Пришло время чудо-принтеров

Интеллектуальный партнер проекта

— Дай, я покажу ее в работе. Подумай сам. Мы в глубоком космосе. Выходит из строя основной двигатель. Мы обнаруживаем, что на третьей шестеренке открутилась и исчезла гайка. Что мы делаем?

— Мы берем новую гайку из числа 2305 предметов, которые взяли с собой на случай вот таких чрезвычайных обстоятельств, — сказал Грегор.

— В самом деле? Но ведь ты же не включил в список четырехдюймовую дюралевую гайку! — торжествующе вскричал Арнольд. — Я проверял. Что тогда?

— Не знаю. А что ты можешь предложить?

Арнольд подошел к машине, нажал кнопку и громко и отчетливо произнес:

— Дюралевая гайка, диаметр четыре дюйма.

Машина глухо зарокотала. Вспыхнули лампочки. Плавно отодвинулась панель, и глазам компаньонов представилась сверкающая, только что изготовленная гайка.

— Хм, — произнес Грегор без особого энтузиазма. — Итак, она делает гайки. А что еще?

Арнольд снова нажал на кнопку:

— Фунт свежих креветок.

Панель отодвинулась — внутри были креветки.

— Дал маху — следовало заказать очищенные, — заметил Арнольд. — Ну да ладно.

— Что еще она может делать? — спросил Грегор.

— А что бы ты хотел? Тигренка? Карбюратор? Двадцатипятиваттную лампочку? Жевательную резинку?

— Ты хочешь сказать — она может состряпать все что угодно?

— Все что ни пожелаешь! Попробуй сам.

Грегор попробовал и быстро произвел на свет одно за другим пинту питьевой воды, наручные часы и банку майонеза.

Героям рассказа Роберта Шекли «Необходимая вещь» чудо-устройство, так называемый «Конфигуратор», всё-таки преподнесло пару сюрпризов. Однако у многих читателей рассказа возникала мысль: «Какой полезный агрегат!». Сейчас мечты о «Конфигураторе» начинают воплощаться в жизнь. Конечно, нынешние 3D-принтер не распечатают вам блюдо креветок, тигренка, питьевую воду или майонез, но необходимую деталь они уже вполне способны сделать. В 2013 году новости о новых достижениях технологии 3D-печати появлялись регулярно.

Этот год отнюдь не был годом открытия трехмерной печати или исторического прорыва в области ее технологии. Прорыв произошел в другом. То, что когда-то было доступно только в сфере высокотехнологичного производства, пришло в бытовую сферу. Это важный признак технологического прогресса: доступное прежде немногим становится массовым. И трудно сказать, что важнее: победы на переднем крае или же освоение завоеванной территории.

Первые устройства объемной печати появились еще в 1980-х годах, но они были очень большого размера, крайне дороги и ограничены в своих функциях. Сейчас же аналитическая компания Gartner, специализирующаяся в области информационных технология, прогнозирует рост продаж 3D-принтеров, вызванный снижением цен. Аналитики компании считают, что в следующем году продажи вырастут на 75%, а еще через год удвоятся. Доходы производителей составят 669 миллионов долларов (на 62% по сравнению с 2013 годом). Почти 20% этой суммы дадут индивидуальные пользователи. Выход технологий объемной печати на массовый рынок признали и организаторы международной выставки потребительской электроники CES 2014, которая состоится 7-10 января 2014 года в Лас-Вегасе. Впервые они выделили для производителей 3D-принтеров отдельный сектор.

Цены на 3D-принтеры сейчас находятся в диапазоне от 400 до 3000 долларов. Есть, конечно, более совершенные, а значит, и более дорогие модели. Раздел, посвященный устройствам объемной печати и расходным материалам к ним, открыл в июне этого года Amazon. Соответствующее приложение срочно было разработано для операционной системы Windows 8.1.

