3D принтеры вошли в нашу жизнь относительно недавно, всего несколько десятилетий назад, однако уже прочно укрепили свои позиции на мировом рынке. Специалисты утверждают, что будущее – за 3D печатью, так ли это? Попробуем разобраться.

Сервисный инженер компании TotalZ Ларионов Александр

Здравствуйте, Александр! Расскажите, пожалуйста, что входит в ваши обязанности сервисного инженера.

Здравствуйте! Я занимаюсь сборкой и ремонтом 3D принтеров.

Что конкретно понимается под термином «3D принтер»? Как он устроен и каковы основные принципы его работы?

3D принтер – это устройство, которое позволяет воссоздать объемную фигуру на основе виртуальной трехмерной модели путем наложения слоев материала друг на друга. Словом, весь процесс начинается с создания этой самой компьютерной 3D модели. Сейчас в открытом доступе в интернете есть множество программ для разработки таких моделей, которые можно освоить буквально за вечер. Можно также воспользоваться уже готовыми трехмерными образами, которые есть на специальных интернет-сайтах. Затем модель загружается в программу под названием «Слайсер»: она «нарезает» ее на слои и создает так называемый G-код, который представляет набор координат для перемещения сопла принтера. Этот G-код загружается в принтер, который, в свою очередь, проталкивает пластик через экструдер (устройство, отвечающее за прохождение пластика), где он плавится и выдавливается через тонкое сопло. Принтер, исходя из координат G-кода, перемещает экструдер, в результате чего осуществляется послойное наплавление пластика. Так и формируется готовое изделие.

История создания

Самым первым устройством для создания 3D прототипов стала установка, разработанная и запатентованная Чарльзом Халлом в 1986 году. Это пока не был 3D принтер в современном его понимании, поскольку устройство Халла использовало стереолитографию (технологию лазерного прототипирования), однако оно положило начало 3D печати, определив ее как послойное наложение материала. Дело Халла продолжил Скотт Крамп, который в 1990 году, совместно со своей женой, разработал новый способ получения «объемных оттисков», после чего в оборот были введены лазерный и струйный 3D принтеры. Наконец, в 1995 году студентами Массачусетского университета был модернизирован струйный принтер: теперь он создавал изображения не на бумаге, а в специальной емкости, за счет чего они получались объемными. Это и был первый 3D принтер.[1] Конечно, технология 3D печати еще несовершенна, неустанно развивается путем тестирования новых материалов, внедрения пробных методов, постепенно занимая свою производственную нишу.

Принтеры работают не только с пластиком, но и с другими материалами тоже?

Да, безусловно. Существует несколько разновидностей принтеров: печатающие расплавленным пластиком (наша фирма TotalZ работает именно с такими), фотополимерными смолами и металлической пылью. Есть и другие виды, но это самые широко распространенные.

Есть ли преимущества одних материалов над другими? Что лучше использовать?

Различаются как способы производства, так и масштабы и скорости создания моделей, поэтому сложно говорить о явных преимуществах. Принтеры, печатающие пластиком, более доступны, но печать занимает много времени. Фотополимерные смолы дороги, зато печать осуществляется гораздо быстрее. Принтеры, спекающие металлическую пыль, сложны в производстве: они очень дорогие и чаще всего стоят на заводах, то есть совсем не пригодны для домашнего пользования. Однако такие принтеры могут производить детали, недоступные для изготовления с помощью других материалов.

Серьезным недостатком 3D печати является использование пластика, который, как известно, плохо разлагается. Это служит поводом для беспокойства. Как обстоит дело с утилизацией материалов?

Есть два самых популярных материала для печати: во-первых, ABS пластик, из которого сделано 90 процентов того, что можно найти дома (корпусы компьютеров, пультов для телевизора и т.д.). Он не годится в пищевую промышленность и, к сожалению, почти не подвержен разложению. Во-вторых, PLA пластик, изготавливающийся на основе кукурузы. Он пригоден для изготовления ложек, кружек и любых предметов, с которыми человек находится в непосредственном контакте. Производители PLA пластика заявляют, что он полностью биоразлагаем за 2-3 года. В плане утилизации существуют устройства повторной переплавки пластика, которые доступны абсолютно каждому.

В каких отраслях используется 3D печать? Где ее удобно и выгодно применять?

Применений масса — дизайнеры, архитекторы, скульпторы используют их для быстрого прототипирования будущих проектов, мейкеры печатают детали и корпуса для своих поделок, предприниматели организуют мелкосерийное производство, дети знакомятся с 3D моделированием. Кроме того, сейчас набирает популярность изготовление протезов рук и ног с помощью домашнего 3D принтера. Как говорится, все ограничено только вашей фантазией!

