Сьогодні 3D-принтер вже друкує міномет. А завтра? Надрукує бомбу?

5-го березня на сайті американського видання «U.S. Army For Life» з’явилася стаття про те, як військові інженери США успішно протестували надрукований на 3D-принтері 40-мм гранатомет. Проект отримав назву RAMBO (Rapid Additively Manufactured Ballistics Ordnance). Для друку деталей та боєприпасів для гранатомета, за винятком пружин, шпильок і гвинтів, армійські дослідники використовували кілька технологій тривимірного друку: пряме металеве лазерне спікання (лазер пошарово сплавляє металевий порошок в єдину деталь), друк з пластика і виливок пластику у воскові форми. В цілому на друк зброї військові інженери витратили 70 годин, і ще 5 годин – на анодування і механічну обробку. Вартість - трохи більше ста доларів.

Під час випробування гранатомета військові здійснили 15 пострілів. Жодних слідів руйнування або зносу ствола не виявлено. Більше того, на відміну від героя однойменного голлівудського бойовика, першу кров гранатомет «Рембо» не пролив.

Можливості сучасних 3D-принтерів, здатних друкувати людські органи, житло, одяг і так далі – вражають, як і, власне, їхня ціна, що вимірюється сотнями тисяч доларів. Але це питання, не виключено, кількох років. Згадайте, ще якихось 20-35 років тому мобільний телефон був досить важкенькою і габаритною штукою з антеною і, крім того, вважався ледве не предметом розкошу. Пройшли якихось 3-4 роки і оператори мобільного зв’язку роздавали їх по акції за символічну ціну в 1 гривню... Сьогодні 3D-принтер надрукував міномет, а завтра – танк надрукує в домашніх умовах, ракету ядерну... Як цей технологічний прорив позначиться на житті людства згодом, коли 3D-принтери стануть повсякденною побутовою технікою, і ціна на них зрівняється з вартістю звичайних принтерів?

Утім, не забігаючи далеко вперед у майбутнє, хочемо наголосити, що сучасний 3D-принтер вже зараз друкує чимало корисних штуковин, як ото – протези або запчастини для автомобілів.

Укрінформ підготував добірку найяскравіших прикладів використання 3D-технологій у різних сферах.

ПРЕДМЕТИ ВЖИТКУ

Кросівки

Компанія Adidas представила проект кросівок, підошва яких роздруковується на 3D-принтері на місці продажу зі зліпка стопи клієнта. Новий тип кросівок компанія назвала Futurecraft 3D.

Для того, щоб отримати зліпок, покупець має провести кілька хвилин на біговій доріжці. В результаті компанія отримує гнучкий карбоновий зліпок стопи. Він точно повторює її контури та відображає точки тиску під час бігу. Потім зі зліпка роблять роздруківку на 3D-принтері.

Гітара

Ентузіасти з Беллінгема, штат Вашингтон (США), повністю надрукували на 3D-принтері гітару. Будучи напівпрозорою, та ще й з пластика, гітара не лише виглядає, як справжня, а й непогано (за твердженнями професійних музикантів) звучить. Усі деталі, крім металевих струн, кілків, ладів і металевого стержня, що додає жорсткість грифу, були виготовленні на принтері. Сумарно на роздруківку пішло близько 60 годин. Ось як вона виглядає і звучить:

Велосипед

Італійська студія дизайну Eurocompositi створила перший у світі велосипед з екологічної рамою, яка стійка до впливів зовнішнього середовища. Рама була надрукована з PLA пластика, який піддається біологічному розкладанню, так як містить в собі природні рослинні компоненти, а також може бути утилізований або перероблений у нові 3D вироби.

Для друку рами з PLA пластика було витрачено менше енергії, ніж для виробництва металевої рами. Це двоколісний транспорт отримав назву Bhulk.

