в форму, обработать и собрать — продукт никогда не появится на рынке. А в «дивном новом мире» 3D-печати можно создавать вещи, которые ранее было невозможно изготовить. Например, такой принтер может изготовить цепочку или ожерелье, состоящее из звеньев, которые не имеют разрывов и, следовательно, никогда не разойдутся.
Команда TransFIORmers, участвующая в соревнованиях по мотогонкам, использовала 3D-принтер Renishaw для печати из металла, чтобы изготовить новую подвеску оптимизированной конструкции. Первоначальный вариант вручную изготавливался из стали, и при этом — для сборки требовалось двенадцать деталей, которые необходимо сваривать вместе. Но с помощью 3D-печати, команда смогла объединить конструкцию в единый титановый компонент, который не требовал сборки, что привело к снижению веса на 40% — критически важной характеристики для гонок.
Используя пластмассовые или полимерные материалы, некоторые принтеры могут создавать рабочие, предварительно собранные, составные механизмы, такие как коробка передач. Традиционно, производство многокомпонентных изделий включает этап окончательной сборки. Но когда вещи напечатаны на 3D-принтере — в этом нет необходимости.
Свободный доступ к рынку
Помимо улучшения характеристик продуктов, трёхмерная печать позволит гораздо большему количеству людей стать производителями. Это связано с тем, что стоимость прототипов и производственных инструментов больше не будет чрезмерно высокой, поэтому 3D-печать делает малотиражное производство всё более жизнеспособным. Но что важнее, доступность сервисов услуг 3D-печати позволит практически любому талантливому художнику или дизайнеру найти рынок для своих творений.
Сегодня частному лицу или даже небольшой компании очень сложно вывести продукт на рынок, не говоря уже о глобальном масштабе. Одно из немногих исключений — это книгоиздание, где автор может создавать и распространять продукт, который печатается по запросу. Например, жители Великобритании могут заказать печатную книгу через Amazon и в течение восьми часов им доставят книгу, напечатанную на складе корпорации. Это нововведение позволяет авторам продавать книги без предварительной печати и распространения.
Аналогичным образом 3D-печать позволяет отдельным дизайнерам выпускать продукты на рынок без вложений в оборудование и предварительно изготовленные копии. Например, более 8 тысяч дизайнеров уже открыли интернет-магазины на площадке поставщика услуг 3D-печати — компании Shapeways. В качестве примера, рассмотрим магазин известного создателя ботов — Кидмехано (Kidmechano). Его творением являются «Modibot», которые представляют собой постоянно расширяющуюся линейку фигурок, напечатанных на 3D-принтере, с шарнирной конструкцией. Можно сравнить Modibot с Lego или Трансформерами.
Цифровое хранение и транспортировка
Помимо обеспечения возможности мелкосерийного производства, экономичности и демократизации доступа к рынку, 3D-печать упростит хранение цифровых объектов и их транспортировку. Это означает, что в будущем станет два варианта отправки посылки. Первый заключается в отправке физического товара курьером или по почте, а второй — передачей цифрового файла через интернет для 3D-распечатки на месте получателем.
Многие регулярно публикуют тексты, фотографии и видео в интернете, а благодаря 3D-печати — цифровые объекты скоро будут добавлены в социальные сети. Таким образом, делая возможным цифровое хранение и транспортировку, 3D-печать сделает с вещами то, что компьютеры и интернет уже сделали для хранения и передачи информации.
В некоторых отраслях хранилище цифровых объектов уже начинает приносить пользу. Например, большинству стоматологов традиционно приходилось хранить огромное количество гипсовых слепков, снятых с ротовой полости пациентов. Хотя они использовалось только один раз, не было возможности предсказать: потребуются ли они в будущем, что привело к архивам с коробками и шкафами, заваленным гипсовыми моделями. Но теперь стоматологи переходят на цифровые технологии: 3D-сканеры и 3D-принтеры заменяют альгинатные формы и гипсовое литье. Это позволяет сохранять оттиски ротовой полости пациента в цифровом виде, для будущей 3D-распечатки в случае необходимости.
