3D принтер - технологията, която ще донесе втората индустриална революция
Какво включва 3D печатът?
3D принтирането е процес, използван от десетилетия в индустрията, където се нарича още „бързо прототипиране“. Тази технология се появи през 80-те години на миналия век, като първоначално се използваше от компании с огромен бюджет, като тези в авиокосмическата индустрия, или от екипи на Формула 1.
Те работят по подобен начин на обикновените принтери, като вместо мастило използват различни материали (от пластмаса до сребро или дори титан), които „отпечатват“ на последователни слоеве, като по този начин изграждат обект.
3D принтерите позволяват на дизайнерите да произведат прототип за много кратко време. По този начин той може да бъде тестван и реконструиран бързо, като значително се намалява времето, необходимо за преминаване от етапа на прототипа до крайния продукт.
Например производителите на автомобили от Формула 1 могат да използват високоскоростни прототипи, за да създадат компоненти с изключително прецизни форми като спойлери. Производството на тези сложни части по класически методи може да отнеме няколко седмици, но използването на 3D принтери намали този период до само 48 часа. По този начин спестеното време позволи на производителите да тестват повече варианти на компонентите и да достигнат до крайната версия много по-бързо.
Друго предимство на използването на 3D принтери е способността им да създават форми, невъзможни за създаване с помощта на техники за масово производство. Това позволява на компаниите да прибягват до биомимикрия, копирайки наличните в природата форми, за да получат по-ефективни продукти на по-ниски разходи. Един такъв пример идва от MIT, където изследователи, водени от Нери Оксман, са използвали 3D принтер, за да направят най-лекия и здрав бетонен стълб. Изхождайки от факта, че стъблото на растението се състои от вертикални нишки с различна плътност, Oxman използва 3D принтер, за да отпечата структура, направена от бетонни нишки с различна плътност.
Днес технологията присъства в повечето изследователски лаборатории, собственост на компании, които произвеждат джаджи, независимо дали става въпрос за бръсначи, най-сложния смартфон или дори сложните компоненти на самолетите. 3D принтерите могат да произвеждат и големи обекти: през 2011 г. Urbee стана първата кола, чиито външни компоненти бяха създадени изцяло с помощта на 3D принтер.
Технологията е напреднала неимоверно през последните 20 години, което прави възможно днес отпечатването на 3D модели от 40 вида материали. В резултат на този напредък 3D принтерите вече не се използват само за прототипиране, но дори и за готови продукти.
Специалистите на НАСА смятат, че 3D принтерите са ефективен метод за производство на инструментите и резервните части, необходими за правилното функциониране на Международната космическа станция. В момента транспортирането на килограм оборудване до SSI струва около 20 000 долара, така че използването на 3D принтер би намалило значително разходите. Освен това 3D принтерът предлага гъвкавост. Един от изследователите, които си сътрудничат с НАСА по проекта за 3D печат, Гонсало Мартинес обясни: "Ако астронавтите на Аполо 13 имаха 3D принтер на борда, известната фраза „Хюстън, имаме проблем“ всъщност би била „Хюстън, имаме проблем, изпратете шаблон, за да отпечатате инструмента, от който се нуждаем, за да го решим“.да се ".
През 2011 г. специалисти на американската космическа агенция успешно тестваха отпечатването на инструмент (френски ключ) при условия на нулева гравитация. В резултат НАСА обяви, че възнамерява да оборудва Международната космическа станция с тази технология през 2014 г.
Принтерите стават достъпни за занаятчиите
Въпреки че 3D принтерите съществуват от десетилетия, сега те се използват от много хора, запалени по създаването на обекти, в резултат на значителното намаляване на цената на такава система.
Ако 3D принтерите, използвани в индустрията, струват до $ 1 милион, комплекти за производство на дребни предмети могат да бъдат закупени на цени, започващи от $ 1300.
Днес десетки хиляди хора днес използват тази технология за проектиране и създаване на обекти и резервни части. Повече от 15 000 модела вече могат да бъдат намерени на най-важния сайт за ентусиасти на 3D принтери, Thingiverse. Създадените предмети варират от полезни, като вази, държачи за четки за зъби, до различни игри (шахматни комплекти например), до истински произведения на изкуството или дори музикални инструменти.
Сайтът се основава на философията "с отворен код", което означава, че всеки качен на сайта модел е достъпен безплатно и може да бъде модифициран от всеки според собствените си предпочитания.
Обектите могат да се създават на вашия компютър с помощта на безплатни софтуерни приложения като Google Sketchup или TinkerCAD.
Бре Претис, изпълнителен директор на една от най-известните компании в областта, MakerBot, заявява, че „трябва да направим всичко възможно, за да получим тази технология в ръцете на новото поколение. Днешните деца ще трябва да знаят „дигиталния дизайн“, за да разрешат утрешните проблеми. “.
