Что такое 3D принтер и 3D печать
В последнее время мы все чаще слышим о новой технологии объемной печати на 3D принтерах. Но как 3D-печать работает? Чем она отличается от других технологических процессов? Как эту технологию можно использовать?
Создание вещи обычно включает в себя субтрактивный процесс: вы начинаете с материала - алюминия, например, который методом обработки (то есть, удалением части материала), получает форму и нужный размер готового изделия.
Но 3D печать, делает процесс в обратном направлении. Вместо удаления материала, "принтер" распределяет его. Аппарат постепенно наносит материал через контролируемые сопла, слой за слоем, до полного формирования продукта.
Материалом в 3D печати обычно служит ABS пластик, бумага или метал. Этот процесс, как правило, работает под управлением компьютера и благодаря ему возможно создание достаточно сложных по форме объектов.
Развитие рынка
Эта технология была разработана в середине 1980-х годов Чаком Халлом, одним из основателей компании 3D Systems, хотя термин "3D-печать» впервые был использован около десяти лет спустя.
По началу, процесс был использован для изготовления мелких деталей и создания прототипов, но с тех пор технология сильно совершенствовалась и позволила создавать более крупные и сложные объекты.
Сегодня рынок 3D-принтеров оценивается в 1.7 млрд. долларов с прогнозируемым ростом до 3.7 млрд. к 2015 году.
Ценник для отдельных принтеров может сильно варьироваться - в зависимости от размера и качества "печати". Например, MakerBot Replicator 2 при розничной цене около 2200$ - довольно дорогой для массовой розничной торговли. Дешевые системы Cube, производства3D Systems, продаются за 1299$.
Многие отрасли промышленности, множество применений
3D печать имеет множество применений и может быть использована в целом ряде отраслей.
Здоровье и медицина
3D печать имеет потенциал для применения в здравоохранении. В последние годы технология была использована для изготовления медицинских протезов, включая слуховые аппараты и и шины.
Этот метод также используется для воспроизведения частей тела, включая уши, бедра и др. органов, в точной пропорции и в соответствии с пациентом. Это может потенциально устранить необходимость доноров органов в будущем.
В первые в мире, в феврале 2012 года, хирурги успешно имплантировали пожилой женщине всю челюсть, изготовленную на 3D принтере из титана.
Архитектура
Голландская архитектурная фирма "KamerMaker" разработала 3D-принтер, который может печатать объекты достаточно больших размеров. KamerMaker способен печатать объекты размером 2х2х3,4 метра.
Возможности применения 3D-печать в архитектуре безграничны: архитекторы смогут использовать технологии для дизайна и печати объектов на месте по мере необходимости. Эта технология также может быть использована для вывода структур, которые могут быть использованы для временных жилищ. Например, в пострадавших от стихийных бедствий регионах, портативный 3D-принтер сможет быстро напечатать нужное количество временного жилья.
Высокотехнологичные производства
Уже несколько аэрокосмических компаний показали заинтересованность в 3D печати. В сентябре 2012 года компания Airbus объявил о сотрудничестве с Южно-Африканской компанией Aerosud, чтобы сделать большой 3D-принтер, который будет использовать порошкообразный титан для изготовления самолетных компонентов.
В будущем, Airbus планирует сделать 3D-принтер, который будет печатать самолеты полностью. Такой принтер будет занимать ангар размером 80 х 80м.
Также в сентябре компания Ferra Engineering подписала $ 200-миллионный контракт с Lockheed Martin, на изготовление титановых деталей для F-35 Joint Strike Fighter с помощью 3D принтеров.
Американская компания Made In Space экспериментирует с 3D печатью при нулевой гравитации. Этот процесс сможет помочь астронавтам печатать необходимые предметы прямо в в космосе, экономя ценное место и вес при запуске.
NASA также рассматривает возможность применения 3D принтеров при длительных космических миссиях, во время которых астронавты могли бы создавать свое собственные оборудование.
В этом году, в Суинбернском университете разработали 3D-принтер размером с небольшую комнату, позволяющий создавать большие предметы. 3D-принтер позволяет печатать объекты с помощью целого ряда материалов, включая сталь, кобальт и хром.
3D печать также сокращает время и затраты, связанные с производством. Брак и отходы практически исключаются, снижается потребность в чрезмерных затратах на инструменты и обработку. Быстрое создание прототипов с таким КПД позволяет более эффективно экспериментировать и разрабатывать новые технологии.
Образование
3D печать является отличным инструментом для обучения студентов о технике и дизайне. Ряд университетов по всей Австралии - в том числеСуинберна, Университета Мельбурна и ANU - приобрели 3D-принтеры и включили их использование в различных программах.
Это отличный способ понять принципы моделирования, проектирования, производства для студентов на ранних этапах обучения. Это намного больше чем просто забавы для студентов.
Розничная торговля
3D печать также может быть продуктом сама по себе. Сайт Shapeways предлагает клиентам заказать изделия из пластмассы, стекла, металла и других материалов и затем печатает и отправляет их. Shapeways также планирует открыть завод 3D печати в США, где люди могут видеть, как эти объекты производятся.
MakerBot Industries, лидер в индустрии 3D печати, недавно открыл магазин в Манхэттене, где люди могут приобрести большое разнообразие 3D печатных объектов, а также небольшие 3D-принтеры.
3D печать может открыть дверь в новый рынок для 3D дизайна - если у вас есть 3D-принтер. Джефф Безос, генеральный директор компанииAmazon, сказал, что будущее интернет-торговли будет определяться посредством 3D печати.
И многие другие...
Другие области применения включают реконструкцию ископаемых окаменелостей, тиражирование древних артефактов, восстановление сильно поврежденных доказательств, полученных с места преступления.
Разрабатываются также индивидуальные 3D-печатные кроссовки, которые подходят вам максимально идеально.
И, скорее неожиданно, американские ученые в настоящее время работают над производством печатных пищевых мясных продуктов. Как вы насчет отведать 3D-печатный стейк?
Правовой аспект?
В США производство, с помощью 3D-печати, пистолета создало много споров и выразило обеспокоенность по поводу потенциального злоупотребления технологией.
Forbes также недавно сообщила, что "Wiki оружие», проект по созданию первого полностью напечатанного пластикового пистолета, получил необходимое финансирование, чтобы стать реальностью.
Цель проекта, это создания работоспособного, с открытым исходным кодом проекта, с помощью которого люди могут скачать и распечатать свой пистолет. Как сообщили Guardian, 3D-технология печати является настолько новой, что законность создания оружия пока под вопросом.
Также, есть предположение, что 3D-технологии печати могут быть использованы для создания лекарств, как как разрешенных так и запрещенных (наркотических веществ - например).
Как уже говорилось, 3D-печать уже используется в целом ряде отраслей промышленности для множества различных целей. И в ближайшие годы мы, вероятно, увидим ее дальнейшее развитие.
Скорее всего долго ждать не придется, в ближайшее время 3D-принтеры станут обычными бытовыми устройствами в домах простых людей.