Новейшие производственные технологии сочетают в себе вычислительную мощность и подвижные механические устройства, способные создавать практически любой объект слой за слоем, даже автомобили. Как это может повлиять на будущее?
С помощью этой технологии уже можно создать небольшой автомобиль и элементы самолета, тазобедренные суставы из титана, а также масштабированные технологические модели крупных энергетических проектов. В будущем через несколько лет будут печатать даже дома для проживания и возможно живую ткань, чтобы создавать новые органы. Революция 3D печати идет полным ходом, изменяя подходы к проектированию и способ, которым продукты создаются.
Но что такое 3D печать? Это можно представить, как домашний или офисный принтер, который использует быстросхватывающуюся жидкость, порошок металла или смолу в качестве чернил. Когда дизайнер с компьютером нажимает кнопку печати, программа посылает виртуальный объект на принтер, с разбивкой на сотни или тысячи горизонтальных слоев. Движущаяся печатающая головка распространяет 'краску' слой-на-слой, чтобы построить реальный объект.
В то время как небольшая настольная 3D печать для дома находится на подъеме, именно в промышленности потенциал 3D-печати является наиболее захватывающим. Традиционно, проектирование компонентов для промышленности означало вкладывать огромные суммы денег в небольшие прототипы, которые редко предоставляли какие-либо возможности для модификации. 3D-печать изменила эту ситуацию. Инженеры считают, что они в конечном счете смогут производить практически безграничный ряд новых объектов, или воспроизводить старые, которые отложили из-за стоимости традиционных методов производства.
"3D-печать меняет процессы макетирования и визуализации того, как мы делаем вещи," говорит Шон Даррах, консультант «Шелл» по инновациям. "Это означает, что сложные конструкции могут быть произведены дешевле, быстрее, с минимумом конструктивных недостатков и в целом с гораздо меньшим количеством отходов."
Неудивительно, что некоторые видят 3D-печать в качестве следующей промышленной революции. Консалтинговая компания AT Kearney прогнозирует, что этот рынок будет стоить 17 млрд долларов к 2020 году, по сравнению с 7 млрд сегодня. Но пока есть еще ограничения. "Текущая скорость и диапазон доступных материалов являются большим вызовом, который промышленность пытается решить", объясняет д-р Саймон Ли, доцент кафедры инженерии в университете Warwick, Великобритания.
Так какое будущее у 3D-печати? Здесь мы рассмотрим некоторые многообещающие отрасли применения.
3D печать может изменить наши автомобили
Технологическая компания Local Motors в штате Аризона, США, стремится выпустить первый коммерчески доступный автомобиль сделанный в основном из частей, созданных с помощью 3D-печати в 2017 году. Компания говорит, что будет использовать 75% таких компонентов в своей серии автомобилей LM3D - от панели кузова до шасси, и надеется увеличить этот показатель в последствии до 90%.
Local Motors стремится производить транспортные средства для удовлетворения местных потребностей, что можно было бы реализовать, используя глобальную сеть заводов, каждый меньше, чем футбольная площадка. Компания поддерживает глобальное интернет-сообщество и сотворчество с заинтересованными людьми, от любителей до профессионалов, вносящих вклад своими дизайнерскими идеями и делясь инженерным и производственным опытом.
«Шелл» также тестирует 3D-печать частей автомобиля в своем проекте энергосберегающего городского концепт-кара, под названием Project M, который содержит несколько пластиковых компонентов, производимых с помощью 3D-принтера. Технология позволила дизайнерам автомобиля избежать процесса механической обработки - стандартного, отнимающего много времени процесса в создании металлических пресс-форм для производства компонентов. "По мере развития технологии ее стоимость снижается, 3D-печать будет становиться все более и более жизнеспособной для массового производства," говорит Мэтт Брюэртон, старший инженер-конструктор в проекте Project M. Подробнее о Project M.
Это может изменить строительство
Контур крафтинг (контурное строительство) - прототип технологии 3D печати с помощью специального быстро застывающего бетона. Ее создатели из Университета Южной Калифорнии в США говорят, что технология могла бы позволить напечатать весь дом всего за 24 часа, и даже печатать колонии на Марсе.
Изобретенная профессором Behrokh Khoshnevis, контурное строительство использует управляемый компьютером кран мостового типа, который перемещается по рельсам с опорами по обе стороны от строительной площадки, согласно плану архитектора. Манипулятор (рука-робот) перемещается из стороны в сторону, распределяя бетон из сопла. Внешние и внутренние стены могут быть построены в непрерывном процессе, слой за слоем, включая каналы для трубопроводов, электропроводки и вентиляции.
"Мы развиваем технологию в нескольких направлениях, включая области применения в космических технологиях, в строительстве на земле, в создании элементов инфраструктуры, таких как опоры и мосты", говорит профессор Khoshnevis. Он планирует напечатать свой первый дом с более чем 90 м2 жилой площади в 2017 году.
Созданное с помощью компьютера изображение показывает, как технология контурного строительства может построить дом.
Это может изменить индустрию энергетики
«Шелл» использует технологии 3D-печати для более быстрого и эффективного проектирования и производства оборудования, используемого при добыче нефти и газа. Технология печати позволяет компании создавать точные масштабные прототипы из материалов, таких как пластик, которые затем тестируются и используются для улучшения конструкций и процесса строительства.
"Цифровой дизайн и 3D печать предлагают возможности для создания более эффективных прототипов, которые мы преобразуем в продукты в их полной физической форме," объясняет Шон Даррах, консультант «Шелл» по инновациям. Его команда работала в партнерстве с командой «Шелл» в проекте по разработке системы, соединяющей огромное судно с нефтяными и газовыми скважинами в открытом море около трех километров в глубину.
Технология может изменить строительную инженерию
Голландская дизайнерская компания MX3D готовится к печати целого моста из стали в Амстердаме с использованием промышленного сварочного робота, который они разработали. Их цель состоит в том, чтобы запрограммировать перемещения робота по мосту, когда он будет печатать структуру, что отличается от традиционной 3D-печати работающей в пределах каркаса принтера.
"Печатая с помощью промышленных роботов, мы более не ограничены квадратной коробкой, в которой обычно все происходит," говорит Tim Geurtjens, директор по технологиям MX3D. Компания планирует напечатать мост в своей мастерской на севере Амстердама в 2017 году. "Цифровое производство все еще относительно неисследованная территория, но она ведет к большой свободе в эстетическом и промышленном плане."
Созданное с помощью компьютера изображение показывает, как MX3D планирует напечатать мост внутри своей мастерской.
