Каждый пользуются услугами традиционной полиграфии:
одному нужно подкорректировать реферат, второму издать книгу, третьему создать
рекламный баннер. А что если при помощи привычного нам принтера напечатать…
шоколадный торт? Такое стало возможным благодаря технологии 3D
печати, а сами устройства для создания трехмерных объектов называются 3D
принтерами. Его возможности поистине безграничны: от создания ручных
инструментов и печати человеческого скелета до строительства полноценных домов
с комнатами и лестничными пролётами! Некоторые эксперты предрекают этой
технологии большое будущее, а некоторые – лишь развитие в рамках мелкосерийного
производства. Давайте же взглянем изнутри на эту чудо технологию и решим, какую
пользу она сможет принести нашему государству.
Само
определение 3D-принтера звучит так – это устройство, использующее метод послойного
создания физического объекта по цифровой 3D-модели. В зарубежной литературе
данный тип устройств также именуют фабберами,
а процесс трехмерной печати — быстрым
прототипированием (Rapid
Prototyping)[1]
3D-печать может
осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в
основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого
объекта. Однако наибольшего распространения получила изобретенная в 1988-м
Скоттом Крампом (S. Scott Crump) технология послойного наплавления FDM (Fused
Deposition Modeling), из-за относительной дешевизны как самих принтеров, так и
расходных материалов. А первый принтер на основе указанной технологии был
выпущен аж в 1991 году. С тех пор технология
развивалась семимильными шагами, стала доступной для домашнего пользования и
уже сейчас новые операционные системы поддерживают 3D принтеры.
В последние годы
интерес к ним стал возрастать в геометрической прогрессии, причем не только у
энтузиастов или узких специалистов: компании, занимающиеся производством и
проектированием самой различной продукции, активно используют 3D-принтеры, а
правительства наиболее развитых стран делают или планируют в ближайшее время
сделать инвестиции в создание центров развития технологий 3D-печати, способных
сократить издержки производства сложной технической продукции. И не только:
понимая, что в обозримом будущем потребуется немало специалистов в этой
области, разрабатываются или уже внедряются планы обучения основам
3D-моделирования и печати в образовательных учреждениях с финансированием из
госбюджета. [2]
Китайское
правительство давно
«узрело» потенциал данных устройств и штампует
различные конфигурации по привлекательным ценам. На различных
интернет-магазинах можно приобрести компактный домашний агрегат в среднем за
1000 долларов США. Если ранее в качестве материала был доступен только пластик,
то сегодня разнообразие материалов поражает воображение. Как вам напечатанные в
2010 году искусственные кровеносные сосуды? NASA отправит 3D принтер на МКС для того,
чтобы создавать необходимые орудия труда прямо на месте, китайские компании
вовсю тестируют строительство домов. Всего за 24 часа можно «напечатать» целый
жилой комплекс из быстро застывающего бетона, рабочим остаётся только провести
внутреннюю отделку домов! При этом дома отличаются экологичностью и
экономностью расхода материалов.
Огромное значение
3D принтинг имеет в инженерии. Уже на этапе проектирования можно кардинальным
образом изменить конструкцию узла или объекта в целом. В инженерии такой подход
способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой
продукции.
Медики научились
печатать «заплатки» для повреждённой человеческой кожи. В качестве материалов
для печати используется специальный гель из клеток донора. По словам учёных,
для печати кожи может быть использован даже самый обычный офисный принтер,
немного модернизированный под поставленную задачу. В 2011 году учёные сумели
воспроизвести живую человеческую почку. Для этого 3D принтеру (биопринтеру)
потребовалось всего лишь 3 часа.[3]
Осенью прошлого
года канадским конструктором был изобретён Peachy Printer стоимостью всего 100
долларов США, использующий в качестве материала светочувствительную резину
(смолу) затвердевающего под действием лазера.[4]
На распечатку, например, игрушечного кубика ему потребовалось 20 минут. И это
еще не всё: данное устройство можно использовать в качестве 3D сканера. Технически
можно создать копию любого небольшого предмета. Учитывая низкую стоимость и
доступность можно сказать, что данному устройству обеспечено широкое
распространение.
Энтузиастами со
всего мира был создан открытый проект RepRap, которая позволяет принтерам самостоятельно создавать собственные
компоненты. На данный момент технология позволяет самовоспроизвести 50 %
запчастей, однако это не предел, проект будет развиваться дальше. [5]
Можно представить какое значение имеет данная
технология для образовательных целей. Наши
российские коллеги массовое производство 3D принтеров для школьников и молодежи
запустили ещё 5 апреля 2014 года на заводе «Воронежсельмаш».[6]
Фантазия школьников по поводу формы и дизайна 3D-принтера оказалась поистине
безграничной: на конкурс были представлены модели из дерева, картона, металла,
пластилина, конструктора «Lego» и др. Можно бесконечно долго перечислять достижения,
поэтому сконцентрируем внимание на казахстанские реалии и отметим преимущества
и недостатки, а также препятствия стоящие на пути прогресса.
В Казахстане услугами 3D печати занимается
всего лишь несколько фирм, а официальной продажей устройств всего одна! В
Правительстве, разумеется, про данную технологию ещё не сказано ни слова, да и
отечественные СМИ не особо уделяют внимание данной тематике. Часто от
бизнесменов приходиться слышать, что законодательство республики не поспевает
за инновациями и новыми идеями. Разумеется, то же самое относится и к
техническому регулированию. Нередка ситуация, когда у инвесторов готов
бизнес план, все необходимые юридические документы, оборудование и персонал, а
закона регулирующего данную деятельность еще нет или вовсе поменялась сама
структура правительства, отчего приходиться собирать документы заново.