Экономия материалов и последствия для экологии
Помимо вышеупомянутых возможностей, 3D-печать экономит материалы производителям, что особенно важно для устойчивого развития. Сегодня фабрики начинают производство с блока металла или другого сырья, а затем режут его: обрабатывают токарным станком, напильником, сверлом или иным образом, чтобы сформировать окончательный продукт. Напротив, 3D-печать — это аддитивная деятельность, которая берёт такое количество материала, из которого состоит готовое изделие. Поэтому, мы получаем значительную экономию сырья, если изготавливать вещи при помощи этой технологии.
Кроме того, продукты 3D-печати могут иметь внутреннюю структуру, оптимизированную под расход минимального количества материалов. К примеру, пластиковые или металлические детали, напечатанные на принтерах, могут изготавливаться с внутренними полостями или открытой решёткой — чего почти невозможно добиться с использованием большинства традиционных технологий. Опять же, это приводит к экономии материалов, а также к созданию более лёгких деталей, которые, например, уменьшат потребление топлива самолётов и других транспортных средств.
3D-печать может оказаться краеугольным камнем будущего перехода к «местному цифровому производству» (LDM — Local Digital Manufacturing). Сегодня большая часть производства осуществляется на заводах, удалённых от своих клиентов. Как следствие, на хранение и транспортировку уходят огромные количества нефти и других ресурсов. Учитывая сокращение запасов природных ресурсов и меры по борьбе с изменением климата — в течение одного-двух десятилетий, такие способы перевозки и хранение могут оказаться невыполнимыми или культурно неприемлемыми. Таким образом, защита экологии может оказаться силой, стимулирующей массовое внедрение 3D-печати, чтобы способствовать изготовлению товаров на местных производствах.
Трудности можно преодолеть!
Как и любая новая технология, 3D-печать может иметь как негативные, так и позитивные последствия. К примеру, есть опасения, что дальнейшее её развитие сократит рабочие места. И это вполне вероятно для некоторых профессий. В особенности для тех, кто производит прототипы, пресс-формы и инструменты традиционными методами.
Вполне возможно, что занятость в странах, которые готовят продукцию на экспорт, станет сокращаться по мере освоения технологией местными производствами. В своём обращении «О положении страны» 2013 года президент Обама отметил 3D-печать, как технологию, «способную произвести революцию во всём, что мы делаем», и таким образом вернуть рабочие места из Азии обратно в США. Другими словами, глобальные экономические последствия развития 3D-печати были признаны на правительственном уровне одной из крупнейших экономик мира.
Очевидно, что трёхмерная печать поможет создать и новые рабочие места. Пройдет ещё много времени, прежде чем мы сможем печатать готовые продукты на 3D-принтере без помощи квалифицированного специалиста. По мере распространения технологии появятся новые вакансии, и такая занятость будет равномерно распределяться по региону — что не характерно для промышленных революций прошлого.
Некоторые отрасли также могут выиграть от распространения 3D-печати. Не в последнюю очередь, логистический сектор уже осознаёт эти возможности. Например, в июле 2014 года, в публикации Почтовой Службы США отмечалось, что оператор услуг может «получить огромную выгоду» от распространения 3D-печати по причине ожидаемого увеличения доставок мелких посылок. В частности прогнозировалось, что технология может привести к увеличению доходов местной службы доставки посылок на 486 миллионов долларов в год. Прогноз основывался на предположении, что большинство товаров, напечатанных на 3D-принтере, будут производиться в местных бюро обслуживания, откуда их нужно будет доставлять к домам людей.
Помимо воздействия на занятость, есть ещё две проблемы: нарушение прав интеллектуальной собственности и использование 3D-печати в преступных целях. Уже сейчас можно использовать бытовое оборудование для сканирования объекта, например модели Микки Мауса, а затем печати его пластиковой копии. Подобно тому влиянию, которое музыка в формате mp3 и интернет оказали на музыкальную индустрию — 3D-печать может повлиять на права интеллектуальной собственности.