МЕДИЧНА ГАЛУЗЬ

Прогрес в області виробництва і електроніки може здаватися абстрактним: три останніх покоління людство живе в епоху технологічних проривів, які стали звичними для сучасного життя. Утім, 3D-друк все одно здатен здивувати, скажімо, в галузі медицини, де активно розвивається біодрук – створення нових органів і тканин для людського організму. Вже сьогодні за допомогою біопринтера можна відтворити для людини біологічні харчові продукти, збагачені необхідними вітамінами, білками, жирами та вуглеводами, сечові міхури для трансплантації, трубок судин, серцевих клапанів, вушних раковин, шкіри й кісткової тканини для подальшої імплантації тощо.

Вушні раковини

Дослідники Принстонського Університету (Princeton University) в Нью-Джерсі та Університету Джонса Гопкінса (Johns Hopkins University) в Балтиморі (США), у 2015 році надрукували на 3D-принтері вушну раковину. Біовухо було створено з клітин теляти, полімерного гелю і наночастинок срібла: всі ці компоненти наносилися один на одного пошарово, в результаті чого біонічне вухо виявилося здатним сприймати радіохвилі, що знаходяться за межами діапазону людського слуху. Тобто, надруковане вухо чує набагато краще, ніж звичайне людське. За словами вчених, таке вухо підключається безпосередньо до нейронів головного мозку. Крім того, вчені працюють над клітинами м'язів, печінки та шкіри. Дослідники надіються, що у майбутньому 3D-технології повністю відновлюватимуть пошкоджені або втрачені тканини та органи.

Зуби

Нові 3D-технології застосовують також в стоматології та щелепно-лицевій хірургії. Вони дозволяють планувати та проводити лікування, а також проектувати й створювати індивідуальні протези та тимчасові коронки як окремих зубів, так і цілих щелепних фрагментів. Приміром, некомерційна організація «Operation of Норe» продемонструвала унікальні можливості тривимірної технології. Їй вдалося успішно відновити пошкоджену частину обличчя пацієнта. Спочатку провели комп'ютерну томографію, після чого перетворили отримані зображення в тривимірні дані. Потім надрукували модель щелепи на 3D-принтері і вуаля – після 12-ти годинної операції лікарі повністю реконструювали обличчя.

Таблетки

Першими в світі ліками, виготовленими на 3D-принтері, стануть таблетки від епілепсії (пізніше таким же методом будуть створюватися й інші медикаменти). Прорив в тому, що кожен курс лікування буде строго індивідуальним і «підігнаний» під конкретного пацієнта. Тобто лікар зможе комбінувати потрібні речовини і їх обсяг у кожній пігулці, орієнтуючись на результати аналізів і прогрес в лікуванні конкретної людини. Отже, лікування стане ефективнішим, а ймовірність побічних ефектів – нижче.

БУДІВНИЦТВО І АРХІТЕКТУРА

Будинки в Китаї

Будівельних 3D-принтерів поки не багато, але вони вже демонструють цікаві результати. Приміром, приватна компанія Winsun зі Східного Китаю запустила унікальний масив з чотирьох будівельних 3D-принтерів розміром 10х6,6 метрів, які за добу зводять близько десяти індивідуальних будиночків. Ціна такого «3D-дому» становить майже $5 тисяч. Китайські виробники впевнені, що скоро за цією технологією будуватимуть навіть хмарочоси.

Варто відзначити, що будинки, надруковані за сучасною технологією, виглядають абсолютно так само, як і ті, що побудовані традиційним способом. Принтери шар за шаром зводять будинки з суміші цементу і перероблених будівельних відходів. Утім, що тут розказувати – дивіться самі:

Мости в Амстрдамі

Сталевий пішохідний міст, який перекинеться через один з каналів столиці Нідерландів, планують виготовити за допомогою роботизованої руки MX3D Metal з шістьма ступенями свободи. Фактично такий робот керує апаратом, комбінуючи зварювання і безперервну подачу розплавленого металу. Така конструкція має високу міцність, набагато вищу, ніж у листового металу. Тонкі «опорні нитки» мосту добре розподіляють навантаження і знижують вплив вітру.