Освоение технологии позволило бы государству
качественно и оперативно реализовать новые и уже запущенные программы.
Например, существенно ускорить выполнение программ «Доступное жилье-2020» и «100 школ, 100 больниц». Причем при
последнем случае обеспечить не только «помещением» для работы, но и приборами
и донорскими органами.
В условиях нынешней глобальной и жесточайшей
конкуренции определяющим условием для того, «чтобы не остаться в пыли впереди
идущих», необходимо, чтобы государство, его законодательство и население должно
быть готовым для восприятия и внедрения новой технологии. Например, может остро встать вопрос
об авторских правах и изготовлении огнестрельного оружия. Сегодня можно
изготовить работающий пластиковый пистолет (читайте Defense Distributed) и правоохранительные органы не
смогут остановить «изготовителя» из-за специфики ситуации. В США уже ввели в
действие закон запрещающий изготовление огнестрельного оружия на 3D принтерах, и по-видимому, и нам необходимо
сделать то же самое. Про авторские права всё очевидно. Нужно заранее найти
компромисс с изготовителями авторской продукции. Иначе мы получим стихийное
производство недоделок и подделок как в Китае, и не только огнестрельного
оружия.
На техническое регулирование ложится немалый груз в
разрешении вопроса. Приходится иметь дело с новыми
материалами и веществами и поэтому безопасность и экологичность создаваемой
продукции стоит во главе угла. Надо
планомерно и аккуратно подходить к данному вопросу. Первый шаг в этом
направлении сделан. Международные организации по стандартизации такие как ISO, ASTM, SME и DIN работают вместе для
развития стандартов для технологии и материалов используемых в данной отрасли
[1]. Данное сотрудничество позволит ускорить развитие технологии. Стандарт ISO/ASTM 52915:2013 «Стандарт
технических требований к формату файлов аддитивного изготовления. Версия 1.1»
описывает текущие и будущие запросы производства в технологии трехмерной
печати. В качестве индустриального формата файлов для передачи информации от
компьютера (дизайнерских программ) к устройству печати рекомендуется
использовать расширение STL. Данный формат файла содержит в себе только
информацию о поверхности изделия и не содержит информации и цвете, размере или
вкусе и проч. Организации приглашают к обсуждению и комментированию видных не
только промышленников со всего мира, но и специалистов в области
дизайн-менеджмента! Возможно привычные нам сегодня технические регламенты
потерпят изменения, не исключено появление дополнительных параграфов в старых
или целых новых стандартов по «быстрому прототипированию» (Rapid Prototyping Standards). Все это приведёт к созданию новых исследовательских
центров и испытательных лабораторий. Чем быстрее мы в Казахстане освоим данную
отрасль, тем быстрее окажемся впереди соседей и, возможно, сможем оказывать
консультационную и практическую помощь другим государствам.
Впервые в Казахстане, 16 апреля 2014 года в Алматы
состоялась 3D Print Conference с участием отечественных и
зарубежных, в основном российских, деятелей ювелирной, фото, инженерной 3D индустрии. Среди спикеров был и
профессор из «Назарбаев университета», где педагог ведет краткий
курс-ознакомление с технологией трехмерной печати [4]. Однако, как
представляется, этого недостаточно. Необходимо действовать уже сегодня. Тренды в мире новых технологий диктуют
неизбежность незамедлительного и энергичного внедрения в ГОСО новых предметов и
целых специальностей. Например, в Международном IT Университете в г. Алматы следует открыть
факультет по обучению разработчиков программного обеспечения и конструкторов в
области трехмерной печати, благо опыт по роботостроению у ВУЗа имеется. В
Казахском экономическом университете им. Т. Рыскулова в специальностях
«Стандартизация, сертификация и метрология» ввести новые курсы по техническому
регулированию отрасли быстрого прототипирования и материаловедения. И так
далее в ВУЗах юридического, таможенного, налогового и экономического уклонов соответственно.
По примеру РФ построить завод по производству персональных 3D принтеров для наглядного и
практического обучения студентов. Данные меры позволят развить в обучающихся
дизайн-мышление, креативный подход и обогатят патентный багаж республики. Самых
активных и творческих награждать грантами и медалями. Казахстан может стать первой страной в мире, где активно
разрабатывается техническая и нормативная база в данной отрасли! Эти меры,
несомненно, позволят нашим выпускникам быть конкурентоспособными на
международном рынке труда. Такие специалисты смогут создавать востребованный и
инновационный отечественный продукт, тем самым ускоряя вступление Казахстана в
тридцатку наиболее развитых стран мира.
Список
литературы:
1.
http://www.makepartsfast.com/2012/06/3855/13-key-developments-in-the-3d-printing-industry/
2.
ISO/ASTM 52915:2013 «Стандарт технических
требований к формату файлов аддитивного изготовления. Версия 1.1»
3. http://mnenia.ru/rubric/tech/3d-printery-zamenyat-soboy-zavody/
4.
http://3d-conf.kz/ru#!about_conference
[2]
http://www.ixbt.com/printer/3d/3d_common.shtml
[3]
http://3d-expo.ru/ru/3d-pechat-organov
[4]
http://xakep.ru/news/61298/
[5] http://reprap.org/
[6]
http://www.orgprint.com/ru/novosti/Zavod-Voronezhselmash-nalazhivaet-serijnoe-proizvodstvo-3D-printerov
--
опубликовано на наука.кз, 2014
Комментарии
Отправить комментарий