Новосибирские инженеры в этом году предложили всем желающим чертежи и инструкции по сборке 3D-принтера SibRap. Скорость печати SibRap составляет 60 мм/с, точность в 0,2 мм. Скачав документацию, энтузист 3D-печати сможет собрать устройство самостоятельно. Расходы составят до 40 тысяч рублей.

Помимо цены самого принтера, любитель объемной печати должен понимать, что потребуются деньги на расходный материал: тот самый пластик, из которого принтер распечатывает свои изделия. Однако и здесь изобретательные инженеры нашли способ сократить расходную статью. Предложено устройство Filabot, которое перерабатывает в материал для 3D-принтера бытовой пластиковый мусор. Появились и материалы для объемной печати, представляющие собой смесь пластика и дерева.

Не все специалисты оценивают перспективы 3D-печати одинаково радужно. Многие отмечают, что реклама на этом развивающемся рынке часто настолько опережает возможности разработчиков, что начинает обещать потребителям что-то несбыточное. Осторожен и видный деятель 3D-индустрии голландец Джорис Пилз (Joris Peels). Он говорит, что пока технологии 3D-печати не столь совершенны и не столь доступны малоподготовленному пользователю, а главное, не сам факт несовершенства, а контраст между реальным положением дел и тем, как его преподносят средства массовой информации. По мнению Пилза, развитие 3D-индустрии сейчас идет в основном за счет немногочисленного сообщества энтузиастов, готовых посвящать этой технологии много времени и сил. Массовыми их достижения в ближайшие годы не станут.

Но, в любом случае, технология продолжает развиваться и, одновременно, растет ее доступность. Регулярно появляются новые интересные модели, которые, возникнув как плод усилий энтузиастов, находят потом практическое применение. В начале года в США инженеры разработали ручку для 3D-печати. Модель, получившую название 3Doodler, можно купить через интернет. Она весит примерно 200 граммов, питается от электросети и «пишет» цветным пластиком, мгновенно застывающим при комнатной температуре. Точность ручки довольно низкая, зато и цена невысока: всего 75 долларов. В умелых руках она делает довольно занятные вещи, например, маленький макет Эйфелевой башни. Казалось бы, такой принтер может быть только игрушкой, но не прошло и года с его появления, как в Австралии ученые, вдохновленные 3Doodler, предложили 3D-принтер-ручку, которая предназначена для восстановления поврежденной хрящевой и костной ткани.

Разработка австралийцев – не единственное применение технологии объемной печати в медицине. Ряд моделей используют 3D-принтеры не с пластиком, а со живыми клетками. Американская компания Organovo, например, сообщила, что ею создан принтер, способный создавать фрагменты ткани печени. В результате получаются диски из живой ткани диаметром около четырех миллиметров. Их планируют использовать в качестве клеточных культур для тестирования лекарств и других исследований.

Что еще можно распечатать на 3D-принтере? Канадец Джим Кор (Jim Kor) спроектировал и распечатал… гоночный гибридный автомобиль, который теперь намерен испытать в деле на гонках американской серии Ле-Ман (ALMS). Автомобиль, получивший название Urbee, способен ездить на бензине и этаноле, а также используя энергию своего аккумулятора. Весь Urbee всего 544 килограмма. Разработчик намерен начать серийное производство Urbee и уже получил 14 заказов. Стоимость автомобиля – около 50 тысяч долларов.

Не устают развлекаться с объемной печатью архитекторы. Когда-то они были в числе первых адресатов этого изобретения, но могли изготовить лишь модели сооружений. Теперь же они распечатывают дома целиком. Конечно же, на принтер подается не весь чертеж дома сразу, принтер изготовляет отдельные блоки, из которых потом собирается всё здание. Если американцы в свое конструкции вдохновились структурой древесины секвойи, то голландцы хотят создать дом в форме ленты Мёбиуса.

Интересная модель, созданная израильским инженером Андреем Гришко, предназначена для создания мебели. Особенность его 3D-принтера в том, что он работает не с пластиком, а с покрытыми клеем нитями из стекловолокна. Собрали даже музыкальную группу 3D-printed Band, которая даст концерт, играя на инструментах, изготовленных при помощи объемной печати.