Очікується, виглядати це буде приблизно так:

МАШИНОБУДУВАННЯ ТА АВІАКОНСТРУКТОРСЬКА ГАЛУЗЬ

Автомобіль

В 2015 році в Женевському автосалоні німецька інжинірингова компанія EDAG представила концепт Light Cocoon – прототип компактного спорткара.

Надрукований на 3D-принтері кузов Light Cocoon виконаний з полімерних матеріалів і являє собою несучу і відносно легку конструкцію, поверх якої натягнута спеціальна вологозахисна тканина, яка в чотири рази легша, аніж звичайний копіювальний папір – маса матерії складає лише 19 грамів. У компанії заявляють, що подібна архітектура використовуватиметься для серійних машин вже через 10 років.

Мотоцикл

APWorks – дочірня компанія авіабудівного гіганта Airbus – представила концепт електричного мотоцикла, створеного завдяки технологіям 3D-друку. Мотоцикл отримав назву Light Rider, і не просто так – вага транспортного засобу становить всього 35 кг.

Оптимізація форми 6 кілограмової рами, яка виконана зі сплаву алюмінію, магнію і скандію, зробила його схожим на екзоскелет. На думку інженерів з APWorks, це дозволить конструкції витримувати значні навантаження. Завдяки електродвигуну потужністю 6 кВт мотоцикл розганяється до 80 км/год – якраз те, що треба для повсякденної міської їзди.

Ціна на електричний мотоцикл Light Rider дуже висока, але навіть незважаючи на це, купити його буде непросто. APWorks планує виготовити лише 50 екземплярів. Кінцева вартість мотоцикла складе $56 тис., але щоб стати його власником, потрібно попередньо перерахувати на рахунок виробника 2450 доларів.

Літаки та космічні апарати

Стривайте, скажете ви, які ще 3D-друковані двигуни? Хіба це можливо? Так, цілком! Приміром, 3D-друковані деталі двигунів, аж до форсунок, вже застосовуються на апаратах компанії SpaceX, а в Airbus активно і успішно випробовуються 3D-друковані деталі двигунів і несучих конструкцій авіалайнерів.

Більше того, невдовзі 3D-друк використовуватимуть для виробництва запасних частин для… космічних апаратів. Логіка тут проста: навіщо везти на орбіту повний набір деталей і інструментів, коли їх можна надрукувати на борту станції? Наприклад, проект «Made in Space», поки ще концептуальний, передбачає 3D-друк двигунів і бортового обладнання на астероїдах з використанням підручних матеріалів. Навіщо? Щоб доставити величезну брилу цінної сировини на навколоземну орбіту, де її можна використовувати для зведення нових орбітальних споруд або спустити на Землю.

ПРОГНОЗИ НА МАЙБУТНЄ

Коли 3D-принтери увійдуть в масовий сегмент – з'явиться зовсім інша реальність, яку цілком можна буде помацати руками. Повсюди відкриватимуться студії 3D-моделювання, які розраховуватимуть форму деталей і математичні формули їх фізичних характеристик. Очевидно, значна частина креслень перебуватиме у відкритому безкоштовному доступі, а індивідуальні замовлення будуть платними, але розумну ціну.

Собівартість витратних матеріалів неухильно знижуватиметься як в області полімерів, так і металевих деталей. 3D-друк замінить малосерійне виробництво, через що відбудеться помітне зниження цін, скоротяться витрати на капітальні інвестиції, логістику, складські потужності і так далі.

Відбудуться зміни й у медицині: 3D-друк створить новий ринок медичних послуг, де рекомендацією буде не лікування, а заміна уражених органів на нові, вирощені з власних клітин пацієнта.

Щодо будівельної галузі, то їй пророкують значні метаморфози, пов'язані з масовим, індивідуальним, недорогим будівництвом. Простіше кажучи, власники 3D-принтерів самотужки зводитимуть будинки, виключивши ручну працю, необхідність робити креслення і розрахунки на папері.

Мирослав Ліскович, за матеріалами ЗМІ.