Последнее «минное поле», связанное с 3D-печатью и изготовлением личных вещей, — это здоровье и безопасность. Сегодня почти все продукты, которые мы покупаем, соответствуют определённым стандартам и проходят испытания. При этом производители несут ответственность за любые несчастные случаи и травмы, которые могут возникнуть в результате выхода их из строя или неисправности. Но кто будет нести ответственность, если, например, ребёнок загрузит бесплатную игрушку с сайта, распечатает её и отдаст младшему — а тот проглотит отломанный от неё кусок и задохнётся? Будет ли вина лежать на человеке, разработавшем объект; сайте, через который он был опубликован, производителе 3D-принтера, поставщика расходных материалов или на родителе, который это допустил? Сейчас нет ответа на этот вопрос. И довольно скоро, мы не сможем это игнорировать.
В мире первопроходцев
Революция 3D-печати, как и любая другая технологическая революция — продукт действий, энергии и видения тех людей, которые достаточно храбры, чтобы её осуществить. За последние несколько лет мне посчастливилось взять интервью у многих пионеров 3D-печати. И поскольку моя цель — захватить ваше воображение, а не сосредотачиваться на деталях и технических подробностях, поэтому я задал им фундаментальный вопрос: «Почему вы выбрали именно эту технологию?».
Одним из первых, с кем я общался, стал Ансси Мустонен — руководитель финской компании по 3D-печати и дизайну AMD-TEC. По мнению Ансси, 3D-печать позволяет предоставить клиентам качественный уровень обслуживания:
«Мы живем в беспокойном мире, но благодаря этой технологии можно предоставить клиентам качественные услуги. Что касается прототипов: у меня нет времени программировать и отправлять заказы внешним поставщикам для получения деталей. 3D-печать — не единственный способ изготовления, но она быстрее при создании сложных форм и конфигураций, чем традиционные методы».
Константин Иванов, соучредитель и генеральный директор 3DPrintus.ru, рассказал мне, как технология позволяет предлагать новые виды продуктов и услуг:
«3D-печать предоставляет решения, которые находятся на пересечении производства и цифровых технологий интернета. Наши клиенты открыли для себя лёгкий способ создания и производства практически всего. Я уверен, что главное преимущество для них — это возможность использовать простой интерфейс, чтобы получить свой продукт».
Гэри Миллер, управляющий директор сервиса услуг печати 3D Print Bureau в Великобритании, рассказал похожую историю, хотя и с осторожностью в прогнозах:
«Мы используем 3D-печать, потому что это быстрее: сокращается время выполнения заказа и доступна практически любая геометрия! Я начинал с принтера Objet более десяти лет назад, тогда был всего один материал. Прошли годы, и теперь есть около 2 тысяч материалов для печати. Только представьте, где мы будем через десять лет! Правда, сколько бы сырья у вас ни было, нужно передать его в надёжные руки. Нужен опыт в своей отрасли, чтобы понять, где эта техногия подходит, а где — только увеличит стоимость. Раньше скептически относился к тому, что 3D-печать перейдет в производство, но в первой половине 2016 года мы наблюдали прогресс и увеличение заказов. Приятно наблюдать, как развивается 3D-печать и появляются новые материалы».
Один из самых интересных разговоров состоялся с Джоном Коббом, исполнительным вице-президентом по корпоративным вопросам гиганта 3D-печати Stratasys в США. Вскоре после начала разговора, Джон сосредоточился на потенциале технологии для изменения дизайна и распространения продукции:
«В 3D-печати много внимания уделяется её адаптации к традиционным производственным процессам. Меняются основы дизайна, что позволяет изменить способ производства продуктов, а затем методы распространения. Представьте, что возникла проблема с водопроводом. Вы фотографируете это на смартфон и отправляете в Home Depot (американская торговая сеть по продаже инструментов для ремонта и стройматериалов). И уже через час или два собираете трубопровод — заменив нестандартную деталь. Возможно, на это уйдёт ешё лет пять, но мы уже движемся в этом направлении».
