3D-печать как новое научно- техническое направление
advertisement
3D-печать как новое научнотехническое направление Доклад на семинаре А.И. Ракитова в ИНИОНе 20.11.2013 г. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Что это такое? Технологии 3D-печати Материалы Применения Интернет-ресурсы Прогнозы роста рынка Критика 3D-печать и авторские права Резюме Литература 3D-печать как новое научнотехническое направление Введение. Технология трёхмерной печати появилась в 1980-х, первенство в производстве первой коммерческой модели трёхмерного принтера оспаривают несколько компаний. В России 3D-принтеры появились сравнительно недавно, от трёх до пяти лет назад. Точную дату установить сейчас трудно. Согласно статистике за 2012 год [10] в мире существует уже более 1000 самых разных 3D-принтеров, и их количество очень быстро увеличивается. [9] Общепризнанной классификации 3D-принтеров пока нет, но их можно разделить 1. по используемой технологии; 2. промышленные, лабораторные (учрежденческие) и домашние; 3. по числу печатающих головок; 4. по цветности – одно и многоцветные; 5. по числу материалов, из которых печатается изделие (один материал или несколько разных). Кроме того, их можно классифицировать по назначению, например, строительные, пищевые и т.п. 3D-печать как новое научнотехническое направление 1. Что это такое 3D печать – это выполнение ряда повторяющихся операций, связанных с созданием объёмных моделей путём нанесения на рабочий стол установки тонкого слоя расходных материалов, смещением рабочего стола вниз на высоту сформированного слоя и удалением с поверхности рабочего стола отработанных отходов. Циклы печати непрерывно следуют друг за другом: на предыдущий слой материалов наносится следующий слой, стол снова опускается и так повторяется до тех пор, пока на элеваторе (так называют рабочий стол, которым оснащён 3D принтер) не окажется готовая модель. [2] Технология 3D-печати, также известна под названием аддитивная технология, поскольку при производстве объекта материал «наращивается» слой за слоем. 3D-печать как новое научнотехническое направление 3D-принтер используется для печати трёхмерных изображений. Принцип действия довольно прост: сначала подготавливается файл для печати с помощью какой-нибудь системы автоматизации проектирования (САПР), например широко распространённой AutoCAD компании Autodesk. После создания файл отправляется на 3D-печать, где он уже преобразуется в окончательное изделие. В принципе, печать происходит так же, как и на обычном принтере, но только вместо бумаги с текстом, на выходе вы получаете объёмную, твёрдую модель [1] 3D-печать как новое научнотехническое направление Образцы напечатанных объектов (с сайта http://technotreid.ru/3Dprint/). 3D-печать как новое научнотехническое направление Я специально выбрал весьма сложные объекты, чтобы показать возможности новой технологии. Область применения. Как правило, 3D-принтеры применяются для быстрого изготовления прототипов и используются в самых разных областях. Работа с реальными физическими моделями даёт множество преимуществ тем, кто применяет технологию 3D-печати. В первую очередь, это возможность оценить эргономику будущего изделия, его функциональность и собираемость, а также исключить возможность скрытых ошибок перед запуском изделия в серию. Таким образом, можно сэкономить значительное количество финансовых средств и времени благодаря сокращению цикла производства. [3] Разумеется, на таких моделях можно проводить и разного рода испытания. 3D-печать как новое научнотехническое направление 2. Технологии 3D-печати Существует несколько технологий 3D печати, которые отличаются друг от друга по типу прототипирующего материала и способам его нанесения. В настоящее время наибольшее распространение получили следующие технологии 3D печати: 1. стереолитография; 2. лазерное спекание порошковых материалов; 3. технология струйного моделирования; 4. послойная печать расплавленной полимерной нитью; 5. технология склеивания порошков; 6. ламинирование листовых материалов 7. УФ-облучение через фотомаску 8. Цветная 3D-печать 3D-печать как новое научнотехническое направление 2.1. Стереолитография Стереолитография – она же Stereo Lithography Apparatus или сокращённо SLA благодаря низкой себестоимости готовых изделий получила наибольшее распространений среди технологий 3D печати. Технология SLA состоит в следующем: сканирующая система направляет на фотополимер лазерный луч, под действием которого материал твердеет. В качестве фотополимера используется хрупкий и твёрдый полупрозрачный материал, который коробится под действием атмосферной влаги. Материал легко склеивается, обрабатывается и окрашивается. Рабочий стол находится в ёмкости с фотополимерной композицией. После прохождения лазерного луча и отверждения очередного слоя его рабочая поверхность смещается вниз на 0,025 мм – 0,3 мм. Оборудование для SLA печати изготавливают компании F&S Stereolithographietechnik GmbH, 3DSystem, а также Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН.[2] 3D-печать как новое научнотехническое направление 2.2. Лазерное спекание порошковых материалов Лазерное спекание порошковых материалов – оно же Selective Laser Sintering или просто SLS (выборочное лазерное спекание) – является единственной технологией 3D печати, которая может быть использована для изготовления металлических формообразующих для металлического и пластмассового литья. Пластмассовые прототипы обладают хорошими механическими свойствами, благодаря которым они моту быть использованы для изготовления полнофункциональных изделий. В SLS печати используются материалы, близкие по своим свойствам к конструкционным маркам: металл, керамика, порошковый пластик. Порошковые материалы наносятся на поверхность рабочего стола и запекаются лазерным лучом в твёрдый слой, соответствующий сечению 3D модели и определяющий её геометрию. [2] 3D-печать как новое научнотехническое направление В Китае была разработана машина селективного лазерного спекания, с возможностью печати объектов с максимальным размером до 1,8 м. [2] Материалом для нового китайского лазерного 3D-принтера является обычный облицованный песок для промышленного использования, который стоит менее 1000 юаней (163 доллара США) за тонну. [17] Следует отметить высокую активность Китая в разработке технологий 3D-печати. И не только активность Китая – это один из 10 трендов инновационного развития технологий в мире, поэтому США, Япония, Южная Корея, ЕС активно работают в этой области. Новые публикации о достижениях появляются каждую неделю. 3D-печать как новое научнотехническое направление Здесь стоит отметить, что в феврале 2014 года истекает срок действия патентов на ключевую технологию выборочного лазерного спекания (SLS), которая изобретена в 80-е годы и сейчас используется в промышленных 3D-принтерах. Существование этих патентов существенно ограничивает конкуренцию на рынке и не даёт возможности наладить массовый выпуск дешёвых 3D-принтеров такого типа. После истечения срока действия патентов можно ожидать наплыва дешёвых китайских 3D-принтеров и очень серьёзное падение цен на эти устройства. [24] 3D-печать как новое научнотехническое направление 2.3. Технология струйного моделирования Технология моделирования или Ink Jet Modelling имеет следующие запатентованные подвиды: 3D Systems (Multi-Jet Modeling или MJM), PolyJet (Objet Geometries или PolyJet) и Solidscape (Drop-On-Demand-Jet или DODJet). Перечисленные технологии функционируют по одному принципу, но каждая из них имеет свои особенности. Для печати используются поддерживающие и моделирующие материалы. К числу поддерживающих материалов чаще всего относят воск, а к числу моделирующих – широкий спектр материалов, близких по своим свойствам к конструкционным термопластам. Печатающая головка 3D принтера наносит поддерживающий и моделирующий материалы на рабочую поверхность, после чего производится их фотополимеризация и механическое выравнивание. Технология струйного моделирования позволяет получить окрашенные и прозрачные модели с различными механическими свойствами, это могут быть как мягкие, резиноподобные изделия, так и твёрдые, похожие на пластики. [2] 3D-печать как новое научнотехническое направление 2.4. Послойная печать расплавленной полимерной нитью Послойная печать расплавленной полимерной нитью – она же Fused Deposition Modeling или просто FDM применяется для получения единичных изделий, приближенных по своим функциональным возможностям к серийным изделиям, а также для изготовления выплавляемых форм для литья металлов. Технология FDM печати заключается в следующем: выдавливающая головка с контролируемой температурой разогревает до полужидкого состояния нити из ABC пластика, воска или поликарбоната, и с высокой точностью подаёт полученный термопластичный моделирующий материал тонкими слоями на рабочую поверхность 3D принтера. Слои наносятся друг на друга, соединяются между собой и отвердевают, постепенно формируя готовое изделие. [2] 3D-печать как новое научнотехническое направление 2.5. Технология склеивания порошков Технология склеивания порошков – она же Binding powder by adhesives позволяет не просто создавать объёмные модели, но и раскрашивать их. Принтеры с технологией binding powder by adhesives используют два вида материалов: крахмально-целлюлозный порошок, из которого формируется модель, и жидкий клей на водной основе, проклеивающий слои порошка. Клей поступает из печатающей головки 3D принтера, связывая между собой частицы порошка и формируя контур модели. После завершения печати излишки порошка удаляются. Чтобы придать модели дополнительную прочность, её пустоты заливаются жидким воском. [2] Диапазон толщин: 0,089-0,203 мм. Клей скрепляет частицы порошка, формируя в камере объёмную фигуру, созданную из отпечатанных поперечных сечений исходной трёхмерной модели. Когда последний слой-сечение отпечатан, принтер сначала нагревает камеру с порошком, чтобы высушить клей, затем незапечатанный клеем порошок откачивается обратно в ёмкость, из которой он подавался и вертикальная камера опорожняется. Результат печати в виде завершённой модели остаётся на дне камеры. [3] 3D-печать как новое научнотехническое направление После завершения печати необходимо выполнить послепечатную обработку: удалить остатки незакреплённых частиц порошка струёй воздуха, а из труднодоступных участков — кисточкой, затем пропитать поверхность закрепляющим составом для заполнения пор между частицами порошка и придания модели большой твёрдости (или других свойств в зависимости от назначения модели). [3] Отмечу, что некоторые технологические процессы 3D-печати не полезны для здоровья человека, поэтому принтер должен устанавливаться в специальном помещении. 