Действительно, 3D печать сразу нашла широкое применение в следующих и многих других отраслях:

  1. Дизайн и производство одежды. Модельеры активно используют 3D принтеры для печати эксклюзивных изделий. Первую уникальную коллекцию, отпечатанную на принтере, представил Айрис Ван Херпен на неделе высокой моды в Париже. Хотя сейчас такую одежду можно увидеть только на модных показах, кто знает, может, в ближайшем будущем мы сможем создавать и распечатывать наряды самостоятельно, прямо перед выходом из дома.
  2. Медицина. В данной отрасли 3D принтеры приносят существенную пользу: с помощью технологий печати конструируются специальные медицинские инструменты, индивидуальные для каждого пациента, воспроизводятся отдельные части человеческого тела с целью обучения или тренировки врачей, а самое главное, создаются органы для проведения замены в человеческом теле. Первый удачный эксперимент по печати органов состоялся в 2006 году: группе биоинженеров из американского института Wake-Forest удалось вырастить мочевые пузыри для подопытных пациентов. Наиболее успешна в технологии биопечати оказалась американская компания Organovo, напечатавшая печеночную ткань.[2]
  3. Архитектура. 3D печать активно используется для создания прототипов зданий и сооружений с высокой степенью детализации, что позволяет специалистам оценить достоинства и недостатки проекта до начала его осуществления. Гипсовый композит, который применяется для печати таких макетов, снижает себестоимость изготовления. Сейчас в процессе разработки находится технология печати для работы с большими объектами по аналогии со строительным краном. Предполагается, что в будущем, можно будет буквально «печатать» дома за считанные часы.[3]

И это еще далеко не все отрасли, в которые проникла 3D печать. Подробнее о том, где и как еще она применяется, вы сможете узнать 17-18 ноября на выставке 3D PRINT EXPO в КВЦ «Сокольники».

Можно ли приобрести принтеры в домашнее пользование? Как варьируется цена на них?

Самые дешевые можно собрать самому, потому что спецификации на них уже много лет лежат в открытом доступе. Я думаю, что он обойдется тысяч в 15-18.А созданный на основе этих же открытых спецификаций, но доработанный и «благоустроенный», в среднем, обойдется в 40 тысяч. Принтер нашей собственной разработки, Anyform 250, имея ряд значительных преимуществ, обойдется в 80 тысяч. Как следствие, в наше время домашний 3D принтер совсем не является роскошью. Более совершенные принтеры с различными комплектациями, например, медицинские, стоят от 100 тысяч и до нескольких миллионов.

Александр, по вашему мнению, будет ли 3D печать развиваться в России? Во всем мире? Действительно ли будущее за 3D печатью?

Да, безусловно, будет развиваться. Как и любая относительно новая технология, 3D печать пока страдает от недоверия покупателей, от довольно высоких цен на комплектующие и множества других факторов, препятствующих ее продвижению. Однако даже сейчас можно наблюдать за увеличением интереса к 3D печати. Все чаще эта тема поднимается в интернете, в СМИ, все больше появляется форумов и тематических сайтов. Я думаю, что со временем она наберет критическую массу, в ближайшие несколько лет. Разумеется, глупо предполагать, что 3D принтеры будут стоять в каждом доме, потому что в этом нет необходимости. Но мне кажется, что должны появиться пункты 3D печати (на самом деле они и сейчас есть, но не так много), наподобие прачечных, куда можно будет прийти, если у тебя сломалось крепление для GoPro или тебе срочно захотелось иметь копию пизанской башни на столе. Если же мы говорим о российском рынке, то, на мой взгляд, это самая благодатная почва для развития 3D технологий, потому что наш менталитет, наша смекалка и любовь к созданию чего-то своими руками как раз ждала появления такого рода устройств.

Вот очевидные преимущества использования 3D принтеров:

  • Снижение себестоимости продукции и сроков ее изготовления
  • Высокая точность изготовления
  • Моделирование элементов любой формы и сложности и максимальное соответствие потребительским запросам
  • Возможность использования различных материалов.[3]

Какие потенциальные возможности для развития бизнеса открывает 3D печать?

Сперва, я бы назвал усовершенствование процесса изготовления. Использование 3D моделирования значительно упростит и ускорит задачу. Во-вторых, возможность контроля в процессе создания продукта: подбор материала, отдельных характеристик объекта – все это осуществляет сам человек. В-третьих, свобода действий – она, по сути, вытекает из контроля за процессом. Возможность подстроить товар под свои нужды, вкусы, предпочтения (или предпочтения потребителя) – несомненное достоинство. Наконец, преимущество предпринимателей состоит в значительном снижении расходов, которые уходят на аренду и оборудование помещений, оплату труда и т.д. 3D принтеры позволят избежать таких трат. Существенный минус состоит только в повышении уровня безработицы, которая станет результатом кадровых сокращений.

Сами 3D принтеры уже являются прибыльным бизнесом. На рынке 3D печати сейчас существуют такие крупные компании, как Stratsys (контролирует 56% всего рынка), 3D Systems, Shapeways, Ponoko и другие. Эта инновационная ниша еще открыта для компаний с творческим подходом. Журналисты уверены, что эта индустрия породит немало стартапов и, как следствие, миллионеров в сфере 3D печати.[4]

Развивающиеся технологии 3D печати все больше проникают в нашу жизнь. Несомненно, они уже произвели революцию на рынке. Ждет ли отрасль коммерческий успех или провал покажет лишь время. Будем следить за развитием событий.

Автор: Анастасия Петрова

Источники:

[1] «История развития 3D печати» URL // http://pechat-3d.ru/3d-printer/istoriya-razvitiya-3d-pechati.html

[2] «Биопечать органов на 3D принтере: как это работает?» URL // http://make-3d.ru/articles/biopechat-organov-na-3d-printere/

[3] «Область применения и перспективы 3D принтеров» URL // http://www.fotokomok.ru/oblast-primeneniya-i-perspektivy-3d-printerov/

[4] Jake & Kate Persy «Бизнес с 3D принтером: перспективы отрасли» URL // http://jkpersyblog.com/biznes-na-3d-printerax-perspektivy-razvitiya-otrasli/

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.