Технология объемной печати вызывает пристальный интерес NASA. Как и герои Роберта Шекли, специалисты NASA понимают, насколько удобнее не тащить на орбиту множество необходимого (или только потенциально необходимого оборудования), а изготавливать его прямо в космосе по мере необходимости. Но для этого необходимо научить принтеры работать в условиях микрогравитации. Этим совместно с NASA занимается компания Made in Space. Она начала с серии экспериментов в условиях искусственной микрогравитации, созданной во время полетов в самолетах проекта NASA Flight Opportunities. После этих экспериментов ожидается первая проба 3D-принтера на Международной космической станции. В будущем ученые надеются, что технология объемной печати поможет при освоении Луны и ближайших планет. Оборудование для станций, конструкции зданий можно будет создавать, используя в качестве материала местный грунт. Подобный проект уже начало разрабатывать Европейское космическое агентство. Его работники планируют в будущем создать купола лунной базы из реголита – лунного грунта. Итальянская компания ALTA-Space уже работает над тем, чтобы научить одну из моделей принтеров печатать в лунных условиях. Для этой цели специалисты даже разыскали в одном из итальянских вулканов горную породу, по своим свойствам напоминающую реголит.

Еще одним проектом, который финансирует NASA, стала разработка 3D-принтера печатающего еду. Исходные компоненты будут храниться в устройстве в порошкообразной форме, по мере необходимости надо будет добавлять воду или масло. За разработку устройства взялся Анджан Контрактор (Anjan Contractor), ранее создавший принтер для печати изделий из шоколада. Инженер говорит, что первым блюдом новой модели станет пицца, так как ее удобно печатать послойно.

Но не все разработки любителей и профессионалов объемной печати кажутся безобидными. На портале Thingiverse, объединяющем энтузиастов объемной печати, пользователь под ником HaveBlue рассказал о своих опытах по изготовлению огнестрельного оружия. Сначала он распечатал пистолет, затем – копию винтовки AR-15. В обоих случаях изделия успешно стреляли. Другой умелец, Коди Вильсон (Cody Wilson) разработал и успешно испытал модель пистолета Liberator, калибром 9 мм. На основе этого пистолета канадец под ником ThreeD Ukulele создал модель винтовки. Обе модели имеют лишь одну металлическую часть – боёк, сделанный из кровельного гвоздя.

Если любители-энтузисты могут себе позволить работы только с пластиком, то компания Solid Concepts (США) изготовила металлическую действующую модель пистолета M1911. Это было сделано с целью продемонстрировать точность нынешних технологий объемной печати, удовлетворительную даже для изготовления огнестрельного оружия.

Все эти опыты были встречены довольно тревожно. Многие политики и общественные деятели в США обеспокоены тем, что технология объемной печати сделает огнестрельное оружие легкодоступным для террористов, а спецслужбы окажутся бессильными, так как системы обнаружения оружия основаны на металлоискателях, бесполезных при поиске пластикового пистолета. Был предложен законопроект о запрете изготовления оружия методом 3D-печати, однако все понимали, что такой запрет не способен полностью предотвратить распечатку пластиковых пистолетов и винтовок. Файлы с моделями легко доступны в интернете, и при желании любой может скачать их и сделать себе пистолет. Сейчас предлагается вносить модификации в конструкцию принтеров, предотвращающие возможность изготовления оружия.

На пластиковые пистолеты и винтовки сейчас распространяется действие американского закона о незаметном оружии (Undetectable Firearms Act, 1998 года), запрещающего производство, импорт, продажу и владение любым огнестрельным оружием, которое не обнаруживается на стандартных металлодетекторах (реагирующих на 3,7 унций стали) или же оружием, не отображающимся на мониторе при стандартной процедуре досмотра багажа в аэропорту. Чтобы не нарушить этот закон, Коди Вильсон и его помощники, например, вынуждены были вкладывать в корпус своего пластикового пистолета дополнительный стальной кубик.