Наверх
6 комментариев 07/12/2015

3D-печать – вчера, сегодня, завтра

3D-печать – вчера, сегодня, завтра

Мегатонны публикаций на тему 3D-печати, грядущей революции и чуть ли не пророческих текстов о кардинальных переменах в нашей жизни – все это сопровождало 3D-принтеры с 2010-го по 2013 годы. Но уже начиная с 2014-го весь этот хайп резко пошел на спад. Что же случилось? Неужели с 3D-печатью все так плохо? Или дело в чем-то другом?

Как все начиналось?

Максимальное удешевление производства. Камень преткновения современной высококонкурентной экономики. С одной стороны, хочется выделяться среди сотен (если не тысяч) однообразных решений. И предлагать своим потребителям не просто очередной хороший продукт, но и нечто визуально узнаваемое. То, в чем есть безошибочно определяемый стиль. Своя изюминка. Ну, казалось бы, в чем здесь проблема? Берем лучшие из сколь-нибудь экономически целесообразных материалов. Нанимаем крутого дизайнера и… PROFIT! Не тут-то было!

News-105538-01_Samsung_Galaxy-S6_736x460

Флагман без компромиссов. Но…

Есть еще другая сторона. И у нее есть характерный цвет кожи, забавный разрез глаз, миллиард с лишним ртов, которые нужно кормить, и титаническое желание это делать. Да, правильно. Мы говорим о китайцах. Конкурировать с миллионными тиражами пусть типовых, но вполне качественных и надежных продуктов с актуальными характеристиками производителям изысканных дизайнерских решений становится год от года все труднее.

chinese

Я твой дизайнь каландась абвадиль!

И сложность тут далеко не в том, что сами материалы или хороший дизайнер стоят денег. Все это безусловно так. Только корень зла состоит еще и в том, что каждый год, выводя на рынок новый продукт с новым дизайном, производителю необходимо вкладывать средства в по крайней мере частичную переоснастку производственных линий. Договариваться с новыми поставщиками материалов. Выпускать новые формы для штамповки и решать еще огромную кучу сопутствующих проблем. Все это в итоге увеличивает себестоимость. И балансировать на тончайшей грани конкурентоспособности с такими ценами год от года все сложнее. Нужен какой-то кардинальный выход. Обычными станками с ЧПУ уже не отделаешься. Необходим принципиально иной подход к производству деталей и конструкций в целом.

3d-printer-topics-objects

То, что карандашом фиг обведешь :)

Как говорится, все уже придумано до нас. Не является исключением и 3D-печать. Необходимость в устройстве, способном быстро, точно и при этом максимально дешево производить объекты сложных форм, была очевидной еще в 80-е годы XX века. Чарльз Халл в 1986 году разработал, запатентовал и изготовил прототип устройства под названием Stereolithography Apparatus. Или просто SLA-установки. Как ясно из названия, устройство использовало принцип стереолитографии. Фактически, SLA Чарльза был предтечей современных 3D-принтеров, но с рядом существенных отличий:

  1. “Строительным материалом” служили фотополимеры (да, как в зубных пломбах) в жидком состоянии.
  2. “Запекались” слои будущего объекта под воздействием лазерного луча.

Основанная изобретателем фирма 3D Systems в 1988 году произвела на свет и фактически первую в мире серийную модель 3D-принтера – SLA-250.

SLA250

Первый серийный 3D-принтер в мире. SLA-250. 1988 год

Стереолитография по сей день является одним из самых точных методов 3D-печати. За счет применения лазера и жидких мелкодисперсных фотополимерных смол она позволяет печатать объекты с невероятно высокой детализацией. Но не обошлось и без недостатков. Здесь это очень высокая цена, влияющая также на себестоимость итоговых изделий, и низкие эксплуатационные характеристики. К тому же такой метод был существенно ограничен применением всего одного типа материалов. Преодолеть их в рамках описанного техпроцесса так и не удалось. Потому метод уступил место более экономически целесообразным.

3D-printing-processes

SLS-метод в действии

Основатель компании Stratasys, Скотт Крамп, в 1990-м году совместно с женой предложили немного иной метод лазерной печати. Т.н. “метод лазерного спекания” (SLS). Фактически речь идет о той же стереолитографии, но с рядом кардинальных отличий. Во-первых, метод четы Крампов подразумевал использование в качестве сырья разного рода порошков. Это позволяло с одной стороны отойти от жидкостей, а с другой – существенно расширяло номенклатуру материалов, добавляя к фотополимерам еще и металлы. А во-вторых, лазерное спекание оказалось существенно дешевле литографии. При сопоставимой с последним точности и уровню детализации получаемых “отпечатков” этот метод уступал лишь в одном – поверхность при печати получалась немного пористой. Что в некоторых случаях могло потребовать постобработки.