3D-печать как новое научнотехническое направление 2.6. Ламинирование листовых материалов Ламинирование листовых материалов – оно же Laminated Object Manufacturing или LOM предполагает изготовление 3D моделей из бумажных листов при помощи ламинирования. Контур очередного слоя будущей модели вырезается лазером, а ненужные обрезки режутся на небольшие квадратики, которые впоследствии удаляются из принтера. Структура готового изделия похожа на древесную, но боится влаги.. [2] Технология такая есть, но выпуск принтеров этого типа прекращён. 3D-печать как новое научнотехническое направление 2.7. Облучение ультрафиолетом через фотомаску Облучение ультрафиолетом через фотомаску – оно же Solid Ground Curing или SGC предполагает создание готовых моделей из слоёв распыляемого на рабочую поверхность фоточувствительного пластика. После нанесения тонкого слоя пластика он через специальную фотомаску с изображением очередного сечения обрабатывается ультрафиолетовыми лучами. Неиспользованный материал удаляется при помощи вакуума, а оставшийся затвердевший материал повторно облучается жёстким ультрафиолетом. Полости готового изделия заполняются расплавленным воском, который служит для поддержки следующих слоёв. Перед нанесением последующего слоя фоточувствительного пластика предыдущий слой механически выравнивается. [2] Точность создания прототипов различными 3D принтерами находится в диапазоне между 0,05 мм и 0,2 мм по каждой координате. Точность создания прототипов увеличивается при уменьшении толщины слоя, но при этом падает скорость печати и повышается её себестоимость. В свою очередь, себестоимость прототипа зависит от его объёма. В зависимости от выбранной технологии 3D печати цена 1 см3 модели составляет от 1$ США до 5$ США. [2] 3D-печать как новое научнотехническое направление 2.8. Цветная 3D-печать Полноцветный 3D-принтер способен печатать сразу пятью цветами. С его помощью можно изготовить практически любой пластиковый предмет необходимый в быту. Эти устройства пока сравнительно дорогие от $3000 и более… При этом, например, цветной принтер ProDesk3D печатает с разрешением 25 микрон и с максимальной скоростью 175 мм в секунду (что сравнимо со скоростью промышленных 3D-принтеров). Принтер стандартной комплектации может печатать одновременно 5 цветами PLA-пластика. При этом прибор самостоятельно смешивает цвета и выдаёт продукт заданной расцветки. Максимальный размер площадки для печати составляет 300х275х275 мм. [21] 3D-печать как новое научнотехническое направление 3. Материалы Для 3D-печати традиционно используются несколько типов материалов. Условно их можно разделить на три группы: композитные материалы, материалы для создания гибких моделей и материалы для литейных форм. Композитные материалы можно использовать для создания твёрдых моделей различных типов. Такие материалы, как правило, используются для изготовления трёхмерных макетов изделий или прототипов деталей механизмов для функционального тестирования. Они позволяют воспроизводить мелкие детали, отличаются довольно высокой прочностью и качеством цветопередачи. Для пропитывания поверхности материала после печати используются закрепляющие растворы. [3] 3D-печать как новое научнотехническое направление 3.1. Материалы для создания гибких моделей Такой материал позволяет создавать гибкие модели со свойствами резины. Этот материал хорошо подходит, например, для создания прототипов в обувной промышленности, где абсолютно твёрдые модели, получаемые из композитных материалов, не совсем уместны для оценки свойств продукта. Основой гибких материалов являются целлюлозные и специальные волокна c добавками. Для послепечатного пропитывания поверхности применяется полиуретановый эластомер. В результате применения этих материалов модель получается прочной и гибкой одновременно. [3] 3D-печать как новое научнотехническое направление 3.2. Материалы для литейных форм С помощью материалов этой группы можно создавать формы для литья металлов. Первый материал носит название ZCast, состоящий из литейного песка, гипса и специальных добавок. Как правило, его используют для печати непосредственно форм для литья цветных металлов. Использование 3D-принтеров ZPrinter 310 Plus или Spectrum Z 510 для печати форм, в которые будет заливаться расплавленный металл, позволяет существенно упростить и ускорить изготовление прототипов деталей из металла в конструкторских бюро. Более того, подобные формы могут даже применяться на литейном производстве, поскольку данный материал способен выдерживать температуры до 1200°С. Отличительная особенность ZCast в том, что он не требует дополнительного пропитывания после печати формы. 3D-печать как новое научнотехническое направление Второй материал данной группы предназначен для технологии литья по "выплавляемым моделям". Он представляет собой смесь целлюлозных и других специальных волокон подобно материалу для печати гибких моделей. После печати на принтере (например, ZPrinter 310 Plus) материал пропитывается воском и получается выжигаемая модель, по которой создаётся литейная форма из керамики или песка. После изготовления формы её помещают в специальную печь, где оригинальная выжигаемая модель сгорает без остатка. В дальнейшем в образовавшуюся пустотелую форму заливают расплавленный металл. [3] 3D печать из воска: отличается высокой точностью, применяется в ювелирном деле для создания восковок, или прототипов будущих изделий, также может применятся врачами для создания прототипов протезов. [22] 3D-печать как новое научнотехническое направление 3.3. Другие материалы. 3D печать из гипсового порошка: применяется для создания сложных макетов зданий и сооружений, т.к. печать проводится в цвете, практически не требует дополнительных работ, также применяется для изготовления эксклюзивных сувениров. [22] Металлический порошок Порошок и мелкая стружка из «лёгких» (медь, алюминий и их сплавы) и драгоценных (серебро, золото) металлов широко применяются в качестве исходных материалов для 3D-печати. Ведь ни один пластик не сможет сымитировать металлический блеск. Однако модели из металлов не отличаются хорошими термическими свойствами и химической стойкостью, поэтому в металлический порошок при печати добавляются керамические и стекловолоконные вкрапления. 3D-печать как новое научнотехническое направление Уже несколько лет назад компания Shapeways открыла онлайн сервис, в котором каждый может заказать 3D-модели из нержавеющей стали. В обычном понимании нельзя назвать такие изделия стальными. Сначала частицы порошка из нержавеющей стали связываются между собой клеем по технологии ZCorp. Полученный промежуточный прототип достаточно хрупок и очень похож на фигуру из песка. Он помещается в специальную форму и обливается расплавленной бронзой. Жидкий расплав заполняет пустоты между песчинками стали и после застывания образует монолитный образец. [44] Стоимость рассчитывается исключительно из объёма использованного материала для 3d-печати. Цена за 1 см3 нержавеющей стали составляет 8—10$. Минимальная толщина любой части 3d-модели не должна быть меньше 2 мм. Во-вторых, 3d-модель печатается с детализацией 0.1 мм. В-третьих, максимальный размер стальной модели не превысит 100x45x25 см. [43] 3D-печать как новое научнотехническое направление Одной из последних разработок в области материалов стало деревянное волокно. Изобретатель Кай Парти (Kai Parthy) создал специальный композит из полимера и дерева. Материал имеет схожие с полиактидом (PLA) свойства, которые позволяют создавать из него твёрдые и долговечные модели. Изделия из композита внешне выглядят как настоящие и пахнут свежеспиленным деревом. Инновационный материал пока используется FDM технологиями, и совместим только с принтерами RepRap. [44] 3.4. Строительные материалы Существуют модели 3D-принтеров, которые способны печатать цементными растворами, глиняными смесями и известковым порошком. Такие технологии (например, Contour Crafting) и устройства обычно применяются в строительстве и при ремонте зданий и коммуникаций. [44] 3D-печать как новое научнотехническое направление 3.5. Программное обеспечение Набор программных средств необходим для решения таких задач, как: - обработка моделей, полученных с помощью 3D-сканеров; - параметрический реверс-инжиниринг; - контроль правильности изготовления изделий, путём сравнения CAD-моделей с 3D-сканами. Для того чтобы напечатать модель на трёхмерном принтере, необходим “трёхмерный” файл. Такой файл может быть создан практически в любой программе 3D-моделирования. После создания модели её необходимо экспортировать («сохранить как») в файл формата *.STL, *.WRL, *.PLY, *.3DS. Далее прототипирование объектов будет осуществляться при помощи объёмной печати. [40] 3D-печать как новое научнотехническое направление 4. Применения 4.1. Архитектурное макетирование. Быстрое прототипирование применяется в изготовлении масштабных архитектурных макетов зданий, сооружений, ландшафтов с компьютерной точностью. При этом, не используется ручной труд, а, значит, значительно снижается стоимость подобных изделий, по сравнению с традиционными макетами - архитектурные макеты в среднем в 3-4 раза дешевле, чем в макетных мастерских. Архитектурные макеты могут использоваться на выставках, в офисах продаж, и в том числе, как переносные макеты, для менеджеров, которые выезжают на встречи с клиентами (это уникальная возможность, поскольку наши макеты представляют собой единое целое и не сломаются при постоянном использовании). [22] Нужно отметить, что государственные организации часто покупают 3В-принтеры именно для этой цели. Для печати трёхмерных архитектурных макетов используют дешёвый гипсовый композит, который обеспечивает низкую себестоимость готовых моделей. 3D-печать как новое научнотехническое направление 4.2. Строительство Инженеры из университета Южной Калифорнии создали систему 3D-печати для работы с крупногабаритными объектами. Система работает по принципу строительного крана, который возводит стены из слоёв бетона. Такой 3D-принтер может возвести двухэтажный дом всего лишь за 20 часов. Рабочим останется только установить окна, двери и провести внутреннюю отделку помещения. [4] 3D-печать как новое научнотехническое направление 4.3. Художественные и театральные области применения Япония испытывает настоящий бум, когда привычные памятные фотографии уже сейчас вытесняет 3D-печать. Во всех крупных городах Японии установлены специальные 3D-фотобудки (синтез технологий 3D-сканера и 3D-принтера), которые позволяют вместо уже привычной фотографии получить свою трёхмерную статуэткуфотографию с потрясающей детализацией. По мере развития этого центрального сервиса он начинает обрастать уже дополнительными услугами, например, начинает пользоваться популярностью сервис своеобразного «объёмного фотошопа», когда за дополнительную плату вас «оденут» в виртуальные одежды определённой исторической эпохи или изобразят воинствующим викингом, используя вашу трёхмерную модель полученную после предварительного трёхмерного сканирования. [9] 3D-печать как новое научнотехническое направление 4.4. Медицина Здесь ожиданий от технологий трёхмерной печати больше всего. Подобное устройство может существенно облегчить изготовление и примерку протезов и имплантатов. Применение 3D-принтера даёт возможность создавать муляжи и макеты органов пациента для подготовки врачей к ответственным операциям. [3] Всё чаще 3D принтеры используют в протезировании и стоматологии, так как трёхмерная печать позволяет получить протезы и коронки значительно быстрее классической технологии производства. Медицинские трёхмерные модели могут быть изготовлены из целого ряда материалов, включая живые органические клетки. Выбор того или иного материала для медицинского прототипирования зависит от целей и задач, стоящих перед медиками, и проблем, связанных со здоровьем пациента. 3D-печать как новое научнотехническое направление Применение 3d-принтеров - это предоперационное планирование, построение контура имплантанта, коммуникация врач-пациент, инструменты для презентации, обучение студентов/врачей-стажёров, дизайн для протезирования. Медицинская ортопедия – создание индивидуальных протезов, карстов/бандажей и других приспособлений для полного комфорта пациента. [5] Так, 83-летней жительнице Голландии имплантировали титановую челюсть, литейная форма которой была отпечатана на 3D-принтере. Идут попытки создать 3D-принтер для стволовых клеток, разрабатываются методики 3Dпечати человеческих тканей с помощью стволовых клеток. Следует отметить, что 3D-биопринтеры встречались и раньше, однако это первая модель, которая использует в качестве «чернил» эмбриональные стволовые клетки. По мнению её создателей, стволовые клетки, размноженные посредством 3D-печати, необходимы для тестирования новых лекарств. Но разработчики надеются, что в будущем с помощью 3Dпринтера можно будет выращивать целые органы. [26] 3D-печать как новое научнотехническое направление 4.5. Геоинформационные системы Используя 3D-принтеры, можно создавать цветные объёмные карты, точно повторяющие ландшафт местности или оказывающие уровень залегания различных пород.[3] 4.6. Быстрое прототипирование / САПР Сфера применения прототипов достаточно широка и включает в себя: - создание концептуальных моделей, - проведение анализа методом конечных элементов, - создание презентационных моделей, - функциональное тестирование, -усовершенствование упаковки. [5] 3D-печать как новое научнотехническое направление 4.7. Театральный и кинореквизит Голливуд буквально «заболел» возможностью печатать различную бутафорию для съёмок фильмов, от экзотических аксессуаров различных киногероев и интерьеров космических кораблей, до машины «Агента 007». Традиционное производство в разы дороже, сложней и медлительней 3D-печати. Например, в картине Питера Джексона«Хоббит» подавляющая часть реквизита создана методом 3D-печати. Или более масштабный вариант — написать сценарий мультфильма, смоделировать его основных героев и интерьер в 3D, а потом... распечатать и снять как обычный фильм. [9] 4.8 Космос Сейчас очень много разговоров о 3D-печати на борту МКС. NASA планирует изменить привычный порядок экспедиций, когда астронавтам приходится везти с собой на орбиту все инструменты, многие из которых им могут никогда не понадобиться. … Первый запуск 3D-принтера в космос намечен на осень 2014 года. микрогравитации, отличающегося от земного давления, ограничений по энергопотреблению и повышенных требований к пожарной безопасности. 3D-печать как новое научнотехническое направление В NASA уже испытали множество принтеров: от настольных моделей за $300 до устройств стоимостью $500 тыс…. Однако подобные принтеры были построены для использования на Земле. При запуске ракеты-носителя возникают значительные перегрузки и вибрации, которые могут повредить это оборудование. Кроме того, необходимо, чтобы 3D-принтер работал в условиях микрогравитации, отличающегося от земного давления, ограничений по энергопотреблению и повышенных требований к пожарной безопасности. Принтеры будут выполнять функцию мини-фабрик для производства небольших вещей, необходимых в космосе, вроде винтов, коробочек и других деталей. Использование новых технологий позволит снизить зависимость МКС от поставок с Земли и освободить в космических кораблях больше места для пищи, воды и топлива. Для работы 3D-принтеру требуются только электроэнергия и пластиковые нити для производства предметов. Разработчики заявили, что сложность состояла в том, что устройства для работы в космосе должны иметь систему отводящую газы от использованного пластика, а также иметь возможность печатать собственные запчасти, чтобы в случае поломки его можно было бы починить. [45] 3D-печать как новое научнотехническое направление 4.9 3D-печать в промышленном дизайне: - функциональная проверка модели; - проверка сочленений и креплений изделия; - оценка эргономичности; - проведение испытаний до запуска в серию; - обнаружение ошибок на ранних стадиях проектирования; - презентации образцов моделей для клиентов и партнёров; - исследование характеристик дизайна изделий и прототипов; - представление дизайнерских идей на презентациях.[22] 3D-печать как новое научнотехническое направление 4.10 Экзотические применения. Среди экзотических вариантов использования 3D-печати следует отметить производство обуви. Пока эта услуга рассчитана на профессиональных спортсменов. Нога будущего владельца сканируется лазером для создания цифровой модели. На основании этой информации и "выращивается" обувь путём послойного лазерного спекания.[3] Первая пара обуви, напечатанная на 3D принтере, появилась в 2011 году благодаря стараниям шведских студентов. Сегодня трёхмерная обувь, напечатанная на принтерах, красуется на ведущих подиумах всего мира. Существенным преимуществом такой обуви является точный учёт индивидуальных особенностей её владельца, включая размер и форму стопы. [4] Для изготовления 3D обуви используют полиуретан, резину и пластик. Стоимость такой обуви пока слишком высока, чтобы наладить её массовое производство. [4] 3D-печать как новое научнотехническое направление 4.11. Пищевые 3D-принтеры Сейчас существует огромное множество пищевых принтеров, которые можно разбить на две большие и принципиально разные группы. Во-первых, это относительно обычные принтеры, которые используют кондитерские наполнители и полуфабрикаты, разное сочетание и режимы приготовления которых и приводит к тому, что на выходе мы получим разные продукты определённой категории. И вторая, наиболее интересная разновидность — это высокотехнологические химические принтеры, которые будут фактически синтезировать нужные вещества прямо «на лету» (упаковывая их практически в любую внешнюю форму). Наряду с их большей сложностью и универсальностью, у многих испытателей сразу возникают опасения, не будут ли они вредны для человеческого здоровья, ведь такой процесс синтеза полностью противоположен тому, что происходит уже в нашем желудке при переваривании пищи. С другой стороны в качестве плюса этого подхода можно констатировать: в такой искусственной еде можно сразу регулировать количество белков, жиров и углеводов, а при необходимости — обогащать её витаминами и микроэлементами. По этому вопросу пока звучит полная разноголосица мнений. [9] 3D-печать как новое научнотехническое направление 5. Ресурсы 5.1. Услуги 3D-печати в России и в Москве http://www.modelin3d.ru/ ModelIn3D.ru оказывает услуги 3D-печати из различных материалов (фотополимер, композитные материалы, ABS-пластик). Изготовление детали по СAD-файлу. 100% предоплата. Доставка в пределах МКАД.[1] http://technotreid.ru/3Dprint/ Быстрое прототипирование и 3d печать от компании «ТехноТрейд» Оказывает услуги начиная от 3D сканирования, создания файлов, 3D визуализации и 3D печати. [22] 3dmarket.org — сервис, позволяющий скачивать и загружать модели, а также выбирать исполнителя на печать.[29] printshare.ru — печать моделей из представленного каталога, а также печать своих моделей.[29] 3dprintus.ru — стартап, изготовление различных изделий по индивидуальным эскизам. [29] 3D-печать как новое научнотехническое направление can-touch.ru — есть каталог с готовыми моделями. Большой выбор материалов. [29] nposystem.ru/ Пр. Мира 54 к1, Москва. [29] http://www.teplocom-npf.ru/3d_print/ в Санкт-Петербурге в холдинге «Теплоком». Собственная установка лазерного спекания компактного класса EOS RORMIGA P100 с рабочим объёмом 200 х 250 х 330 мм и толщиной слоя 0,1 мм. Оборудование за несколько часов изготавливает пластиковые изделия из полиамида или полистирола непосредственно из данных CAD-моделей. [Э.П.] http://3dprint.tomsk.ru/ в Томске [Э.П.] http://www.cybercom.ru/ Компания Cybercom Ltd. Офисы в Москве и Перми [Э.П.] 5.2. Иностранные сервисы 3D-печати www.thingiverse.com — наверное, самый известный из существующих. Сервис создан для свободного обмена моделями по лицензии GNU General Public License. Сервис работает с 2008 года. Принадлежит MakerBot Industries, США. 3D-печать как новое научнотехническое направление www.shapeways.com — печать моделей на заказ. Сервис работает с 2011 года. Производство (печать) расположено в Нидерландах и США. Можно добавлять свои, даже можно создать свой магазин. В связи с обширном парком 3d принтеров предоставляют большой выбор материалов, включающих керамику и сталь. Осуществляют доставку в Россию. i.materialise.com/gallery — печать моделей из каталога. Компания работает с 1990 года, находится в Бельгии. Также есть возможность оценить свою модель и выбрать материал. www.sculpteo.com/en/gallery/today/ — печать 3d моделей и продажа своих. Есть достаточно сложные и дорогие модели. www.kraftwurx.com — платформа для создания 3d моделей и их продажи. www.turbosquid.com — база 3d моделей для дизайнеров игр, архитекторов и т.д. Многие модели не создавались с целью 3d печати, можно что-то найти. https://www.ponoko.com, занимаются не только 3d печатью, но и лазерной резкой. [29] 3D-печать как новое научнотехническое направление 6. Прогнозы роста рынка По оценке аналитической компании Wohlers Associates, рост рынка 3D-печати в 2011 г. пережил всплеск и составил 29,4% (объём $1,7, млрд. ), а мировая выручка на этом рынке достигнет в 2015 г., как ожидается, $3,7 млрд. против $2,2 млрд. в 2012 г., а к 2017-му, согласно прогнозу, вырастет до 6 млрд. долл. [48] По другим ссылкам на это же агентство объём рынка в 2015 году составит $5 млрд. в стоимостном выражении.[14] 3D-печать как новое научнотехническое направление Исследовательская организация McKinsey Global Institute (MGI, подразделение транснациональной аудиторско-консалтинговой компании McKinsey & Company) опубликовала исследование «Прорывные технологии: достижения, которые изменят жизнь, бизнес и мировую экономику» (Disruptive Technologies: Advances that will Transform Life, Business, and the Global Economy), в котором представлен список технологий, способных произвести по-настоящему массовые экономические и социальные преобразования в ближайшем будущем. Его авторы проанализировали значительное количество научных публикаций и венчурных сделок, а также провели интервью с экспертами и лидерами общественного мнения, и выделили 12 ключевых технологий, которые обладают наиболее значительным созидательным и одновременно разрушительным потенциалом: быстро развиваются, способны произвести значительный экономический эффект, распространяются за границы традиционных дисциплин и могут привести к появлению новых бизнес-возможностей и кардинальному изменению рынка труда. Причем эти изменения могут коснуться сотен миллионов рабочих мест. В их списке 3D-печать на 9-м месте. [20] 3D-печать как новое научнотехническое направление В частности указывается, что «за четыре года стоимость домашнего принтера трёхмерных объектов упала в 10 раз. Потенциальные преимущества технологий, которые рассматриваются в докладе, огромны, считают авторы исследования, но они требуют вложений и внимания правительств, которые должны создавать условия для их внедрения и развития. В противном случае, если правительства будут ждать до тех пор, пока эти технологии не окажут своего полного влияния на экономику, будет слишком поздно, чтобы воспользоваться открывающимися перспективами и преимуществами или должным образом реагировать на последствия.» [20] 3D-печать как новое научнотехническое направление 7. Критика Тем, кто всё ещё сомневается, предлагают вспомнить историю обычных принтеров, печатающих чернилами на бумаге. В начале восьмидесятых они представляли собой громоздкие агрегаты - не лучше, чем 3D-принтеры сейчас. Но прошло лишь немного, и всё изменилось. После появления компьютерной вёрстки и распространения ПК принтеры стали обязательным атрибутом каждого офиса. На этот раз ставки выше, чем сорок лет назад. Общедоступность недорогих, но мощных 3D-принтеров приведёт к демократизации производства, а это способно поставить под вопрос существование целых отраслей. При этом те, кто сумеет обернуть перемены в свою пользу, окажутся в исключительно выгодной позиции (вспомните хотя бы миллиарды, которые Apple заработала на MP3-плеерах, пока рушилась музыкальная индустрия). 3D-печать как новое научнотехническое направление У любого инструмента есть задача, для решения которой он подходит лучше всего. 3D-принтеры не исключение. Их уникальная особенность заключается в том, что скорость 3Dпечати зависит не от сложности, а только от величины изготавливаемого объекта. Это значит, что они идеально подходят для производства очень сложных деталей. По всем прочим критериям они уступают более распространённым видам промышленного оборудования. Рабочий материал - это, как правило, пластик или металлический порошок, поэтому детали получаются хрупкими. Предметы должны целиком умещаться внутри 3Dпринтера - это жёстко ограничивает их размер. Точность печати для некоторых применений тоже оставляет желать лучшего. [6] 3D-печать как новое научнотехническое направление 8. 3D-печать и авторские права Сосуществование авторских прав и 3D печати —очень большая проблема (в первую очередь, для правообладателей). Во-первых, никто пока не регламентирует 3D печать, хотя в будущем все это может вылиться в своеобразное «пиратство», когда обычный пользователь покупает обычный принтер, и печатает какую-либо брендовую вещь, права на дизайн которой принадлежат какой-либо компании. Само собой, законодательная база (в разных странах) тоже должна быть изменена соответствующим образом (тут хотелось бы надеяться, что закон будет защищать интересы не только правообладателей). Здесь следует ожидать массированной атаки правообладателей — такой же мощной атаки, какая идёт в сфере нелицензионного копирования аудио- и видеоматериалов. Производители товаров наверняка пролоббируют принятие нового законопроекта против 3D-печати, по аналогии с DMCA, начнут охоту на хостеров CAD-файлов, заведут уголовные дела против пользователей — и далее по знакомому списку. ). [25] 3D-печать как новое научнотехническое направление • 9. Резюме • Активное развитие 3D-печати в развитых и развивающихся странах мира с очень большой вероятностью ознаменует переход промышленности на всё больший выпуск кастомизированных изделий, ускорит проведение НИОКР, позволит децентрализовать производства, резко снизив стоимость логистики. • По существу 3D-печать освобождает разработчика от кабальной зависимости от производства. • При массовом внедрении технологий 3D-печати очередной раз снизится потребность в квалифицированных рабочих и вырастет спрос на близкие к ИТ профессии – разработчики 3D-объектов, дизайнеры, программисты, специалисты по материаловедению и др. 47 3D-печать как новое научнотехническое направление • Развитие 3D-печати оказало и будет ближайшие десятилетия оказывать влияние прежде всего на разработку новых материалов, создание программных приложений для работы с 3D-моделями, дополнение существующих САПР функциями, необходимыми для поддержки 3D-печати. Есть громадные сегменты рынка для 3D-принтеров: домашний сектор, медицина, бытовые приборы и развлечения, военная техника и др. • Степень развитости технологии позволяет говорить, что она вошла в ту фазу, когда 3D-печать будет всё более и более захватывать самые разные сектора рынка. 48 3D-печать как новое научнотехническое направление 10. Литература 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. http://www.modelin3d.ru/ http://www.orgprint.com/ru/wiki/obzor-tehnologij-3D-pechati http://vektorus.ru/auxpage_3d-printery-i-tehnologija-trehmernoj-pechati/#whatis http://www.orgprint.com/ru/wiki/sfery-primenenija-3D-pechati http://www.cybercom.ru/applications/3pd-in-medicine http://old.computerra.ru/vision/731652/ http://t-human.com/journal/3d-printer-i-medicina-novaya-sfera-primeneniya/ http://www.orgprint.com/ru/wiki/materialy-dlja-3d-pechati Обзор. http://blogerator.ru/page/3d-pechat-industrialno-cifrovaja-revoljucija-3d-printermakerbot-cena-opisanie-perspektivy-1 http://www.3ders.org/articles/20121220-3d-printing-in-2012-year-in-review.html http://www.3dindustry.ru/article/304/ http://blogerator.ru/page/3d-pechat-industrialno-cifrovaja-revoljucija-3d-printer-makerbotmodeli-primeri-2 http://ko.ru/articles/ http://www.vedomosti.ru/tech/news/12891171/ot_kukly_do_aviadvigatelya_3dprintery_sta novyatsya 3D-печать как новое научнотехническое направление 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. http://hitech.newsru.com/article/10jun2013/3d_us_navy http://lenta.ru/news/2013/05/21/nasa/ http://www.n3d.biz/3d-printery/v-kitae-razrabotan-krupnejshij-v-mire-lazernyj-3dprinter.html http://www.mn.ru/multimedia_infographics/20130611/348647571.html http://www.mn.ru/business_it/20130611/348620533.html http://gtmarket.ru/news/2013/05/28/5962 http://rnd.cnews.ru/news/top/index_science.shtml?2013/05/30/530417 http://technotreid.ru/3Dprint/ http://www.park.futurerussia.ru/extranet/blogs/figovsk/479/ http://habrahabr.ru/post/187488/ http://habrahabr.ru/company/ibm/blog/185396/ 10 необычных вещей, напечатанных на 3D-принтере. http://www.publy.ru/post/3256 http://www.vesti.ru/doc.html?id=1096407&cid=2161 Батарейки Журнал «Детали мира», №3/2012, с. 8. Список сервисов 3D-печати. http://habrahabr.ru/post/183750/ 3D-печать как новое научнотехническое направление 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. http://www.3dprintspb.com/?page_id=93 сервис. http://www.gizmag.com/3d-printing-bloodhound-ssc/28692/ http://virtualprint.ru/novosti/664-apple-khochet-vskochit-v-poslednij-vagon-3d-pechati.html http://virtualprint.ru/novosti/661-studenty-mit-vypustili-programmu-dlya-3d-pechativysokokachestvennykh-klyuchej.html печать ключей. http://www.computerra.ru/50860/polevyie-3d-printeryi-na-sluzhbe-amerikans/ военные мастерские. http://slon.ru/future/3d_pechat_ocherednoy_puzyr-913100.xhtml плюсы и минусы. http://www.teplocom-npf.ru/3d_print/ фирма “Теплоком”. http://tech.onliner.by/2013/08/27/3d-3/ печать картин на 3D-принтере. http://ru.wikipedia.org/wiki/3D%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80 http://www.cybercom.ru/services/3d-print?gclid=CP_vh6r3_bkCFXF8cAodbH8AWA быстрое прототипирование в цвете. http://habrahabr.ru/company/invitro/blog/194064/ печать органов +. http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=221&d_no=71417#.UnE-2fnIYhE 3D-печать как новое научнотехническое направление 42. Печать из нержавеющей стали http://www.shapeways.com/materials/steel 43. Материалы http://3dpr.ru/materialy-dlya-3d-pechati 44. Принтер для МКС. http://russian.rt.com/article/16153 О проекте SpiderFab.http://globalfutureevents.ru/pervyj-3d-printer-v-kosmose.html 45. Трёхмерная печать для текстильной промышленности. http://3dp.su/pervoe-v-mire-raspechatannoe-na-3d-printereodnorazovoe-nizhnee-bele/ 46. Оценка рынка. http://www.osp.ru/news/2013/1118/13021990/ 3D-печать как новое научнотехническое направление Спасибо за внимание! Эдуард Пройдаков e.proydakov@yandex.ru