Миранда Бастийнс, директор бельгийской службы 3D-печати i.materialise, сосредоточила внимание на новых рыночных возможностях с другой точки зрения:
«Трёхмерная печать помогает создать мир, в котором продукты соответствуют нашим ожиданиям или индивидуальному стилю, и где у каждого есть возможность владеть чем-то уникальным. Вещи не только лучше удовлетворяют потребности и интересы потребителей, но и появляется возможность продавать собственные товары другим. Например, ювелирный дизайнер может предложить новое кольцо мировой аудитории и проверить спрос на дизайн. Если заказов нет — это больше не проблема (печать только по запросу) — а если есть, то кольца будут распечатаны, доставлены заказчику, а творец получит свою долю выручки».
Люси Бирд, основатель компании Feetz, также признает потенциал 3D-печати для создания продуктов с «лучшей посадкой». Feetz — это «цифровой сапожник», который использует 3D-принтеры для изготовления обуви по индивидуальному заказу. Как сказала мне Люси:
«Эта технология меняет способы производства и потребления вещей. Мы можем изготавливать персонализированные продукты расходуя меньше ресурсов, а переработать их будет гораздо проще».
Марк Сондерс — директор Центра Глобальных Решений (Global Solutions Centres) компании Renishaw, производящей 3D-принтеры. Он также сосредоточился на возможностях, которые технология предлагает производителям:
«Всё больше компаний стремятся использовать потенциал 3D-печати для улучшения характеристик продукции, делая её более эффективной и лучше адаптированной к применению. Уникальная возможность создавать сложные геометрические формы из высококачественных материалов открывает огромный потенциал для инноваций как в дизайне продуктов, так и в бизнес-моделях. Мы ожидаем, что аддитивное производство будет играть ключевую роль в дальнейшем развитии процессов и улучшении продуктов».
Наконец, Сильвен Премонт — основатель магазинов 3D-принтеров iMakr и сайта My Mini Factory, посвящённого 3D-контенту, — отметил, как технология раскрепощает воображение:
«Доступность трёхмерной печати даст волю творчеству: мы сможем изобретать, проектировать и изготавливать практически всё — в кратчайшие сроки и по невысокой цене. Также появится возможность загружать контент, готовый к печати и легко адаптируемый к собственным потребностям. Следующее поколение будет спрашивать своих родителей: а как вы раньше обходились без 3D-принтера?»
Новый рубеж
Как видно из интервью, 3D-печать продолжает вызывать интерес среди её пионеров. И многие крупные производители, применяющие традиционные технологии, уже меняют направление в сторону этой технологии.
Никто не может предсказать будущее 3D-печати. Тем не менее, есть веские основания полагать, что технология окажет радикальное воздействие на многие производственные сектора. В настоящее время большинство 3D-принтеров всё ещё печатают прототипы. Но менее чем через десять лет — это изменится. Вполне возможно, что в будущем, десятки миллионов людей станут летать на самолётах с печатными компонентами, стоматологические кабинеты станут оснащать оборудованием, напечатанном на 3D-принтере, и мы будем носить обувь с печатными деталями.
Это только первая глава из книги Кристофера Барнатта «3D Printing». Вот, о чём автор поведает в продолжении:
«В оставшихся главах книги я намерен исследовать мир 3D-печати, основываясь на конкретных примерах, информацию о поставщиках, исследованиях, отчетах компаний, интервью и других источниках. Также выскажу собственные взгляды и мнение. Но главное — предоставлю читателю достаточно информации, чтобы решить, является ли 3D-печать следующей промышленной революцией».
Книгу можно приобрести как в цифровом, так и печатном варианте через сайт автора.
Также, на его ютуб-канале есть записи с выставок TCT Show 2017-2019 годов, на которых представляют последние разработки в 3D-печати.