Схема работы трехмерных струйных принтеров (3DP)

Принцип струйной 3D-печати

Следующей вехой в развитии 3D-печати стала работа двух студентов MTI, которые в 1993 году, внеся модификации в “железо” и программную часть обычного струйного принтера, научили последний послойно печатать 3D-объекты. Позднее эти же студенты создали компанию Z Corporation, выпускающую принтеры, в основе которых лежит та же струйная технология. Но и струйная технология не давала желаемого уровня экономической целесообразности.

Технологии дня сегодняшнего

С SLA, SLS и струйной печатью мы разобрались. Но как же дела обстоят сегодня?

  1. Лучевая плавка – идейный аналог SLS. Но отличается тем, что позволяет печатать объекты только из металлического порошка и только в вакууме. Работая по принципу электрической дуги, прямо как в традиционной металлургии.
  2. Метод наплавления – то, что мы с тобой привыкли видеть в youtube. Фактически самый распространенный и самый дешевый на сегодняшний день метод печати. Работает с той самой легкоплавкой нитью-“проволокой”. Зачастую пластиковой. Укладывая разогретую до температуры плавления нить слоями при помощи печатающей головки-экструдера, формирует итоговый объект. Посредственная по сравнению с лазерными методами точность. Необходимость в постобработке. Существенные ограничения по материалам. Но при этом дешевизна как сырья, так и печатающего оборудования.
    scheme_1

Увы, те самые MakerBot-ы, печатающие ручки и прочие 3D-принтеры “для всех”, работают именно по методу наплавления. Создать дешевую потребительскую альтернативу таким устройствам пока не удалось никому. Именно это и является причиной непопулярности темы 3D-печати у IT-прессы.

Промышленное применение

С тем, почему 3D-принтеры до сих пор не стоят подобно своим классическим 2D-собратьям в каждом доме, мы разобрались. Но это лишь потребительская часть рынка. Есть же еще промышленность. Заводы и фабрики. В конце концов, именно для нужд массового производства и развивались технологии 3D-печати! Не одним же “быстрым прототипированием” и баловством с печатью стаканчиков заниматься.

А тут мы наблюдаем абсолютно иную картину. Ключом к пониманию положения дел может служить та же давно отгремевшая выставка CES 2015. На ней различными компаниями-производителями было продемонстрировано столько всего, что просто глаза разбегаются. Да, все это тому же MakerBot-у, который вы за ~$3K можете купить и в украинской рознице, только снится. Но печать эластичными материалами, живыми клетками, с потрясающей точностью – вот то, что нам нужно. Мое личное мнение – на текущий момент нам абсолютно не нужны все эти “потребительские устройства”. Вполне хватит и того, что могут предложить производители готовой продукции. Если товары, созданные по технологиям 3D-печати, смогут конкурировать как по стоимости, так и по качеству с традиционными, то это и будет началом новой эры в производстве. Эры, когда численность рабочих не будет играть практически никакой роли.

Эры, когда строительство дома будет осуществляться исключительно по ГЗОТ-у, без воровства цемента и кирпича. С эталонным соблюдением регламентных норм. Потому что строить его будут не люди. А робот-принтер. За несколько дней, а не месяцев.

Эры, когда органы для трансплантации будут “печататься” из идеально совместимых с нашим организмом биоматериалов. А не браться у доноров.

Вывод прост. Перед тем как ныть о слишком дорогих, громоздких и плохо работающих домашних 3D-принтерах, давай научимся смотреть на ситуацию под другим углом. Оставим 3D-печати дня сегодняшнего промышленные, научные и медицинские сферы применения. Пусть технология приносит пользу обществу уже сегодня. До скорого!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

6 комментариев

по хронологии
по рейтингу сначала новые по хронологии
1

Вот и я все время смотрю с улыбкой на посты о "3д принтере в каждый дом".
Зачем он вам? Напечатать фигурку бэтмена? Бестолковость.

2
Иван Семенюк

Не суди всех по себе.

Элементарное применение изготовление детских конструкторов или моделизм. Корпуса для радиолюбителей. Та блин ты что угодно можешь сам сделать!

3

Дело в том что всё это разовые редкие случаи. И качество будет так себе изделий. Хотя, если вам действительно регулярно нужны такие штуки, ну ок, ниша найдена)

4

А 2D принтер у Вас есть? Находите применение?

5

Есть, по необходимости раз-два в месяц из ящика вытягиваю, билеты в кино распечатать (уже не всегда), ну или что-то специфическое еще реже. Картридж не заправлялся лет 6 уже.

6

"забавный разрез глаз"
у вас редакторов вообще нет?
это ксенофобия, такая бытовая ксенофобия дурачка, не считающего чем-то зазорным называть евреев жидами, когда рядом нет никого из евреев, ну или он так думает, что нет.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.

Modal box

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: