Методы 3D-печати развиваются с огромной скоростью. То, что еще несколько лет назад казалось невозможным, сегодня воплощается в конкретных технологиях. Архитекторы упорно создают образ новой жизни города, в котором напечатать можно будет все: от женских украшений до целых кварталов.
3D-печать — это разговорное название современных цифровых аддитивных технологий, которые являются частью нового типа производства. Чтобы лучше понять суть этого метода, необходимо иметь представление о том, что существует два основных способа производить что-либо. Первый — при помощи механической обработки, постепенно избавляясь от всего лишнего: отрезая, отбивая, высверливая. Второй — аддитивный, постепенно добавляя материал и наращивая необходимую форму.
Полтора года назад в своем прогностическом исследовании «Эластичный город» я попытался представить, как будут меняться различные сферы городской жизни, в том числе производство и экономика, с развитием аддитивных технологий. Одна из получившихся в работе схем отражает последовательность изменений, которые происходят и будут происходить с переходом на 3D-печать. Из схемы понятен постепенный переход от промышленного поточного производства к индивидуальному производству в домашних или офисных условиях. Примерно такие же изменения человечество наблюдало, когда появились офисные и домашние принтеры.
Возможность печатать изделия прямо дома или в соседнем офисе изменяет саму культуру владения и избавит от необходимости в накоплении вещей. Ценным станет владение не вещью, но ее информационной моделью и возможностью напечатать ее с помощью каких-то уникальных по свойствам материалов. Владение цифровой информацией позволит в любой момент воспроизвести изделие вновь и вновь. В конечном счете, может сформироваться экономическая и окружающая среда, которая будет действовать подобно природной биосфере — когда устаревший объект будет тут же переработан с учетом новых требований. В этом случае важнее становится не количество изделий, которые обуславливают современное понимание уровня жизни, а количество переделок, связанное с потраченной энергией и амортизацией станков.
В статье журнала The Economist под названием The Printed World приведены слова Терри Уолерса, исследователя в области 3D-печати. Он говорит, что в настоящий момент более 20% произведенных на 3D-принтерах изделий — окончательные продукты, а не прототипы, для изготовления которых и была придумана технология. Уолерс предсказывает, что уровень производства окончательных продуктов вырастет до 50% к 2020 году.
Можно предположить, что рост будет гораздо интенсивнее: это связанно с внедрением новых способов производства из разного рода материалов и захватом новых областей промышленности. Чтобы технология трехмерной печати стала доступна как атрибут дома или офиса, необходимо, чтобы она была дешевой, простой в использовании и давала то, что нельзя получить другим способом. Но одним из главных преимуществ 3D-печати является ответ на потребности в реальном времени.
Например, Европейский аэрокосмический и оборонный концерн (EADS) использовал процесс аддитивного послойного изготовления, объединяющий 3D-печать с лазерной технологией, для создания Airbike — готового к поездке напечатанного нейлонового велосипеда. Прототип демонстрирует полностью функциональный транспорт — настолько же хороший, как и тот, который можно купить в магазине.
Недавно HP запустили линейку собственных 3D-принтеров , что отражает интерес мелких фирм к данным технологиям — компании покупают аппараты, несмотря на немалую цену в $17500. В противовес таким гигантам, как HP и Z Corporation , существуют альтернативные open-source проекты типа MakerBot или Fab@Home . Они выпускают наборы для сборки принтера, которые стоят всего от $1225.
В сравнении с промышленными 3D-станками такие принтеры, конечно, обладают менее высоким качеством детализации изделий, но отличаются большой универсальностью в выборе материала. Например, с их помощью можно печатать пластиком, силиконом, цементом, тестом для печенья или даже сыром! Таким образом, область 3D-печати захватывается с двух сторон: глобальных компаний и глобальных идей.
Следующее направление, которое ведет нас в напечатанное будущее, связано с появлением такой студии, как Freedom Of Creation (FOC), которая была основана Янне Киттаненом 10 лет назад в Амстердаме. Они одни из первых стали создавать свой дизайн, который не мог быть произведен ни одним другим способом, кроме аддитивного. «Когда мы начинали, все думали, что я лунатик», — рассказывает сейчас Янне, у которого берут интервью не реже, чем раз в месяц. Метод работы студии заключается в том, что она дает задание на проектирование, а решение может предложить любой дизайнер. После этого будет оформлен договор на использование его проекта, и продукт будет воплощен в реальность. Технология 3D-печати позволяет избавиться от долгого процесса инженерной и производственной доводки изделия.
Огромным шагом в этом направлении стало появление сайтов типа Shapeways и I.materialise , которые позволяют любому человеку загрузить на сайт трехмерный файл, тут же изменить масштаб изделия и выбрать материал, из которого он будет изготовлен, а потом заказать свой товар и ждать, когда он придет по почте. По похожему принципу работает дизайн-студия Nervous System , специализацией которой является создание украшений. Дизайн бижутерии генерируется на компьютере, а производство осуществляется с помощью цифровых технологий, в том числе аддитивных. В онлайн-магазине компании можно выбрать как готовые решения, так и прототипы, которые настраиваются под любой вкус, используя простые интерактивные приложения. По сути, покупатель получает уникальное украшение, напечатанное эксклюзивно для него.
Детали интерьера и мебель — также одно из основных направлений использования 3D-печати. Нельзя не отметить пионеров нового отношения к созданию мебели — студию FRONT и их концепт Sketch Furniture , созданный в 2006 году. Он показывает новый способ проектирования мебели: пользователь рисует ее прямо в воздухе специальным пером, траектория движения которого захватывается при помощи технологии motion capture. Далее цифровая информация передается в компьютер, который дает команду принтеру распечатать полученные объекты на основе сгенерированной модели.
Уже упомянутый FOC тоже выпускает множество интерьерных изделий, но действительно большой прорыв студия сделала, когда Янне Киттанен создал прототипы 3D-ткани. Концепция быстро производимого текстиля была разработана еще в 1999 году Иржи Ивенхуйсом, а трехмерная печать позволила создать непрерывные рисунки плетения, невозможные в традиционном текстиле.
Принтеры позволяют любому создавать собственные механизмы и тут же воплощать их в жизнь, в связи с чем появляются приложения, упрощающие процесс проектирования. Sneak Peek — небольшая программка моделирования любого механизма для последующей распечатки элементов на MakerBot.
Но более интересное свойство трехмерной печати заключено в том, что она позволяет создавать механизмы сразу — без необходимости собирать их из отдельных деталей! В напечатанных механизмах все детали находятся уже на месте и готовы к работе, как только будет удалено лишнее сырье. Это позволяет создавать сцепки, не имеющие аналогов в традиционных механизмах, и избавляет от необходимости изобретать изощренные процедуры сборки. Такое свойство незаменимо, например, при создании подвижных протезов конечностей, разрабатываемых Bespoke .
Трехмерная печать также повлияла и на архитектуру. Многие годы архитекторы для поиска формы экспериментировали на масштабных моделях, используя цифровые производственные процессы. Фабио Грамацио и Матиас Колер из Швейцарского федерального технологического института исследуют архитектурные артефакты, построенные с помощью индустриального робота, обычно используемого для сборки автомобилей и выполняющего разные высокоточные задания. Его точность, сила и скорость позволяют им выстраивать архитектурные формы беспрецедентной сложности. В настоящее время в работе Грамацио и Колера исследуется потенциал техники мобильного цифрового производства, которое позволяет производить объект в масштабе один к одному прямо на строительной площадке. Место классического 3D-принтера тут занимает робот: вместо печатной головки мы видим манипулятор, последовательно добавляющий материал к изделию.
Кирпич, наиболее распространенный материал для строительства, становится сырьем для самых современных цифровых строительных экспериментов. Нью-Йоркский проект Pike Loop — это структура 22-метровой длины, выстроенная на строительной площадке с помощью индустриального робота R-O-B, установленного на подвижном грузовом прицепе. Более чем 7000 кирпичей образуют форму бесконечной петли, вьющейся вдоль пешеходного островка безопасности.
Современное программное обеспечение позволяет архитекторам быстро придумать и спроектировать конструкции, но существующие строительные методы не дают реализовать полный потенциал новых программ. Это заставляет архитекторов и инженеров задумываться о поиске иных производственных решений. Доктор Бехрох Хошневис из Университета Южной Калифорнии занимается развитием технологии, позволяющей печатать целые здания. Contour Crafting — это способ послойного изготовления зданий из керамического материала, который имеет большой потенциал для автоматизации строительства целых конструкций или отдельных конструктивных элементов. Используя эту технологию, можно строить каждый отдельный дом или серию домов по собственному индивидуальному проекту. При этом все может быть построено в автоматическом режиме в один заход — с учетом всех необходимых трубопроводов для электрической проводки, канализации и вентиляции.
Наиболее инновационным на сегодняшний момент в деле печати зданий можно считать систему D-Shape , разработанную Энрико Дини. Этот новый механизм делает возможным создание полноразмерного здания из песчаника без человеческого вмешательства с использованием стереолитографического печатного процесса, для которого требуется только песок и специальное неорганическое связующее вещество. Эта составляющая трансформирует песок в минерал с микрокристаллическими характеристиками, работающий на сжатие и растяжение значительно лучше портландцемента, что делает излишним использование арматуры для усиления конструкций. Такой материал неотличим от искусственного мрамора и химически на 100% дружелюбен окружающей среде.
Система рассчитана на четырехкратное ускорение сроков строительства относительно традиционных строительных методов. Ежегодный производственный объем первой (маленькой) модели аппарата — 2500 квадратных метров, что эквивалентно 1220-этажному зданию. Несмотря на более высокую цену связующего в сравнении традиционными материалами, окончательная стоимость конструкции, напечатанной D-Shape, на 30-50% ниже, чем при ручном методе строительства. На изображении показан элемент, напечатанный D-Shape, который станет частью виллы на Сардинии
В самых прогрессивных университетах мира разрабатываются альтернативные способы печати зданий. В Архитектурной Ассоциации в Лондоне группа студентов разрабатывает подводный метод. Основанный на изучении поведения материалов в логике цифрового производства, проект Fluid Cast исследует технологию, которая может помочь осуществить переход материалов к другому агрегатному состоянию — с использованием воды как катализатора, приводящего к их затвердеванию. Цель проекта — разработка строительной системы с цифровым управлением, с помощью которой в воде будут мгновенно формироваться конструкции. В проекте также заложен потенциал для размышлений о море как среде развития, открывающей широкий диапазон возможных применений.
Существуют творческие группы, которые пытаются заглянуть далеко вперед и оценить то, как будет развиваться технология 3D-печати в будущем. В архитектурной школе GSAPP Колумбийского Университета вот уже несколько лет работает лаборатория (N)certainties под руководством Франсуа Роше — одного из самых футурологичных архитекторов современной эпохи.
В лаборатории разрабатывают новые системы строительства, которые не просто позволят производить здания дешевле и быстрее, но должны повлиять на структуру социума в целом. Это городские суперобразования, которые постоянно наращиваются строительными роботами, изменяя и дополняя мегаструктуры и согласуясь с потребностями людей. Этот постоянно меняющийся организм в каждый момент времени представляет собой сиюминутный сплав социального договора жителей и чем-то напоминает технологии web 2.0, по которым формируются wiki-сайты.
Сегодня доля энергопотребления на транспорт составляет треть мировой структуры экономики. А доля логистических издержек в цене товара в разных странах варьируется от 10 до 40%. Развитие технологий трехмерной печати — это как минимум неплохая возможность сократить расходы, убрав ненужных посредников. Дешевле будет скачать файл, подкорректировать параметры, пойти в маленькую фирму рядом с домом и отпечатать нужный предмет. А чтобы построить дом, не надо вызывать рабочих и строительную технику, но всего лишь вызвать одного строительного робота, который из материала, найденного неподалеку, напечатает дом по проекту, который вы с друзьями создали в интернете. Получается эдакая глобализированная локальность, которая приведет к большим и увлекательным изменениям в обществе.
По информации cardesign.ru
-
Ryobi 754 G (0)
-
2011 Heidelberg XL 75-4+L-C (0)
-
Подскажите, можно ли так крепить дистанционники (0)
-
Gallus EMS410 (0)
-
Прошу совета (0)
-
Клей для полиграфии (103)
-
Gallus TCS 250 (0)
Ранее на проекте