Технология трехмерной печати была изобретена еще в 80-е годы прошлого века и с тех пор стала невероятно популярной. Ведь нет ничего удобнее, чем нарисовать необходимую модель на компьютере, а затем слой за слоем в точности воспроизвести ее у себя на столе. Настоящий прорыв в этой области произошел всего несколько лет назад, когда 3D-принтеры, ранее представлявшие собой громоздкие и дорогие аппараты, поступили в серийное производство. Сейчас компактные устройства, способные быстро и точно печатать любые детали из пластика, гипса, бумаги и прочих материалов, можно приобрести в пределах от $1500 до $3000.
Суть процесса трехмерной печати не сильно отличается от привычного переноса компьютерного изображения на бумагу с помощью обыкновенного принтера. Объемная модель, нарисованная в формате CAD, разбивается на сотни и даже тысячи тончайших слоев, которые один за другим формируются в автоматическом режиме на специальном станке.
Приборы делятся на два класса: лазерные и струйные. В первом случае используют принцип стереолитографии или лазерного спекания: каждый слой детали миллиметр за миллиметром набирается из водянистого фотополимера, который становится твердым при наведении ультрафиолетового луча. Во втором варианте в качестве строительных кубиков выступает порошкообразный пластик, который плавится под воздействием лазера, а затем быстро затвердевает. Струйные 3D-принтеры выдавливают определенные дозы жидкого вещества, которое при остывании твердеет и прочно сцепляется с соседними слоями. Существуют и совсем простые модели, которые вырезают слои из листов бумаги формата А4, а затем соединяют их специальным клеем. При кажущейся примитивности этот метод позволяет быстро и недорого изготавливать достаточно прочные изделия.
Известен случай, когда американский мастер изготовил с помощью домашнего принтера действующую модель боевой винтовки. Французский дизайнер Люк Фузаро печатает уникальные кроссовки для бега, которые выполняются по индивидуальному заказу на основании трехмерного сканирования ноги спортсмена. Эту же идею недавно перенял спортивный гигант Nike. Компания готовит новую коллекцию высокотехнологичных футбольных бутс.
В медицине применение 3D-технологий и вовсе не знает границ. Специалисты изготавливают зубные протезы и целые челюсти, печатают искусственные носы и уши, которые после покрытия кожей полностью соответствуют натуральным. Недавно американские врачи провели уникальную операцию, в ходе которой заменили 75% черепа анонимного пациента имплантатом, напечатанным на трехмерном принтере из прочного биомедицинского полимера. Этот успех служит началом новой эры сложного протезирования, в которой можно будет создавать точные копии поврежденных костей и пересаживать их людям. И не только людям: в прошлом году ученые напечатали для травмированного белоголового орлана протез клюва. После пересадки птица снова смогла самостоятельно принимать пищу.
Идея печатающих автоматов оказалась настолько удачной, что легла в основу еще как минимум одного стартапа. Группа студентов из Университета Калифорнии в Беркли основала компанию «Dreambox» (Ящик мечты), которая займется установкой и обслуживанием аналогичных устройств на коммерческой основе. Первый аппарат начнет работу в кампусе родного университета авторов проекта в конце марта. На этот раз распечатать детали можно будет не только по собственному эскизу, но и выбрав необходимый объект в обширной базе на экране. Об окончании работы заказчика известит смс-сообщение. Компания не будет носить благотворительный характер, поэтому за изготовление пластиковых изделий придется платить. По оценке молодых предпринимателей средняя стоимость заказа составит около $15, а отдельные небольшие детали можно будет изготовить всего за $2.
При таком интенсивном развитии нет ничего удивительного, что трехмерная печать добралась до аэрокосмических технологий и всерьез готовится выйти на орбиту. Американское агентство NASA готовит проект установки принтера на Международной космической станции. Устройство будет прямо на месте производить любые детали, необходимые для ремонта. Причем в качестве материала может выступать не только пластик, но сверхпрочные металлические сплавы. Исследователи уже проверили возможности аппарата в условиях невесомости.
По словам главы NASA Чарльза Болдена (Charles Bolden), сейчас можно печатать изделия объемом до 20 тысяч кубических сантиметров, но в будущем специалисты смогут создавать на орбите части любого размера. Это не только просто, но и невероятно выгодно. В качестве примера, изготовление одного инжектора двигателя традиционным методом литья и сварки обходится организации в $250 000. Печать этой же детали на орбите обойдется в десять раз дешевле. При этом качество распечатанных предметов только возрастет: ведь у них не будет сварных швов, которые являются наиболее слабым местом в условиях интенсивной работы.
Между тем, трехмерная печать уже дала толчок таким невероятным направлениям, как создание продуктов питания с заданными питательными свойствами и биопринтинг органов и тканей. Недаром в своем недавнем обращении президент США Барак Обама заявил, что эта технология имеет потенциал произвести революцию во всех областях человеческой деятельности.