Компаниите за 3D принтери казват, че 2012 г. е годината, в която за пръв път на пазара ще се появи модел на цена под 1000 щатски долара и че цената на това оборудване ще спадне, тъй като технологията се приема от все повече хора.
Най-важната стъпка в историята на тази революционна технология ще бъде моментът, в който тя вече няма да бъде само прерогатив на ентусиастите, а ще бъде използвана от нарастващ брой хора.
„Ако успеем да демократизираме достъпа до тази технология, потребителската ни база ще се увеличи“, заяви изпълнителният директор на 3D Systems Абрахам Райхентал. "Тази технология ще попадне в спалнята на нашите деца. 3D принтерът може да бъде последната играчка, която ще закупим за нашите деца, защото те ще ги създадат сами след това, този процес ще стимулира тяхната креативност."Reichental твърди.
Между 2010 и 2011 г. средната цена на 3D принтерите, произведени от 3D Systems, се е намалила наполовина и ако тенденцията се запази, прогнозата на Reichental може да стане реалност по-скоро, отколкото очакваме.
Предизвикателството на пиратството
Въпреки че технологията за 3D печат засега се използва в ограничен мащаб, първите „пиратски копия“ на съществуващите продукти вече започнаха да се появяват на пазара.
Така един от най-големите сайтове в света, посветен на споделянето на файлове, The Pirate Bay, обяви на 23 януари, че ще пусне специална категория, посветена на 3D модели. „Ние като общество винаги сме разпространявали информация и ще продължим да го правим. Ние вярваме, че следващата стъпка по отношение на копирането ще бъде от цифрова към физическа форма. Вярваме, че хората скоро ще печатат частите си за автомобили и че след максимум 20 години ще изтегляме обувките си от интернет.", Обявява манифеста на Пиратския залив.
„Обществото ще извлече огромни ползи от тази технология: вече няма нужда да се доставят голям брой продукти в различни части на земното кълбо, няма да има повече деца, принудени да работят, и гладни хора ще могат да бъдат хранени "печатна" храна. Вече няма да разпространяваме само рецептата, както днес, но дори и храната “, завършва с оптимизъм манифестът„ пиратите “.
В момента цифровите модели, които членовете на общността на Pirate Bay разпространяват, се създават сами, но тъй като технологията се възприема от нарастващ брой хора, със сигурност ще има и „модели“, разпространявани без разрешението на хората или компаниите, които ги притежават. правата върху тези творения.
С други думи, ако днес Интернет улесни незаконното копиране на холивудски песни и филми, след няколко десетилетия ще бъде възможно да се „пиратстват“ физически продукти.
Вече започнаха да се появяват първите проблеми, като уебсайтът Thingiverse е обвинен от Games Workshop (компания, произвеждаща настолни игри), че незаконно хоства модел от играта Warhammer, върху който компанията притежава права на интелектуална собственост.
Въпреки че Thingiverse изтегли пресата от сайта, скоро той се появи в The Pirate Bay, знак, че борбата срещу 3D пиратството ще бъде поне толкова трудна, колкото тази срещу незаконното изтегляне на музика и филми.
3D принтери в медицината
Обектите не са единствените творения на 3D принтери. Те също са обещаваща технология за медицината, където вече се използват за отпечатване на човешка тъкан и дори органи.
Демонстрация на тази технология се проведе миналата година на конференцията TED в Калифорния. Д-р Антъни Атала използва 3D принтер, за да отпечата бъбрек пред обществеността.
Тъй като хората живеят по-дълго, регенеративната медицина става по-важна. „През последните 10 години броят на пациентите, които се нуждаят от трансплантация на орган, се е удвоил, но броят на дарените органи се е увеличил много малко“, обясни д-р Атала на сцената на TED. Ето защо 3D принтерите се считат за потенциално решение на органната криза, което става все по-остро с всеки ден.
В момента технологията е все още в зародиш, но фармацевтичните компании инвестират все повече и повече, за да я подобрят. Една от причините да се интересуват от 3D принтерите е техният потенциал да улеснят тестването на нови лекарства. Ако например компаниите могат да печатат тъкан, подобна на човешкия черен дроб, това ще им позволи да проучат ефектите на новите лекарства върху нея. По този начин вредните ефекти на ново лекарство могат да се наблюдават много по-бързо и на много по-ниска цена от настоящите клинични изпитвания.
Друго нововъведение благодарение на 3D принтерите идва от Белгия, от компанията Materialize, специализирана в производството на изкуствени бедрата.
Тъй като вече не се налага да създават изкуствени ханша, използвайки технологии за масово производство, специалистите по „Материализиране“ могат да моделират всеки продукт според съображенията на клиента, възпроизвеждайки естествените извивки на костите, което гарантира, че продуктът ще се заварява по-лесно към естествената кост на пациента. Също така, тъй като 3D принтерите имат изключително ниво на прецизност, отпечатаният изкуствен бедро има същата вътрешна структура, която имат естествените кости, което му позволява да бъде по-лек от обикновените изкуствени бедра, без да се засяга здравината му.
Друго нововъведение, направено в Белгия с помощта на 3D принтери, идва от университета Хаселт. За световната премиера долната челюст на 83-годишна жена беше заменена с персонализиран титанов имплант, отпечатан от 3D принтер. Професор Жул Поукенс, един от изследователите, участващи в това постижение, говори за промените, които 3D принтерите внасят в света на медицината: "Технологиите правят революция в медицинската индустрия. Традиционната операция би продължила до 20 часа, а периодът на хоспитализация за възстановяване би бил 2-4 седмици, но тази операция продължи само 4 часа и пациентът може да бъде изписан след 4 дни.". Университетските специалисти очакват подобни импланти да бъдат широко използвани в бъдеще.
В Германия изследователите от Института Фраунхофер използват 3D принтери за производство на изкуствени кръвоносни съдове. Те се създават на два етапа: първо, изкуствените тръби се отпечатват с помощта на 3D принтери, а създадените тръби се обработват с мощен лазерен лъч, за да им се придаде еластичността на истинските вени. Изследователи от Института "Фраунхофер" казват, че тези изкуствени кръвоносни съдове могат да се използват при пациенти, които са претърпели байпас на коронарна артерия.
Оптимистични прогнози
Един от най-оптимистичните поддръжници на 3D принтерите е изобретателят и футуролог Рей Курцвейл. Той твърди, че степента на внедряване на модерни технологии непрекъснато се увеличава през последните години и че същото ще се случи и в този случай.
Наскоро Курцвейл представи своята визия на събитието „Учене без граници“ в Лондон. Ако днес се използват 3D принтери в относително малко полета, след 10 години "ще можем да доставим 3D принтер в бедна страна, чиито хора ще могат да го използват за отпечатване на части за друг принтер", каза Курцвейл. "Те ще могат да използват този принтер, за да отпечатват още два, след това осем и т.н. Те ще могат да използват тези принтери, за да отпечатват всички елементи, необходими за съвременния живот, от компонентите на къща до тръбите, необходими за транспортиране на чиста вода или дори до слънчеви панели ", прогнозира Kurzweil.
Студентите, посещаващи университета Singularity на Kurzweil, вече работят по проектиране на сгради, които могат да бъдат построени с помощта на 3D принтери.
Тяхната оптимистична визия споделя и главният футуролог на Cisco Дейв Евънс. "Насочваме се към свят, който ще се откаже от модела „универсален за всички” в полза на модела „единен размер за всички” Ще бъде възможно да се създаде всичко по поръчка, като всички обекти се персонализират"Казва Евънс. „Точно както днес смятаме за напълно естествено да изтегляме музика от Интернет, ще се стремим към изтеглянето на физически обекти в бъдеще“, каза Евънс и добави, че домовете на бъдещето може да включват персонален 3D принтер.
Бре Претис, ръководител на MakerBot, е също толкова оптимистичен: "Моята цел е принтерите на MakerBot да достигнат до Луната и да помогнат за изграждането на база, която да ни побере." Претис вярва, че 3D принтерите ще могат да превърнат дори най-песимистичния сценарий в оптимистичен: „Надявам се, че в случай на апокалиптично събитие хората ще бъдат подготвени да имат принтери MakerBot у дома, които ще използват произвежда неща, които вече не мога да купя от магазина. Ето защо казвам, че MakerBot не продава продукт, а наистина променя бъдещето. ".
Въздействието, което ще имат 3D принтерите върху обществото, е трудно да се предвиди, но някои важни ефекти започват да се оформят. По този начин понастоящем повечето продукти се произвеждат в страните с най-ниски производствени разходи и след това се транспортират през океаните: благодарение на 3D принтерите могат да се създават продукти, където са клиентите, и възможността за персонализиране на творенията според вкусът на всеки в някои случаи ще премахне необходимостта от масово производство.
3D принтерите също обещават да окажат неочаквано въздействие върху обществото. Ако днес хората използват продуктите, които купуват, за да изградят своята идентичност с помощта на марки, в бъдеще ще бъде възможно личната идентичност да бъде резултат от нашите собствени творения, направени с помощта на 3D принтери.
В революцията на 2D печат отнема около 40 години, за да се разпространи изобретението на Гутенберг в цяла Европа, коренно променяйки обществото. Точно както никой не предсказва как печатането ще намали влиянието на католическата църква върху континента и ще стимулира появата на съвременната наука, сега е невъзможно да се предвидят всички промени, които ще доведе до тази нова печатна революция. Едно е сигурно: тъй като технологията се усъвършенства, репликатор-на от Star Trek ще напусне царството на фантастиката, за да се превърне в инструмент, използван в ежедневието.